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工业4.0与机电一体化技术摘要：工业 4.0，是从嵌入式系统向信息物理融合系统（CPS）发展的技术化。工业 4.0 不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网（物联网、数据网和服务互联网）的方向发展。而机电一体化技术是由微电子技术、计算机技术、信息技术、机械技术及其它技术相融合构成的一门独立的交叉学科。随着科学技术的发展，机电一体化将朝着智能化、网络化、微型化、模块化、绿色化方向发展，各种技术相互融合的趋势也将越来越明显。以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是工业4.0发展的必然趋势，机电一体化技术在工业4.0的环境下的发展前景将越来越广阔。关键字：工业4.0；机电一体化技术；融合；发展引言1.1工业4.0的概念“工业4.0”这一词最早在2011年德国汉诺威工业博览会上就已经被提出，初衷是通过应用物联网等新技术提高德国制造业水平。这一概念在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等学术界和产业界的大力推动下，德国联邦教研部与联邦经济技术部于2013年将“工业4.0”项目纳人了德国政府2010年7月公布的《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一，计划投入2亿欧元资金，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，保持德国的国际竞争力[1，2]，确保德国制造的未来。工业4.0是由德国联盟教研部与联邦经济技术部联手推动的战略性项目，现已经成为了德国的国家战略，被看作是提振德国制造业的有力催化剂，也被认为将是全球制造业未来发展的方向，即工业4.0时代。工业4.0在德国被认为是继蒸汽机的发明、大规模生产和自动化之后的“第四次工业革命”[3]。德国学术界和产业界认为，未来10年，基于信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)的智能化，将是人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。第四次工业革命将步入“分散化”生产的新时代，将是(移动)互联网、大数据、云计算、物联网等新技术的交织，从而推动生产方式发生巨大变革。工业4.0通过决定生产制造过程等的网络技术，实现实时管理。产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的模块集成，将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。工业4.0是利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是“智能化时代”[4,5]。工业4．0的概念描述了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组[6]。工业4.0的内容简单可以概括为“1个核心”、“2重战略”、“3大集成”和“8项举措”。“1个核心”是“智能＋网络化”，即通过虚拟－实体系统(Cyber-Physical System,CPS)，构建智能工厂，实现智能制造的目的。“2重战略”是领先的供应商战略和领先的市场战略。“3大集成”的支撑：（1）关注产品的生产过程，力求在智能工厂内通过联网建成生产的纵向集成；（2）关注产品整个生命周期的不同阶段，包括设计与开发、安排生产计划、管控生产过程以及产品的售后维护等，实现各个不同阶段之间的信息共享，从而达成工程数字化集成；（3）关注全社会价值网络的实现，从产品的研究、开发与应用拓展至建立标准化策略、提高社会分工合作的有效性、探索新的商业模式以及考虑社会的可持续发展等，从而达成德国制造业的横向集成。“8项举措”分别是实现技术标准化和开放标准的参考体系、建立模型来管理复杂的系统、提供一套综合的工业宽带基础设施、建立安全保障机制、创新工作的组织和设计方式、注重培训和持续的职业发展、健全规章制度和提升资源效率[7]。机电一体化技术的内容机电一体化思想体现了“系统设计原理”和“综合集成技巧”。系统工程、控制论和信息论是机电一体化技术的方法论[8]。机电一体化技术是从系统工程观点出发，应用机械、电子等有关技术，使机械、电子有机结合，实现系统或产品整体最优的综合性技术。机电一体化技术，主要包括技术原理和使用机电一体化产品(或系统)得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群(族)的总称。综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑[9]。工业4.0与机电一体化技术工业 4.0 通过将嵌入式系统生产技术与智能生产过程相结合，将