新時(shí)代下機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的運(yùn)用研究

申小波

摘 要：隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用可以有效地實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的融合。從而使智能制造在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，順應(yīng)著總體發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;技術(shù)應(yīng)用;智能制造;運(yùn)用實(shí)踐

機(jī)電一體化是電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的新技術(shù)的產(chǎn)物，它能有效地提高傳統(tǒng)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于傳感器、數(shù)控、數(shù)控等領(lǐng)域，智能工業(yè)裝備等領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用可以提高我國(guó)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

1智能制造相關(guān)概念

智能制造其結(jié)構(gòu)主要由技術(shù)和系統(tǒng)兩部分組成。智能化生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬智能生產(chǎn)系統(tǒng)，加強(qiáng)系統(tǒng)分析研究，降低成本的目的：研究開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單易行，可以了解整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。智能制造系統(tǒng)以智能機(jī)器人和科研人員為核心，以人機(jī)交互為核心，以科研人員的決策作為生產(chǎn)應(yīng)用的重要依據(jù)。

智能化制造是一種新型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造方式，它通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模設(shè)計(jì)，同時(shí)完成三維動(dòng)態(tài)仿真和多向顯示，以取代人力資源，避免企業(yè)由于環(huán)境污染、安全事故等因素而給人類健康帶來(lái)的危害，同時(shí)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)精細(xì)化管理，促進(jìn)制造業(yè)智能化發(fā)展。

2新時(shí)代下機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的優(yōu)勢(shì)

2.1模型優(yōu)勢(shì)

機(jī)械電子一體化模式的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。首先是模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)敏感電子元件功能模塊的分析，確定其功能結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)傳輸和處理的可能性;因此，提高了控制系統(tǒng)的可編程性，控制范圍更小。智能生產(chǎn)使模型控制不斷更新，推動(dòng)了非固定結(jié)構(gòu)模型參數(shù)智能化的發(fā)展，為未來(lái)智能控制指明了方向。

2.2交換優(yōu)勢(shì)

機(jī)電一體化技術(shù)具有比傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)更好的靈敏度、控制性能和協(xié)同能力。智能化生產(chǎn)能提高數(shù)據(jù)處理效率，確保信息的安全交換，能有效地突破技術(shù)難題，避免制造企業(yè)信息處理的低效和信息交換系統(tǒng)的崩潰現(xiàn)象，有效保證數(shù)據(jù)的完整性，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

2.3控制優(yōu)勢(shì)

這一控制的優(yōu)點(diǎn)集中在兩方面。首先，要擴(kuò)大智能控制的范圍，提高智能制造中線性和非線性控制的精度;由于受到諸多因素的影響，使控制生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定，系統(tǒng)管理更加高效，從而提高生產(chǎn)控制的能力。其次，結(jié)合智能生產(chǎn)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)程序的模塊化和存儲(chǔ)功能，提高效率和綜合性能，實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量的控制。

3機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的運(yùn)用實(shí)踐

3.1傳感技術(shù)

傳感器技術(shù)作為廣泛應(yīng)用的機(jī)電一體化技術(shù)的重要表現(xiàn)，在自動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。各種傳感器技術(shù)的應(yīng)用提高了傳感器的靈敏度和程度，但傳感器在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用還不廣泛，很多控制系統(tǒng)無(wú)法保證對(duì)相關(guān)對(duì)象參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)的準(zhǔn)確性，使得光電傳感導(dǎo)致的光照變化、溫度等自動(dòng)控制困難，因此，無(wú)法識(shí)別智能制造的內(nèi)在因素，智能制造在制造企業(yè)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

3.2智能化數(shù)控生產(chǎn)

在智能制造領(lǐng)域，對(duì)智能制造系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，而且需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)過(guò)程中，采用 CPU模式和主干模式作為智能控制系統(tǒng)的控制模式，采用三維仿真技術(shù)來(lái)模擬數(shù)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)過(guò)程，使試驗(yàn)結(jié)果更加逼真、直觀，提高了評(píng)定的準(zhǔn)確性，保證了實(shí)際生產(chǎn)的可靠性。

3.3自動(dòng)生產(chǎn)與機(jī)械

智能化生產(chǎn)方面，實(shí)現(xiàn)了飲料生產(chǎn)、煙草生產(chǎn)、酒和包裝生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)控制。將機(jī)電一體化與智能制造相結(jié)合，將其應(yīng)用于生產(chǎn)線，可預(yù)定義工藝模塊及各種產(chǎn)品參數(shù)，加強(qiáng)智能化工業(yè)生產(chǎn)，無(wú)需進(jìn)行控制或監(jiān)督，節(jié)省勞力，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。員工可以有效維護(hù)和監(jiān)督生產(chǎn)過(guò)程，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，智能制造還可以利用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行跟蹤和開(kāi)發(fā)，并通過(guò)各種管理手段對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，加強(qiáng)和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理自動(dòng)化的發(fā)展。

3.4工業(yè)智能機(jī)器人

智能工業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)有效地減少制造環(huán)境的影響，或者是不斷地突破人為限制，在24小時(shí)內(nèi)連續(xù)工作，達(dá)到生產(chǎn)效率。在感知能力方面，智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的協(xié)同工作。它的判斷和分析能力使智能工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)的產(chǎn)品更加標(biāo)準(zhǔn)化，提高了產(chǎn)品的使用價(jià)值。

3.5柔性制造系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)構(gòu)成部分主要包括加工系統(tǒng)、信息流系統(tǒng)和物流系統(tǒng)。切削系統(tǒng)能夠自動(dòng)修改切削刀具，并自動(dòng)按不同的順序進(jìn)行加工;物流系統(tǒng)主要包括存取、輸出和處理存貯，從而增加了對(duì)加工對(duì)象存貯的隨機(jī)性;輸出變截面后的各種加工設(shè)備自動(dòng)連接;輸送可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)輸送系統(tǒng)與加工系統(tǒng)之間的傳輸;加工過(guò)程控制系統(tǒng)控制生產(chǎn)過(guò)程;柔性制造系統(tǒng)可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，滿足多種產(chǎn)品組合的生產(chǎn)要求。與此同時(shí)，企業(yè)能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中生存。采用靈活的生產(chǎn)方式，動(dòng)態(tài)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，優(yōu)化人力和物力配置，提高生產(chǎn)能力，采用靈活的生產(chǎn)方式，可以快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，根據(jù)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求，調(diào)整生產(chǎn)策略，以達(dá)到降低成本、提高效率的目的。

3.6在建筑工程中的應(yīng)用

建筑領(lǐng)域的智能控制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：建筑照明系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，照明系統(tǒng)可在任何時(shí)候科學(xué)地運(yùn)行，包括照明時(shí)間控制，照明邏輯控制，照明系統(tǒng)節(jié)能等。建筑物的空調(diào)耗電大，在保證空氣質(zhì)量的基礎(chǔ)上，有必要采用比例積分調(diào)節(jié)器控制閉合式空調(diào)，實(shí)現(xiàn)夏、冬季的空調(diào)調(diào)節(jié)，以達(dá)到智能調(diào)節(jié)空調(diào)閥，防止浪費(fèi)。

4智能制造的發(fā)展趨勢(shì)

4.1人機(jī)一體化

創(chuàng)造復(fù)合型智能，即人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，是未來(lái)智能制造發(fā)展的重要方向，也更易于實(shí)現(xiàn)，短時(shí)間內(nèi)仍以人工智能作為一個(gè)整體，而人機(jī)一體化能更好地發(fā)揮人的潛能，從而能建立人與智能機(jī)器的互補(bǔ)性，從而區(qū)分人與機(jī)器。

4.2超柔性及自組織

基于具體任務(wù)形成最佳的結(jié)構(gòu)，從而在未來(lái)智能制造系統(tǒng)中體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的靈活性。這種操作方式和結(jié)構(gòu)柔性是所謂的超柔性，因此智能制造系統(tǒng)具有生物學(xué)相似性，智能系統(tǒng)由專家組成。

結(jié)語(yǔ)

總之，從我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的研究與實(shí)踐來(lái)看，機(jī)電一體化技術(shù)只是一個(gè)技術(shù)概念的起步階段，還沒(méi)有融入機(jī)電一體化領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展成為新的動(dòng)力，它帶來(lái)了更多的發(fā)展機(jī)遇，機(jī)電一體化也在實(shí)踐中得到了普及，而智能制造的理念深深扎根于人們的心中。

參考文獻(xiàn)：

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