楊 宏

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學院，湖北 武漢 430205）

0 引言

在我國國民經(jīng)濟組成中，工業(yè)制造業(yè)一直是推動經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分之一，在當前日益激烈的國際競爭環(huán)境中，提高工業(yè)制造業(yè)的智能化和自動化水平，推動傳統(tǒng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，對關(guān)鍵核心生產(chǎn)技術(shù)進行改革創(chuàng)新能夠使我國工業(yè)提升在國際市場上的競爭力。因此在工業(yè)制造生產(chǎn)中加大對機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，是提高工業(yè)生產(chǎn)智能制造水平，提高工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的有效措施。

1 機電一體化技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 概念和特征

所謂機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)就是指在生產(chǎn)中運用機械動力設(shè)備，信息技術(shù)手段，控制中心等技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的機械設(shè)備管理功能，信息處理功能，控制功能，軟件組合功能有機統(tǒng)一而構(gòu)成的系統(tǒng)總稱。該技術(shù)的核心就是將傳統(tǒng)機械技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)進行結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)信息設(shè)備對傳統(tǒng)機械設(shè)備進行遠程監(jiān)控，提高設(shè)備的使用效率，從而增加生產(chǎn)收益。值得注意的是，機電一體化技術(shù)并不是單純地用計算機技術(shù)去取代機械技術(shù)，而是在將機械技術(shù)與現(xiàn)代信息化技術(shù)有機結(jié)合，形成兩者的最大化效益，減少出錯率，充分保障安全。因此機電一體化是把微電子的信息技術(shù)為主要應(yīng)用手段，將多種高新技術(shù)手段應(yīng)用于機械設(shè)備的控制設(shè)計之中，從而形成的一種高質(zhì)量，高效率，高性價比的綜合性生產(chǎn)技術(shù)。機電一體化也是對機械、自動化控制技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感監(jiān)測、信息處理編程等多種技術(shù)進行有機統(tǒng)一的綜合性技術(shù)，以實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的功能優(yōu)化為目標，對各個功能模塊進行合理分配和布局，實現(xiàn)質(zhì)量高、性能優(yōu)秀、能耗低、安全性高的自動化控制應(yīng)用，通過機械與電子信息技術(shù)的有機融合，互相補充，相輔相成，而形成了更具科學性和系統(tǒng)性的機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)，體現(xiàn)了生產(chǎn)技術(shù)的進步，使機電一體化產(chǎn)品在當前環(huán)境下的市場競爭力和靈活適應(yīng)性。

機電一體化技術(shù)有以下幾個鮮明的特征：第一，具有廣泛的實用性。機電一體化技術(shù)是以機械技術(shù)為基礎(chǔ)，有機結(jié)合計算機信息技術(shù)實現(xiàn)對機電產(chǎn)品的高效率生產(chǎn)和控制，這種技術(shù)不受到行業(yè)、種類、企業(yè)規(guī)模的限制，能夠廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)的機械工程生產(chǎn)系統(tǒng)，并且不斷開發(fā)優(yōu)化，具有廣泛而強大的實用性。第二，具有鮮明的系統(tǒng)化和層次性。機電一體化技術(shù)是將各種技術(shù)有機整合并協(xié)同運作，形成電子管理集合系統(tǒng)，對機械工程的生產(chǎn)和控制形成了完整的、多功能的多層次系統(tǒng)。第三，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)性。綜合運用機電一體化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在機械工程中節(jié)能減排，降低污染，提高生產(chǎn)效率，保障機械產(chǎn)品的高品質(zhì)高性能，體現(xiàn)出生產(chǎn)過程的整體最優(yōu)性。第四，操作門檻低，清晰直觀。對于缺乏高精尖人才的一線生產(chǎn)車間來說，清晰直觀的操作系統(tǒng)，能夠大大提高使用機電一體化產(chǎn)品的有效性，實現(xiàn)機電一體化技術(shù)的強大功能。

1.2 發(fā)展趨勢

隨著目前生產(chǎn)活動的發(fā)展，對生產(chǎn)技術(shù)和控制水平的要求越來越高，在此背景下，機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)的出現(xiàn)是適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)要求的必然產(chǎn)物，并且隨著信息技術(shù)的不斷進步，機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)還將進一步呈現(xiàn)良好的發(fā)展趨勢，比如：第一，實現(xiàn)控制的系統(tǒng)化。過去控制系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)性和網(wǎng)絡(luò)化，無法有效提高生產(chǎn)的效率和抗風險能力，因此機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢，系統(tǒng)控制更具有靈活性，能夠?qū)崿F(xiàn)對功能模塊靈活重組，適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)境。第二，實現(xiàn)人工智能化。人工智能是近年來信息技術(shù)發(fā)展的一大方向，在計算機控制理論的基礎(chǔ)上，增加計算機科學，心理學，深度學習等方法，能夠讓生產(chǎn)系統(tǒng)具備學習能力，自主推理和處理，實現(xiàn)系統(tǒng)控制的智能化、自動化。第三，實現(xiàn)系統(tǒng)的全息化。隨著生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化水平越來越高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會由原來的平面化結(jié)構(gòu)升級為更為復雜的全息系統(tǒng)，實現(xiàn)多向聯(lián)系，進一步提高機電一體化的高性能，提高生產(chǎn)效益。

2 智能制造中機電一體化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 傳感技術(shù)的應(yīng)用

機電一體化技術(shù)中傳感技術(shù)的應(yīng)用占據(jù)重要的地位，要實現(xiàn)自動化的控制和監(jiān)測，就離不開運用傳感技術(shù)對所要控制的機械設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集與分析，因此可以說應(yīng)用傳感器是不是實現(xiàn)機電一體化智能制造的前提和基礎(chǔ)，同時傳感技術(shù)也對當前機電一體化技術(shù)發(fā)展的方向起到了主導作用，尤其是在智能制造行業(yè)當中傳感技術(shù)可以提供更為精確地控制，讓工業(yè)制造的結(jié)構(gòu)規(guī)格以及外形尺寸更加符合生產(chǎn)標準，從而提升了智能制造的水平和質(zhì)量。而要真正實現(xiàn)自動化控制的應(yīng)用，就需要把傳感技術(shù)和信息技術(shù)結(jié)合起來，建立一個具有網(wǎng)絡(luò)的傳感平臺，同時利用網(wǎng)絡(luò)信息平臺，能夠?qū)C械制造設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集，分析與傳輸，從而實現(xiàn)提升智能制造效率與質(zhì)量的目的?，F(xiàn)階段我國應(yīng)用范圍較廣的傳感技術(shù)主要是光纖傳感器，光纖傳感器具有穩(wěn)定的性能，其數(shù)據(jù)的可靠性較高，并且具有較高的兼容性，能夠與行業(yè)規(guī)范相統(tǒng)一，避免了由于智能控制系統(tǒng)的設(shè)計不同而引起的兼容性障礙。

2.2 數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)是智能制造中的重要內(nèi)容，主要是運用對機械設(shè)備的數(shù)據(jù)信息進行操控從而實現(xiàn)智能制造生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的精準度，數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)是推動工業(yè)制造邁向自動化與智能化過程的重要部分。應(yīng)用該技術(shù)主要分為兩方面的內(nèi)容：一方面是運用數(shù)字模型模擬處理數(shù)據(jù)信息。數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)在應(yīng)用模擬數(shù)據(jù)信息處理的過程中，能夠通過模擬中的數(shù)據(jù)分析并輸出在機電一體化智能制造中所形成的數(shù)據(jù)信息，從而提高產(chǎn)品制造的效率和精準度。另一方面通過數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)和計算機信息技術(shù)的有機結(jié)合，能夠讓數(shù)控技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用范圍更加廣泛，主要運用在加工處理信息，模擬分析數(shù)據(jù)和輸出控制數(shù)據(jù)信息等內(nèi)容上，通過應(yīng)用數(shù)控技術(shù)能夠及時發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)信息，并且分析異常原因并進行錯誤信息處理，保證工業(yè)智能制造的順利運行。

2.3 自動化生產(chǎn)線的應(yīng)用

在機電一體化技術(shù)中，自動化生產(chǎn)線是能夠有效提升智能制造工作效率的重要技術(shù)，通過事先設(shè)置好工業(yè)制造中的每一個工藝環(huán)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線的自動化，大大提升智能制造的工作效率，減少工作人員的勞動強度和工作壓力。在大規(guī)模的生產(chǎn)車間中，對自動化生產(chǎn)線的監(jiān)督與維護，僅需要較少的工作人員，節(jié)約了人力資源，同時也降低了系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的操作難度，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量的機械生產(chǎn)，從而提高智能制造的工作效率。除此之外，自動化生產(chǎn)線還能夠通過控制系統(tǒng)以及傳感監(jiān)視器等平臺，來實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制、故障檢測以及報警、自動修復隱藏的故障風險、斷開故障電路等操作，提升了智能制造過程的安全性，同時也保證了生產(chǎn)管理水平的提高。自動化生產(chǎn)線的有效應(yīng)用是我國的工業(yè)制造業(yè)朝著微控化、智能化以及集成化的方向發(fā)展。

2.4 智能工業(yè)機器人的應(yīng)用

隨著機電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，我國的工業(yè)制造業(yè)已經(jīng)開始運用數(shù)字化、信息化以及智能化的高科技生產(chǎn)設(shè)備，越來越多不同類型的智能工業(yè)機器人也開始利用于智能工業(yè)制造之中，實現(xiàn)了工業(yè)加工制造的現(xiàn)代化信息化以及智能化的發(fā)展，并且在智能工業(yè)制造中發(fā)揮出巨大的應(yīng)用價值。智能工業(yè)機器人融合了人工智能，信息傳感，數(shù)據(jù)加工處理等技術(shù)，是現(xiàn)代化科技的創(chuàng)新產(chǎn)品，具備極高的智能化價值。在智能制造中應(yīng)用智能工業(yè)機器人，能夠保障工業(yè)機器人實現(xiàn)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動識別，并且對其中的關(guān)鍵信息進行分析和處理，最后通過控制系統(tǒng)輸出，控制整個操作系統(tǒng)的生產(chǎn)過程，提高了生產(chǎn)管理的高效率，保障了工業(yè)生產(chǎn)過程中的精確性和安全性。同時智能工業(yè)機器人能夠快速地完成較為復雜的工作任務(wù)與程序，大大提高了智能制造的效率和質(zhì)量水平。

3 結(jié)束語

綜上所述，在智能制造中應(yīng)用機電一體化技術(shù)，應(yīng)把握該技術(shù)未來的智能化發(fā)展趨勢，開發(fā)智能化制造系統(tǒng)，通過無人操控技術(shù)實現(xiàn)自動化和智能化生產(chǎn)，推動工業(yè)制造改革。