機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)研究

周海

摘 ?要：機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展是現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的必然結(jié)果。目前，伴隨著我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，其綜合性的特征逐漸顯現(xiàn)，特別是在自動(dòng)控制技術(shù)，傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多方面的應(yīng)用技術(shù)，其在一定程度上將多方面的技術(shù)結(jié)合在一起，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。本文主要闡述了機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用和其今后的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;技術(shù)應(yīng)用;研究;發(fā)展趨勢(shì)

前言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平也隨之提升，各種科學(xué)技術(shù)被運(yùn)用在生產(chǎn)工作當(dāng)中，這不僅僅是加快了生產(chǎn)的效率，還是優(yōu)化了成果的質(zhì)量。為了在一定程度上促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)工作人員需要加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了解，充分掌握技術(shù)核心問(wèn)題，針對(duì)技術(shù)中所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行措施的解決，這樣才能夠更好的加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

一、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)機(jī)電一體化的發(fā)展是在二十世紀(jì)六十年代初開(kāi)始的，在這個(gè)時(shí)期當(dāng)中相關(guān)技術(shù)人員充分利用電子技術(shù)來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的功能和生產(chǎn)效率，但是當(dāng)時(shí)的電子技術(shù)尚在起步階段，因此機(jī)械產(chǎn)品和電子產(chǎn)品的結(jié)合并未取得預(yù)期的效果。其次就是在二十世紀(jì)八十年代初，我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，在客觀上促進(jìn)了當(dāng)時(shí)的機(jī)電一體化技術(shù)帶來(lái)了快速發(fā)展，并形成了當(dāng)前技術(shù)的基本雛形。目前，機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而要在這一領(lǐng)域取得進(jìn)一步的成就，就必須要引進(jìn)新工藝、新技術(shù)，運(yùn)用到機(jī)電自動(dòng)化當(dāng)中。

機(jī)電一體化技術(shù)主要融合了現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，從而在在原有的機(jī)電自動(dòng)化基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)了智能化以及信息化。該技術(shù)在未來(lái)有著非常大的發(fā)展空間，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步其應(yīng)用的范圍也會(huì)越來(lái)越廣泛。除此之外，人工智能技術(shù)得到了發(fā)展，在某種程度上，這些技術(shù)的發(fā)展給機(jī)電一體化技術(shù)帶來(lái)了發(fā)展前景。最后就是在二十世紀(jì)九十年代后期我國(guó)成立了機(jī)電一體化研究小組，在諸多高校都開(kāi)設(shè)了有關(guān)機(jī)電一體化的專(zhuān)業(yè)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率有持續(xù)的研究，在一定程度上其取得了一系列的研究成果，從而為今后機(jī)電一體化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)

（1）機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)新層次

創(chuàng)新是機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)的靈魂，同時(shí)創(chuàng)新在本質(zhì)上也是人類(lèi)智慧的具體體現(xiàn)。在機(jī)電一體化技術(shù)需求增大的市場(chǎng)環(huán)境之下，機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)新是多層次的。層次較低的創(chuàng)新包括任務(wù)創(chuàng)新和功能創(chuàng)新。以任務(wù)創(chuàng)新而言，就是要通過(guò)對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境下人們對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的具體需求進(jìn)行有效掌握，并分析市場(chǎng)未來(lái)的趨勢(shì)來(lái)進(jìn)行一定程度的創(chuàng)新。而功能創(chuàng)新一方面是要根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的需求反饋，從而分析總結(jié)出當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品新的功能需求;另一方是基于市場(chǎng)情況，對(duì)產(chǎn)品方案進(jìn)行創(chuàng)造性完善，從而讓機(jī)電一體化產(chǎn)品獲得更佳的性能。較高層次的創(chuàng)新包括了原理創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和控制創(chuàng)新等。就原理創(chuàng)新而言，機(jī)電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)，是基于當(dāng)前相關(guān)理論原理而實(shí)現(xiàn)的，因此機(jī)電一體化產(chǎn)品必然是對(duì)相關(guān)技術(shù)原理或物理原理有著深度的依賴(lài)，在原理上對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，本質(zhì)上是要通過(guò)創(chuàng)新理論，從而在根本上改變產(chǎn)品，原理上的創(chuàng)新必然會(huì)導(dǎo)致新的機(jī)電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)，同時(shí)也會(huì)極大地豐富機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)。此外，結(jié)構(gòu)和控制的創(chuàng)新，主要是指對(duì)機(jī)電一體化的整體結(jié)構(gòu)、布局以及元件組成等進(jìn)行改變，對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的信息處理方式和算法等進(jìn)行創(chuàng)新，這些創(chuàng)新方法對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的性能形成較大的推動(dòng)。

（2）機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)的模式

機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)起始于對(duì)用戶(hù)需求的分解。在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，首先要對(duì)當(dāng)前用戶(hù)的需求進(jìn)行了解和評(píng)估，因此在進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，不僅僅需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員具有一定的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，還需要結(jié)合用戶(hù)的需求反饋，并在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，將用戶(hù)的意愿在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行表達(dá)。在對(duì)用戶(hù)的需求進(jìn)行把握的過(guò)程之中，設(shè)計(jì)者需要對(duì)用戶(hù)比較籠統(tǒng)的需求進(jìn)行厘清，如：在客戶(hù)的表達(dá)之中，對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能需求往往存在“故障低、效率高”等模糊不清的需求，所以設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步地對(duì)用戶(hù)需求探究，以此將具體的需求融合到設(shè)計(jì)之中。其次，傳統(tǒng)的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)過(guò)程中，是在設(shè)計(jì)的早期階段，對(duì)用戶(hù)的需求進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，并根據(jù)設(shè)計(jì)的情況來(lái)對(duì)相應(yīng)需求進(jìn)行依次滿(mǎn)足。但是由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，客戶(hù)需變化速度快，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)際上是難以對(duì)用戶(hù)的需求進(jìn)行完全滿(mǎn)足的，尤其是部分客戶(hù)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的個(gè)性化需求，由于其需求的獨(dú)特性，因此無(wú)法在產(chǎn)品之中進(jìn)行有效的體現(xiàn)。在當(dāng)前的機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往是采用衡量的方法，來(lái)最大程度地滿(mǎn)足客戶(hù)需求，即首先根據(jù)相關(guān)表格的建立，來(lái)對(duì)用戶(hù)不同需求之間的相關(guān)性進(jìn)行衡量，此后將用戶(hù)的需求進(jìn)行一定程度的綜合，從而在最大程度上滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的需求。

在對(duì)用戶(hù)需求進(jìn)行把握之后，機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要建立相應(yīng)的功能模型。首先應(yīng)當(dāng)對(duì)該系統(tǒng)的輸出及輸出流，其次為相應(yīng)的輸入流建立功能鏈，并進(jìn)行功能連接。在機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要明確機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作實(shí)質(zhì)，明確功能元之間的關(guān)系和工藝動(dòng)作配合的時(shí)序，進(jìn)而形成機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)械運(yùn)動(dòng)的循環(huán)圖，達(dá)到機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)的目的。

三、機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)過(guò)程中創(chuàng)新層次的應(yīng)用

（1）任務(wù)創(chuàng)新

機(jī)電一體化的概念設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)正確的創(chuàng)新，需要以當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境下，機(jī)電一體化產(chǎn)品的實(shí)際需求為指導(dǎo)，并將市場(chǎng)需求作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要出發(fā)點(diǎn)。在進(jìn)行任務(wù)創(chuàng)新的過(guò)程中，相關(guān)設(shè)計(jì)者需要對(duì)市場(chǎng)中隨時(shí)出現(xiàn)的新需求進(jìn)行歸納和總結(jié)。市場(chǎng)需求一般包括能夠被設(shè)計(jì)者直接感知的顯性需求，和無(wú)法直接明確的隱形需求。在對(duì)顯性需求進(jìn)行掌握的時(shí)候，需要通過(guò)綜合地利用當(dāng)前計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行廣泛的調(diào)查和信息挖掘，從而匯總不同需求層次的顯性需求;在對(duì)隱形需求進(jìn)行滿(mǎn)足的時(shí)候，可以通過(guò)對(duì)目前所收集到的信息進(jìn)行深層次的計(jì)算和判斷，從而逐漸對(duì)隱形需求進(jìn)行認(rèn)定。具體的操作過(guò)程中，由于任務(wù)創(chuàng)新對(duì)人的依賴(lài)性較強(qiáng)，因而對(duì)相關(guān)的信息搜集、數(shù)據(jù)匯總等環(huán)節(jié)以有效的制度進(jìn)行規(guī)范，能夠在一定程度上對(duì)機(jī)電一體化創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)起到幫助。因此設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的市場(chǎng)需求進(jìn)行深入研究，在掌握用戶(hù)的具體需求的基礎(chǔ)上，來(lái)進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和適用范圍的拓展，同時(shí)在進(jìn)行市場(chǎng)需求研究的時(shí)候，必須以嚴(yán)格的方法和制度來(lái)進(jìn)行展開(kāi)，確保對(duì)需求感知的準(zhǔn)確性。

（2）原理和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

如前所述，機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，其具體的創(chuàng)新有不同的層次，機(jī)電一體化產(chǎn)品在原理和結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新是比較高層次的創(chuàng)新。首先是原理創(chuàng)新，機(jī)電一體化產(chǎn)品中同樣的功能，可以通過(guò)多種不同的原理來(lái)進(jìn)行具體的實(shí)現(xiàn)，因而在設(shè)計(jì)過(guò)程之中，要對(duì)功能相應(yīng)的物理原理和技術(shù)原理進(jìn)行改革，才能夠有效地對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的效率進(jìn)行提升。在機(jī)電一體化產(chǎn)品之中，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)是依托于相應(yīng)的結(jié)構(gòu)來(lái)得以實(shí)現(xiàn)的，各組成部分的結(jié)構(gòu)也會(huì)在比較大的程度上影響到機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能。在當(dāng)前的技術(shù)環(huán)境之下，由于機(jī)械、電子等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，因此當(dāng)前的機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)在實(shí)際上是具有多樣化和多元化發(fā)展趨勢(shì)的。通過(guò)在機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，能夠有效地豐富當(dāng)前機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類(lèi)和功能。機(jī)電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)創(chuàng)新，可以從多個(gè)方面入手來(lái)實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者一方面要通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的實(shí)際需求進(jìn)行綜合考慮，從滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的角度入手，從而能夠促進(jìn)機(jī)電一體化產(chǎn)品在市場(chǎng)中的適用性增強(qiáng);另一方面要通過(guò)對(duì)當(dāng)前技術(shù)和整體的設(shè)計(jì)趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和研究，從而對(duì)相關(guān)的原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的多樣化。

結(jié)語(yǔ)

從機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程來(lái)看，這一技術(shù)仍然處于不斷成長(zhǎng)和發(fā)展的過(guò)程之中，為了促進(jìn)這一技術(shù)更好的發(fā)展，當(dāng)前的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)需要緊跟市場(chǎng)需求，對(duì)用戶(hù)多樣化和個(gè)性化的需求進(jìn)行重視，從而達(dá)到以市場(chǎng)為導(dǎo)向來(lái)指引機(jī)電一體化進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的。機(jī)電一體化創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)是推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)一步發(fā)展的重要步驟，因而在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)從原理、結(jié)構(gòu)等方面入手，切實(shí)地對(duì)當(dāng)前的產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，提升產(chǎn)品性能，從而促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。

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