機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用

孫劍云

【摘 要】 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展一些新技術(shù)與新理念被提出和應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用范圍最為廣泛的一種技術(shù)。本文在對(duì)智能制造與機(jī)電一體化技術(shù)的概念進(jìn)行闡釋的基礎(chǔ)上從傳感技術(shù)的應(yīng)用、數(shù)控生產(chǎn)中的應(yīng)用、自動(dòng)生產(chǎn)線與自動(dòng)機(jī)械的應(yīng)用等角度對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】 機(jī)電一體化 智能制造 應(yīng)用

進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，人類科學(xué)技術(shù)取得了巨大的突破，各種新理念與新技術(shù)的不斷出現(xiàn)極大的推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展。對(duì)于制造業(yè)而言，機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用使得制造真正的實(shí)現(xiàn)了智能制造的轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的人力控制逐漸的轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化、智能化控制，無(wú)論是制造效率還是制造質(zhì)量都得到了巨大的提高。探索機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀對(duì)于制造業(yè)的未來(lái)發(fā)展有著極大的借鑒意義。

1 機(jī)電一體化與智能制造

1.1 智能制造的概念

智能制造的概念起源于1990年日本所倡導(dǎo)的“智能制造系統(tǒng)IMS”國(guó)際合作研究計(jì)劃，經(jīng)過(guò)20多年的研究智能制造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒欤?dāng)前市場(chǎng)上比較常見的智能制造系統(tǒng)有多智能體（Multi-Agent）系統(tǒng)、整子系統(tǒng)（HolonicSystem）兩種類型。對(duì)于智能制造的理解不能簡(jiǎn)單的將其理解為生產(chǎn)的自動(dòng)化，智能制造包括兩個(gè)方面的概念：一個(gè)是智能制造技術(shù)（IMT），所謂的智能制造技術(shù)和傳統(tǒng)生產(chǎn)自動(dòng)化有著很大的類似，兩者最大的區(qū)別在于利用計(jì)算機(jī)模擬程序使得機(jī)器設(shè)備的智能化程度更高，不僅僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，更能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，確保整個(gè)制造流程始終有序、健全的運(yùn)行；另一個(gè)則是智能制造系統(tǒng)（IMS），即日本在1990年所進(jìn)行的智能制造系統(tǒng)研究計(jì)劃，嚴(yán)格的來(lái)說(shuō)智能制造系統(tǒng)并不是純粹的智能系統(tǒng)，而是一種由人類專家和機(jī)器共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，在運(yùn)行的過(guò)程中計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行分析、推理、判斷和決策，從而解放了人的部分腦力勞動(dòng)。但是受技術(shù)水平的限制，智能制造系統(tǒng)受計(jì)算機(jī)技術(shù)和專家數(shù)據(jù)庫(kù)的限制較大，僅能夠解決一些常見的問(wèn)題。

1.2 機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化技術(shù)起步于上世紀(jì)中期，在發(fā)展的初期階段人們對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的了解僅僅是從機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的兩個(gè)角度進(jìn)行的，其主要應(yīng)用方向就是通過(guò)電子技術(shù)來(lái)提高機(jī)械生產(chǎn)的實(shí)效性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在多種新技術(shù)的支持下進(jìn)入了智能化領(lǐng)域，成為智能生產(chǎn)不可或缺的重要組成部分。當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)能夠初步的模擬人腦，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分析和判斷，進(jìn)而發(fā)出相應(yīng)的操作指令，完成各種復(fù)雜的。而在信息技術(shù)的支撐下，機(jī)電一體化技術(shù)也客服了時(shí)空的障礙，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)的遠(yuǎn)程操控目標(biāo)?？梢哉f(shuō)機(jī)電一體化技術(shù)是一門不斷更新的技術(shù)，在固有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)各種新技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用

通過(guò)上文對(duì)智能制造和機(jī)電一體化技術(shù)的概述我們可以發(fā)現(xiàn)在某種程度上兩者是有著共同之處的，例如都是通過(guò)模擬人類思考來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化，解放了人類的部分腦力勞動(dòng)，從而極大的提高了生產(chǎn)效率。但是相比于智能制造而言，機(jī)電一體化技術(shù)毫無(wú)疑問(wèn)更加的成熟，對(duì)于社會(huì)發(fā)展的實(shí)用價(jià)值更大。因此將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于智能制造中不僅是智能制造發(fā)展的必然要求，也是社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果。以下是筆者對(duì)當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的一些應(yīng)用進(jìn)行的探討：

2.1 傳感技術(shù)的應(yīng)用

傳感技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的一種技術(shù)，在傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)階段，由于缺少高精度的傳感技術(shù)導(dǎo)致自動(dòng)化生產(chǎn)存在很大的不確定性，對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)一些細(xì)微問(wèn)題難以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)。而建立在計(jì)算技術(shù)、高精度定位技術(shù)基礎(chǔ)之上的傳感技術(shù)則基本上解決了這一問(wèn)題，在生產(chǎn)的過(guò)程中通過(guò)各種定位器來(lái)即時(shí)的掌握生產(chǎn)狀況，利用計(jì)算機(jī)對(duì)定位器反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，從而順利的實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造生產(chǎn)的控制。從智能制造的角度來(lái)看，傳感技術(shù)的廣泛應(yīng)用解決了當(dāng)前智能制造所面臨的一個(gè)重大問(wèn)題：即無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)制造過(guò)程的全方位、全過(guò)程掌握，使得智能制造系統(tǒng)無(wú)法獲取足夠多的數(shù)據(jù)信息，也無(wú)法對(duì)制造流程進(jìn)行掌控。

2.2 數(shù)控生產(chǎn)中的應(yīng)用

對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而言，機(jī)械制造業(yè)的重要性是不言而喻的。機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要地位決定了其是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用最早的行業(yè)之一，也是最早實(shí)現(xiàn)智能制造的行業(yè)。但是在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)由于機(jī)電一體技術(shù)沒(méi)有很好的和智能制造結(jié)合起來(lái)，從而使得數(shù)控生產(chǎn)難以真正的實(shí)現(xiàn)智能制造。當(dāng)前國(guó)內(nèi)各大機(jī)床廠，所使用的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)類型主要是CPU和總主線模式，該模式可通過(guò)在線診斷與模糊智能控制，提高存儲(chǔ)設(shè)備的精準(zhǔn)性，并借助計(jì)算機(jī)等相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)三維仿真動(dòng)態(tài)畫面，使整個(gè)生產(chǎn)流程更加逼真與有效，為工作人員提供準(zhǔn)確的向?qū)?，充分體現(xiàn)了機(jī)電一體技術(shù)對(duì)智能制造的重要意義。

2.3 自動(dòng)生產(chǎn)線與自動(dòng)機(jī)械的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在企業(yè)智能制造應(yīng)用中的另一大表現(xiàn)則是自動(dòng)生產(chǎn)線與自動(dòng)機(jī)械方面的應(yīng)用，它主要是通過(guò)人機(jī)界面控制裝置以及光電控制系統(tǒng)等電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)操作流程的全面掌控，該技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛，像印刷包裝生產(chǎn)線以及飲料自動(dòng)生產(chǎn)線中都能看到該技術(shù)的有效應(yīng)用。與之相對(duì)應(yīng)的柔性制造系統(tǒng)技術(shù)則指的是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)技術(shù)，它主要是將數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等生產(chǎn)要素整合為一體，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)模式，這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于一方面可滿足不同部門的相關(guān)需求，另一方面還能節(jié)省大量的時(shí)間與物力，該技術(shù)主要應(yīng)用于產(chǎn)品種類較多、設(shè)計(jì)要求高的小型企業(yè)中。

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