企業(yè)智能化制造中機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用探討

楊磊

（哈爾濱新智達(dá)自動化成套裝備有限公司，黑龍江 哈爾濱 150060）

0 引言

機電一體化技術(shù)是一種多功能、綜合的技術(shù)，是將信息技術(shù)、計算機、機械、電子等多種技術(shù)相結(jié)合，將電子控制設(shè)備、軟件、機械生產(chǎn)設(shè)備有機結(jié)合的最佳系統(tǒng)[1]。目前，機電一體化正受到社會各界的廣泛關(guān)注，縱觀各大高校開設(shè)的各個專業(yè)，除了一些專業(yè)性很強的大學(xué)外，很多綜合性大學(xué)都開了機械方面的專業(yè)。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度的加快，機電一體化技術(shù)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，自主進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，各方面都得到了發(fā)展和改進(jìn)。如今機電一體化技術(shù)已成為機械技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合的新技術(shù)，其發(fā)展前景不可揣度。

1 機電一體化技術(shù)的具體發(fā)展

機電一體化的技術(shù)早期結(jié)構(gòu)形式主要是十九世紀(jì)六十年代開始出現(xiàn)的機械與電子技術(shù)綜合集成的結(jié)構(gòu)。在機電一體化工程技術(shù)后續(xù)發(fā)展的階段，它通常主要應(yīng)用于機械行業(yè)中的工作，以幫助其提高工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。但由于當(dāng)時的技術(shù)含量相對薄弱，其實際的生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模也比較小[2]。

2 企業(yè)智慧型建造技術(shù)的具體發(fā)展

在我國社會經(jīng)濟持續(xù)高速增長的大背景下，機械制造技術(shù)也得到了不斷提升。為了充分滿足當(dāng)今人們對于機械類產(chǎn)品不斷創(chuàng)新和改進(jìn)的個性化需要，我們必須引進(jìn)和開發(fā)盡量多的新型技術(shù)。所謂的智能化制造技術(shù)，主要就是依賴于機械設(shè)備本身的功能而完成原始裝置的控制的技術(shù)，同時也是對于機械的生產(chǎn)過程進(jìn)行一種自動化的控制。它將是未來我國機械制造業(yè)的一個重要發(fā)展目標(biāo)。智能化制造的最大特點之一就是它必須具備實現(xiàn)對于知識類內(nèi)容的基礎(chǔ)存儲、表述、獲得和處置的能力，同時也使它可以直接完成數(shù)據(jù)集成與識別。在現(xiàn)在的機械生產(chǎn)操作中,傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)陳舊，無法滿足當(dāng)今時代變遷的基礎(chǔ)性需要，就需要廣泛應(yīng)用智慧性建造技術(shù)。

在廣泛應(yīng)用智慧型建造技術(shù)后，勞動力得到有效釋放，可以起到緩解當(dāng)前人工成本過大的作用。特別是技術(shù)的快速進(jìn)步，徹底取代了高風(fēng)險、高污染的早期工作模式。這樣，在實際工作過程中，就可以發(fā)現(xiàn)潛在的危險，及時處理問題，避免事故，盡量減少造成傷害的可能性。

機電一體化工藝技術(shù)的飛速發(fā)展，給我國裝備制造業(yè)提供了勃勃生機與活力。機電一體化技術(shù)的發(fā)展仍然需要許多科學(xué)技術(shù)作為支撐，它們是新興的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的途徑。機電一體化技術(shù)的日益成長與完善，標(biāo)志著我國制造業(yè)正在進(jìn)入到智能化時代。機電一體化的技術(shù)也充分滿足了工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場應(yīng)用需求，未來機電一體化技術(shù)必將逐步走向智能化、模塊化和網(wǎng)絡(luò)化。通過這種生產(chǎn)模式生產(chǎn)出來的智能裝置就可以實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與判斷，并及時預(yù)測制造生產(chǎn)的各個步驟，擺脫了復(fù)雜的生產(chǎn)制造過程，整個企業(yè)的生產(chǎn)制造過程將變得高效便捷。機械化能夠大幅減少員工的勞動力支出，有助于優(yōu)化人才的結(jié)構(gòu)，從而避免了人才的流失。由此可見，智慧型建造系統(tǒng)不只是集成化應(yīng)用的基礎(chǔ)性設(shè)施，同時也是實現(xiàn)智慧性建造模型展示的重點和載體。智能化設(shè)備所制造出來的系統(tǒng)更加適合高度動態(tài)化的環(huán)境并能夠滿足現(xiàn)如今的需求。所以，智能化的制造勢必帶動未來。順應(yīng)社會主義經(jīng)濟生產(chǎn)發(fā)展趨勢的機電一體化也必然就會變得越來越成熟。隨著現(xiàn)代信息時代的到來，計算機技術(shù)和微處理技術(shù)都已經(jīng)在我國取得了很大進(jìn)步。并且機電一體化技術(shù)正逐步在實踐中得到廣泛應(yīng)用，它與現(xiàn)代信息技術(shù)、電子技術(shù)緊密地結(jié)合起來。尤其是自從進(jìn)入21世紀(jì)以來，人工智能自動化控制等新技術(shù)也逐漸引入。這些新技術(shù)可以通過模仿人類思維模式來進(jìn)行分析判定，使生產(chǎn)逐步走向智能化發(fā)展的方向[3]。

3 分析企業(yè)智慧型建造機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 小型化

在集成技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，逐漸向小型化演進(jìn)，有些產(chǎn)品體積很小，消耗能源也會少，因此這些產(chǎn)品在某些行業(yè)里面具有很大的優(yōu)勢。 一般人力做不到的任務(wù)也可以很容易完成。

3.2 個性化

未來機電融合設(shè)計必須要確保其個性化，根據(jù)對顏色、環(huán)境及其形狀需求進(jìn)行量身定制，需要采取合理的措施。然后盡量提高其藝術(shù)性。為了推動我國機械制造行業(yè)不斷創(chuàng)新，特別是在激烈的市場競爭中，將機電融合一體化的設(shè)計和實際生產(chǎn)線相結(jié)合，使得制造業(yè)的客戶更多地受益于其設(shè)計平臺及其自動化。也推進(jìn)了制造業(yè)向“4.0”工業(yè)化時代的方向前進(jìn)。

3.3 智能化

隨著科技時代的到來，越來越多的年輕人開始關(guān)注到了人工智能，數(shù)控和智能裝置的研究和應(yīng)用也日益深入。其中，人工智能技術(shù)可以直接模仿和實現(xiàn)人類并執(zhí)行其相應(yīng)任務(wù)。機電產(chǎn)業(yè)的實現(xiàn)相應(yīng)轉(zhuǎn)型，是優(yōu)化和完善機電產(chǎn)業(yè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為提供高品質(zhì)的機電產(chǎn)業(yè)服務(wù)的迫切需要，也是推動我國經(jīng)濟增長的必然選擇。要在新方向上不斷地進(jìn)行探索和創(chuàng)新，我們需要從控制智能化和準(zhǔn)確性等的方面著手。

4 機電一體化技術(shù)在企業(yè)級智慧型建造中的應(yīng)用

機電一體化技術(shù)和智能裝備制造技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展迅速，廣泛運用于各種大型工業(yè)公司的生產(chǎn)運作中。穩(wěn)健的需求驅(qū)動著這個領(lǐng)域不斷建設(shè)與創(chuàng)新，有效促進(jìn)了我們的工業(yè)生產(chǎn)。機電一體化技術(shù)的首次應(yīng)用就發(fā)生在機械制造工業(yè)時期，是國民經(jīng)濟的發(fā)展重點也是主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。隨著時代的發(fā)展，這項科學(xué)技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。目前我國現(xiàn)有的機電融合一體化技術(shù)主要包括數(shù)控制造、機械制造、傳感器技術(shù)以及人工智能技術(shù)。

4.1 機電一體化技術(shù)在機械制造方面的應(yīng)用

機械加工過程中的大多數(shù)應(yīng)用程序使用計算機系統(tǒng)來模擬機械的當(dāng)前情況和動態(tài)過程，并使用傳感器來處理重要數(shù)據(jù)，然后在控制模式下編輯相關(guān)信息。機電一體化技術(shù)在機械生產(chǎn)過程中顯示出了規(guī)模大和速度快的優(yōu)勢。而傳統(tǒng)的控制技術(shù)已不能滿足當(dāng)今生產(chǎn)的基本要求，需要采用智能控制技術(shù)以在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中及時做出有效的診斷并提高生產(chǎn)工作的效率。機電一體化還包括開放式控制。開放式控制是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的一個新概念。它會進(jìn)行一些標(biāo)準(zhǔn)信息的交換，使不同時期生產(chǎn)的產(chǎn)品可以交換兼容，實現(xiàn)多樣化資源共享并提高機械領(lǐng)域的產(chǎn)品制造質(zhì)量。讓那些復(fù)雜的矢量控制在這項技術(shù)中得到充分利用和發(fā)展，并提高效率[4]。

4.2 機電一體化技術(shù)在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用

在數(shù)控領(lǐng)域執(zhí)行機電一體化操作的過程更為復(fù)雜，并且機電一體化操作的一些細(xì)節(jié)比其他系統(tǒng)更加嚴(yán)格。如果相關(guān)人員不注意流程很容易出問題，可能會導(dǎo)致失敗并最終造成巨大的經(jīng)濟損失。在數(shù)控領(lǐng)域采用機械集成技術(shù)，可以簡化以往的操作系統(tǒng)，并且可以提高整體效率和準(zhǔn)確性，確保系統(tǒng)安全。數(shù)控機床機電一體化加工已經(jīng)成為一種趨勢。作為工業(yè)生產(chǎn)的必備設(shè)備，在機械制造過程中，機電一體化的數(shù)控機床的使用范圍不斷擴大。這在一定程度上促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)，提高了工作效率。對機床鑄造行業(yè)的發(fā)展具有積極意義。在提高效率的過程中，通過使用機電一體化的數(shù)控機床來計算可以更好地處理結(jié)果，也提高了可靠性和準(zhǔn)確性。通過創(chuàng)建三維模型并執(zhí)行工業(yè)生產(chǎn)的必要控制也可以進(jìn)一步提高數(shù)控加工生產(chǎn)水平，并為實際操作提供保障。

4.3 機電一體化技術(shù)在傳感器技術(shù)方面的應(yīng)用

機電一體化中的傳感器技術(shù)具有高精度和高靈敏度的特點，具有可以盡可能避免外界對工業(yè)生產(chǎn)的影響的優(yōu)勢。對于大多數(shù)操作的影響則會反映在一些傳感器網(wǎng)絡(luò)中。這確保了信息可以及時有效地傳輸。在工業(yè)生產(chǎn)中使用傳感器利用計算機控制數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)對接，更加全面、系統(tǒng)地保證設(shè)計精度，同時可以節(jié)省和控制成本。機電一體化需要自動化控制系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的機械控制組件。以便系統(tǒng)可以充分優(yōu)化，能夠有效地輸入數(shù)據(jù)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析和組合。

4.4 機電一體化技術(shù)在工業(yè)智能機械人方面的應(yīng)用

應(yīng)用了機電一體化技術(shù)的機械人是結(jié)合仿生系統(tǒng)的研究成果，它將人工智能和計算機科學(xué)結(jié)合在一起。此外，由于技術(shù)、機械人、機械、人工智能、計算機、仿生學(xué)、傳感器技術(shù)的融合，智能機械人有強大的功能，并且質(zhì)量可靠，對促進(jìn)產(chǎn)品升級、改善勞動條件起到積極作用，概括起來，智能工業(yè)機械人具有以下優(yōu)勢：可以在短時間內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜的工作過程；他們可以自動識別并獲取強大的信息；精度高，值得應(yīng)用于軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域[5]。

5 結(jié)語

機電一體化技術(shù)在企業(yè)智慧型建造領(lǐng)域的應(yīng)用，有效改變了以往低效的生產(chǎn)經(jīng)營方式，顯著提高了工作效率，優(yōu)化了行業(yè)水平。 這促使各種科學(xué)技術(shù)相互滲透，從而進(jìn)一步改革了我國傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的方式，同時也大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，最終使得我們在未來理想的企業(yè)發(fā)展規(guī)劃中制定藍(lán)圖。此外，企業(yè)智慧型建造中機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用可以有效擴大和提升企業(yè)的社會經(jīng)濟利潤，也可以為更多的企業(yè)群體帶來利潤，有助于推動我國在科技領(lǐng)域的發(fā)展和實現(xiàn)民族富強。