淺析中國機(jī)電一體化的現(xiàn)狀與前景

鄭彬

摘 要 隨著信息化時代的發(fā)展，跨領(lǐng)域之間的合作與融合越來越多的服務(wù)于我們的生活。電子科技和計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù)在機(jī)械工業(yè)方面的運(yùn)用越來越多，使得機(jī)械工業(yè)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，功能，智能化程度，管理模式以及生產(chǎn)方式等發(fā)生了巨大的變化，讓他成為機(jī)電一體化的發(fā)展階段，同時也暗示和代表著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：機(jī)械;機(jī)電一體化;前景;現(xiàn)狀

一、機(jī)電一體化的來源與發(fā)展

機(jī)電一體化在國外被稱為Mechatronics是日本在20世紀(jì)70年代初提出來的，它是將英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分結(jié)合在一起構(gòu)成的一個新詞，意思是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。這一名稱已經(jīng)得到包括我國在內(nèi)的世界各國的認(rèn)同，我國的工程技術(shù)人員習(xí)慣上把它譯為機(jī)電一體化技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)又稱為機(jī)械電子技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。機(jī)電一體化技術(shù)是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的相互交叉與融合，是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。它包括產(chǎn)品和技術(shù)兩方面：光機(jī)電一體化和光機(jī)電一體化技術(shù)。

機(jī)電一體化的發(fā)展可以分為三個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段。這一階段的機(jī)電結(jié)合技術(shù)，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極作用。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。20世紀(jì)70～80年代為第二階段。這一時期計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。這些研究，促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

二、我國的發(fā)展現(xiàn)狀

80年代以來，以信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料等高技術(shù)為中心的新的技術(shù)革命浪潮有力地沖擊著全球，它對生產(chǎn)力的發(fā)展，人類創(chuàng)造力的發(fā)揮、產(chǎn)生了巨大的影響，引起了經(jīng)濟(jì)、社會、文化、政治、軍事等各方面深刻的變革。1986年3月3日，王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允四位老科學(xué)家給中共中央寫信，提出要跟蹤世界先進(jìn)水平，發(fā)展我國高技術(shù)的建議。這便是重要的863計(jì)劃，其中最重要的一點(diǎn)就是自動化技術(shù)領(lǐng)域，充分的考慮到機(jī)電一體化的使用價(jià)值和市場期望。許多有志之士為國家機(jī)電一體化做出了杰出的貢獻(xiàn)，為機(jī)電一體化與國際接軌打下了非常好的基礎(chǔ)，雖然我國現(xiàn)在的機(jī)電一體化的技術(shù)和歐美國家日本比起來有一定的差距，但是和巴西等發(fā)展中國家比起來卻是排在最前沿的，這要?dú)w功于改革開放的發(fā)展所帶來的機(jī)遇和國家的大力支持，使得機(jī)電一體化能夠得到優(yōu)先發(fā)展的權(quán)利，在這一時期內(nèi)取得了非常豐碩的成果。

（一）計(jì)算機(jī)軟件方面

20世紀(jì)90年代隨著cims的推廣和運(yùn)用，我國建成了cims試驗(yàn)工程中心和7個開放實(shí)驗(yàn)室的硬件環(huán)境，在全國范圍內(nèi)部署了很多的cims的研究項(xiàng)目，國家投入了大量的資金在這個項(xiàng)目上面，并很快在產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動化，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)，cims集成技術(shù)等方面取得非常豐碩的成果，但是但部分的大型機(jī)械制造企業(yè)和絕大部分的小型機(jī)械制造企業(yè)主要局限于cad和管理信息系統(tǒng)?；鶎幼詣踊€比較薄弱，國內(nèi)的大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床的編程非常的復(fù)雜，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。因此，與工業(yè)相對比較發(fā)達(dá)的歐美國家等還有一定的差距。

（二）數(shù)控技術(shù)方面

中國于1958年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床，在20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才;通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距;通過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國內(nèi)市場的需求，但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機(jī)電法”、“機(jī)信法”那樣的指引;嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人;缺少深入系統(tǒng)的科研工作;元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套;企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。

（三）工業(yè)機(jī)器人方面

我國的工業(yè)機(jī)器人研究開始于20世紀(jì)70年代，由于當(dāng)時經(jīng)濟(jì)體制等因素的制約，發(fā)展比較緩慢，研究和應(yīng)用水平也比較低。1985年，隨著工業(yè)發(fā)達(dá)國家開始大量應(yīng)用和普及工業(yè)機(jī)器人，我國在“七·五”科技攻關(guān)計(jì)劃中將工業(yè)機(jī)器人列入了發(fā)展計(jì)劃，由當(dāng)時的機(jī)械工業(yè)部牽頭組織了點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)等型號的工業(yè)機(jī)器人攻關(guān)，其他部委也積極立項(xiàng)支持，形成了中國工業(yè)機(jī)器人第一次高潮。但是，我國目前還沒有像日本的FANUC和德國的KUKA那樣的形成規(guī)模的工業(yè)機(jī)器人制造廠，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)目前在我國還僅僅處于萌芽階段。

三、機(jī)電一體化的前景

在未來，利用高新技術(shù)對機(jī)電一體化進(jìn)行改造與提升，機(jī)電一體化涉及的學(xué)科領(lǐng)域很廣，是一門獨(dú)立的綜合性、交叉性學(xué)科，我國應(yīng)更加注重對機(jī)電一體化產(chǎn)品的自主開發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新，利用高新技術(shù)對機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，推進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的智能化，自動化和快速化，才能趕上或超過世界發(fā)達(dá)國家機(jī)電一體化水平，提高產(chǎn)品的市場競爭能力。機(jī)電一體化的前景更趨向于環(huán)?；悄艹潭雀?，體積也更小、更方便的方向發(fā)展。

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