機(jī)電一體化在智能制造中的有效應(yīng)用

孫峰

摘 要：機(jī)電一體化是現(xiàn)代制造也發(fā)展的基礎(chǔ)，也是制造也工業(yè)變革的基礎(chǔ)。智能制造是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子通訊技術(shù)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的具有綠色、高效生產(chǎn)功能的制造過(guò)程。它是未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的主要方向。將機(jī)電一體化技術(shù)與智能技術(shù)相結(jié)合，在機(jī)電一體化技術(shù)中充分應(yīng)用智能技術(shù)為機(jī)電一體化設(shè)備構(gòu)建智能制造系統(tǒng)，將全面改善產(chǎn)生效率和生產(chǎn)質(zhì)量，促進(jìn)資源的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)的目的。本文就來(lái)探討機(jī)電一體化在智能制造中的高效應(yīng)用。旨在為我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供一些創(chuàng)新思路。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;智能制造;應(yīng)用;綠色工業(yè)革命

工業(yè)革命自發(fā)展以來(lái)，地球上的資源和能源發(fā)生了巨大的損耗，生態(tài)環(huán)境也發(fā)生了巨大的變化。這種以資源和能源為基礎(chǔ)的工業(yè)革命早在21世紀(jì)就將人類帶入了資源與環(huán)境危機(jī)。隨著生態(tài)環(huán)境的污染和資源的枯竭化，人類開始重視環(huán)境保護(hù)和生態(tài)發(fā)展。進(jìn)入到21世紀(jì)后，信息技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，以信息技術(shù)、電子科技為主的第四層工業(yè)革命重新向人類發(fā)起了挑戰(zhàn)，新一輪的現(xiàn)代化生產(chǎn)方式將帶人類走向綠色工業(yè)革命—智能制造。機(jī)電一體化是第四代綠色工業(yè)革命發(fā)展的前提條件與基礎(chǔ)。研究機(jī)電一體化在智能制造中的有效應(yīng)用對(duì)于第四層工業(yè)革命的發(fā)展有著重要的促進(jìn)意義。

一、智能制造概述

智能制造被稱為工業(yè)4.0，也叫做綠色工業(yè)革命。它是以科學(xué)為發(fā)展依據(jù)，在制造生產(chǎn)的過(guò)程中不斷的應(yīng)用智能化科學(xué)技術(shù)來(lái)提高工業(yè)生產(chǎn)的效能，逐漸的擴(kuò)大智能化技術(shù)在制造也各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。智能制造并非指單一的智能技術(shù)，而是指多種智能技術(shù)的集合應(yīng)用。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)電一體化目前還占據(jù)著主要的市場(chǎng)，而智能制造的最終目的就是將機(jī)電一體化技術(shù)與智能化生產(chǎn)管理相結(jié)合，集成多主體參與的智能制造系統(tǒng)，從而取代傳統(tǒng)的機(jī)電一體化生產(chǎn)方式，開啟制造產(chǎn)品全生命周期的智能化制造生產(chǎn)與管理。從智能制造的構(gòu)想來(lái)看，未來(lái)智能制造的主要方向是智能制造系統(tǒng)的應(yīng)用。智能制造系統(tǒng)銜接的內(nèi)容是多方面、多領(lǐng)域、多主體的，它研究的是如何是機(jī)器代替人工實(shí)現(xiàn)高效的分工合作，也就是人工智能在制造也中的高度應(yīng)用。在智能制造中，人工智能占據(jù)主導(dǎo)地位，而智能系統(tǒng)是創(chuàng)建人工智能的基礎(chǔ)。智能制造系統(tǒng)必須依托自動(dòng)化控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)等機(jī)電一體化技術(shù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)電一體化的子系統(tǒng)進(jìn)行整個(gè)，從而創(chuàng)建多智能體系統(tǒng)來(lái)發(fā)展智能制造。簡(jiǎn)而言之，智能制造就是機(jī)電一體化系統(tǒng)的高度集成與應(yīng)用，智能制造對(duì)數(shù)控加工系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化全局管理有著極高的要求，因此要求應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)子系統(tǒng)來(lái)集成研發(fā)智能制造系統(tǒng)來(lái)負(fù)責(zé)和協(xié)調(diào)全局管理。

二、機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并將這些綜合技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代化自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)一體化生產(chǎn)與管理的技術(shù)。具有這些功能的設(shè)備就是機(jī)電一體化的設(shè)備。機(jī)電一體化技術(shù)也叫電子工程。它并不是一成不變的，而是隨著微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、接口技術(shù)、傳染技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展重在技術(shù)的創(chuàng)新。目前，我國(guó)大部分制造業(yè)已全面開啟機(jī)電一體化的應(yīng)用，采用了先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備，而機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新也成為制造企業(yè)提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。隨著我國(guó)“五大發(fā)展理念”的提出，創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、共享、開放的發(fā)展理念為對(duì)制造業(yè)提出了更高的要求。一些資源損耗量大、環(huán)境污染嚴(yán)重的重工業(yè)制造企業(yè)積極的開展技術(shù)創(chuàng)新，在機(jī)電一體化生產(chǎn)中充分應(yīng)用智能化技術(shù)來(lái)改良傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工工藝和管理模式，強(qiáng)化綜合化管理，優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境，改善管理效率。如智能監(jiān)控系統(tǒng)、模糊智能控制技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、在線診斷技術(shù)、自動(dòng)故障檢測(cè)系統(tǒng)等。這些機(jī)電一體化子系統(tǒng)的在制造管理中的應(yīng)用為智能制造的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，促進(jìn)了智能制造系統(tǒng)的發(fā)展。

三、機(jī)電一體化在智能制造中的應(yīng)用

（一）傳感檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

傳感檢測(cè)技術(shù)是機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能的關(guān)鍵技術(shù)。傳感技術(shù)顧名思義就是指為機(jī)電一體化設(shè)備設(shè)置智能傳感器作為傳感檢測(cè)系統(tǒng)的感受器官，用于自動(dòng)采集和獲取信息數(shù)據(jù)，并應(yīng)用采集的數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化生產(chǎn)管理的作用。智能傳感器一般設(shè)置在較為惡劣的環(huán)境中，用于代替人在在復(fù)雜、惡劣的環(huán)境中完成信息采集與生產(chǎn)監(jiān)測(cè)，因此對(duì)于智能傳感器的質(zhì)量要求較高，同時(shí)也對(duì)于信息采集的精確度和自動(dòng)化程序要求較高。將傳感檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到智能制造中，可充分發(fā)揮傳感器與智能制造的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息資源的整合與資源的優(yōu)化。這一技術(shù)的應(yīng)用需要結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化接口技術(shù)，將傳感檢測(cè)系統(tǒng)集成到智能制造系統(tǒng)中，并與控制系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等相結(jié)合。傳感檢測(cè)系統(tǒng)將自動(dòng)監(jiān)測(cè)和采集的信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)同時(shí)傳遞給生產(chǎn)車間、管理平臺(tái)、服務(wù)端等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。這些數(shù)據(jù)可用于產(chǎn)品生命周期的管理，對(duì)于智能制造各個(gè)領(lǐng)域的而言，不僅提高了產(chǎn)品管理的效率，還確保了信息資源的精準(zhǔn)性，提高了資源的利用率。對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)而言，該系統(tǒng)的應(yīng)用接解放了惡劣工作環(huán)境下的勞動(dòng)力，確保了生產(chǎn)工人的人身安全。

（二）數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)是機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)綜合化信息管理的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)控技術(shù)在機(jī)電一體化的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)機(jī)械設(shè)備的集成化管理，目的是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的數(shù)字控制管理。將機(jī)電一體化中的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到智能制造中，就是擴(kuò)大了數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍。機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)面向的是整個(gè)制造企業(yè)，而智能制造數(shù)控技術(shù)面向的是與制造也有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域與各個(gè)主體，因此對(duì)信息化管理提出了更高的要求。機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在管理實(shí)際的生產(chǎn)管理中受網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其他技術(shù)的限制存在著滯后性。未來(lái)智能制造能夠充分發(fā)揮高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為數(shù)控技術(shù)集成管理信息通訊提供技術(shù)支撐。而數(shù)控名技術(shù)的應(yīng)用也能全面改善智能制造產(chǎn)品生產(chǎn)品的指標(biāo)，優(yōu)化產(chǎn)品全局管理的流程。

（三）工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人是制造業(yè)智能化的高度體現(xiàn)。工業(yè)機(jī)器人在機(jī)電一體化生產(chǎn)的應(yīng)用相對(duì)較晚，這主要是因?yàn)槭苋斯ぶ悄芗夹g(shù)的限制較多。人工智能是一項(xiàng)非常復(fù)雜的綜合技術(shù)，它的提出與發(fā)展要遭遇機(jī)電一體化，但是由于工業(yè)機(jī)器人的固定模式，導(dǎo)致其中機(jī)電一體化生產(chǎn)中不夠靈活。工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際的制造生產(chǎn)中需要不斷的調(diào)整和優(yōu)化參數(shù)，將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用到智能制造中，智能制造系統(tǒng)的全局性管理功能可以為工業(yè)機(jī)器人的參數(shù)調(diào)整提供方便。在實(shí)際的生產(chǎn)中，智能制造系統(tǒng)可根據(jù)環(huán)境的變化做出參數(shù)調(diào)整的指令，而工業(yè)機(jī)器人根據(jù)系統(tǒng)發(fā)出的指令執(zhí)行參數(shù)調(diào)整，使得工業(yè)機(jī)器人在產(chǎn)品制造生產(chǎn)過(guò)程中的協(xié)調(diào)作用增強(qiáng)，對(duì)于優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量有著和應(yīng)對(duì)突發(fā)環(huán)境有著重要的意義。

（四）自動(dòng)化生產(chǎn)線的應(yīng)用

機(jī)電一體化有著完整的自動(dòng)化生產(chǎn)線，大型制造企業(yè)的生產(chǎn)方式均采用自動(dòng)化生產(chǎn)線完成生產(chǎn)。自動(dòng)化生產(chǎn)線集光電控制系統(tǒng)、電子技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、智能檢測(cè)系統(tǒng)等于一體，再有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面統(tǒng)一進(jìn)行管理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)原材料、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境等一體化的管理。自動(dòng)化生產(chǎn)線的優(yōu)勢(shì)在于生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量好。將自動(dòng)化生產(chǎn)線應(yīng)用到智能制造系統(tǒng)中，將其范圍擴(kuò)大到原料、銷售、售后等不同領(lǐng)域，將產(chǎn)品的統(tǒng)一管理擴(kuò)大的生產(chǎn)線以外，搭建產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈管理模式，有助于提高多產(chǎn)品整個(gè)生命周期的統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化管理。

（五）系統(tǒng)集成技術(shù)的應(yīng)用

智能制造的實(shí)現(xiàn)依托與智能制造系統(tǒng)，而智能制造系統(tǒng)與機(jī)電一體化的根本區(qū)別就在于智能制造系統(tǒng)集成了機(jī)電一體化的多個(gè)子系統(tǒng)，對(duì)機(jī)電一體化生產(chǎn)實(shí)施更加專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的管理。智能制造系統(tǒng)應(yīng)用分布式框架將機(jī)電一體化的子系統(tǒng)集成與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，使得機(jī)電一體化與人工智能系統(tǒng)相融合，最終實(shí)現(xiàn)了更加自律的人機(jī)一體化管理。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是智能技術(shù)應(yīng)用的初級(jí)階段。機(jī)電一體化技術(shù)中自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)等采用了人工智能與專家系統(tǒng)，使得傳統(tǒng)的機(jī)械制造設(shè)備具備了人性化服務(wù)與智能化的部分功能。隨著機(jī)電一體化技術(shù)自動(dòng)化、智能化水平不斷提高，智能化機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)備將為智能制造系統(tǒng)的構(gòu)建提供基礎(chǔ)。應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、垂直集成技術(shù)等，將更多的智能化機(jī)電一體化設(shè)備及其系統(tǒng)進(jìn)行集成，構(gòu)建一個(gè)集原料采購(gòu)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、銷售管理、售后服務(wù)等為一體的綜合化產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)和智能制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同主體之間的數(shù)據(jù)共享與資料優(yōu)化配置，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期的綜合化數(shù)字管理。這就是未來(lái)綠色工業(yè)革命的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]張謙會(huì).機(jī)電一體化在智能制造中的有效應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2017（12）：155.

[2]李本冬.機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用[J].中國(guó)設(shè)備工程，2017（14）：172-173.

[3]郭皓麟.機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的有效應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2017（22）：146+149.

[4]楊虹劍.機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的實(shí)踐[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（24）：99.

[5]王偉.機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用淺析[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2016（10）：160-161.