機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

鐘匡民

（西華大學(xué)，四川 成都 610039）

機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

F-structure of the electromechanical integration system

鐘匡民

（西華大學(xué)，四川 成都 610039）

機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造技術(shù)、信息技術(shù)和電子技術(shù)功能的結(jié)合，是一門獨(dú)立的學(xué)科，有強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?。機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)是其核心，對(duì)于整個(gè)一體化的系統(tǒng)有著重大影響。本文首先分析了機(jī)電一體化的功能結(jié)構(gòu)，然后研究了機(jī)電一體化系統(tǒng)的從屬功能，為機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)研究提供了可參考的意見。

機(jī)電一體化；功能結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)

1 機(jī)電一體化的功能結(jié)構(gòu)

1.1 機(jī)電一體化系統(tǒng)的變化功能、目的功能和狀態(tài)變遷

機(jī)電一體化系統(tǒng)完整的功能結(jié)構(gòu)模型包括變化功能、目的功能和狀態(tài)變遷三個(gè)方面。

（1）變化功能。變化功能是指物質(zhì)、能量和信息的輸入與輸出，該功能實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)和操作者的相互作用。整個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)，人在其中發(fā)揮著必不可少的作用，即使再智能化的設(shè)備也存在不可處理的偶然因素，這就需要人來調(diào)控相應(yīng)的操作，使生產(chǎn)按照原定的計(jì)劃進(jìn)行。變化功能主要就是人為的控制機(jī)電一體化的系統(tǒng)，輸出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)然，這其中也包含著機(jī)電一體化系統(tǒng)的信息反饋和物質(zhì)輸入或輸出。

（2）目的功能。目的功能是指系統(tǒng)滿足變化功能所需的物理效應(yīng)的能力，這種物理效應(yīng)就是系統(tǒng)的目的功能。在同一個(gè)部件或者系統(tǒng)中，可能存在多個(gè)目的功能，這取決于部件所處的系統(tǒng)。而且，目的功能還與效應(yīng)有關(guān)，系統(tǒng)的目的功能和變化功能在一定程度上存在因果關(guān)系。

（3）狀態(tài)變遷。狀態(tài)變遷是和變化功能與目的功能結(jié)合的，它不會(huì)單獨(dú)存在。例如，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的變化，需要利用變化功能輸入信號(hào)，然后系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變，該過程就是系統(tǒng)的狀態(tài)變遷。另外，狀態(tài)變遷和目的功能的結(jié)合也是相應(yīng)的，兩者組成一定的邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)滿足變化所需的物理效應(yīng)。

1.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)

機(jī)電一體化系統(tǒng)和人之間最重要的就是信息交流，信息是由人或系統(tǒng)產(chǎn)生的，同時(shí)信息也是為人服務(wù)的。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，信息的變化占主導(dǎo)地位，為最終的控制功能變化提供決策依據(jù)。

機(jī)電一體化的信息結(jié)構(gòu)中，要處理的信息主要有過程信息和控制信息兩類。過程信息是指系統(tǒng)在運(yùn)作過程中產(chǎn)生的信息；控制信息是指用于控制系統(tǒng)中物質(zhì)和能量變化的信息，控制信息在一定程度上是以過程信息為基礎(chǔ)的。機(jī)電一體化系統(tǒng)是多種技術(shù)的結(jié)合，包括了電子信息、機(jī)械制造和信息技術(shù)等，它們并不是簡(jiǎn)單的結(jié)合，是一個(gè)整體的系統(tǒng)，需要聯(lián)合運(yùn)作。這其中，信息的反饋和負(fù)反饋必不可少。針對(duì)機(jī)電一體化的部分智能化系統(tǒng)而言，信息的反饋改變了整個(gè)系統(tǒng)的功能變化，針對(duì)非智能化的系統(tǒng)而言，在信息傳遞后，人會(huì)根據(jù)信息的特性改變系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的控制。所以，機(jī)電一體化的信息結(jié)構(gòu)穿插在整個(gè)系統(tǒng)中，它一般是以電信號(hào)的形式傳遞。

2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的從屬功能

機(jī)電一體化系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，離不開從屬功能的協(xié)同，這些從屬功能同樣對(duì)整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)意義重大。

機(jī)電一體化系統(tǒng)的從屬功能主要包括控制功能、動(dòng)力功能、保護(hù)功能、接口功能、結(jié)構(gòu)功能和通訊功能。以下是對(duì)這些從屬功能的簡(jiǎn)單分析：

（1）動(dòng)力功能。動(dòng)力功能為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作提供必需的能量。

（2）接口功能。當(dāng)系統(tǒng)的輸入與輸出環(huán)境發(fā)生問題，導(dǎo)致輸入信號(hào)和輸出信號(hào)不能匹配時(shí)，就需要接口功能。接口功能可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)在特定環(huán)境的匹配，使系統(tǒng)正常運(yùn)作。

（3）保護(hù)功能。保護(hù)功能是用來保護(hù)系統(tǒng)的重要部件，主要作用形式是控制重要部件的功能參數(shù)在其允許的范圍之內(nèi)。同時(shí)，保護(hù)功能還可以避免系統(tǒng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。

（4）通訊功能。通訊功能可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和環(huán)境交換信息，方便了系統(tǒng)反饋信息和將接受信息，加強(qiáng)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。

（5）結(jié)構(gòu)功能。結(jié)構(gòu)功能是為部件的正常工作提供相應(yīng)的空間。

（6）控制功能?？刂乒δ苁窍到y(tǒng)部件運(yùn)轉(zhuǎn)的核心控制器，它管理者系統(tǒng)各部分部件的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且能夠根據(jù)輸入的信息改變系統(tǒng)的功能狀態(tài)。該功能是整個(gè)從屬功能的重點(diǎn)，在整個(gè)系統(tǒng)中起到信息反饋和負(fù)反饋的作用。

3 結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)是多種技術(shù)的結(jié)合，在功能上實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的優(yōu)化，是一次偉大的創(chuàng)新。對(duì)于整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)而言，其系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)是核心，控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和功能實(shí)現(xiàn)。

所以，控制其功能結(jié)構(gòu)就控制了整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)。關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的研究還有待進(jìn)一步的深化，需要解決其綜合性的系統(tǒng)優(yōu)化問題。但是隨著研究的逐漸深入，該技術(shù)一定完善和成熟，更好地為我們服務(wù)。

[1] 李明. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)模型[J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化，2010，01：212~214.

[2] 郭濤. 機(jī)電一體化系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)論析[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，07：91~92.

[3] 茆林艷. 機(jī)電一體化系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)論析[J]. 科教文匯(下旬刊)，2011，12：55+83.

[4] 鄒慧君，張青，田志斌. 機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程模型的研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2002，05：11~13+6.

(P-05)

宇部工業(yè)計(jì)劃擴(kuò)大泰國(guó)和西班牙聚碳酸酯二醇產(chǎn)能

據(jù)悉，日本宇部工業(yè)公司計(jì)劃將位于泰國(guó)的聚碳酸酯二醇產(chǎn)能擴(kuò)大一倍，以滿足中國(guó)和東南亞市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的需求。

宇部工業(yè)是全球最大的聚碳酸酯二醇生產(chǎn)商，占據(jù)全球60%的市場(chǎng)份額。聚碳酸酯二醇用于合成皮革和其它應(yīng)用。宇部工業(yè)當(dāng)前正試運(yùn)行位于泰國(guó)羅勇省的一套3 000 t/年的聚碳酸酯二醇裝置，并計(jì)劃投資10億日元（840萬美元）在2018年前將該裝置擴(kuò)大至6 000 t/年。

宇部工業(yè)當(dāng)前在日本宇部擁有2 000 t/年的聚碳酸酯二醇產(chǎn)能，同時(shí)在西班牙卡斯迪隆擁有6 000 t/年的產(chǎn)能。

當(dāng)前正在泰國(guó)羅勇省試運(yùn)的新裝置將令宇部工業(yè)的聚碳酸酯二醇總產(chǎn)能達(dá)到1.1萬t/年。此外宇部工業(yè)還將對(duì)羅勇省的裝置進(jìn)行擴(kuò)能，以及在西班牙投資新建產(chǎn)能，屆時(shí)公司的總產(chǎn)能將達(dá)到1.8萬t/年。

摘譯自《Chemical Week》

TH-39

1009-797X (2015) 24-0190-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.077

鐘匡民（1995-），本科，研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化。

2015-11-20