機電一體化技術的發展淺析

馬瑞先

摘 要：機電一體化是伴隨多種科學技術綜合發展的結果，是社會生產力發展的必然要求。隨著科學技術的進一步發展，機電一體化技術也會不斷發展進步，并逐漸向利用微電子技術、運用各學科最新成果等方面發展。

關鍵詞：機電一體化；概念；構成；應用領域；發展

1 前言

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

2 機電一體化技術的優勢

2.1 使用性能改善

機電一體化產品大都數都采用數字顯示和程序控制，產品上所設置的按鈕和手柄數量大幅度減少，自動化程度提高，操作更加方便簡單。機電一體化產品在生產過程中，通過內部的預制程度，實現電子控制系統自動指揮，重復實現全部動作。現階段，高級化的機電一體化產品，可通過對被控對象外界環境參數的變化隨即尋找最佳的工作程序，實現自動最優化操作。

2.2 調整和維護方便

機電一體化產品在安裝和調試的過程中，可以直接通過控制程序改變產品的工作方式，使其適應不同用戶對象的需要。這種控制程序的優勢在于不用改變產品的任何零件或部位，僅僅通過一定的手段將其直接輸入機電一體化產品的操作系統，就可以使原產品按照更新程序進行運作。另外，對于一些具有存儲功能的機電一體化產品，企業可以預先在系統內安裝若干套不同的執行程序，避免在需要時重復安裝，系統也可以隨時根據工作對象的需要，更換程序自動運作，提高工作效率。機電一體化的自動化監視、檢驗功能，可以使產品運作過程中出現故障時，設備自己做出反應并按照預設程序采取相應的整改措施，保證機電一體化產品的正常工作。

2.3 安全性能提高

大部分的機電一體化產品都具有自動報警、自動監視、自動保護、自動診斷等功能，所以如果在機電一體化產品工作過程中出現過壓、過載、短路、過流等故障時，機電一體化產品可以自動采取各種有效措施，排除安全隱患，減少設備故障的危害，在一定程度上保證的安全生產，提高了設備使用的安全性。

2.4 生產質量提高

機電一體化產品一般都具有自動控制功能和信息自動處理功能，為此，在檢測的精度、靈敏度、范圍等方面都有了很大幅度的提高，通過自動控制系統，機電一體化產品可以不受操作者的主觀影響，完全按照預定程序進行運作，確保機械的執行預期動作，保證了設備的生產能力和產品質量；另外，自動化的生產過程，提高了生產產品的效率，使得產品的生產能力大大提高。

2.5 適用面較廣

相比傳統的機電產品，機電一體化產品不再局限于單功能和單技術的限制，具有復合技術和復合功能，這在很大程度上提高了產品的自動化程度和功能水平。機電一體化產品大都有自動校檢、自動補償、自動化控制、自動調節、智能化以及自動保護等多種功能，可以廣泛適用于不同的工作環境和工作領域，應變能力較強。

3 機電一體化技術的發展

（1）智能化。智能化即發展人工智能，是機器能夠具有自主的計算推理能力。而這一切的基礎，主要是模糊技術、軟件芯片技術、信息技術以及其他一些相關技術的飛速發展。智能化是未來科技發展的必然趨勢，其中就包括機電一體化產品之一，智能機器人。

（2）高速、高精度化。數控機床一直是機電一體化的一大項應用，而未來數控機床勢必要比現在更快速、更精確。速度方面，機床主軸的轉速、加速度都會得到極大加強。而納米技術的發展與應用也使機床更微型更精確，這是未來的發展方向。

（3）綠色化。隨著科技發展，科技生產迅速提升的同時也在危害著環境的健康。地球是我們共同的家園，人類的發展絕對不能以破壞生存條件作為代價，所以科技的發展的同時，也要求著生產的綠色化與環境保護。產品的綠色化，指的是在產品設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，資源浪費少、排污少、對自然生態環境影響極低。綠色化即將成為最重要的發展方向。

4 機電一體化技術的應用

4.1 機電一體化在數控機床中的應用

隨著機電一體化技術在數控機床中的應用，使得數控機床在結構、功能、操作和控制精度上都有所提高。主要體現在以下幾個方面：（1）數控機床的結構向著總線式、模塊化、緊湊型的結構發展，在操作的過程中采用多個CPU，多主總線的體系結構。（2）數控機床在設計方面對外開放程度較高，硬件體系結構的層次性和兼容性較強，可以使得用戶在使用的過程中達到效益的最大化。不僅如此，還對軟件進行了模塊化設計，使得數控功能更加豐富，加強了整個系統控制功能。（3）在數控機床的生產運行中，一臺機床可以同時完成多個加工任務，也可以一次控制多臺機床的運行，從而達到多過程、多通道的控制目的。

4.2 智能化技術

在工業設備的生產中，重工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術不能達到生產要求，所以有必要采取智能化的控制技術對生產環節加以控制。在重工業領域，職能控制技術主要應用于產品設計、生產、控制、設備的檢查以及產品質量控制等各個方面。

4.3 計算機集成制造系統

GIMS是將生產人員與生產經營、生產管理和生產過程的控制有效連接在一起，從而達到生產產品的一體化控制，他不是將各分散系統進行簡單組合，而是將生產的全局動態進行優化組合。這一系統打破了原有制造系統的各個部門之間的界限，以產品的生產制造為核心來控制運輸流程和整個信息流程，從而實現了產品從決策到經營管理的有機結合。更進一步提高了生產效率，節約了生產資源，降低了損耗，達到了節約人力資源的目的，使得產品的庫存量逐漸減少，加快了產品銷售中資金的流動性和周轉能力，促進了企業生產力的快速發展。

5 結束語

我國機電一體化技術的發展受到了國家的重視和支持，獲得了巨大的發展和進步。但是我國的機電一體化領域在某些技術方面還存在著不足，與發達國家相比還存在一些差距。因此，為了使我國機電一體化技術和產品的技術占有率和核心競爭力有所提升，國家應該繼續鼓勵機電一體化技術的研發和產品的開發，加大支持力度，采取有效措施提高機電一體化系統的研發能力，以促進我國機電一體化技術的進一步發展。

參考文獻：

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