機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

羅日欽

（江西省工業(yè)和信息化研究院，江西 南昌 330096）

隨著我國工業(yè)化水平不斷提升，以及“中國制造2025”等發(fā)展目標(biāo)的提出，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)技術(shù)快速更新。工程機(jī)械是制造行業(yè)的關(guān)鍵組成，也是促進(jìn)工業(yè)制造業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。在當(dāng)前發(fā)展背景下，工程機(jī)械自動(dòng)化、智能化發(fā)展成為其重要方向。機(jī)電一體化技術(shù)是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展逐步廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械的一種自動(dòng)化技術(shù)，其具有安全性、高效性、便捷性等優(yōu)勢。機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用，加強(qiáng)了對大型的復(fù)雜性較強(qiáng)、運(yùn)維較困難的機(jī)械設(shè)備的管理與控制水平，為其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要保障，從而為促進(jìn)我國工業(yè)發(fā)展發(fā)揮穩(wěn)定作用。

1 工程機(jī)械與機(jī)電一體化技術(shù)概述

1.1 工程機(jī)械概述

工程機(jī)械是在工業(yè)工程建設(shè)過程中所應(yīng)用到的一系列機(jī)械設(shè)備，如起重機(jī)、挖掘機(jī)、氣動(dòng)工具等等。工程建設(shè)中，工程機(jī)械是必不可少的重要組成部分，要有序開展工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)，必然要合理配置相關(guān)機(jī)械設(shè)備。當(dāng)前，在我國工業(yè)化程度不斷提升與發(fā)展的背景下，工程建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，對建設(shè)質(zhì)量的要求不斷提升，傳統(tǒng)的工程機(jī)械管控模式已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代工程建設(shè)的實(shí)際需求，加強(qiáng)工程機(jī)械技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展，強(qiáng)化現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化、智能化應(yīng)用，成為提高機(jī)械設(shè)備應(yīng)用水平，促進(jìn)工程建設(shè)發(fā)展的重要前提[1]。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)是隨著信息化、自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展而逐步生成的一種機(jī)械電子工程技術(shù)，其包括微電子技術(shù)、傳感器、信號變頻等多元化技術(shù)種類，是一種具有較強(qiáng)綜合性的應(yīng)用技術(shù)。具體來說，機(jī)電一體化技術(shù)具有顯著的學(xué)科交叉性特征，其本身包括了多種類別技術(shù)，涉及的學(xué)科領(lǐng)域廣泛，包括信息技術(shù)、電子技術(shù)等多個(gè)學(xué)科。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)的學(xué)科交叉融合使其在實(shí)際應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用和高頻應(yīng)用，促進(jìn)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)還具有整體最優(yōu)化特征，其在實(shí)際應(yīng)用中，具有提升生產(chǎn)效率、節(jié)能降耗等優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械設(shè)備應(yīng)用的整體最優(yōu)化。機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過較長一段時(shí)間的發(fā)展與探索，已經(jīng)形成了較為豐富的理論體系，為其在現(xiàn)代工業(yè)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了可靠的理論與數(shù)據(jù)支撐，從而為其進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。

1.3 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

機(jī)電一體化在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用，是在機(jī)械生產(chǎn)中利用電子科技，通過信息化手段輸出指令，從而保障機(jī)械設(shè)備根據(jù)相關(guān)指令動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。其在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的人為操作方式，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化機(jī)械生產(chǎn)，大大解放了人力。現(xiàn)階段，機(jī)電一體化技術(shù)在高工作強(qiáng)度、大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用十分普遍，大幅提升了機(jī)械生產(chǎn)效率[2]。隨著現(xiàn)代市場競爭日趨白熱化，以及科學(xué)技術(shù)的快速革新，機(jī)電一體化技術(shù)通過不斷創(chuàng)新發(fā)展，能夠在工程機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮更大的優(yōu)勢，為我國工業(yè)發(fā)展提供重要保障。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用意義

2.1 有效提升工程機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量

在傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)過程中，以人為操作為主，通常誤差較大且難以控制。例如，生產(chǎn)機(jī)床夾具是生產(chǎn)加工工件過程中應(yīng)用的重要機(jī)械設(shè)備，其主要發(fā)揮定位和夾緊功能，其誤差很大程度上決定了工件加工生產(chǎn)質(zhì)量。然而，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工過程中，通常需要生產(chǎn)人員依靠人力和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來控制生產(chǎn)機(jī)床夾具的誤差，非常容易導(dǎo)致誤差過大，生產(chǎn)精度難以控制。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，則可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)床夾具的自動(dòng)化控制，通過計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)程序，在生產(chǎn)加工過程中利用傳感器實(shí)時(shí)接收反饋信息，從而確保生產(chǎn)夾具誤差精準(zhǔn)控制在允許范圍內(nèi)，從而保證工程機(jī)械整個(gè)生產(chǎn)加工過程控制有效性，提升工程機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量。

2.2 提高機(jī)械生產(chǎn)加工的安全性

相較于傳統(tǒng)的工程機(jī)械生產(chǎn)加工，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用大大提升了工程機(jī)械生產(chǎn)加工的安全性。在實(shí)際生產(chǎn)加工過程中，通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等，增強(qiáng)工程機(jī)械的技術(shù)能力，使其在生產(chǎn)加工過程中具備通信、遙感、定位、監(jiān)控、報(bào)警等多種功能，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的故障問題，并實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。有效避免故障問題造成的生產(chǎn)安全事故，提高工程機(jī)械生產(chǎn)加工在全過程運(yùn)行中的安全穩(wěn)定性，確保生產(chǎn)高效性，滿足工程機(jī)械生產(chǎn)應(yīng)用需求。

2.3 提高工程機(jī)械生產(chǎn)整體效益

工程機(jī)械生產(chǎn)效益是其應(yīng)用與發(fā)展的重要目標(biāo)。隨著現(xiàn)代工程生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)精度要求不斷提升，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)安全性、高效性，提高生產(chǎn)效率，更好地完成生產(chǎn)任務(wù)，則需要加強(qiáng)對機(jī)電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用。通過應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，生產(chǎn)人員可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)械生產(chǎn)過程的全面監(jiān)控、自動(dòng)化控制，提高生產(chǎn)成本的可控性、生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)加工的整體效益[3]。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的具體應(yīng)用

3.1 精度控制方面

當(dāng)前，隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，對工程機(jī)械生產(chǎn)加工的精度要求越來越高。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為提高各環(huán)節(jié)生產(chǎn)加工的精度，就必須要重視機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)全過程的有效監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)精度控制要求，滿足不同工藝生產(chǎn)的實(shí)際需求。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用，可以充分滿足當(dāng)前工程機(jī)械發(fā)展要求，解決機(jī)械生產(chǎn)加工的復(fù)雜性和困難性，保障生產(chǎn)加工材料及各操作環(huán)節(jié)參數(shù)控制的合理性。在確保工程機(jī)械運(yùn)行穩(wěn)定性的同時(shí)，有效提高其精度控制水平，為后續(xù)生產(chǎn)奠定重要基礎(chǔ)[4]。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)機(jī)械生產(chǎn)加工過程中出現(xiàn)誤差或者隱患問題，機(jī)電一體化生產(chǎn)設(shè)備能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，接著工作人員采取針對性的處理措施，能夠有效保障生產(chǎn)系統(tǒng)整體的穩(wěn)定運(yùn)行，提高機(jī)械生產(chǎn)的可靠性。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)方面

機(jī)電一體化技術(shù)中，通過監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)械生產(chǎn)加工全過程進(jìn)行全面監(jiān)控，從而確保生產(chǎn)安全穩(wěn)定性，為工程機(jī)械穩(wěn)定發(fā)展提供重要保障。在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用中，運(yùn)用監(jiān)控系統(tǒng)對機(jī)械生產(chǎn)工作全流程進(jìn)行監(jiān)督與管理，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程中存在的故障問題，并采取有效的解決措施。這一過程中，通過對液壓、制動(dòng)以及傳動(dòng)各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程的管控，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的監(jiān)控效果。在監(jiān)控管理過程中，監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生的異常進(jìn)行及時(shí)處理。當(dāng)異常問題較為明顯并且嚴(yán)重程度較高時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)則會自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，并實(shí)施報(bào)警內(nèi)容自動(dòng)處理，縮短故障問題處置時(shí)間。此外，在監(jiān)控系統(tǒng)中，還包括機(jī)械設(shè)備的自我保護(hù)與自動(dòng)修復(fù)功能，對出現(xiàn)的故障問題會及時(shí)采取自我保護(hù)措施，提高機(jī)械生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。

3.3 節(jié)能優(yōu)化方面

現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)中，對節(jié)能環(huán)保、降低能耗的要求不斷提升。機(jī)電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠達(dá)到良好的節(jié)能優(yōu)化目標(biāo)和降耗效果。在工程機(jī)械節(jié)能降耗過程中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，能夠促使工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)流程逐步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化與規(guī)?；?，從而有效降低工程機(jī)械生產(chǎn)能耗，減少不必要的資源浪費(fèi)問題[5]。同時(shí)，運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，在確保生產(chǎn)高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，還可以有效提升設(shè)備運(yùn)行過程中的協(xié)調(diào)性與可靠性，從而進(jìn)一步提升運(yùn)行效率，提高各項(xiàng)資源的利用率，減少原料成本投入，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。因此，在工程機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，還可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高工程機(jī)械能源資源利用率。

3.4 智能制造方面

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，智能化、數(shù)字化建設(shè)逐漸成為各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的重要方向，工程機(jī)械領(lǐng)域也不斷向智能化發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，為促進(jìn)工程機(jī)械智能化發(fā)展更加完善提供了重要保障。在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過結(jié)合現(xiàn)代人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)的智能化，將機(jī)械生產(chǎn)加工由智能機(jī)器人協(xié)調(diào)進(jìn)行，完全代替手工操作。立足智能化應(yīng)用及實(shí)際的生產(chǎn)需求，借助智能機(jī)器人完成各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的智能制造。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中應(yīng)用策略

4.1 樹立二者融合發(fā)展意識

想進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用，就需要相關(guān)行業(yè)人員樹立二者融合發(fā)展的意識。首先，加強(qiáng)對工程機(jī)械應(yīng)用主體需求的了解，深入分析各項(xiàng)要素，合理運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與客戶的溝通，共同確定機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)機(jī)械中融合發(fā)展的實(shí)際需求。其次，在明確融合需求的基礎(chǔ)上，立足機(jī)械生產(chǎn)實(shí)際要求，制訂科學(xué)的融合方案，包括基礎(chǔ)計(jì)算、參數(shù)設(shè)定、實(shí)驗(yàn)?zāi)M等各個(gè)方面，注意加強(qiáng)與客戶的溝通，針對方案進(jìn)行論證并加以改進(jìn)優(yōu)化。再次，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案修改，并繪制平面圖，包括裝配圖、零件圖等，清晰列明易損件清單、零部件明細(xì)表等，確保機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用具有目標(biāo)引導(dǎo)，充分滿足工程機(jī)械各項(xiàng)功能需求[6]。最后，將優(yōu)化后的融合方案投入使用，重視對使用成果的深入分析與研究，從而積累相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)與工程機(jī)械深度融合提供指導(dǎo)，有效促進(jìn)工業(yè)機(jī)械對機(jī)電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用。

4.2 重視培養(yǎng)優(yōu)秀技術(shù)人才

要加強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的深度應(yīng)用，離不開優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才的支持。首先，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視加強(qiáng)工程機(jī)械應(yīng)用型人才培養(yǎng)，組織培訓(xùn)相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行機(jī)電一體化先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)、研究及應(yīng)用，引導(dǎo)其不斷探索擴(kuò)大機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的方式[7]。其次，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與外部專業(yè)教育機(jī)構(gòu)的合作，共同培育優(yōu)秀的機(jī)電一體化技術(shù)人才，為企業(yè)技術(shù)人員提供深造機(jī)會，及時(shí)了解前沿技術(shù)動(dòng)態(tài)，為后續(xù)開展研究創(chuàng)新應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。最后，加強(qiáng)對技術(shù)人才的管理，鼓勵(lì)其進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合工程機(jī)械發(fā)展實(shí)際情況，不斷積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為相關(guān)技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

4.3 明確機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)呈現(xiàn)出自動(dòng)化程度不斷提升、精細(xì)化程度越來越高的趨勢。在實(shí)際應(yīng)用中，可以利用技術(shù)的精細(xì)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)商和生產(chǎn)產(chǎn)品的細(xì)分，從而進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)產(chǎn)品的細(xì)致化，在滿足市場需求的同時(shí)，集中生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢，提升企業(yè)行業(yè)市場競爭力。

5 結(jié)論

現(xiàn)階段，機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，并呈現(xiàn)出顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。因此，在工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展過程中，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對機(jī)電一體化技術(shù)的深度融合應(yīng)用，充分把握其技術(shù)特征，發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，深入滲透至工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，進(jìn)一步促進(jìn)我國工程機(jī)械生產(chǎn)發(fā)展，促進(jìn)我國工業(yè)化進(jìn)程穩(wěn)步前進(jìn)，為社會發(fā)展創(chuàng)造更高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。