工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用研究

張瑋倫 李玲玲（指導(dǎo)老師）

（遼寧科技大學(xué)，遼寧 鞍山114051）

1 工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)目前的應(yīng)用情況

時(shí)代在不斷的進(jìn)步，如今21 世紀(jì)的中國已經(jīng)在加快工程技術(shù)的改革，有了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，逐步和世界的工業(yè)生產(chǎn)水平完成對(duì)接，這其中很大一部分得益于我國工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。機(jī)器、機(jī)械在接收到信息化技術(shù)所提供的命令信息后，通過一定的處理和篩選，使得機(jī)械自動(dòng)化的調(diào)整運(yùn)行方式與工作狀態(tài)，結(jié)合了電子信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，這就是我們常說的機(jī)電一體化技術(shù)。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，目前的工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械加工已經(jīng)在傳統(tǒng)意義上得到了變革，將人及操作模式逐步向極其自動(dòng)控制的模式進(jìn)行過渡。在大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)以及機(jī)械加工項(xiàng)目中通常需要較多的勞動(dòng)力，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度也相對(duì)較大，此時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用就具備充分的優(yōu)勢(shì)。隨著各個(gè)行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，以及目前信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和轉(zhuǎn)型，機(jī)電一體化技術(shù)需要不斷地進(jìn)行自我更新和調(diào)整，通過技術(shù)開發(fā)不斷適應(yīng)目前的生產(chǎn)需求，優(yōu)化操作系統(tǒng)與操作界面。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的具體應(yīng)用

2.1 機(jī)電一體化與工程機(jī)械的監(jiān)控

現(xiàn)代工程機(jī)械在安全運(yùn)行的同時(shí)達(dá)到高效運(yùn)行的目的，需要對(duì)工程機(jī)械的運(yùn)作進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，才能方便科學(xué)管理。機(jī)械工程的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況在機(jī)電一體化技術(shù)以及控制模塊的組合下將監(jiān)控設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)了范圍較寬的拓展，因此可以在任意時(shí)刻了解機(jī)械工程所處的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)督。機(jī)電一體化技術(shù)在很大程度上能夠在第一時(shí)間對(duì)系統(tǒng)的不正常狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行反饋，機(jī)器依賴PLC 模塊進(jìn)行自主的判斷以及處理，并發(fā)出警報(bào)，將故障情況第一時(shí)間告訴了相關(guān)的工作人員，使得機(jī)械設(shè)備能在短時(shí)間內(nèi)回歸正常狀態(tài)。機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)工程機(jī)械的監(jiān)控和在很大程度上實(shí)現(xiàn)了自我調(diào)控和管理，一方面節(jié)省了相關(guān)工程所需的人力和物力，另一方面由于不需要傳統(tǒng)較為繁瑣的檢測(cè)，也使得機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率有所提高，避免了機(jī)械工程運(yùn)行過程中的資源浪費(fèi)。

2.2 機(jī)電一體化與工程機(jī)械的能源節(jié)約

以往的工程項(xiàng)目中使用傳統(tǒng)的技術(shù)，世紀(jì)的設(shè)備運(yùn)行效率沒有得到較好的控制，能源浪費(fèi)可以說非常的嚴(yán)重。但是，由于機(jī)械工程技術(shù)結(jié)合了機(jī)電一體化，電子設(shè)備的節(jié)能性得到了較好的管控，更好的進(jìn)行了能源的分配和管理，使得能源的使用量得到了較好的控制。比如通常工程中會(huì)用到液壓挖掘機(jī)，通過將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在其運(yùn)行過程中可以實(shí)現(xiàn)高效的能源控制，將能源利用率由原來的20%提升到了45%左右，燃料能夠更好的將熱值用在具體的工程項(xiàng)目中。另外，機(jī)電一體化技術(shù)使得工程機(jī)械的環(huán)保性能也由很大的提升，能夠?qū)U棄物的產(chǎn)生通過電子信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，并采取對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行管理，于此同時(shí)，在機(jī)械運(yùn)行過程中一定程度上保證機(jī)械磨損情況得到保護(hù)，使得工程機(jī)械的產(chǎn)品效益有了很大程度的提高。

2.3 機(jī)電一體化與機(jī)械自動(dòng)和半自動(dòng)化

現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)與工程施工的主要特征之一就是自動(dòng)化，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)與工程施工的自動(dòng)化體系已經(jīng)逐步完善。目前的自動(dòng)化程度仍然技術(shù)有限，大部分的工程項(xiàng)目是半自動(dòng)化的狀態(tài)。在工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用背景下，自動(dòng)化與半自動(dòng)化程度在很多的生產(chǎn)和施工項(xiàng)目中得到了全面的提升，并逐步實(shí)現(xiàn)了更加全面的自動(dòng)化，存在過渡作用。由于機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的全面應(yīng)用，很大程度上釋放了大部分的勞動(dòng)力，使得工人施工過程更加的簡(jiǎn)單可靠，并提高了工作的效率。由于部分工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)不足往往存在一定的失誤，由機(jī)電一體化技術(shù)所推動(dòng)的項(xiàng)目自動(dòng)化發(fā)展很好的規(guī)避了人工失誤所導(dǎo)致的項(xiàng)目質(zhì)量問題，將產(chǎn)品的合格率最大化。

2.4 機(jī)電一體化技術(shù)與機(jī)械作業(yè)精度的控制

產(chǎn)品質(zhì)量的保障是與機(jī)械作業(yè)精度分不開的，嚴(yán)格的加工方式才能將產(chǎn)品的精度要求進(jìn)行完美的控制，達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)品的效果。傳統(tǒng)和的工程機(jī)械由于技術(shù)缺陷一般很難對(duì)產(chǎn)品加工精度進(jìn)行保障，對(duì)于每一個(gè)環(huán)節(jié)的要求相對(duì)較高。而經(jīng)過機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，各種機(jī)械零部件的生產(chǎn)精度有了很大程度的提高，目前機(jī)械工程生產(chǎn)的部件或產(chǎn)品的復(fù)雜程度越來越高，傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)無法獨(dú)立完成生產(chǎn)，機(jī)電一體化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能夠利用電子信息技術(shù)手段完成產(chǎn)品精度的檢測(cè)，并編制PLC 模塊來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精度控制，是目前機(jī)械工程發(fā)展的趨勢(shì)，在很大程度上決定了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。企業(yè)對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的掌握程度直接與企業(yè)的生產(chǎn)效率和投資成本相關(guān)，相關(guān)部門應(yīng)該對(duì)其高度的重視。

3 我國工程機(jī)械的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用存在的問題

3.1 與發(fā)達(dá)國家的機(jī)電一體化技術(shù)存在著差距

雖然，我國的機(jī)電一體化技術(shù)在工程施工以及工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用的比較廣泛，并在技術(shù)推廣的政策下實(shí)現(xiàn)了很大程度的普及，但是不得不說我國目前的技術(shù)水平與國外相比仍然存在著很大的差距，由較為廣闊的提升空間。西方的眾多發(fā)達(dá)國家由于機(jī)電一體化事業(yè)起步時(shí)間早，其發(fā)展時(shí)間相對(duì)充裕，并且技術(shù)成熟，因此有著比我們更加可靠的技術(shù)手段。當(dāng)前國產(chǎn)的機(jī)電一體化技術(shù)有了自我研發(fā)，但是還有大部分的自動(dòng)化機(jī)械以及核心技術(shù)手段都是依賴國外進(jìn)口的，我國的技術(shù)研發(fā)和技術(shù)改進(jìn)有待加強(qiáng)。

3.2 工程機(jī)械本身的質(zhì)量存在一定的問題

除了我國機(jī)電一體化技術(shù)的軟件缺乏，技術(shù)有待發(fā)展，其核心硬件也同樣存在著與國外較大的差距，因此機(jī)械工程項(xiàng)目存在著本身的質(zhì)量問題。從國內(nèi)機(jī)械設(shè)備的以往調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)的工程機(jī)械使用年限普遍偏低，足夠的耐用性顯然沒有得到保障，專業(yè)水技術(shù)人才的匱乏導(dǎo)致了技術(shù)創(chuàng)新難以實(shí)現(xiàn)，在國際層面我國的機(jī)電一體化技術(shù)存在著質(zhì)量水平高低不一，難以集中規(guī)范要求來進(jìn)行技術(shù)革新，其操作性即使有一定的智能化水平，但是仍然存在操作困難的一些界面。

4 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展前景

4.1 智能化

隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，智能化技術(shù)已然成為了技術(shù)發(fā)展的主題，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也不例外，隨著機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)逐步的智能化發(fā)展，其應(yīng)用前景將非?？捎^。機(jī)電一體化的智能化發(fā)展很好的適應(yīng)了實(shí)際的工程需求，目前在較高水平的自動(dòng)化工程項(xiàng)目上，人工人力輔助仍然出現(xiàn)的頻率很高，需要自行設(shè)置相關(guān)參數(shù)并操作有關(guān)人機(jī)界面，由此可見，機(jī)電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展以AI 技術(shù)的利用為核心，可以將智能化設(shè)備的發(fā)展結(jié)合人工智能實(shí)現(xiàn)高效的智能化技術(shù)優(yōu)化，并將相關(guān)規(guī)范要求做得更加到位。

4.2 微型化

電子信息技術(shù)的納米微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)電一體化技術(shù)中的應(yīng)用也使得機(jī)電一體化技術(shù)的微型化發(fā)展成為了重要的技術(shù)手段，機(jī)電一體化技術(shù)不斷地將操作界面升級(jí)，逐步實(shí)現(xiàn)了微型化發(fā)展。我們可以在不久的將來看到機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用時(shí)產(chǎn)品的體積會(huì)很大程度的縮小，節(jié)省了大量的空間。微型納米技術(shù)使得系統(tǒng)的能耗也很大程度的降低，系統(tǒng)操作過程中具有更好的靈活性，使得機(jī)電一體化技術(shù)在軍事等其他的技術(shù)領(lǐng)域也能更好的得到應(yīng)用。

4.3 高性能

工程機(jī)械的精度、可靠程度、施工生產(chǎn)速度等等都得到了較好的提升，這得益于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，從工程機(jī)械的實(shí)際使用效益來看，高性能的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展很大程度上幫助企業(yè)建立了核心優(yōu)勢(shì)。目前高性能的機(jī)電一體化技術(shù)主要利用總線連接進(jìn)行多CPU 處理，并將CNC 的相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行了匹配。在進(jìn)行信息處理時(shí)可以在同一時(shí)間通過一定的技術(shù)手段將指令發(fā)個(gè)各個(gè)處理器，精簡(jiǎn)指令集機(jī)將不同的指令信息集成分配處理，完成多任務(wù)的同時(shí)處理，生產(chǎn)效率得到了大幅度的提升。

5 結(jié)論

從我國機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及具體的技術(shù)發(fā)展水平來看，我國的機(jī)電一體化技術(shù)在目前階段的發(fā)展空間是巨大的，為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)建設(shè)以及現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)，相關(guān)部門必須將機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用高度重視起來。