淺談機電一體化技術專業(yè)的核心技能

歐陽昭OUYANG Zhao

（湖北國土資源職業(yè)學院，武漢 430090）

（Hubei Land Resources Vocational College，Wuhan 430090，China）

1 機電一體化技術專業(yè)介紹

隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，自動化控制技術的集成應用正起著越來越重要的作用。由于氣動技術、液壓技術、傳感器技術、PLC 技術、網(wǎng)絡及通訊技術等學科的強烈相互滲透而形成的機電一體化技術，已成為當今工業(yè)科技的重要組成部分。傳統(tǒng)意義上的機電一體化，主要指機械與電工電子及電氣控制這兩方面的一體化，并且明顯偏重于機械方面。當前，科技發(fā)展的態(tài)勢特別注重學科間的交叉、融合以及電子計算機的應用。機電一體化技術的內(nèi)涵也發(fā)生了變化，它是利用電子技術、信息(主要包括傳感器技術、控制技術、計算機技術等)使機械實現(xiàn)柔性化和智能化的技術。其本質(zhì)是將電子技術引入機械控制中，也就是利用傳感器檢測機械運動，將檢測信息輸入計算機，計算得到能夠?qū)崿F(xiàn)預期運動的控制信號，由此來控制執(zhí)行裝置。機電一體化技術將機械技術與電子技術實現(xiàn)完美結合，充分發(fā)揮各自的長處，實現(xiàn)互補。所以說，一件真正意義上的機電一體化產(chǎn)品，應具備兩個明顯特征：一是產(chǎn)品中要有運動機械；二是采用了電子技術，使運動機械實現(xiàn)柔性化和智能化。因而，機電一體化技術是自動化技術與機械設備緊密結合的產(chǎn)物，也是機械設備向自動化方向發(fā)展的必然趨勢。它的應用范圍涉及了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、能源、國防等眾多領域，具有廣闊的發(fā)展前景。

本專業(yè)培養(yǎng)掌握機電專業(yè)必備的基礎理論和專門知識，具有從事專業(yè)實際工作的綜合職業(yè)能力和全面素質(zhì)，適應生產(chǎn)、建設、管理、服務第一線需要的，具備機電一體化技術基礎理論基本技能，掌握機械制造的加工工藝，能從事普通機床操作、數(shù)控機床操作與編程、機電產(chǎn)品設計與工藝設計、車間現(xiàn)場管理、機電產(chǎn)品銷售與售后服務以及機電設備的維修、安裝、操作等工作，德、智、體、美等方面全面發(fā)展的高素質(zhì)、高技能人才。

2 機電一體化技術專業(yè)的核心課程

在課程設置上既考慮了知識、技能、態(tài)度的綜合培養(yǎng)需要，同時形成了以職業(yè)能力為核心的課程，畢業(yè)綜合實踐以任務或項目驅(qū)動、以完成真實的作品進行評價，既考慮了學生的知識綜合應用能力、技能的培養(yǎng)，同時注重了對學生吃苦耐勞、熱愛本職工作等方面的培養(yǎng)。

機電一體化技術專業(yè)目前已有《機床電氣控制與PLC》一門院級精品課程，《數(shù)控機床與編程》、《機械設計基礎》兩門院級精品建設課程。理論教學內(nèi)容與實踐教學內(nèi)容比例合理：理論教學課時占48%，實踐教學課時占52%。實踐教學體系包含了車工、銑工、數(shù)控車工、數(shù)控銑工、維修電工、鉗工等工種的應知應會內(nèi)容，學生可選擇CAD 制圖員、車工、銑工、數(shù)控車工、數(shù)控銑工等職業(yè)資格取證考核，要求每個學生在畢業(yè)前必需取得一個中級職業(yè)資格證才能畢業(yè)。

《機電設備維修》實訓室，《機械制圖與測繪CAD》實訓室，《機床電氣控制與PLC》實訓室、《數(shù)控機床操作與編程》實訓車間等實訓室按“教、學、做”合一進行設計；課程教學與實訓中堅持“教、學、做”合一。根據(jù)課程特點不同，分別采用了現(xiàn)場教學、案例教學、討論式教學、探究式教學等方法。如《數(shù)控機床操作與編程》、《金屬切削機床》采用了現(xiàn)場教學、項目教學等方法，《機床電氣控制與PLC》采用了現(xiàn)場教學、案例教學、探究式教學等方法，《機械設計基礎》采用了案例教學、討論式教學、項目教學、探究式教學等方法。專業(yè)核心課程以案例或真實的任務設計綜合實訓項目，如《金屬切削機床操作實訓》《數(shù)控機床與編程》按照完成產(chǎn)品制造過程進行設計，要求學生按照設計圖紙的技術要求，完成工藝設計、產(chǎn)品制造。

畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)包含畢業(yè)設計、頂崗實習、職業(yè)資格證取證培訓與考核，以頂崗實習為主、畢業(yè)設計為輔，學生在真實的生產(chǎn)崗位上實踐，完成零部件的生產(chǎn)工藝設計，操作機床，根據(jù)圖紙制作機械零件或部件，形成了以學生作品為主，以實習報告、畢業(yè)設計、畢業(yè)論文為輔的畢業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)的考評制度。

畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)方案中提出了明確要求,畢業(yè)綜合實踐主要在企業(yè)對口崗位上進行，以學生完成作品為主,并輔以畢業(yè)設計、實習報告等。學生的頂崗實習、畢業(yè)設計的指導、答辯由中級以上職稱的專業(yè)課教師與現(xiàn)場專家承擔(專業(yè)課教師與現(xiàn)場專家之比為1：1)，畢業(yè)設計包括向教師征題、學生選題、分組、任務布置、過程檢查、指導答疑、結果評價、答辯八過程，平均每名教師指導13 至15 名學生。

3 機電一體化的核心技能

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：

3.1 機械本體技術 機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

3.2 傳感技術 傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術。

3.3 信息處理技術 機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

3.4 系統(tǒng)技術 系統(tǒng)技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互關聯(lián)的若干功能單元，接口技術是系統(tǒng)技術中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。

3.5 自動控制技術 其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統(tǒng)設計，設計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。

3.6 驅(qū)動技術 電機作為驅(qū)動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。

3.7 伺服傳動技術 伺服傳動技術包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。

3.8 接口技術 為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

3.9 軟件技術 軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

[1]李建勇.機電一體化技術[M].北京:科學出版社,2004.

[2]劉助柏.知識創(chuàng)新思維方法論[M].北京:機械工業(yè)出版社,1999.

[3]項國波,雷德森.自動化與社會發(fā)展[M].北京:知識出版社,1987.