機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的運用探討

劉雄

摘要：現(xiàn)代機械工程為了提高工作的效率都引進了機電一體化系統(tǒng)，機電一體化系統(tǒng)的合理運用能夠降低機械工程運營當(dāng)中的人力成本，讓機械工作代替大部分的人力工作，且在機械介入工作的過程當(dāng)中其工作安全性得到了保障，人員不用再進行一些高難度的操作。機電一體化系統(tǒng)的深入應(yīng)用是我國機械工程行業(yè)發(fā)展的趨勢。

Abstract： In order to improve the efficiency of modern mechanical engineering， we have introduced the mechatronics engineering system. The rational use of the mechatronics engineering system can reduce the manpower cost in the operation of mechanical engineering， let the mechanical work instead of most of the human work， and in the process of mechanical intervention in the work of its work security has been guaranteed， personnel no longer need to carry out some high-level operations. The further application of mechatronics engineering system is the development trend of mechanical engineering industry in China.

關(guān)鍵詞：機電一體化系統(tǒng);機械工程;工程自動化

Key words： mechatronics engineering;mechanical engineering;engineering automation

中圖分類號：TH-39?????????????????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1674-957X（2021）21-0180-02

0? 引言

本文將對機電一體化系統(tǒng)運行的特點，分析在機械工程當(dāng)中具體運用的方法，對機電一體化系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢進行探討。各個機械工程單位為了順應(yīng)時代的發(fā)展需要大力引進機電一體化系統(tǒng)，在實際工作當(dāng)中積極應(yīng)用起來，提高工程操作過程當(dāng)中的準(zhǔn)確性以及安全性。

1? 機電一體化系統(tǒng)在機械工程當(dāng)中運用的優(yōu)勢

1.1 在工程當(dāng)中降低人力成本? 機械工程屬于大型工程項目，在工程的開展期間需要耗費巨大的人力成本，過去機械工程主要依靠人力勞動方式進行生產(chǎn)，這種生產(chǎn)方式不但落后，其生產(chǎn)效率跟不上生產(chǎn)需要，且在生產(chǎn)過程當(dāng)中會具有一定的危險性，經(jīng)常會造成不必要的人員傷亡。當(dāng)機械工程當(dāng)中逐漸加入機電一體化痛的時候，人們就能夠通過電腦遠(yuǎn)程控制的技術(shù)來實現(xiàn)生產(chǎn)，傳統(tǒng)的人力勞動變?yōu)榱巳藶椴僮髂Ｊ?，不但簡化了工作流程，且提高了生產(chǎn)的效率，能夠在工作當(dāng)中有效降低人員的工作壓力，因此機械工程單位能夠相應(yīng)的減少人員成本的投資，給企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟效益。通過機械工程系統(tǒng)化和自動化的運作，能夠準(zhǔn)確抓住生產(chǎn)當(dāng)中的重點，讓產(chǎn)品可定制性更加高，更容易滿足目標(biāo)客戶的需求，對于未來機械工程的發(fā)展是有重大意義的。

1.2 在生產(chǎn)當(dāng)中提高安全性? 機電一體化系統(tǒng)本身就有監(jiān)督和糾錯的作用，此系統(tǒng)的優(yōu)勢在于運作發(fā)生問題的時候會自動停止或切斷電源，機電一體化系統(tǒng)可以實現(xiàn)在無人為看管情況下的運作，充分保證了機械工程的安全性，且對給機械工程當(dāng)中的施工人員提供了足夠的安全保障。機電一體化系統(tǒng)可以事先設(shè)置預(yù)警控制系統(tǒng)，在機械工程生產(chǎn)過程當(dāng)中超過預(yù)警時會給出警報或者切斷的效果。還能幫助機械工程單位了解生產(chǎn)過程當(dāng)中存在的弊端，在發(fā)現(xiàn)問題時會以發(fā)送信號的方式告知工作人員，工作人員可以進行快速的問題處理，降低生產(chǎn)失誤帶來的經(jīng)濟損失。比如在飛機和輪船制造過程當(dāng)中，其產(chǎn)品的密封性和堅固性是有嚴(yán)格要求的，因此光靠人力是無法做到零誤差的，只有依靠自動化設(shè)備做出來的產(chǎn)品才能統(tǒng)一其性能。

2? 機電一體化系統(tǒng)在機械工程當(dāng)中應(yīng)用形式

2.1 降低生產(chǎn)能耗，達(dá)到節(jié)能效果? 在一些普通平民用的機械類設(shè)備運行過程當(dāng)中會產(chǎn)生許多不必要的機械能消耗，這是由于傳統(tǒng)的機械沒有電子系統(tǒng)的輔助，他無法根據(jù)生產(chǎn)的需要來調(diào)節(jié)設(shè)備的頻率，或者來改變設(shè)備運行的強度，這就導(dǎo)致了機械設(shè)備在任何情況之下都是高速運轉(zhuǎn)的，帶來機械能消耗的同時加大了電力方面的消耗，給機械工程單位會造成不必要的經(jīng)濟損失，且機械設(shè)備長此以往的高負(fù)荷運作會提高損壞的風(fēng)險。上述情況都不利于機械工程單位的資源合理利用，以及提高企業(yè)效益。機電一體化系統(tǒng)的推出可以實現(xiàn)各個機械設(shè)備在運作過程當(dāng)中根據(jù)生產(chǎn)的實際需要來改變運行頻率，根據(jù)生產(chǎn)需要來調(diào)節(jié)設(shè)備的功率，這樣就達(dá)到了環(huán)保節(jié)能的效果。在合理控制電能機械能消耗的同時，人力資源方面的消耗也隨之下降，這有利于機械工程行業(yè)在未來降低運營成本，促進機械工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 精準(zhǔn)稱量，智能操作? 機電一體化系統(tǒng)在運行的過程當(dāng)中能自動搜集生產(chǎn)時的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)搜集到的數(shù)據(jù)進行分析，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是很高的，準(zhǔn)確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以為后續(xù)機械工程的開展提供有力的參考。相關(guān)工作人員能夠在有準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的情況下科學(xué)調(diào)整生產(chǎn)方案，讓生產(chǎn)模式不斷進行完善。在機電一體化系統(tǒng)的監(jiān)督之下，可以對生產(chǎn)順序進行嚴(yán)格規(guī)范，保證生產(chǎn)的合理性?，F(xiàn)在許多汽車的制造廠商會在生產(chǎn)過程當(dāng)中使用機電一體化系統(tǒng)，他可以對生產(chǎn)的零配件進行準(zhǔn)確的稱量以及拼裝，降低因為人工操作所產(chǎn)生的誤差，減輕了人工操作的工作量，且同時保證了生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，且在機電一體化系統(tǒng)正常運行的情況之下生產(chǎn)錯誤率基本為零。汽車在生產(chǎn)的過程當(dāng)中需要測試其安全性能，其中包括汽車的電子監(jiān)控自動報警，故障檢測機制等，對于汽車的性能進行檢測，在出廠之前做好調(diào)校工作，還能夠及時發(fā)展汽車性能反面的不足，讓汽車生產(chǎn)線更加穩(wěn)定，對于汽車制造業(yè)發(fā)展有推進作用。

2.3 在實時監(jiān)控當(dāng)中的應(yīng)用? 機電一體化系統(tǒng)在機械工程當(dāng)中應(yīng)用之后，就意味著有了連帶的監(jiān)控系統(tǒng)，在依托電子系統(tǒng)對于機械系統(tǒng)進行控制之后，電子系統(tǒng)可以直接獲取傳動系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)等機械系統(tǒng)方面的詳細(xì)數(shù)據(jù)。因此以電子系統(tǒng)為主導(dǎo)，在機械設(shè)備發(fā)生故障之后，電子控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同的故障原因給出相應(yīng)的解決方案，且電子控制系統(tǒng)與報警器相連，一旦發(fā)生故障就會切斷故障區(qū)域的運作，并且做好故障數(shù)據(jù)的反饋工作。甚至目前發(fā)展先進的電子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自己解決系統(tǒng)當(dāng)中的錯誤，通過事先寫入的程序?qū)崿F(xiàn)自我查錯，避免了因為系統(tǒng)錯誤導(dǎo)致生產(chǎn)停止。但目前該領(lǐng)域還需要繼續(xù)進行研究，提高電子控制系統(tǒng)的智能性，提高技術(shù)的熟練程度。

3? 機電一體化系統(tǒng)在機械工程當(dāng)中運用的發(fā)展趨勢

3.1 柔性化發(fā)展? 在機電一體化系統(tǒng)發(fā)展的過程當(dāng)中，其系統(tǒng)需要進行柔性化發(fā)展，系統(tǒng)柔性化主要指的是信息系統(tǒng)和物質(zhì)儲存系統(tǒng)的升級，柔性化制造時基于傳統(tǒng)制造方式的基礎(chǔ)之上進行發(fā)展的，加工對象可以因為柔性化制造系統(tǒng)模式來改變，在生產(chǎn)當(dāng)中可以根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備和生產(chǎn)物料自行進行搭配和選擇。柔性化的制造系統(tǒng)為了適應(yīng)生產(chǎn)所需在機械工程領(lǐng)域應(yīng)用不斷擴大，其優(yōu)勢主要可以滿足同時制造多批次的不同產(chǎn)品，可以根據(jù)市場的需求積極改變自身的產(chǎn)品線，確保設(shè)備資源和人力資源能夠得到充分利用。

3.2 智能化發(fā)展? 我國工業(yè)發(fā)展的趨勢就是逐漸走向智能化，智能化發(fā)展帶來的不僅是生產(chǎn)效率的提高，更可以提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時解放大量的勞動力，隨著信息技術(shù)的發(fā)展智能化應(yīng)用于各個領(lǐng)域已經(jīng)是必然趨勢。國內(nèi)工業(yè)逐漸走向數(shù)字化和智能化的同時，越來越多的信息化設(shè)備開始投入工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，其中機電工程就與數(shù)字化進行充分融合，促進機械工程事業(yè)的發(fā)展。機電一體化系統(tǒng)的出現(xiàn)實現(xiàn)了機械工程項目的自動化和全程管控，在不久的將來，隨著計算機以及人工智能領(lǐng)域的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，將為機械工程發(fā)展提供更多的可能，甚至是機器人代替人員進行施工。因此機械工程建設(shè)在智能化方面發(fā)展的潛力還是無窮的，機械工程的質(zhì)量提升和效率提升還有很大的提升工作，我們需要做的就是充分利用機電一體化系統(tǒng)，強化信息系統(tǒng)的管理效果，實現(xiàn)工程生產(chǎn)當(dāng)中的節(jié)能降耗。目前的汽車制造業(yè)已經(jīng)向智能化方面發(fā)展，車載芯片的智能化程度越來越高，車內(nèi)功能的集成度越來越強，飛機和船舶同樣如此，要想把智能化做好，在產(chǎn)品當(dāng)中集成更多的功能，就給制造階段提供了較大的挑戰(zhàn)，所以擁有一條智能化的生產(chǎn)線是必須的。

3.3 微型化發(fā)展? 我國的機械工程發(fā)展已經(jīng)到了一個新的高度，其中的生產(chǎn)技術(shù)方面的研究已經(jīng)非常透徹，目前的機械工程已經(jīng)能夠滿足國家發(fā)展的需要。但機械工程的設(shè)備體積仍然過于龐大，在生產(chǎn)過程當(dāng)中需要占用大量的空間，以及噪音問題一直難以解決，且大型的機械設(shè)備過于笨重難以搬運，修理起來也非常麻煩。所以國家對于機電一體化的要求已經(jīng)向著微型化發(fā)展，目前機電一體化系統(tǒng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，普通的電子機械的尺寸需要低于一立方米，在未來的發(fā)展過程中為了實現(xiàn)資源的最大化利用，微型化發(fā)展還會加深。微機電一體化技術(shù)將成為主流，將機電技術(shù)融為一體以獲得更小的體積，在運行過程當(dāng)中實現(xiàn)更小的能源消耗，以及運用起來更加的靈活。超精密加工技術(shù)領(lǐng)域的研究，直接關(guān)系到微機電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，因此需要加強微型化方面的研究，給機械工程的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

3.4 模塊化? 目前的機械方面的產(chǎn)品種類太多，在機械傳感器接口以及電氣傳感器接口進行設(shè)計的過程當(dāng)中，需要考慮到各個因素對于機械的影響，需要完成接口的統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，這樣在應(yīng)用當(dāng)中將提高機械之間的匹配程度。如果沒有較好的統(tǒng)一性，則會影響機電一體化系統(tǒng)應(yīng)用過程當(dāng)中的可行性。上述問題要求機電一體化系統(tǒng)進行系統(tǒng)強化，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理，根據(jù)機械工程實際的生產(chǎn)需求來制定模塊化的產(chǎn)品，以拓展機械設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模。

3.5 網(wǎng)絡(luò)化? 上文已經(jīng)說到機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，將機電一體化控制系統(tǒng)與公司局域網(wǎng)相連接，可以實現(xiàn)隨時隨地的遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程操作，通過移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來實現(xiàn)自動化控制。在逐漸走向網(wǎng)絡(luò)化的管理模式之下，各相關(guān)部門的工作人員能夠更好的實現(xiàn)資源共享，通過網(wǎng)絡(luò)平臺來進行數(shù)據(jù)傳輸，技術(shù)人員可以更好的進行溝通。因此需要合理利用資源進行信息溝通技術(shù)方面的拓展。讓機械工程在將來實現(xiàn)無人監(jiān)管作業(yè)，即使現(xiàn)場沒有監(jiān)管人員也能起到監(jiān)管的效果。

4? 結(jié)論

我國的機械工程領(lǐng)域在近幾年得到了飛速的發(fā)展，這是因為當(dāng)今社會的信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高度發(fā)達(dá)給各行各業(yè)帶來的便利，信息技術(shù)開始融入到各個行業(yè)的工作生產(chǎn)當(dāng)中來，電腦和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了生產(chǎn)工作當(dāng)中必不能缺少的東西。機電一體化系統(tǒng)就是信息技術(shù)發(fā)展之下的產(chǎn)物，機電一體化系統(tǒng)應(yīng)用之后提高了傳統(tǒng)機械工程行業(yè)的生產(chǎn)效率，電腦控制下的機械設(shè)備做出的產(chǎn)品精密度更加高，進一步保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，并且大大減小了機械工程生產(chǎn)當(dāng)中的事故發(fā)生率。讓原本笨拙的機械設(shè)備逐漸走向智能化和科學(xué)化，目前機械工程相關(guān)的各個企業(yè)需要意識到信息技術(shù)的重要性，加緊推廣機電一體化系統(tǒng)在生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用，并且學(xué)習(xí)國內(nèi)外的生產(chǎn)經(jīng)驗，將先進的理念和更加專業(yè)的技術(shù)應(yīng)用到工作當(dāng)中來，從技術(shù)層面推動我國的機械工程事業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖興文.機電一體化技術(shù)在工程機械中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2021（20）：171-172.

[2]侯效華.機電一體化技術(shù)在機械制造業(yè)中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機與配件，2021（12）：200-202.

[3]彭勇.機電一體化技術(shù)在市政施工機械中的應(yīng)用[J].建筑機械，2021（06）：21-23.

[4]謝勝龍，萬延見，張遠(yuǎn)輝，李孝祿.基于下肢康復(fù)機器人的“機電一體化系統(tǒng)設(shè)計”課程案例的開發(fā)[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2021，4（09）：25-26，29.

[5]李玲玲，范緯世，李敬瑜.淺談機電一體化技術(shù)在工程機械中的應(yīng)用與研究[J].信息記錄材料，2021，22（05）：92-93.