淺析機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用

冉憲成

摘 要 在現(xiàn)代微電子技術(shù)及機(jī)械技術(shù)快速發(fā)展背景下，制造業(yè)領(lǐng)域中的技術(shù)集成度不斷提高，且逐漸向著智能化、一體化的方向發(fā)展。在制造業(yè)中，機(jī)電一體化技術(shù)是多數(shù)制造企業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是引領(lǐng)制造業(yè)走向智能化的基礎(chǔ)技術(shù)。為研究機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用價(jià)值，本文以該技術(shù)與智能制造業(yè)融合的發(fā)展趨勢(shì)為視角，探討智能制造業(yè)與該技術(shù)融合的主要方向，以期為智能制造業(yè)的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展提供參考。

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

在李克強(qiáng)總理簽批的《中國(guó)制造2025》綱領(lǐng)性文件的戰(zhàn)略規(guī)劃中，中國(guó)將在2015年至2025年間實(shí)現(xiàn)邁入世界制造強(qiáng)國(guó)行列的戰(zhàn)略目標(biāo)。作為“十三五”規(guī)劃的最后一年，2020年將是我國(guó)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展的關(guān)鍵年。要促進(jìn)制造業(yè)由傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)變，如何落實(shí)機(jī)電一體化技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵問題，因此，研究機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要利用分析討論法對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1智能制造業(yè)與機(jī)電一體化技術(shù)融合的發(fā)展趨勢(shì)

1.1 小型化

隨著技術(shù)集成度的提升，制造業(yè)產(chǎn)品規(guī)模逐漸向著小型化方向發(fā)展，而機(jī)電一體化技術(shù)則以其模塊化、集成化、智能化等特點(diǎn)在智能制造業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用[1]。

產(chǎn)品小型化是科技發(fā)展的必然趨勢(shì)，小型的機(jī)電一體化產(chǎn)品在功耗、產(chǎn)品成本、設(shè)計(jì)應(yīng)用等方面相較傳統(tǒng)產(chǎn)品具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，在智能導(dǎo)航、微型機(jī)器人、小型數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域中獲得大范圍應(yīng)用。影響機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)小型化發(fā)展的道路的兩項(xiàng)重要因素即是如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)精度與密集度的雙重提高。

1.2 低碳環(huán)保

隨著我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域減排環(huán)保政策的陸續(xù)推出，低碳環(huán)保已經(jīng)成為各行業(yè)發(fā)展所遵守的公約。在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長(zhǎng)的背景下，生態(tài)問題隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高而越發(fā)嚴(yán)峻，能源消耗量與日俱增。因此，在低碳環(huán)保政策的倡導(dǎo)下，機(jī)電一體化技術(shù)向著低能耗、低排放的方向發(fā)展已是大勢(shì)所趨。在未來階段的機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，提高產(chǎn)品能效、實(shí)現(xiàn)多樣化能源利用、降低產(chǎn)品毒害物使用量等環(huán)保思想將成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心理念。

2智能制造業(yè)與機(jī)電一體化技術(shù)融合的主要方向

2.1 傳感器領(lǐng)域

傳感技術(shù)是維持各類設(shè)備系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要技術(shù)之一，也是機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造業(yè)得以應(yīng)用的核心技術(shù)。在生產(chǎn)生活中，傳感器主要作為各類設(shè)備及系統(tǒng)的信息采集單元，負(fù)責(zé)收集各類環(huán)境中的物理化學(xué)信息，并將其通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)處理單元，以便進(jìn)行后續(xù)的分析與處理工作。由于傳統(tǒng)制造業(yè)中的數(shù)據(jù)采集工作多數(shù)由人工進(jìn)行，數(shù)據(jù)收集周期較長(zhǎng)，成本較高，且無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確及時(shí)的數(shù)據(jù)處理工作，因此導(dǎo)致國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量與西方制造強(qiáng)國(guó)之間存在較大差距。

在引導(dǎo)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展的過程中，企業(yè)應(yīng)首先針對(duì)基層生產(chǎn)線進(jìn)行改進(jìn)，在傳統(tǒng)生產(chǎn)線中融入信息采集系統(tǒng)，將傳感器布設(shè)在企業(yè)生產(chǎn)線的各個(gè)部位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線數(shù)據(jù)的定向收集分析，從而解決傳統(tǒng)生產(chǎn)線中的數(shù)據(jù)收集周期過長(zhǎng)問題。例如在新生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員可引進(jìn)對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)與傳感器構(gòu)成的控制體系大幅提升企業(yè)產(chǎn)品的整體精度[2]。

2.2 機(jī)器人領(lǐng)域

工業(yè)機(jī)器人是多數(shù)制造企業(yè)的必備設(shè)備之一，對(duì)提升企業(yè)生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品精度具有重要意義。機(jī)器人技術(shù)是一門涉及計(jì)算機(jī)、機(jī)械、AI技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜技術(shù)，也是機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造業(yè)中應(yīng)用的主要方向之一。運(yùn)用機(jī)電一體化理念設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)器人可區(qū)分設(shè)計(jì)圖紙中各類設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)科學(xué)有序的自動(dòng)化生產(chǎn)，工業(yè)機(jī)器人中內(nèi)置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與收集，對(duì)于維護(hù)機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定、實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)故障的早期預(yù)警具有重要作用。在機(jī)器人領(lǐng)域中融合機(jī)電一體化技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：第一，合理化成本預(yù)算。由于傳統(tǒng)制造業(yè)的各個(gè)工作流程都需人工參與，高人力成本已成為阻礙傳統(tǒng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展的主要問題，若企業(yè)嘗試引入少量工業(yè)機(jī)器人，便可在保證產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上顯著降低成本預(yù)算規(guī)模;第二，提高產(chǎn)品精度。在生產(chǎn)過程中，工業(yè)機(jī)器人可憑借內(nèi)置的中控程序?qū)崿F(xiàn)0.05毫米的重復(fù)定位精度，使得整體產(chǎn)品質(zhì)量遠(yuǎn)超傳統(tǒng)制造業(yè)的手工生產(chǎn)模式，同時(shí)消除不確定性人為因素對(duì)產(chǎn)品精度的影響;第三，全時(shí)段工作。多數(shù)工業(yè)機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)不間斷工作，在連續(xù)生產(chǎn)方面相較傳統(tǒng)人工生產(chǎn)模式具有較大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人可最大限度地利用企業(yè)現(xiàn)有資源，降低生產(chǎn)線事故率，對(duì)促進(jìn)企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型、提高生產(chǎn)效率具有重要意義。

2.3 數(shù)控領(lǐng)域

數(shù)控機(jī)床是應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的另一典型領(lǐng)域，而數(shù)控技術(shù)則是機(jī)電一體化技術(shù)的重要分支。在實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)可大幅提高傳統(tǒng)制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，有利于促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)型與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。就當(dāng)前制造業(yè)中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展情況而言，數(shù)控技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用主要集中在以下兩方面：第一，智能制造與數(shù)控技術(shù)融合。在智能制造中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的批次處理，通過數(shù)據(jù)模擬與數(shù)據(jù)分析功能強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)故障應(yīng)急反應(yīng)能力與故障分析處理能力;第二，智能控制。憑借數(shù)控技術(shù)中的模糊智能算法，數(shù)控系統(tǒng)可在產(chǎn)品生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的智能化控制，并根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)原案優(yōu)化產(chǎn)品制造流程，從而在提高原料使用效率的基礎(chǔ)上滿足各類產(chǎn)品復(fù)雜的設(shè)計(jì)需求[3]。

3結(jié)束語

在現(xiàn)代智能技術(shù)快速發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)均提出各自的產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型方案，而這些方案均在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，由此可見，機(jī)電一體化技術(shù)是制造業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的核心技術(shù)。本文針對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行論述，并討論了機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)器人、數(shù)控、傳感器等領(lǐng)域中的應(yīng)用，以此點(diǎn)明機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的主要應(yīng)用方向。

參考文獻(xiàn)

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[3] 景蕾.機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用分析[J].家庭生活指南，2018（11）：82.