機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展淺析

馬瑞先

摘 要：機(jī)電一體化是伴隨多種科學(xué)技術(shù)綜合發(fā)展的結(jié)果，是社會生產(chǎn)力發(fā)展的必然要求。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也會不斷發(fā)展進(jìn)步，并逐漸向利用微電子技術(shù)、運(yùn)用各學(xué)科最新成果等方面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；概念；構(gòu)成；應(yīng)用領(lǐng)域；發(fā)展

1 前言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 使用性能改善

機(jī)電一體化產(chǎn)品大都數(shù)都采用數(shù)字顯示和程序控制，產(chǎn)品上所設(shè)置的按鈕和手柄數(shù)量大幅度減少，自動化程度提高，操作更加方便簡單。機(jī)電一體化產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，通過內(nèi)部的預(yù)制程度，實(shí)現(xiàn)電子控制系統(tǒng)自動指揮，重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動作?，F(xiàn)階段，高級化的機(jī)電一體化產(chǎn)品，可通過對被控對象外界環(huán)境參數(shù)的變化隨即尋找最佳的工作程序，實(shí)現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。

2.2 調(diào)整和維護(hù)方便

機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝和調(diào)試的過程中，可以直接通過控制程序改變產(chǎn)品的工作方式，使其適應(yīng)不同用戶對象的需要。這種控制程序的優(yōu)勢在于不用改變產(chǎn)品的任何零件或部位，僅僅通過一定的手段將其直接輸入機(jī)電一體化產(chǎn)品的操作系統(tǒng)，就可以使原產(chǎn)品按照更新程序進(jìn)行運(yùn)作。另外，對于一些具有存儲功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品，企業(yè)可以預(yù)先在系統(tǒng)內(nèi)安裝若干套不同的執(zhí)行程序，避免在需要時(shí)重復(fù)安裝，系統(tǒng)也可以隨時(shí)根據(jù)工作對象的需要，更換程序自動運(yùn)作，提高工作效率。機(jī)電一體化的自動化監(jiān)視、檢驗(yàn)功能，可以使產(chǎn)品運(yùn)作過程中出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)備自己做出反應(yīng)并按照預(yù)設(shè)程序采取相應(yīng)的整改措施，保證機(jī)電一體化產(chǎn)品的正常工作。

2.3 安全性能提高

大部分的機(jī)電一體化產(chǎn)品都具有自動報(bào)警、自動監(jiān)視、自動保護(hù)、自動診斷等功能，所以如果在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過程中出現(xiàn)過壓、過載、短路、過流等故障時(shí)，機(jī)電一體化產(chǎn)品可以自動采取各種有效措施，排除安全隱患，減少設(shè)備故障的危害，在一定程度上保證的安全生產(chǎn)，提高了設(shè)備使用的安全性。

2.4 生產(chǎn)質(zhì)量提高

機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動控制功能和信息自動處理功能，為此，在檢測的精度、靈敏度、范圍等方面都有了很大幅度的提高，通過自動控制系統(tǒng)，機(jī)電一體化產(chǎn)品可以不受操作者的主觀影響，完全按照預(yù)定程序進(jìn)行運(yùn)作，確保機(jī)械的執(zhí)行預(yù)期動作，保證了設(shè)備的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量；另外，自動化的生產(chǎn)過程，提高了生產(chǎn)產(chǎn)品的效率，使得產(chǎn)品的生產(chǎn)能力大大提高。

2.5 適用面較廣

相比傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品，機(jī)電一體化產(chǎn)品不再局限于單功能和單技術(shù)的限制，具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能，這在很大程度上提高了產(chǎn)品的自動化程度和功能水平。機(jī)電一體化產(chǎn)品大都有自動校檢、自動補(bǔ)償、自動化控制、自動調(diào)節(jié)、智能化以及自動保護(hù)等多種功能，可以廣泛適用于不同的工作環(huán)境和工作領(lǐng)域，應(yīng)變能力較強(qiáng)。

3 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展

（1）智能化。智能化即發(fā)展人工智能，是機(jī)器能夠具有自主的計(jì)算推理能力。而這一切的基礎(chǔ)，主要是模糊技術(shù)、軟件芯片技術(shù)、信息技術(shù)以及其他一些相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展。智能化是未來科技發(fā)展的必然趨勢，其中就包括機(jī)電一體化產(chǎn)品之一，智能機(jī)器人。

（2）高速、高精度化。數(shù)控機(jī)床一直是機(jī)電一體化的一大項(xiàng)應(yīng)用，而未來數(shù)控機(jī)床勢必要比現(xiàn)在更快速、更精確。速度方面，機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速、加速度都會得到極大加強(qiáng)。而納米技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也使機(jī)床更微型更精確，這是未來的發(fā)展方向。

（3）綠色化。隨著科技發(fā)展，科技生產(chǎn)迅速提升的同時(shí)也在危害著環(huán)境的健康。地球是我們共同的家園，人類的發(fā)展絕對不能以破壞生存條件作為代價(jià)，所以科技的發(fā)展的同時(shí)，也要求著生產(chǎn)的綠色化與環(huán)境保護(hù)。產(chǎn)品的綠色化，指的是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，資源浪費(fèi)少、排污少、對自然生態(tài)環(huán)境影響極低。綠色化即將成為最重要的發(fā)展方向。

4 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

4.1 機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

隨著機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，使得數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有所提高。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)向著總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)發(fā)展，在操作的過程中采用多個(gè)CPU，多主總線的體系結(jié)構(gòu)。（2）數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)方面對外開放程度較高，硬件體系結(jié)構(gòu)的層次性和兼容性較強(qiáng)，可以使得用戶在使用的過程中達(dá)到效益的最大化。不僅如此，還對軟件進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，使得數(shù)控功能更加豐富，加強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)控制功能。（3）在數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)運(yùn)行中，一臺機(jī)床可以同時(shí)完成多個(gè)加工任務(wù)，也可以一次控制多臺機(jī)床的運(yùn)行，從而達(dá)到多過程、多通道的控制目的。

4.2 智能化技術(shù)

在工業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)中，重工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)不能達(dá)到生產(chǎn)要求，所以有必要采取智能化的控制技術(shù)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)加以控制。在重工業(yè)領(lǐng)域，職能控制技術(shù)主要應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備的檢查以及產(chǎn)品質(zhì)量控制等各個(gè)方面。

4.3 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

GIMS是將生產(chǎn)人員與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理和生產(chǎn)過程的控制有效連接在一起，從而達(dá)到生產(chǎn)產(chǎn)品的一體化控制，他不是將各分散系統(tǒng)進(jìn)行簡單組合，而是將生產(chǎn)的全局動態(tài)進(jìn)行優(yōu)化組合。這一系統(tǒng)打破了原有制造系統(tǒng)的各個(gè)部門之間的界限，以產(chǎn)品的生產(chǎn)制造為核心來控制運(yùn)輸流程和整個(gè)信息流程，從而實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品從決策到經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。更進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)資源，降低了損耗，達(dá)到了節(jié)約人力資源的目的，使得產(chǎn)品的庫存量逐漸減少，加快了產(chǎn)品銷售中資金的流動性和周轉(zhuǎn)能力，促進(jìn)了企業(yè)生產(chǎn)力的快速發(fā)展。

5 結(jié)束語

我國機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展受到了國家的重視和支持，獲得了巨大的發(fā)展和進(jìn)步。但是我國的機(jī)電一體化領(lǐng)域在某些技術(shù)方面還存在著不足，與發(fā)達(dá)國家相比還存在一些差距。因此，為了使我國機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的技術(shù)占有率和核心競爭力有所提升，國家應(yīng)該繼續(xù)鼓勵機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)品的開發(fā)，加大支持力度，采取有效措施提高機(jī)電一體化系統(tǒng)的研發(fā)能力，以促進(jìn)我國機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

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