機電一體化技術在智能制造中的應用

朱江麗

（石河子工程職業(yè)技術學院，新疆 石河子 832000）

機電一體化技術的應用及實現(xiàn)，可以作為智能制造綜合功能體現(xiàn)的支撐點，借助強大的機械加工技術、電子電器技術、傳感器技術以及液壓技術等，對不同智能制造環(huán)節(jié)起到技術化支撐作用，提高智能驅動能力，為生產(chǎn)制造多元化發(fā)展奠定堅實基礎[1]。為此，應深度挖掘機電一體化技術對智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的促進意義，以期推動我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉型發(fā)展。

1 機電一體化及其在智能制造中的應用優(yōu)勢

1.1 機電一體化

機電一體化技術具有綜合性，其涵蓋與機械技術、電子技術相關聯(lián)的一系列技術機制，實際應用過程中，按照不同類別的技術場景，完成數(shù)據(jù)信息傳輸、信號信息控制等操作，保證各類終端設備在集控系統(tǒng)下驅動的合理性。在現(xiàn)有機械設備應用過程中，其可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)數(shù)字、信號信息的綜合調(diào)控處理，且在終端集成系統(tǒng)多邏輯操控程序的支撐下，保證技術的應用及實現(xiàn)符合生產(chǎn)制造設備的運行需求[2]。

1.2 智能制造

智能制造作為人工智能技術的重要呈現(xiàn)，通過計算機設備及系統(tǒng)，模擬人們的思維，然后將思維運作模式通過計算機程序進行編寫與錄入。此類程序具有較強的執(zhí)行能力，應用到機械化生產(chǎn)體系中形成的架構機制能夠利用智能制造多元模式替代傳統(tǒng)人工操作機制，令企業(yè)脫離人力生產(chǎn)模式，且能夠進行自動化、智能化的操控處理，增強應用效能。同時，智能制造的一體化處理模式可按照既定程序信息進行比對及分析，并通過對外部環(huán)境的模擬以及信息反饋等，實現(xiàn)操控指令的調(diào)節(jié)，保證終端試運行部件的驅動模式是符合實際生產(chǎn)需求的。其間，全過程的數(shù)據(jù)運算以及自動化控制能夠避免智能生產(chǎn)制造中的誤差問題，也可有效規(guī)避生產(chǎn)過程成本過度消耗問題。從技術應用及其發(fā)展驅動方面來講，智能制造是我國的機械生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展目標。

1.3 應用優(yōu)勢

機電一體化技術與智能制造體系的融合，呈現(xiàn)的契合點是通過技術支撐與制造結構之間的精準對接，對智能化生產(chǎn)工藝進行調(diào)控處理。一方面，機電一體化技術為智能制造功能的實現(xiàn)提供基礎平臺?，F(xiàn)有的智能制造體系是通過多元化數(shù)據(jù)指令運算及其驅動調(diào)控處理終端部件的，此過程中智能系統(tǒng)與終端部件之間的切合形式需要一套完整的控制體系進行數(shù)據(jù)傳輸及反饋。機電一體化在其中的應用，則可為智能制造系統(tǒng)與智能制造終端部件提供信息交互平臺，對數(shù)據(jù)信息進行具有時效性與共享性的傳輸處理，提高智能制造生產(chǎn)的可靠性[3]。另一方面，機電一體化技術可以為智能制造體系提供模型基礎?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)信息傳輸以及指令驅動中，機電一體化的技術框架可令智能制造結構具有層次化與多元化特征，通過不同維度的技術驅動，增強不同終端部件反饋信息之間的對接性。如此一來，即便是在多節(jié)點同步操控以及總線控制模式下，也可同步驅動各類組件進行邏輯性操作，最大程度規(guī)避終端執(zhí)行部件運行碰撞或脫節(jié)的問題。

2 機電一體化技術在智能制造中的應用

2.1 數(shù)控技術的應用

數(shù)控技術在機電一體化技術的支撐下，由原有的人工處理模式，轉變?yōu)橥ㄟ^智能程序控制的數(shù)控技術體系，搭載強大計算機系統(tǒng)以及運算結構，智能化調(diào)控處理終端驅動部件，且智能生產(chǎn)機制能夠在不同的生產(chǎn)場景下進行數(shù)據(jù)擬合處理。通過數(shù)控加工編程可針對終端部件進行一體化、智能化的調(diào)控，無需人工進行監(jiān)管，便可同步制備相對應的零部件。現(xiàn)有機械化技術驅動過程中，在終端集成的運行機理以及PLC控制系統(tǒng)支撐下，數(shù)控技術呈現(xiàn)多元發(fā)展趨勢。例如，通過總線控制的布設，對不同反應區(qū)域下的數(shù)據(jù)自動反饋并解析處理，及時查找數(shù)控操控機床終端是否按照既定的運行軌跡生產(chǎn)加工，如果存在差異，立即進行報警并自適應調(diào)節(jié)處理，保證零部件生產(chǎn)的穩(wěn)定性[4]。此外，數(shù)控技術正朝著三維立體化的方向發(fā)展，可以建設仿真模型比對不同部件生成過程中可能產(chǎn)生的誤差問題，并進行數(shù)據(jù)解析，為設計人員提供更為精準的數(shù)據(jù)支撐。

2.2 傳感技術的應用

傳感技術作為機電一體化的重要組成部分，其在外部驅動場景與內(nèi)部系統(tǒng)中起到信息采集與反饋的作用。傳感技術應用于智能生產(chǎn)制造體系中，通過信息的時效性功能，對不同驅動部件進行信息反饋處理，通過高精度等算法以及驅動結構，實現(xiàn)終端部件的精細化調(diào)控，增強反應性及靈敏性。將傳感技術應用于智能化控制體系之中，可令內(nèi)部精密組件免受到外界電磁以及信號的干擾，保證目標信息與目標反饋信息之間的對接性。同時，生產(chǎn)體系中智能化機制的實現(xiàn)，可利用傳感器與網(wǎng)絡系統(tǒng)的對接，數(shù)據(jù)采集不同操控節(jié)點，通過計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)部的強大功能進行多維度的計算，及時查證系統(tǒng)驅動期間存在的隱患問題，通過獨立型獲取、綜合型分析以及共享型處理，對當前智能生產(chǎn)制造領域進行數(shù)據(jù)采集與分析，測定不同智能生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中存在的隱患點，保證生產(chǎn)制造的穩(wěn)定性[5]。

2.3 自動控制技術的應用

自動控制技術作為機電一體化功能實現(xiàn)的基礎，通過采集及分析當前區(qū)域下的運動模式，按照主系統(tǒng)設定的程序框架，自動調(diào)控處理終端驅動部件，使其能夠廣泛應用到各行業(yè)中，例如，電子設備微型調(diào)控、傳感器微型調(diào)控以及大型生產(chǎn)體系的自動化控制等。每類技術的應用及實現(xiàn)，均可按照不同的生產(chǎn)框架進行自動擬合處理。同時，終端控制模式也可為智能生產(chǎn)體系提供實時化、全方位化的監(jiān)管機制，通過數(shù)據(jù)信息的采集與全程跟蹤控制，了解到系統(tǒng)驅動過程中可能存在的隱患點。智能制造體系中自動化控制技術的實現(xiàn)，需搭載計算機信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的擬合處理，保證每類數(shù)據(jù)信息的傳輸分辨及控制功能是在既定數(shù)據(jù)組成框架之下進行一體化分析的，且資源模式是按照分類框架進行管控的。通過對終端服務框架的技術資源與系統(tǒng)驅動模式進行整合，完成對當前智能操控終端不同驅動部件的數(shù)據(jù)支撐，增強其智能控制精度，為行業(yè)發(fā)展提供基礎保障[6]。

2.4 柔性制造的應用

傳統(tǒng)機械生產(chǎn)制造只是按照固定程序執(zhí)行一系列機械生產(chǎn)操作指令，操作工序中數(shù)據(jù)框架的定向約束，將造成設備或部件生產(chǎn)過程中的硬性損傷問題。機電一體化技術支撐下的柔性制造功能，為不同驅動場景賦予柔性化操控機制，保證在相關數(shù)據(jù)服務以及信息管理功能下，通過柔性化操作抵消因機械化生產(chǎn)造成的硬性機理問題。柔性化制造系統(tǒng)在智能生產(chǎn)體系中的實現(xiàn)，主要通過數(shù)字控制以及信息控制功能，對不同生產(chǎn)對象進行自動化轉換處理。同時柔性化操控機制可為終端數(shù)據(jù)操控功能起到科學決策的作用，增強數(shù)據(jù)信息的解讀能力，通過人工智能思維對此類柔性化信息進行學習與自適應的驅動，進而對后勤機械生產(chǎn)制造進行補償處理[7]?，F(xiàn)有的智能化生產(chǎn)體系中，機電一體化技術中的柔性制造功能運用相對廣泛，其可按照不同驅動產(chǎn)品進行數(shù)據(jù)信息的批量化比對，在不同的零部件生產(chǎn)或系統(tǒng)調(diào)控功能之中，完成數(shù)據(jù)信息的對接處理，整個過程不再局限于多位處理，更多的是通過數(shù)據(jù)信息之間的高精度匹配，增強生產(chǎn)過程的流暢性與對接性，提高智能生產(chǎn)效率。

2.5 智能機器人的應用

智能機器人的研發(fā)及應用是目前人工智能以及智能生產(chǎn)領域中的重要發(fā)展方向，在智能機器人多位處理系統(tǒng)、功能組成、終端架構的支撐下，其在大部分行業(yè)中得到了廣泛運用。例如，抗震救災機器人、偵查機器人、批量生產(chǎn)中智能化運作模式、人工智能操控機制，有效提高了機器人的自主適應性。機電一體化技術的應用與實現(xiàn)，更多的是通過機器人操控系統(tǒng)，完成對不同驅動功能的有效調(diào)控處理，比如，控制技術、信息技術以及傳感技術等。機器人自身自學功能以及自適應機制是符合人類思維的，在內(nèi)部精密算法的支撐下，可按照不同場景進行數(shù)據(jù)信息之間的擬合處理，即人工智能機器人在生產(chǎn)加工或實際驅動中，可按照人的思維自動化處理一系列事物，保證生產(chǎn)流程的規(guī)范性[8]。此外，智能機器人的擬人化特征，可替代人工進行復雜化、專業(yè)化的操作，大大減少生產(chǎn)誤差，且可在高復雜的運行環(huán)境下規(guī)避人工操作產(chǎn)生的安全問題，提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性。

2.6 人工智能與人機一體化的應用

人工智能與人機一體化的應用，主要通過模糊算法、控制理論以及神經(jīng)網(wǎng)絡算法等，整合處理基本數(shù)據(jù)信息，通過思維模式深度挖掘不同數(shù)據(jù)信息匹配之間存在的規(guī)律性。在大數(shù)據(jù)技術、云計算技術的支撐下，可挖掘內(nèi)部數(shù)據(jù)信息價值，即便是在大體量的存儲環(huán)境之下，也可利用虛擬空間實時對接數(shù)據(jù)信息。但是此過程對于網(wǎng)絡傳輸功能具有定向化的需求，處理器驅動中需要物理設備具有聯(lián)網(wǎng)功能，才可保證自主集成功能的數(shù)據(jù)挖掘體系是符合自動化生產(chǎn)需求的。從內(nèi)部系統(tǒng)的驅動機理來講，智能機器人或人機一體化框架的輔助應用，是按照系統(tǒng)指令進行程序化自主驅動的，提高機器人與外部環(huán)境之間的契合性，保證系統(tǒng)按照預設的框架執(zhí)行目標，最終實現(xiàn)生產(chǎn)目標與控制目標之間的對接[9]。

3 機電一體化技術在智能制造中的發(fā)展前景

為增強我國智能制造產(chǎn)業(yè)的轉型效率以及在國際生產(chǎn)行業(yè)中的地位，需加強對基礎技術的穩(wěn)固以及對高精尖技術的研發(fā)，逐步凸顯我國智能生產(chǎn)效能，從工業(yè)大國轉變?yōu)楣I(yè)強國。機電一體化技術作為智能制造中的重要組成部分，其數(shù)據(jù)信息傳輸以及指令調(diào)控功能是生產(chǎn)智能化與自動化的核心組件。對此，在后期發(fā)展過程中，機電一體化的技術研發(fā)與應用，應切合于主體發(fā)展規(guī)律，增強企業(yè)的智能化發(fā)展效率。

1）引入萬物互聯(lián)的理念，將自動化生產(chǎn)技術與互聯(lián)網(wǎng)通信技術進行整合。通過技術調(diào)控機制，將網(wǎng)絡系統(tǒng)納入到集成控制機制中。廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的對接形式則是保證機電一體化技術實現(xiàn)的基礎所在，且通過電網(wǎng)部門及時分辨互聯(lián)網(wǎng)資源下的技術驅動規(guī)則，通過資源共享，完善自動化技術的處理機制。最后，在學科專業(yè)的整合下，逐步夯實智能技術的發(fā)展基礎。

2）加強對機械技術的研發(fā)。機械技術是機電一體化技術的主要技術前提，未來應該將更加先進的機械制造理念應用到我國的機械材料、機械結構中，尤其是機械生產(chǎn)中的關鍵零部件，如導軌、軸承、傳動機構等，為機電一體化技術的應用提供一個良好的基礎條件。毋庸置疑，機械制造的發(fā)展方向一定是“光機電一體化技術”，將光電子技術融合，實現(xiàn)機電一體化技術數(shù)字化、可視化及模塊化發(fā)展[10]。

3）機電一體化技術的研究與應用，將在工業(yè)生產(chǎn)制造中發(fā)揮集成調(diào)控作用，提高控制精度。應結合工業(yè)生產(chǎn)的未來發(fā)展方向，界定不同驅動場景下的技術應用原理，縮減資源耗用度。微型化作為技術集成、資源集成的重要載體，在多模態(tài)組成結構下，可最大程度縮減不同設施驅動之間的差異，提高技術驅動的集成性，提高資源利用效能。

4 結語

綜上所述，機電一體化技術作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分，綜合性的技術驅動機制，可支撐不同類別的操作系統(tǒng)，提高終端操作機構之間的對接性。將機電一體化技術應用于智能生產(chǎn)制造領域，以不同載體為控制平臺，可以增強技術與操作設備之間的鏈接性。對此，后續(xù)發(fā)展中，應加強對機電一體化技術的研發(fā)，結合不同應用場景，在系統(tǒng)多位控制需求下，增強技術的應用性，為我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎。