淺談大數(shù)據(jù)背景下工程機(jī)械設(shè)備中如何運(yùn)用機(jī)電一體化

安源，梁卓，耿小方

（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司青島分公司，山東 青島 266555）

傳統(tǒng)工程機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)因配置的設(shè)備比較陳舊，應(yīng)用的技術(shù)比較落后，導(dǎo)致設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中的安全性、穩(wěn)定性以及工作效率等無(wú)法保障。而在當(dāng)前信息化時(shí)代下，機(jī)電一體化在工程機(jī)械設(shè)備中運(yùn)用是制造行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，具有一定的時(shí)代性，不僅可以降低生產(chǎn)作業(yè)、故障診斷以及維修操作等方面的工作難度，而且促使機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率、質(zhì)量提高。因此，本文基于大數(shù)據(jù)背景下對(duì)機(jī)電一體化在工程機(jī)械設(shè)備中運(yùn)用進(jìn)行探究具有一定的必要性。

1 機(jī)電一體化概念、特點(diǎn)相關(guān)概述

1.1 概念

機(jī)電一體化指的是以電子學(xué)、機(jī)械學(xué)等基礎(chǔ)的多門(mén)技術(shù)學(xué)科在機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展過(guò)程中相互交叉、滲透而形成的新興技術(shù)學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)作為集信息技術(shù)、微機(jī)技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)為一體的綜合技術(shù)，稱(chēng)為機(jī)電一體化技術(shù)。該技術(shù)最早應(yīng)用于電力行業(yè)，隨著科技的不斷更新，機(jī)電一體化逐漸被應(yīng)用在機(jī)器人、設(shè)備故障檢測(cè)以及設(shè)備自動(dòng)化等領(lǐng)域，且取得一定的成效。在大數(shù)據(jù)背景下，工程機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用機(jī)電一體化，不僅能夠提高工程機(jī)械的精確度以及工程機(jī)械運(yùn)行的節(jié)能效率，而且對(duì)工程機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理機(jī)械運(yùn)行故障，確保設(shè)備正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)特點(diǎn)

（1）精確度高。與傳統(tǒng)人工操作相比較，在工程機(jī)械中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，使機(jī)械運(yùn)行的效率、精確度提高，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工操作存在的誤差缺陷，便于對(duì)工程施工各環(huán)節(jié)進(jìn)行管控。（2）檢測(cè)自動(dòng)化。自動(dòng)化檢測(cè)作為機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中應(yīng)用的特點(diǎn)之一，可以自行對(duì)工程機(jī)械工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障。（3）運(yùn)作自動(dòng)化。在工程機(jī)械中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，能夠確保工程機(jī)械處于自動(dòng)化運(yùn)作狀態(tài)，在提高工作效率的同時(shí)，節(jié)約了人力成本。

2 大數(shù)據(jù)背景下工程機(jī)械設(shè)備中運(yùn)用機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)

2.1 促使機(jī)械安全性能提高

機(jī)電一體化在工程機(jī)械設(shè)備中運(yùn)用，能夠促使機(jī)械安全性能提高，利用機(jī)械設(shè)備中監(jiān)控系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)以及傳感器對(duì)各自零件進(jìn)行全面分析，了解各部件的工作狀態(tài)，尤其是對(duì)容易疲勞部件的分析，制定相關(guān)的防治措施，避免和處理零部件故障問(wèn)題；或者利用機(jī)電一體化精確定位故障位置，便于快速處理故障。

2.2 促使機(jī)械工作效率提高

機(jī)電一體化在工程機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，使傳統(tǒng)人工操作的方式被取代，以自動(dòng)化、智能化形式對(duì)機(jī)械運(yùn)行全過(guò)程進(jìn)行管控，比如，傳統(tǒng)儀器被數(shù)字儀器取代，在調(diào)試和養(yǎng)護(hù)工程機(jī)械方面更加便捷，進(jìn)而促使機(jī)械工作效率提高。

3 大數(shù)據(jù)背景下工程機(jī)械設(shè)備中運(yùn)用機(jī)電一體化的策略

3.1 在工程機(jī)械作業(yè)精確度控制方面的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)背景下，機(jī)電一體化的智能化、信息化以及微型化等優(yōu)勢(shì)得以充分展示，在工程機(jī)械作業(yè)精確度控制方面的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。在數(shù)據(jù)讀取方面，多使用電子控制軟件精確地讀取數(shù)據(jù)信息；在稱(chēng)量環(huán)節(jié)使用微型電子控制系統(tǒng)進(jìn)行稱(chēng)重、搜索，在簡(jiǎn)化工作流程、減少工作量的同時(shí)，確保成品的精準(zhǔn)度提高，降低人為因素對(duì)工程機(jī)械設(shè)備精度的影響，以滿(mǎn)足產(chǎn)品加工要求，促使工程機(jī)械制造成品合格率提升。在混凝土作業(yè)過(guò)程中，采用電子超聲波技術(shù)進(jìn)行探測(cè)，既能減少誤差，又能節(jié)約作業(yè)時(shí)間，間接促使工作效率提高。

3.2 在工程機(jī)械設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)和診斷中應(yīng)用

在工程機(jī)械行業(yè)快速發(fā)展的影響下，企業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)備需求量日益增加，對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性等提出了更高的要求。而基于大數(shù)據(jù)背景下，將機(jī)電一體化引入工程機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中，利用過(guò)程控制系統(tǒng)可以全面監(jiān)控整個(gè)工程機(jī)械設(shè)備運(yùn)行情況，自動(dòng)化診斷設(shè)備運(yùn)行故障，以滿(mǎn)足當(dāng)前企業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的需要。比如，在工程機(jī)械設(shè)備運(yùn)行生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可以運(yùn)用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)推斷故障時(shí)間，以此為依據(jù)科學(xué)預(yù)測(cè)設(shè)備運(yùn)行故障發(fā)生的趨勢(shì)，并對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為診斷和應(yīng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行故障提供數(shù)據(jù)參考。同時(shí)，為了彌補(bǔ)機(jī)電一體化在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、診斷故障中的缺陷，可以與其他診斷、監(jiān)測(cè)方式相結(jié)合，盡可能確保工程機(jī)械設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷的有效性，便于有針對(duì)性地制定設(shè)備運(yùn)行故障解決策略。

3.3 在工程機(jī)械節(jié)能環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)工程機(jī)械運(yùn)作過(guò)程中能量利用率不高，導(dǎo)致部分資源浪費(fèi)，且機(jī)械運(yùn)行整體效率比較低，與工程機(jī)械施工所遵循的經(jīng)濟(jì)性原則相背離。因此，在大數(shù)據(jù)背景下，需要根據(jù)工程機(jī)械施工要求不斷更新相應(yīng)技術(shù)，有效解決傳統(tǒng)機(jī)械運(yùn)行中資源浪費(fèi)、機(jī)械運(yùn)行效率低等問(wèn)題，比如，機(jī)電一體化在工程機(jī)械設(shè)備中運(yùn)用時(shí)，需根據(jù)工程機(jī)械實(shí)施工作情況和需求將工程機(jī)械運(yùn)行功率進(jìn)行有效控制，將其控制在額定范圍內(nèi)，促使機(jī)械運(yùn)行有用功提高，達(dá)到降低機(jī)械運(yùn)行節(jié)約能源的目的。

3.4 在緊急停機(jī)系統(tǒng)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度中的應(yīng)用

緊急停機(jī)系統(tǒng)在工程機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用的目的在于，當(dāng)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)異常行為時(shí)，該系統(tǒng)通過(guò)判斷和分析進(jìn)行自動(dòng)停機(jī)，可以防止設(shè)備發(fā)生損壞，機(jī)械設(shè)備區(qū)域出現(xiàn)斷電的情況，促使工程機(jī)械設(shè)備運(yùn)行安全性提高。另外，機(jī)電一體化在工程機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械操作的全自動(dòng)化或半自動(dòng)化，有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)效率。

3.5 在機(jī)電設(shè)備維修管理中的應(yīng)用

由于工程機(jī)械設(shè)備工作環(huán)境比較復(fù)雜，部分設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理，使維修管理工作開(kāi)展的難度加大。而機(jī)電一體在工程機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，促使設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化，改善以往機(jī)械設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，便于維修人員解決機(jī)械設(shè)備故障問(wèn)題，使維修人員在開(kāi)展維修工作過(guò)程中人身安全得以保障。

4 大數(shù)據(jù)背景下工程機(jī)械設(shè)備中運(yùn)用機(jī)電一體化的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 微型化

傳統(tǒng)機(jī)電一體化操作所使用的機(jī)器尺寸、體積比較龐大，所使用的電子元件比較復(fù)雜，對(duì)其更換比較麻煩。而隨著機(jī)電一體化的進(jìn)一步發(fā)展，微型化作為電子機(jī)械發(fā)展的特點(diǎn)之一，機(jī)械設(shè)備在先進(jìn)技術(shù)的支持下，其體積、尺寸等會(huì)進(jìn)一步縮小，朝著微型化的方向發(fā)展，并且這類(lèi)微型化設(shè)備在降低能耗、提高效率等方面優(yōu)勢(shì)突出，被運(yùn)用的范圍會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

4.2 網(wǎng)絡(luò)化

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷更新，應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣，機(jī)電一體化、工程機(jī)械設(shè)備發(fā)展都需要計(jì)算機(jī)技術(shù)的大力支持，確保生產(chǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品在使用功能、節(jié)能以及環(huán)保等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備之間信息的互通和傳播，便于操作人員以遠(yuǎn)程的方式對(duì)其操控。

4.3 智能化

隨著科技的不斷進(jìn)步，智能化設(shè)備已經(jīng)成為人們生活、生產(chǎn)中不可或缺的一部分，機(jī)械設(shè)備朝著智能化發(fā)展成為一種趨勢(shì)。智能化機(jī)電一體化設(shè)備能夠模擬人的心理、行為，且進(jìn)行簡(jiǎn)單邏輯思考，使設(shè)備賦予人的智慧和判斷意識(shí)，促使機(jī)械運(yùn)行效率提高。

4.4 并行化

借助網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械類(lèi)設(shè)計(jì)軟件（CAD、ERP）與工程機(jī)械設(shè)備加工系統(tǒng)的相連接，便于全面考慮影響產(chǎn)品生命周期的成本、質(zhì)量以及生產(chǎn)進(jìn)度等因素，突顯出機(jī)械設(shè)備加工技術(shù)并行性的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

工程機(jī)械設(shè)備的使用價(jià)值受機(jī)電一體化的影響，為了突顯出機(jī)電一體化在工程機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，需進(jìn)一步對(duì)機(jī)電一體化在工程機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行探索和研究，推動(dòng)其朝著信息化、智能化以及并行化等方向發(fā)展，為工程機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率提高做好鋪墊，促使整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)朝著可持續(xù)方向發(fā)展。