關(guān)于智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

胡江川

摘要：在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展背景下，機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中得到了較為廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，不僅給傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)改革提供了動(dòng)力，而且也促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提升，是企業(yè)獲得良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的有效支撐。本文主要圍繞智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

Abstract： Against the background of the rapid development of science and technology， mechatronical technology has been widely used in intelligent manufacturing and plays a vital role. It not only provides impetus to the reform of traditional industrial production， but also promotes the improvement of industrial production efficiency and quality， so it is an effective support for enterprises to obtain good economic and social benefits. This article focuses on the application of mechatronical technology in intelligent manufacturing.

關(guān)鍵詞：智能制造;機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用

Key words： intelligent manufacturing;mechatronical technology;application

中圖分類號(hào)：TH-39 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）01-0286-02

0 ?引言

智能制造是基于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式下實(shí)施的改革，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)效益的提升具有重要意義。在微電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，且在智能制造中的作用也逐漸突出。機(jī)電一體化技術(shù)是傳感技術(shù)、自動(dòng)生產(chǎn)線技術(shù)等多個(gè)先進(jìn)技術(shù)的整合，能夠在保障產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)促進(jìn)制造業(yè)整體運(yùn)行的效率的提升。鑒于此，加大對(duì)智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)及應(yīng)用的探究力度具有重要意義，從而在機(jī)電一體化技術(shù)支撐下確保對(duì)機(jī)電設(shè)備管理和控制的科學(xué)、合理進(jìn)行。

1 ?智能制造概念闡述

智能制造就是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)模擬人類思維對(duì)控制程序進(jìn)行的編寫，并在程序支撐下對(duì)相關(guān)生產(chǎn)制造設(shè)備予以的控制，旨在推動(dòng)無(wú)人控制的自動(dòng)化生產(chǎn)模式的實(shí)現(xiàn)。智能制造在多樣化自動(dòng)控制系統(tǒng)依托下能夠?qū)Ω黝悢?shù)據(jù)進(jìn)行采集，并以此為基礎(chǔ)實(shí)施數(shù)據(jù)信息的分析、處理與存儲(chǔ)，自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化和自維護(hù)是其突出功能。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來(lái)講，智能制造借助計(jì)算機(jī)設(shè)備也為設(shè)計(jì)圖紙的比例縮放、多維度的視圖展示提供了可能。此外，智能制造的出現(xiàn)也是對(duì)以往人工崗位的有效替代，尤其在高污染和高危險(xiǎn)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的應(yīng)用，不僅避免了因環(huán)境對(duì)員工身體帶來(lái)不利影響的情況，而且安全事故的發(fā)生幾率也得到了顯著的降低。總的來(lái)講，智能制造為現(xiàn)代制造行業(yè)發(fā)展提供了明確的方向，既節(jié)省了人力和物力資源的投入，又減少了因人為失誤導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失情況的發(fā)生幾率，對(duì)制造行業(yè)的快速、穩(wěn)健發(fā)展具有重要意義。

2 ?機(jī)電一體化技術(shù)概述及特征

2.1 機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)講就是以傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)為基礎(chǔ)，在綜合計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)等多個(gè)技術(shù)綜合下衍生出的新型的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。促進(jìn)其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的運(yùn)用，對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式向集約型生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變具有不可忽視的意義。就現(xiàn)階段的機(jī)電一體化技術(shù)來(lái)講，大型生產(chǎn)和制造企業(yè)當(dāng)中運(yùn)用相對(duì)廣泛，并在模擬人腦背景下實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析判斷，為企業(yè)生產(chǎn)調(diào)整與優(yōu)化提供了重要參考。此外，此項(xiàng)技術(shù)是對(duì)以往人工控制、檢測(cè)工作的調(diào)整與優(yōu)化，強(qiáng)調(diào)以機(jī)械控制和檢測(cè)為主，不僅使生產(chǎn)過(guò)程得到了簡(jiǎn)化，而且工作人員的工作量也有效減輕，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提高具有重要意義。

2.2 機(jī)電一體化技術(shù)的特征

第一，最優(yōu)的整體結(jié)構(gòu)。剖析傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程可以看出，想要賦予其控制功能和使用功能，必須有相應(yīng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)為支撐，例如想要使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變速，就要借助變速箱和變速齒輪的作用。然而，為了推動(dòng)電子技術(shù)的發(fā)展，齒輪變速箱逐漸被變頻調(diào)速電子裝置替代，對(duì)機(jī)床走刀規(guī)律控制和調(diào)節(jié)時(shí)計(jì)算機(jī)軟件成為主要應(yīng)用的手段，并促進(jìn)了電子、機(jī)械和軟件等方式的整合，達(dá)到了整體結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化。第二，系統(tǒng)控制智能化。系統(tǒng)控制智能化是機(jī)電一體化技術(shù)中尤為突出的特征，同時(shí)，智能化也為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展和改革提供了明確的方向。系統(tǒng)控制智能化可以使生產(chǎn)方式得到及時(shí)的調(diào)整與更改，釋放了更多的勞動(dòng)力資源。系統(tǒng)控制智能化通常來(lái)講主要是在電子控制系統(tǒng)支撐下，按照事前既定程序?qū)Ω飨到y(tǒng)動(dòng)作和功能存在的關(guān)系進(jìn)行的持續(xù)性的協(xié)調(diào)，使其系統(tǒng)擁有更多的自動(dòng)化功能，如自動(dòng)化檢測(cè)、信息處理等都是上述措施應(yīng)用下實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化的功能類型[1]。其在實(shí)踐應(yīng)用時(shí)，通過(guò)輸入相關(guān)指令并由系統(tǒng)接收后即可推動(dòng)自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)。這樣一旦有故障情況的發(fā)生可以自動(dòng)進(jìn)行應(yīng)急處理，既避免了保護(hù)系統(tǒng)受到傷害，也能及時(shí)通知相關(guān)管理人員，為系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要的保障。

3 ?智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 傳感技術(shù)的應(yīng)用

傳感技術(shù)是智能制作的核心所在，因此，智能制造中機(jī)電一體化應(yīng)用時(shí)，要將傳感技術(shù)應(yīng)用作為首先考慮的內(nèi)容?？v觀傳統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)制造系統(tǒng)可以得知，生產(chǎn)制造信息無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化獲取、潛藏在系統(tǒng)中的細(xì)小問(wèn)題無(wú)法得到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)、整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程不能予以實(shí)時(shí)控制等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。而傳感技術(shù)的應(yīng)用可以使上述問(wèn)題得到有效的解決。例如立足智能制造系統(tǒng)，將定位器安裝在其中，可以在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)支撐下實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中各項(xiàng)信息和數(shù)據(jù)的有效獲取、整合、分類和分析，同時(shí)，這些數(shù)據(jù)也是智能制造系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)整時(shí)的重要參考，從而對(duì)整個(gè)制造流程進(jìn)行嚴(yán)格的掌控，確保生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能?，F(xiàn)階段，傳感器在光纖光纜中應(yīng)用廣泛，并在統(tǒng)一接口設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下使原本的費(fèi)用得到有效的降低，進(jìn)而帶動(dòng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

3.2 柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用

柔性制造系統(tǒng)是包括數(shù)字控制系統(tǒng)、信息控制系統(tǒng)以及物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)在內(nèi)的綜合性系統(tǒng)，其在實(shí)踐過(guò)程中應(yīng)用可以以加工對(duì)象為依據(jù)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，屬于自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)的范疇。柔性制造系統(tǒng)在智能制造中的應(yīng)用，可以在充分了解產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程背景下，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工設(shè)備、工具和物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的合理選擇，之后會(huì)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作用下對(duì)其予以系統(tǒng)化、統(tǒng)一化和自動(dòng)化控制。就此項(xiàng)制造系統(tǒng)而言，不僅可以滿足多種工件批量高效生產(chǎn)的需求，而且還能圍繞市場(chǎng)需求予以系統(tǒng)化分析，從而在分析結(jié)果的引導(dǎo)下對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與優(yōu)化，這樣既可以使生產(chǎn)資源得到最大限度的利用，又能促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效益的提升[2]?？陀^來(lái)講，柔性制造系統(tǒng)是制造行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的，是集信息系統(tǒng)、自動(dòng)加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)為一體的系統(tǒng)類型。從信息系統(tǒng)角度來(lái)講，其可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合、處理與分析，之后會(huì)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為載體，將機(jī)械設(shè)備按層級(jí)不同進(jìn)行控制。從自動(dòng)加工系統(tǒng)方面來(lái)講，主要是以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，以加工工藝相似零件為對(duì)象，以數(shù)控機(jī)床和專用機(jī)床為手段，實(shí)施的批量化、集中化生產(chǎn)，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)效率得到大幅度提升。從物流系統(tǒng)方面來(lái)講，主要是在多樣化運(yùn)輸聯(lián)合裝置輔助下，將各項(xiàng)物料配送作為實(shí)際加工過(guò)程中的重要任務(wù)，是構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)中的不可或缺的因素。從軟件系統(tǒng)而言，其主要是對(duì)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的總稱，例如設(shè)計(jì)、管理、控制和監(jiān)督等都是其中的重要內(nèi)容。

3.3 智能機(jī)器人的應(yīng)用

智能機(jī)器人是機(jī)電一體化技術(shù)的最高技術(shù)的呈現(xiàn)，集中了電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)和仿生學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)?，F(xiàn)階段，圍繞智能機(jī)器人開(kāi)展的研究逐漸豐富起來(lái)，并逐漸成為機(jī)電一體化技術(shù)研究的重要方向。同時(shí)，智能機(jī)器人還對(duì)傳感技術(shù)、控制技術(shù)和信息技術(shù)進(jìn)行了整合，既可以根據(jù)人類思維模式進(jìn)行模仿，并在智能系統(tǒng)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)支撐下實(shí)現(xiàn)信息的識(shí)別、分析和判斷，又能夠行使人類的行為習(xí)慣，以此確保生產(chǎn)操作指令的完成。智能機(jī)器人在智能制造中的運(yùn)用，可以使現(xiàn)有工作人員的工作量得到明顯的減輕，同時(shí)，還能保證每天工作的持續(xù)性，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和效率的提升具有重要作用[3]。此外，智能機(jī)器人還能推動(dòng)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程向規(guī)范化所邁進(jìn)，防止了因人工操作存在失誤造成的生產(chǎn)質(zhì)量和精度無(wú)法保證的情況。智能機(jī)器人受惡劣環(huán)境影響較小，即使所處生產(chǎn)環(huán)境惡劣且危險(xiǎn)性較大，依然可以正常工作，對(duì)制造生產(chǎn)的安全性開(kāi)展意義重大。

3.4 自動(dòng)化生產(chǎn)控制技術(shù)的應(yīng)用

自動(dòng)生產(chǎn)控制技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的又一應(yīng)用形式，其主要是以人機(jī)界面控制裝置、可編程序控制等多個(gè)裝置為輔助。對(duì)智能制造領(lǐng)域進(jìn)行深入剖析可知，無(wú)論是基本的飲料生產(chǎn)線還是印刷包裝生產(chǎn)線等，都可以看到自動(dòng)化生產(chǎn)控制技術(shù)的身影。同時(shí)，車間的生產(chǎn)過(guò)程跟蹤和控制系統(tǒng)也是機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中應(yīng)用的具體形式，如圖1所示，一方面可以對(duì)產(chǎn)品制造流程中的數(shù)據(jù)予以采集、分析和處理，另一方面借助系統(tǒng)管理、資源管理等多個(gè)管理過(guò)程也為制造業(yè)綜合自動(dòng)化管理的實(shí)現(xiàn)提供了動(dòng)力。

3.5 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)應(yīng)用較早，鑒于此，為智能制造發(fā)展提供了基礎(chǔ)與保障。近年來(lái)數(shù)控加工領(lǐng)域?qū)χ悄苤圃煜到y(tǒng)性能有著較高的要求，除了要對(duì)各類生產(chǎn)環(huán)節(jié)予以控制和管理外，還需要對(duì)各類模擬信息予以處理。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，智能控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)數(shù)控技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)情況的動(dòng)態(tài)把控，并借助總主線模式和CPU模式為輔助，推動(dòng)運(yùn)行方式向完善化發(fā)展[4]。同時(shí)，還可以在整合模糊控制理論和在線診斷技術(shù)的基礎(chǔ)上提高生產(chǎn)效率。此外，各類三維仿真技術(shù)也是對(duì)數(shù)控生產(chǎn)動(dòng)態(tài)予以模擬的有效措施，一方面幫助技術(shù)人員明確生產(chǎn)制造工藝存在的不足，另一方面也為科學(xué)化調(diào)整提供了方向。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

總之，工業(yè)生產(chǎn)智能化發(fā)展必然會(huì)在智能制造領(lǐng)域涉獵，對(duì)此，制造類企業(yè)要深刻意識(shí)到智能控制技術(shù)的重要性，并注重技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到智能制造中有著至關(guān)重要的作用，既可以推動(dòng)生產(chǎn)自動(dòng)化控制水平提升到更高的層次，又可以使生產(chǎn)控制效果得以提升。制造類企業(yè)要以實(shí)際生產(chǎn)情況和需求為依據(jù)，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)予以深入研究和探索，為自身科技競(jìng)爭(zhēng)力的提升提供重要助力。

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