37、增材制造在工业4.0维护工程中的角色

增材制造在工业4.0维护工程中的角色

1. 工业革命概述

自18世纪晚期以来，工业经历了四次重要的革命。18世纪晚期基于水和蒸汽动力的机械生产工厂标志着第一次工业革命（工业1.0）的到来。20世纪初，电力的广泛应用和工厂电气化开启了第二次工业革命（工业2.0），其特点是以电能为基础的大规模劳动生产。20世纪晚期的数字革命则被称为第三次工业革命（工业3.0），以基于电子和互联网技术的自动化生产为特征。2011年在德国汉诺威工业博览会上，“工业4.0”这一术语被提出，被视为第四次工业革命。工业4.0聚焦于更高水平的自动化，以及物理世界与虚拟世界的连接。

工业4.0带来了生产模式从集中控制到分散生产的范式转变。产品在整个生产周期中能与资源和机器持续通信，不仅了解自身当前和目标状态，还能在智能环境中自主导航并指示设备执行所需流程。有学者将工业4.0的影响和作用归纳为六个主要领域：
1. 工业
2. 产品和服务
3. 商业模式和市场
4. 经济
5. 工作环境
6. 技能发展

与以往的工业革命不同，工业4.0不仅提高了生产力，还对从产品开发、工程到物流的整个供应链产生影响。近年来，物联网、云计算、数据分析、网络物理系统等新一代工具，以及增材制造、微加工等制造领域推动了行业的发展。

2. 增材制造的重要性

增材制造（AM）作为一种逐层制造的工艺，已成为现代工业的重要组成部分。它在工业4.0的不同应用中发挥着关键作用，尤其在维护方面堪称“变革者”。许多行业已开始使用增材制造技术制作设计原型，并且发现其在高效的备件管理系统中更为重要。例如，当公司需要购买替换零件却只能批量采购时，使用增材制造定