
T6娱乐-钱取不出来微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。
由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
机电一体化发展至今已经成为一门自成一体的新型学科, 随着科学技术的不断发展, 必将被赋一予新的内容。“ 机电一体化” 涵盖“ 技术” 和“ 产品” 两个方面。只是, 机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术, 而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有,在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。
继电保护技术未来趋势是向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着计算机硬件的迅猛发展,微机保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线位单CPU结构的微机保护问世,不到5年时间就发展到多CPU结构,后又发展到总线不出模块的大模块结构,性能大大提高,得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU,发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。
天津大学一开始即研制以16位多CPU为基础的微机线位数字信号处理器(DSP)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置,目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块,一个模块就是一个小型计算机。采用32位微机芯片并非只着眼于精度,因为精度受A/D转换器分辨率的限制,超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的;更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度,很高的工作频率和计算速度,很大的寻址空间,丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU的寄存器、数据总线位的,具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能,并将高速缓存(Cache)和浮点数部件都集成在CPU内。
除了保护的基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,强大的通信能力,与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力,高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期,曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差,这个设想是不现实的。现在,同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机,因此,用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟,这将是微机保护的发展方向之一。天津大学已研制成用同微机保护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电保护装置。这种装置的优点有:(1)具有486PC机的全部功能,能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似,工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强,可运行于非常恶劣的工作环境,成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线,硬件模块化,对于不同的保护可任意选用不同模块,配置灵活、容易扩展。
随着机电一体化技术及其行业的发展,社会对机电一体化人才综合素养提出了更高的要求,因此,学校所开展机电一体化专业教学在面临着人才缺口矛盾的同时,也需要对传统的人才培养方向、培养模式等作出改革,从而更好地应对社会需求给机电一体化专业教学带来的冲击。在此背景下,对社会需求导向下的机电一体化专业教学改革作出研究与探讨,对于提升机电一体化专业人才培养质量、推动机电一体化技术与行业的发展都具有着重要的现实意义。
随着机电一体化技术及其产业的发展,许多先进的现代技术都被应用到机电一体化领域中,这对于提升机电一体化技术的应用范围与应用价值都具有着重要意义,同时也推动着机电一体化技术逐渐成为推动社会发展过程中不可或缺的重要力量。在这样的背景下,机电一体化技术在社会生产中得到了越来越广泛的应用,与此同时,社会对机电一体化人才的“质”、“量”要求也在不断提升。从“量”方面来看,当前机电一体化已经成为了世界机械工业技术发展的重要方向,同时也是我国机械工业实现自身发展的必由之路,因此,人才紧缺成为了机电一体化专业人才培养必须面临的问题。如智联招聘在2015年6月了北京市对机电一体化专业人才需求的统计结果,即北京市对机电一体化人才的每月需求量为200多个,而这也仅仅是智联招聘一个平台对北京这一个城市所作出的人才需求统计,由此可见,当前社会对机电一体化人才具有着旺盛的需求;从“质”方面来看,机电一体化技术的发展必然要求机电一体化人才所具有的专业素养得到持续的更新,并且,由于机电一体化专业具有着极强的实践性与技术性,因此,应用型、复合型人才成为了社会在机电一体化技术领域的主要需求,这也决定了学校所开展的机电一体化专业教育应当重视学生理论知识、实践技能等共同构成的综合素养的提升,只有如此,机电一体化专业教学才能够与社会需求实现良好的对接。
(一)以市场为导向开展专业设置。以社会需求为导向的机电一体化专业教学改革,要求专业设置工作能够将应用型人才的培养作出核心要求,与此同时,专业需要体现出与市场的对接,特别是体现出与机电一体化产业基层一线人才职业素养需求的对接。为此,在专业设置中,学校需要对企业所提出的人才标准和人才需求作出充分的了解,并以此为依据对机电一体化专业作出战略性的定位。当然,在专业设置中,学校也需要依托于自身的优势资源体现出专业特色,也同样是提升机电一体化人才就业竞争力的关键。
(二)理论与实践结合理念下的课程体系构建。在机电一体化专业教学改革中,课程体系的构建也是对教学内容作出选择与安排的过程,这对于学生到底掌握了哪些知识和能力产生着决定性的影响,为此,社会需求导向下的机电一体化专业课程体系构建,需要体现出与社会人才需求和岗位能力要求的要求。具体而言,机电一体化专业教学需要根据学生的专业素养层次将课程氛围基础课程、专业核心课程与素质拓展课程三个部分,并以理论课程的内容和进度来设置实践性课程。其中,实践性课程的目标应当定位于推动学生深化自身的理论知识体系并掌握一定的知识运用能力,当然,实践性课程也需要重视社会需求的导向性。
(三)理论与实际并重的教学过程。由于机电一体化专业教学涉及到了广泛的知识并体现出了极强的理论性与实践性,因此仅仅通过开展理论教学,很难确保学生对机电一体化专业知识和能力作出系统性的、深度的掌握,并且在教学实践中,如果仅仅重视理论学习,也会弱化机电一体化专业教学的吸引力,从而制约学生学习积极性和学习热情的提升。当然,实践教学的开展虽然能够更好地调动学生学习兴趣,并可以在提升学生职业素养方面发挥出重要的作用,但是实践教学的开展也需要以理论教学的开展为基础。由此可见,机电一体化专业教学过程中的理论教学与实践教学缺一不可,为此,在机电一体化专业教学改革中,应当体现出教学场景的多元化、教学方法的多元化、教学手段与教学工具的多元化等,从而在践行理论与实际并重这一原则的基础上,推动学生专业素养适应社会对机电一体化专业人才提出的要求。
(四)以提升学生职业能力为出发点的教学计划。在机电一体化专业教学改革中,教学计划的制定对人才培养方向发挥着导向性的作用,因此,为了适应社会需求,机电一体化专业教学改革中教学计划的重新制定必须体现出与社会需求的适应性。具体而言,在机电一体化专业教学计划的制定中,学校需要重视对社会人才需求、岗位能力要求等作出调研,并围绕这些内容做好教学大纲的设计、教学重点的安排、教学内容的确定以及考核体系的构建,确保教学的开展体现出系统性与连贯性,从而实现机电一体化教学计划与社会对机电一体化人才需求的对接。
(五)产学结合的人才培养模式。推动学生进入企业参与生产实践,是社会需求导向下的机电一体化转教学改革的有效路径,因此在机电一体化专业人才培养过程中,有必要实现教学模式的多元化发展,将课堂教学与产学结合结合起来,使学生能够具有更多体验真实工作环境、参与真实工作流程,并提升自身职业能力。对于社会企业而言,产学结合不仅能够为自身提供更多的人才选择,而且能够使自身享受到学校所具有的科研优势、师资优势等,而对于学校而言,产学结合不仅能够为机电一体化专业学生提供更多的实习机会,而且也能够帮助自身解决实训资源不足的问题,由此可见,产学结合主体具有着强烈的合作动机,并且能够推动机电一体化专业教学改革适应社会需求。为此,学校有必要通过与社会企业进行优势资源互换来积极寻求与社会企业开展深度合作的机会,从而实现学校教育与岗位教育的协同发展,并推动机电一体化专业人才职业能力的提升。
(六)双师型的师资队伍。师资队伍综合素养是提升机电一体化专业教学质量的重要保障,而机电一体化专业所具有的实用性、实践性等,对教师队伍所具有的理论知识和实践能力都提出了较高的要求。为了适应社会对机电一体化专业应用人才的需求,在教师队伍建设中,必须重视教师技能水平的提升,只有如此,机电一体化教师队伍所具有的综合素养才能够适应机电一体化专业人才的培养需求,构建一支优质的双师型队伍是社会需求导向下机电一体化专业教学改革的关键。作为机电一体化专业教师,需要做到理论教学与技能教学的结合,并在教学内容、教学方法等多个方面体现出对社会需求的针对性,而双师型师资队伍的构建,也要求学校能够为教师提供更多到社会岗位进行锻炼和学习的机会,推动教师实现自身专业技能与自身理论水平的协同提升。当然,教师本身也应当树立学习意识,重视在教学过程中与学生实现共同成长。
[1]张燕,史留勇,刘世豪.基于社会需求的机电一体化专业实验教学改革[J].中国电力教育,2014,29:75~76
[2]张燕,史留勇,刘世豪,何盛.基于社会需求的机电一体化人才培养模式的探索与实践[J].海南大学学报(自然科学版),2014,4:389~393
[3]陶涛,花良浩,高宁.机电一体化技术专业人才需求分析[J].科教导刊,2015,12:55~56
从一定程度上来说,作为商品,其在作用和价值上与人脸存在着共同之处。用户在进行购买的时候,一般最初是与产品的整体外形进行接触,如果产品拥有更加美观的造型,就能够让用户产生一种好的第一印象。所以,在生产产品的过程中,应该针对外观造型实现有针对性的创新,从而使机电一体化的相关技术产品在外观造型方面更加被用户认可,当然,还应该充分兼顾产品的性能,使其二者之间的连接性更加紧密。在进行具体设计的时候,可以应用CAD技术来促使相关数据变得更加标准及准确。
对于机电一体化,要实现技术产品功能的创新主要可以从两个方面着手。一方面可以将已有的技术产品定为基本框架,实现一定程度的改进与优化,完善并创新其的相关性能;另一方面可以立足于社会整体需求趋势这种基本导向,有针对性地进行创新,从而使产品的全新功能都具有一定的针对性[1]。相比较而言,后一种的创新方式其长效性更佳,只要成功研发出来,就会使市场格局做出一定的改变,帮助企业将其核心竞争力建立起来,使其能够在市场竞争中占据主导性地位。
在机电一体化技术系统当中,传感技术是不可缺少的一部分,传感器在其中扮演着十分重要的角色。假设针对传感器有针对性地加以创新,一般需要从以下几点着手:第一是传感器原理;第二是敏感元件;第三是高性能传感器。如果能够从以上三方面着手,系统就能够实现传感创新。
有针对性的以材料为基本元素进行创新,主要应该从以下两个方面加以认知。第一,针对新材料展开具体的研发工作,对于这一类的研发工作,一般都要具备很强的专业基础,其被归为科研的范畴当中,在某种程度上还能够促进机械一体化技术相应系统的发展。第二,可以尝试对已有的一些新型材料进行应用,促使产品材料的性能得以改善,精简产品的体积及重量,最终使产品的整体强度都得到优化,使其将良好的阻尼特性展现出来[2]。当然也可以对一些相关的有针对性性能的材料进行应用,比如运用一些耐腐蚀、抗震强、耐磨性良好的材料等。
以某种程度来加以考虑,要实现技术的模块化愧疚必须要展开大量的工程建设,只有这样才能够慢慢成形。在机电一体化这种大背景下,大量的产品被慢慢衍生出来,除了种类众多,生产厂家一样也是数不胜数。在进行具体研发的过程当中,有很多方面的问题需要被解决。第一表现为机械接口问题;第二表现为电气接口问题;第三表现为环境接口问题;第四表现为动力接口问题,相关的一些产品一定要经历较为复杂的程序才可以最终形成单元化。具体而言,动力单元除了减速和自动调速之外,还存在电机。此外,还存在控制单元,该单元除了有处理视觉图像的功能,同时还具备测距和识别的功能。
人类同动物之间存在的最显著的区别因素就是人类是智能化的高级动物,依靠智能进步,人类社会才能够不断实现自我突破。基于这种背景,针对机电一体化技术展开智能性开发的时候,就应该对技术产品的整体智能效果加以强化,使其能够与人类的智能做到无限接近[3]。因此,从一定程度上来看,智能化显然已经成为了这种技术在未来的发展中将会走的方向。在进行研发的过程中,应该尽可能将人的逻辑思维注入到技术产品当中,借助人的价值观对一些问题进行推理及判断,如果能够让该种技术在一定程度上具备自主决策能力,那么就能够产生更加的效果。此外,应该对其展开有针对性的只能层次划分,以确保能够满足当前社会当中的多样化需求。
论文摘要:机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,本文简述了机电一体化技术的基本应用,并对机电一体化专业就业前景及就业方向进行了分析。
作为全国发展较为落后的省份,到贵州主政不到一年的省委书记栗战书、省长赵克志指出,工业强省战略是贵州更好更快发展的必然选择,因此,“十二五”时期贵州将重点实施工业强省战略和城镇化带动战略。在这样的时代背景下,作为职业院校的一名教师,深感机电一体化专业又迎来了发展的春天。随着现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。但机电一体化专业就业前景如何,机电一体化专业就业方向有哪些?这些问题成了很多家长和同学们想要了解的问题。
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。
传统机械制造业是建立在规模经济的基础上,靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的,它强调资源的有效利用,以低成本获得高质量和高效率,其生产盈利是靠机器取代人力,靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导,采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业,其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展,充分利用电子计算机技术,使制造技术提高到新的高度。近年来,制造工程领域的新技术相继诞生,如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。
机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高,而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高,使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量,提高其国内、国际竞争能力。
在钢铁企业中,机电一体化系统是以微处理机为核心,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性。
有关研究报告显示“机电一体化”一词最早是日本提出的,在上世纪80年代初,日本名古屋大学最早设置了“机电一体化”专业。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列入“863计划”中。机电一体化专业是精密机械——电子技术(含电力电子)——计算机技术等多门学科交叉融合的产物,属高新技术,也是当前发展最快的技术之一,它是先进制造技术的主要组成部分。它的发展推动了当前制造技术的迅速更新换代,是产品向高、精、快迅速迈进,使劳动生产率迅速提高。由于我国逐渐成为世界制造业基地加上传统企业面临大规模的技术改造与设备更新,国内急需大量先进制造技术专业人才。而“十二五”时期贵州将重点实施工业强省战略,因此我校机电一体化专业的毕业生可以立足贵州,放眼全国,就业前景很好,而且往届毕业生普遍反应待遇较好。毕业生主要在各行政、企业、事业单位从事机械、电气工程、常用电器的维修、安装与调试以及技术管理等工作。具体就业方向有:
从事机电一体化液体灌装生产线及商品包装自动化机械运行、维护、管理、技术改造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才。可在大型啤酒、饮料、食品及商品包装生产企业从事现代化自动机与生产线的维护和管理工作,也可在相关的自动机与生产线的生产厂家或设计部门、营销单位从事技术工作。
从事机电产品的计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM),并熟练使用和维修数控加工设备的机电一体化高等技术应用性专门人才。
可在模具设计及制造、机械加工、塑料、五金、电子产品、计算机生产等企业从事数控机床的加工工艺设计编程,数控机床的调试、维护及加工操作,从事生产和技术管理工作,也可以从事国内外数控设备的营销工作。
从事利用计算机技术和数控加工技术对模具进行设计和制造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才。
可在模具、机械、五金、塑料、家电等生产企业从事模具计算机辅助设计与制造等方面的技术工作,也可在企事业单位从事与本专业有关的经营、管理工作。
在机电一体化产品、设备的设计、制造、维修、管理、技术改造与服务过程中专门从事用电脑绘图设计、信息处理和资料管理的高等技术应用性专门人才。
可在机械设计、制造与装备行业、模具制造业,轻工、家用电器、电子制造业从事设计、制造、技术改造、产品营销、设备管理与维护等工作。
市场调研发现机电一体化专业是一个宽口径专业,适应范围很广。我校该专业学生在校期间除学习各种机械、电工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外,还将参加各种技能培训和国家职业资格证书考试,如维修电工,PLC程序设计师,CAD制图员等部级职业技能鉴定考试,学生必须考取相应的技能证书后才能取得毕业证,充分体现重视技能培养的特点。历届学生毕业后主要面向珠江三角洲各企业、公司,从事加工制造业,家电生产和售后服务,数控加工机床设备使用维护,物业自动化管理系统,机电产品设计、生产、改造、技术支持,以及机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。
当前人类已经步入了网络信息时代,互联网的出现使许多原本没有交集的领域相互交织、相互渗透。机电一体化正是计算机网络与微电子技术和机械工程的融合而衍生出来的一个新兴视角。作为机械工业市场的一颗新星,通过改善机械工程领域的技术结构、产品功能、生产方式等问题,机电一体化技术不但提高了社会生产率更为社会经济效益做出了突出贡献。机电一体化的推出,不但提高了生产力、促进了工业发展,也实现了人通过发出指令达到远程控制机械设备的梦想。
机电一体化简单解释来讲就是通过综合利用微电子技术、计算机技术、机械工程技术以及控制工程技术等各方面因素,对企业的整个生产系统进行资源的合理配置。将数控技术运用于传统制造业是现代科技的一项重要突破,这不单单帮助企业提高了生产效率、缩短了生命周期,也让产品质量和档次得到明显提升,无形中使企业的市场竞争力得到增强。
智能技术的出现使高速化、连续化、复杂化的工业企业能够在更短的时间内对技术问题进行处理。专家系统、模糊控制功能和神经网络等智能技术的出现对企业的生产、控制、设备维护和质量诊断等工作的开展提供了极大的方便。将生产测试过程集合成为一个综合的一体化系统,不仅大大增强了各部分工作之间的紧凑性和连贯性,也让企业能对出现问题的阶段做出迅速反应并使其能够有针对性的予以修缮。这种监视集中但控制分散而且故障影响面积较小的操作措施使系统的可靠性显著提高。
为了保障企业能够提供经营、管理、决策的最有利环境,机电一体化实现了现场仪器与控制室设备的互联,这种控制一体化构想的出现,将人与人、人与生产经营合理的融合成一个整体,使不同厂家之间的产品兼容、互换与共享不再是梦想。这种共享形式的出现极大地提高了企业生产率、人员利用率并在节能减耗上做出了一定贡献。如此以往企业资金周转速度将得到明显提升,这在实现企业整体优化、提升企业综合效益方面都将画上浓墨重彩的一笔。
首先,在电子技术已经开始发展成熟的20世纪中叶,人们为了完善产品性能开始将电子技术应用于工业企业,并取得了较好的成效。加上当时计算机技术日趋成熟人们开始考虑将电子信息技术与工业产业进行融合,由此,1952年第一台数控车床于美国出现,并引起了社会的广泛关注。
到了20世纪中后期,经过了多年的发展与完善,机电一体化技术开始趋于成熟,各国对于该项技术的兴趣得到了极大的提高。从60年代PCL投入生产到70年代汽车工业中机电一体化构想的应用再到80年代数控技术日益成熟,此项技术迅速成为发展机械工业技术的关键。
到了20世纪90年代后期,伴随着光学、电子通信以及细微加工技术的加入,机电一体化开始进入深度发展阶段。编程语言的多样化趋势,PLC在系统结构和编程语言上的质的突破以及多CPU和分布式替代原有单机结构主导市场前端,种种发展现状都让机电一体化技术逐步开始成为数控技术的主导。
90年代后期,人们开始引入信息技术到机电一体化理念,更加智能化、自动化的机械系统让该技术越发受到人们的青睐。就像控制机器人一样,通过微传感器和执行器技术的引入,企业已经开始实现对于机械设备的远程控制。机电一体化在人工智能技术、神经网络技术和光纤技术的迅速兴起下获得了更加广阔的施展空间,这使机电一体化发展成为一门完整的科学体系又迈了一大步。
经过半个世纪的历练,机电一体化技术已经在各个方面的都得到了很好的完善,通过在数控机床、柔性制造体系、计算机集成制造系统以及工业机器人中的综合应用,机电一体化程度已经成为提高企业集成度、合理优化企业资源发挥企业竞争实力的重要标准。
人工智能一直是近年来各界研究者关注的重点,通过利用数控设备让机器来代替人类完成一些难度较高的工作是学者们致力研究的热点课题。智能化简单描述起来就是在控制理论的基础上,通过人工智能、运筹学、模糊数学以及心理学等多种科学的综合运用,对机械设备的各种行为进行描述,让机器模拟人类智能从而让机电一体化系统具有推理和判断能力,以便人类能够更加自由的控制设备行为。这不但是机械工业领域研究的重点内容也是社会各个领域关注的焦点。
机电一体化的出现火速赢得大家的好评,究其原因,一方面源于该项技术对于人类物质生活的极大丰富做出了突出贡献,另一方面,机电一体化的实现使得资源过度开发等生态问题得到了有效改善。随着可持续发展理念的提出,人们的环保意识不断增强,对于生态环境的呵护越来越成为人们关注的重点,“绿色环保”将成为未来发展的一大亮点。目前,环保已经被提到日程上来,任何符合环保理念的设计注定被人们所追捧,任何危及社会环境不利于可持续发展建设的产品也注定将被市场所淘汰。因此,在这种全球化大背景下,绿色环保的机电一体化产品的市场将一片繁荣。
机电一体化系统的火速发展离不开计算机技术的支撑。几年来,计算机网络技术发展日趋完善,人类活动的各个领域均离不开网络的辅助,尤其在实现远程网络控制方面更是对机电一体化技术产生了深远影响。除此之外,为使我国机电一体化技术的发展跟上国际步伐,计算机网络技术的引入至关重要。网络化不单纯需要网络将外界发展信息提供给国内企业更要帮助国内机电一体化产品打开国外市场。就目前发展看来,机电一体化技术已经实现了技术沟通零距离,如果能够实现设备无人值守式运行,那么机电一体化技术势必将为人类的生活提供更多难以预计的便利。
模块化管理在机电一体化产品的研发中属于比较复杂但实用性很强的工程。对于各个控制单元、动力单元做出相应的标准化衡量,使各单元之间的匹配性能更加良好,保证机电一体化系统下的各个模块能够机密联系是实现模块化发展的首要任务。模块化性能的实现不但可以方便机电一体化产品的应用,也简化了产品装配和维修步骤。由此看来,机电一体化模块将是未来机电一体化产品发展的主要方向,而该模块化目标的实现要以引进大量先进技术和工艺为前提。
机电一体化发展至今已经逐渐成为了一门有着自身体系的系统科学,随着科技社会的不断进步,也毕竟被赋予新的内容。在信息技术高速发展的背景下,智能化、系统化、微型化、模块化和绿色环保化将是机电一体化产品发展的主要方向。多种学科下的综合发展才使机电一体化技术得以形成,所以作为各个领域的综合发展的结晶,机电一体化产品有着其他产品所无法比拟的优点。本着以提高社会生产效率、促进工业企业快速发展的目标,机电一体化产品的开发将会成为工业社会发展进步的重要标志。我们需要熟知的是,智能一体化产品的出现必将使人们的生活条件得到极大提升,大力推动机电一体化系统的发展,是促使机械工业企业开辟新领域的必由之路,也是振兴机械工业企业的必由之路。
[1]方贵盛.机电一体化专业实验室建设与管理[J].实验室研究与探索,2011,30(12):67-68.
机械制造业向着机电一体化发展是一个必然的趋势。我们国家的工业要想得到发展就需要依靠微电子技术来加强对于传统的设备和技术进行改造。企业需要加大力度对机电一体化的技术进行研究,让其在工业生产之中发挥巨大的作用。本文探究的是机械制造业向机电哟提花方向发展的探讨。
机械制造业要得到一个快速的发展就需要依赖机电一体化技术。随着科技的发展机电设备的更新换代也是非常快的。企业为了提高其工作效率就需要在机械制造业中广泛的使用计算机技术、电子技术等等新型的技术。这样可以帮助我们的机械制造业向着现代化的方向发展。机电一体化技术对于我们企业的结构会有一个深度的改造。企业管理者一定要积极的推动机械制造业向着机电一体化的方向发展。机电一体化技术是由机械技术、微电子技术和信息技术相互融合而形成的一种新的技术。这种技术在机械制造业中的投入使用使得我们企业的技术结构、产品性能、企业的生产方式和管理体系等等都发生着深刻的变革。在机电一体化技术的支撑下具有科技含量的产品不断的涌现出来,这些产品可以帮助企业提高其市场竞争力。
机械制造业在科技的推动下其产品技术含量越来越高,在现代的制造系统中以数控技术为代表。这种技术是以计算机技术、微电子技术和自动控制技术为基础的,让机械设备的效率更高、精准度更高、自动化程度更高等等优势。新的技术的引进可以改变传统机械制造业单一化、技术含量低等一些不足之处,帮助企业实现集成化的生产、自动化的生产以及智能化的生产方式。企业自身通过对机电一体化的使用可以提高产品的性价比,从而创造出更多的经济利润。当前阶段客户对于产品的要求也是越来越高的,要想在激烈的市场竞争之中取得一席之地满足客户对产品质量的高要求就需要改变传统的生产手段。目前世界上的发达国家都十分重视本国对于机电一体化技术的研究,鼓励企业开发出更多的机电一体化产品。我们国家机械制造业的机电一体化技术与发达国家相比较还是有着一定的差距。在目前的机械制造业中普遍存在的问题是基础爆弱、技术相对落后以及管理不合理。要让我们机械制造业与国际化市场接轨就需要进一步的发展机电一体化技术。
当前阶段我国的机械制造业需要认真研究的课题是找到一条真正符合我国工业生产水平的机电一体化发展道路。我们最先需要解决的问题就是提高产品的质量和机械设备的生产效率。首先我们的企业管理者要加强对于企业的机电一体化的技术改造,要积极的组织科研人员学习先进技术并且尽快的投入到企业生产之中。特别是对于国外先进的技术引进一定要针对本企业的具体情况做适当的改良,不能照搬全收,这样盲目的使用国外技术是无法达到我们预期的效果。其次要加大对机电一体化技术的科研力量的投入,科研人员要尽快掌握机电一体化的核心技术。企业对于国外的机电一体化技术的依赖性不能太强,要想在市场竞争之中取得一席之地就需要有自主开发的技术。具体方法分析入如下:
未来机械制造业的发展方向是以机电一体化为主的。国家应该发挥其宏观调控功能对企业做出一个统一的规划,依据我国现阶段的机械制造业的发展实际情况制定出投资少、收效高、环保节能的发展途径。国家要对生产企业的机电一体化技术的实际使用做出其宏观上的指导。
传统的机械制造设备已经无法满足现在市场需要,现在微电子技术、数控技术和计算机技术的使用领域非常的广泛,通过新技术的引入可以帮助企业改造传统的生产设备。企业的管理对于企业的机电一体化技术的发展也是非常重要的。比如管理者如果不够重视技术上的革新那么我们的机电一体化技术很难实际的运用到企业生产之中。又或者引进了技术和设备在后期操作和维护人员分配上管理不到位也很难让我们的机电一体化技术创造应有的价值。
目前我们的市场越来越开发,各个国家之间的经济合作也是越加的紧密。所以我们的机械制造业要积极的参入到国际市场之中,这就需要机械生产者积极的运用机电一体化技术改造企业的产品结构,提高其科技含量。要发展我国企业的机电一体化技术缩小与发达国家质检的差距就需要积极攻克机电一体化关键性的技术难题。
人才对于企业的发展至关重要。要推荐机械制造业的机电一体化技术的发展就需要重视机电一体化技术人才的培养。现在机电一体化技术在我国的企业生产之中运用得非常的广泛,我们国家的现在人才储备不足以满足企业的需求,所以教育单位应该改革自己的专业设置,增加机电一体化的专业,并且在我们的专业课程中加入计算机学、CAD制图等等更多实用的课程。鼓励学生学习机电一体化的技术。企业也应该定期组织机电一体化技术人员进行定期的培训,积极引导技术骨干人员钻研机电一体化技术。
综上所述,机电一体化在机械制造业之中的作用非常的大。随着计算机技术、微电子技术的不断发展我们的机电一体化技术也在不断的取得进步。机电一体化技术的成熟让机械制造业的结构和生产效率得到一个深刻的改革。未来的机电一体化技术也会向着数字化、网络化和智能化的方向发展,他将全面的推进我们的机械制造业的发展。
[1]熊小勇.机械制造业向机电一体化方向发展的探讨[J].科技风,2016(05):15.
[2]黄滨.机械制造业向机电一体化方向发展的探讨[J].电子工业技术,1992(03):31.
[3]王丽霞.机电一体化技术在机械制造工程方便的发展方向[J].中州大学学报,2000(12):30.
[4]王峰.机电一体化技术发展的探讨[J].自动化技术与应用,2008(07):25.
随着科学技术的迅猛发展,机电一体化技术得到快速的发展,这带动了工业生产机械自动化的进步,在某种程度上促进了国民经济的发展。在科技快速发展的背景下,结合机电一体化技术的现状探究其发展前景。
随着社会和科技的迅猛发展,学科之间相互渗透,这促使了工业技术的更新发展,进而带动了机电一体化技术的发展,同时机电一体化技术的发展也带动了工业技术的进步。
(一)初级阶段:20世纪60年代前。此阶段,人们自发地将电子技术和机械设备结合来改进产品的性能指标。由于科学技术发展水平的限制,使得电子技术和机械技术无法深度结合,当时的研发出于一种自发因素,生产的产品应用受到极大的制约。
(二)蓬勃发展阶段:20世纪70—80年代。此阶段,计算机技术和微电子技术的快速发展为机电一体化技术的发展提供了技术支持和基础条件。同时,国际上也逐渐重视机电一体化技术的发展。
(三)转型阶段:20世纪90年代后期。此时,机电一体化技术向多个领域进行渗透并呈现出新的特征。新型技术领域的发展也带动了机电一体化技术不断前行,这些学科和技术之间的互相渗透与融合也带动了科学技术的发展。基于上述背景,国内很多大专院校和企事业单位分别设立了专业与岗位,对机电一体化技术开始深入研究,但与外国相比仍存在较大差距。
(一)智能化的前景方向“智能化”可以理解为将计算机技术融合到机械设备中去,根据具体需求设置不同的程序,让机械设备遵循事先编制好的程序完成具体的操作功能。这种技术既可以减少劳动力又能实现资源的优化配置。机械设备的智能化是机电一体化技术智能化作为前提和保障的。因此,机电一体化技术智能化势在必行。
(二)绿色化的前景方向人类社会的发展离不开自然资源。然而,随着社会进步,剩余的自然资源有限,环境的破坏也越发严重,因此,各个国家都意识到环境对于人类的重要意义,环境保护成为各种技术和各个领域发展所考虑的基本因素。我国提出的技术发展绿色化、环保化和可持续发展正是这方面的最好体现。利用机电一体化技术生产的产品在研发、生产等各个环节,都要考虑资源的利用和对环境的影响,从而实现机电一体化技术的绿色化。
(三)微型化的前景方向随着微电子技术的快速发展,微型化已逐步渗透到各个学科领域当中。机电一体化技术的微型化必然成为其发展方向。现在许多的机电一体化产品都向微米级和纳米级发展,它们具有体积小、能耗低等优势,这些优势必将成为机电一体化技术未来发展的一大特色。
(四)网络化的前景方向网络技术的飞速发展带动了科学技术、生产、生活等多个领域的不断变化。机电一体化产品的研发和生产通过网络会迅速传播到全世界。机电一体化设备和产品更加应该顺应网络化的潮流,这样才能立于不败之地。
我国的机电一体化技术虽然起步较晚、发展较滞后,但我们看到了世界机电一体化技术发展的潮流,增强自身实力,增加信心,不断进取,脚踏实地,共同努力,让我国的机电一体化技术在智能化、绿色化、微型化、网络化的前景方向上不断前行。
[1]中国机电一体化协会.用信息化提高我国制造业竞争能力[J].Cameta资讯,2003.
[2]刘庆民.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].科技致富向导,2011(12).
机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术,它是机械技术、微电子技术、信息技术和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速,机电一体化产品更新日新月异。
“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代,人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用,近年来“机电一体化”更流行使用。
80年代,信息技术崭露头角。微处理机的性能提高,为更高级的机电一体化产品所采用,典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后,使机械—电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。
信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库,连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样,对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外,光学也进入了机电一体化,产生了“光机电一体化”的新领域。
进入90年代,通信技术进入了机电一体化,机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用,有的在性能上更是多用途的,尤其是微传感器和执行器技术的发展,和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合,开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟,但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后,机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展,稳步进入了21世纪。
目前我国是全世界机床拥有量最多的国家(近320万台),但数控机床只占约5%且大多数是普通数控(发达国家数控机床占10%)。近些年来数控机床为适应加工技术的发展,在以下几个技术领域都有巨大进步。
1.高速化。由于高速加工技术普及,机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000~4000r/min提高到8000~10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000~8000r/min提高到12000~40000r/min以上;快速移动速度由过去的10~20m/min提高到48m/min,60m/mni,80m/min,120m/min;在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度,由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.5G~2G,最高可达15G;直线电机在机床上开始使用,主轴上大量采用内装式主轴电机。
2.高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005~0.01um;最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已问世。
数控中两轴以上插补技术大大提高,纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1u的圆度,插补前多程序预读,大大提高了插补质量,并可进行自动拐角处理等。
3.复合加工,新结构机床大量出现。如5轴5面体复合加工机床,5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构,包括6轴虚拟轴机床,串并联绞链机床等,采用特殊机械结构,数控的特殊运算方式,特殊编程要求。
4.使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑,在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1000m/min,加工铝件能达5000m/min。
5.数控机床的开放性和联网管理。数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求,它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段,而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此,计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来,这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。
在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备,是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如:2000~80000瓶/h的啤酒自动生产线瓶/h的易拉罐灌装生产线;各种高速香烟生产线;各种印刷包装生产线;邮政信函自动分捡处理生产线;易拉罐自动生产线;FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等,这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。如可编程序控制器,变频调速器,人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线多年前跃升了一大步,其技术水平已达到或超过发达国家上一世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多,对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。
以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命,不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展,而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测,机电一体化技术将向以下几个方向发展:
一般机电一体化系统是由传感系统、能源(下转第80页)(上接第81页)(动力)系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术,利用光学技术的先天特点,就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。
未来机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”,有较强的“柔性”,能较好地应付突发事件,被设计成“自律分配系统”。在这系统中,各子系统是相互独立工作的,子系统为总系统服务,同时具有本身的“自律性”,可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息,在总的前提下,具有“行动”是可以改变的。这样,既明显地增加了系统的能力(柔性),又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显,智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。
今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大,并且往往在结构上处于“静态”时不稳定,但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统(大脑)停止工作时,生物便“死亡”,而当控制系统(大脑)工作时,生物就很有活力。就目前情况看,机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势,但还有一段很漫长的道路要走。
目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时,就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时,机械和电子完全可以“融合”机体,执行结构、传感器、CPU等可集成在一起,体积很小,并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。
机电一体化又称机械电子工程,是机械工程与自动化的一种,随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。机电一体化技术是机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。机电一体化产品不仅是放大了人的力量与范围,更是代替了人的感官和头脑,智能化是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。机电一体化的根据发展大体可以分为3个阶段。
初级阶段是20世纪60年代以前。这一阶段,机电一体化的研制和发开还处于自发状态,人们简单的使用电子技术改造机械产品的性能。在第二次世界大战期间,由于战争大大刺激了机械产品与电子技术的结合,战后军用技术转为民用。但是受当时的电子技术的发展水平所限,机械技术与电子技术的结合和渗透都处于比较低级水平。
蓬勃发展阶段为20世纪70~80年代。这一阶段,机电一体化在计算机技术、控制技术、通信技术的发展的基础上,结合大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,机电一体化技术和产品得到了极大发展,机电一体化的概念到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认,各国也更加关注和支持机电一体化的发展深入发展阶段是在20世纪90年代后期,机电一体化技术开始向智能化方向迈进,光学、通信技术、微细加工技术在机电一体化中的应用,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支,机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都被深入的研究,人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域的巨大进步,为机电一体化技术开辟了更加广阔的发展前景。这些科学技术和研究,为机电一体化逐渐形成完整的科学体系奠定了基础[3]。
我国对机电一体化的研究和应用是从20世纪80年代初才开始的,机电一体化技术被列为“863计划”,国务院也成立相关的小组。我国将机电一体化技术的发展方向与影响纳入九五规划和发展纲要中,在我国许多高等院校、国家企业也对机电一体化技术进行了研究与应用,当前阶段的机电一体化发展有利的提升了我国的综合国力。
21世纪机电一体化技术一个主要发展趋向就是智能化。智能化是机电一体化技术区别于传统机械技术最根本的特征。人工智能方向的研究也越来越重视,人工智能不是要求完全达到人类的智能标准,高性能的微处理器可以使产品拥有部分低级智能,使其可以在某些技术方面得以应用。外形庞大、生产过程连续性高以及生产速度快等是当前工业产品的主要特点,以往的机械技术对于这些特点已不能很好的适应,智能化的出现很好的适应了这些方面。
模块化设计就是将多个要素组合在一起,构成一个子系统。多个子系统最后又组合成为一个整体,从而生成一个新的系统,产生不同的功能。机电一体化如果能够实现模块化设计,必然大大减少设备之间的不兼容概率。如今机电一体化产品由于生产厂家很多,对产品的规格也无法统一,产品的多样性造成了标准电气、机械接口研制和开发的困难。但是对产品规格又很难做出严格的把控,由于利益关系,对产品标准的制定和完善很难出台。模块化的发展可以使各部件都使用标准单元,从而为制订统一的标准打下基础。产品的生产者在标准化产品上进行革新从而促进产品的更新换代,扩大产品的生产规模[1]。
世界通过网络紧密地结合在了一起,人们的生活水平因网络而提高,人与人之间的联系因网络而密切。网络的普及与发展对各个领域都起了重大的推动作用,加快了我国全球化的步伐,全球的经济生产通过网络变得紧密,同时企业竞争也变得全球化,机电一体化技术因为世界,国际间的交流与合作得到了更快的发展。机电一体化技术新的发展动态,新的成品都会通过网络渠道畅销全球,网络的普及带来了产品营销方面的革命。
机电一体化发展的整体趋势之一就是微型化。微型化起步比较晚,但其在机电一体化领域也算是小有成就。机械设备向微型化发展,甚至是向微电子系统发展是微型化的方向。微机电一体化的目前存在机电技术的瓶颈,因为机电设备构造复杂,使得机电技术还不能达到与微电子技术同步,相信随着科技的进步,机电技术也会随之进步。从而使机电一体化整体的微型化水平更上一个台阶。微型化的产品现在已经广泛运用于军事及医疗方面。其体积小、操作性强、耗能少的优点使得微型化产品拥有广阔的前景。
工业的发达带来人们生活上的巨大变化。物质极大丰富,生活更加舒适;但由于人们过于追求经济效益,而不重视环境和能源问题,导致环境问题日益突出,能源面临枯竭。低碳环保是当代社会的理念,现代随着人们生活水平逐渐提高,全社会都在呼吁合理利用环境资源,回归自然。因此绿色产业就有更大的发展空间,绿色化产品也是机电一体化技术的发展趋势。绿色产品消耗最少的资源,达到最大的经济效益,造成最小的环境污染,在其设计、制造、使用和销毁的整个生命过程中,始终注重环境的保护和人类的健康,对生态环境造成的危害很小,对资源利用率极高,所以机电一体化产品的绿色化此具有很大的发展前途[2]。
机电一体化产品随着科学技术的发展和电子技术的广泛应用,在国民经济建设的各个方面发挥出越来越重要的作用。机电一体化技术是机械、电子技术和计算机科学技术等多种技术发展的结合的产物。伴随着各种技术相互融合的趋势越来越明显,机电一体化技术的发展也会推向一个新的高峰。
[1]蒋微.机电一体化技术的发展及应用[J].中国高新技术企业,2014(26).
机电一体化技术是面向应用的跨学科技术,是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速,机电一体化产品更日新月异。
1.机械技术:是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
2.计算机与信息技术:其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3.系统技术:即以整体概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,是实现系统各部分有机连接的保证。
4.自动控制技术:其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5.传感检测技术:是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程序就越高。
6.伺服传动技术:包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
1.数控机床问世:自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段,尤其是在1999年后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣。
2.微电子技术的发展:我国的集成电路产业起步于1965年,经过30多年发展,已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。
3.可编程序控制器(PLC)的应用于工业:上世纪60年代后期,美国汽车制造业开发一种Modular DigitalController(MODICON)取代继电控制盘。MODICON是世界上第一种投入商业生产的PLC.70年代是PLC崛起,并首先在汽车工业获得大量应用。80年代是它走向成熟,全面采用微电子及微处理器技术。90年代又开始了PLC的第三个发展时期。90年代后期进入了第四阶段。其特征是:在保留PLC功能的前提下,采用面向现场总线网络的体系结构,采用开放的通信接口,如以太网、高速串口;采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准;从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统,正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展,趋向于建立同一硬件平台,运用同一个操作系统、同一个编程系统,执行不同的DCS和PLC功能。这就是真正意义上的EIC三电一体化。
4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现:以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术,它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就,成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科,对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。
20世纪90年代后期,各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头角,出现了光机电一体化和微机电一体化等新支;另一方面,对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地,也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有:
1.智能化:是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。
2.网络化:20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3.微型化:兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。
4.绿色化:机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。
5.系统化:其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强,特别是“人格化”发展引人注目,即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理,研制各种机电一体化产品。
当然,机电一体化的发展不是孤立的,与机电一体化相关的技术还有很多,并随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。