探討工業(yè)4.0概念下的工業(yè)設(shè)計變化的論文

　　工業(yè)4.0”成了全球工業(yè)領(lǐng)域的一個熱門話題�！肮�業(yè)4.0”是德國在2011年漢諾威工業(yè)博覽會上提出的概念。它指出了信息化時代，德國制造業(yè)未來的發(fā)展方向和趨勢。美國、日本等發(fā)達國家也提出了類似的理念來發(fā)展制造業(yè)。而制造業(yè)的轉(zhuǎn)變，必然會引起息息相關(guān)的工業(yè)設(shè)計行業(yè)的改變，這些轉(zhuǎn)變又將給制造業(yè)帶來更多的創(chuàng)意和產(chǎn)品。所以關(guān)注工業(yè)4.0概念下工業(yè)設(shè)計的變化，將會推動國內(nèi)的工業(yè)技術(shù)設(shè)計的發(fā)展。

　　1.工業(yè)設(shè)計4.0的概念、主題與特點

　　德國是制造業(yè)強國，但在信息化的時代，傳統(tǒng)制造業(yè)的競爭優(yōu)勢面臨各方的挑戰(zhàn)，為了鞏固其制造業(yè)的競爭優(yōu)勢地位，所以提出了工業(yè)4.0概念。

　　工業(yè)4.0概念由德國人于2011年漢諾威工業(yè)博覽會提出，旨在將制造領(lǐng)域中的資源、信息、物品與人相互關(guān)聯(lián)，形成“信息物理系統(tǒng)”(Cyber-Physical System，CPS)，通過整合網(wǎng)絡(luò)信息與物理系統(tǒng)，從而改變工業(yè)生產(chǎn)模式，實現(xiàn)高度個性化和數(shù)字化的智能生產(chǎn)方式，推動德國的工業(yè)生產(chǎn)制造業(yè)進一步向智能化的方向升級。

　　它的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，意在將傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，推動生產(chǎn)方式的變革。

　　2.工業(yè)4.0的主題與變化

　　工業(yè)4.0有兩個主題：智慧工廠(Intelligent Factory，IF)和智能生產(chǎn)(Intelligent Manufacturing，IM)。

　　智慧工廠：智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段，其核心是工業(yè)自動化和信息化的高度整合，即基于CPS實現(xiàn)智能化的生產(chǎn)系統(tǒng)，工業(yè)4.0概念下，產(chǎn)品生命周期和制造流程實現(xiàn)可視化，生產(chǎn)可控性提高，風(fēng)險降低。

　　智能生產(chǎn)：將CPS運用到生產(chǎn)制造過程中，形成一個高度靈活、個性化、數(shù)字化的動態(tài)配置生產(chǎn)模式，使得傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)方式得到改變，產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)時間將大大減少，生產(chǎn)效率大步提高。

　　3.工業(yè)4.0下制造業(yè)的變化

　　(1)高度定制

　　工業(yè)4.0下的生產(chǎn)模式允許用戶從設(shè)計、材料采購、加工制造、物流配送等環(huán)節(jié)實現(xiàn)高度個性化定制，從而滿足不同的用戶個性化的需求

　　(2)按需生產(chǎn)

　　傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造需要企業(yè)去預(yù)估市場的需求，這樣的方式有很大的缺陷和盲目性，也會導(dǎo)致生產(chǎn)過剩和環(huán)境污染的問題。而在工業(yè)4.0的概念下，企業(yè)可以獲得用戶準(zhǔn)確的需求，能夠按照用戶的需求生產(chǎn)產(chǎn)品。

　　(3)生產(chǎn)方式的靈活性

　　工業(yè)4.0采用動態(tài)配置的生產(chǎn)方式，從事作業(yè)的機器人能夠訪問網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，自主切換生產(chǎn)方式以及更換生產(chǎn)材料，從而調(diào)整成為最匹配模式的生產(chǎn)作業(yè)。

　　與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不同，動態(tài)配置的生產(chǎn)方式在生產(chǎn)之前或者生產(chǎn)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)為每個客戶從產(chǎn)品設(shè)計到物流配送環(huán)節(jié)進行不同的方案設(shè)計，并且允許用戶在生產(chǎn)的過程中更改最初的設(shè)計方案。另外，不同于傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式，工業(yè)4.0可實現(xiàn)小批量、多批次的生產(chǎn)。

　�、偕�產(chǎn)效率提高。工業(yè)4.0的基礎(chǔ)是建立在機械自動化和信息化基礎(chǔ)上的，所以未來絕大部分傳統(tǒng)的勞動力將會被機械化取代，信息的傳遞變得更加方便、快速，生產(chǎn)效率將變得更高。另外，由于信息化的融入，使得傳統(tǒng)線性的產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)方式得以改變，研發(fā)時間和生產(chǎn)時間將大大減少。

　�、谥悄芑�。工業(yè)4.0下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生產(chǎn)過程中發(fā)揮巨大的作用。它能使生產(chǎn)過程透明化，生產(chǎn)過程可控化，并能精確控制產(chǎn)能， 降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高管理效率。

　�、酃�業(yè)4.0之前的工業(yè)設(shè)計。著名科學(xué)家揚振寧博士指出：“21世紀(jì)將是工業(yè)設(shè)計世紀(jì)，一個不重視工業(yè)設(shè)計的國家將是落伍者�！惫�業(yè)設(shè)計是傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的一個環(huán)節(jié)，它幫助企業(yè)針對市場和客戶的需求，通過研究產(chǎn)品的功能與使用方法等，提出設(shè)計方案，解決生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝與材料的問題，降低原材料的使用量與成本，提高產(chǎn)品的裝配效率等等，使產(chǎn)品能夠為企業(yè)創(chuàng)造價值與利潤，所以工業(yè)設(shè)計的作用不容小覷。

　　傳統(tǒng)制造企業(yè)中工業(yè)設(shè)計師的`工作內(nèi)容和流程主要包括市場需求分析，構(gòu)思設(shè)計方案，優(yōu)化方案，結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，原型制作，小批量試制與驗證，正式投產(chǎn)等環(huán)節(jié)。

　　傳統(tǒng)企業(yè)里產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)需要耗費大量的時間和精力，由于市場需求的準(zhǔn)確度不夠和市場需求的快速變化等因素，不可避免的會開發(fā)出不對市場需求的產(chǎn)品，這也會導(dǎo)致企業(yè)利益受損。如何提高設(shè)計的價值，將會是工業(yè)4.0概念下值得研究與思考的問題。

　　4.工業(yè)4.0概念下的工業(yè)設(shè)計的變化

　　工業(yè)4.0時代，運用CPS可以獲得用戶準(zhǔn)確的需求，從而減少了傳統(tǒng)設(shè)計流程中用戶需求調(diào)查所需的大量時間。獲取用戶準(zhǔn)確的需求后，設(shè)計的目標(biāo)更加的明確，設(shè)計方案也將更匹配用戶需求。工業(yè)4.0允許用戶高度個性化定制，未來將會出現(xiàn)一款手機有成百上千的款式的情形，所以市場對設(shè)計服務(wù)的需求將更大，企業(yè)也將需要更多從業(yè)人員。

　　3d打印技術(shù)和其他加工技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合工業(yè)4.0的概念，設(shè)計師在構(gòu)思設(shè)計方案時所受到的結(jié)構(gòu)和加工工藝的限制變少，設(shè)計師能夠更大程度的發(fā)揮自己的創(chuàng)意。智能化的生產(chǎn)方式，使得設(shè)計師能夠在獲得用戶需求后設(shè)計出準(zhǔn)確的產(chǎn)品，而傳統(tǒng)流程中的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)、原型制作評估和小批量試制流程也將被軟件模擬所替代，所以設(shè)計流程將大大的縮短。工業(yè)4.0下，工業(yè)設(shè)計對企業(yè)的作用將會變得越來越重要。

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