淺述機(jī)電一體化在建筑工業(yè)化中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

李春莉

摘 要 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)普及以及其發(fā)展深度、廣度的加深，機(jī)電一體化技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，在多數(shù)行業(yè)中得到了應(yīng)用。在建筑工業(yè)化的進(jìn)程中，機(jī)電一體化充分發(fā)揮了其自動(dòng)化、智能化的優(yōu)點(diǎn)，為全面推進(jìn)建筑工業(yè)化起到了重要的作用。本文簡要闡述機(jī)電一體化在建筑工業(yè)化各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，并分析其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化 建筑工業(yè)化 應(yīng)用 趨勢(shì)

一、機(jī)電一體化概述

隨著傳統(tǒng)的機(jī)械和電子技術(shù)的交叉應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)得以誕生。借助于計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高，機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展通道，成為一門融機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息、傳感檢測(cè)、自動(dòng)控制與伺服傳動(dòng)等多專業(yè)技術(shù)于一體的系統(tǒng)技術(shù)。

二、建筑工業(yè)化概述

建筑工業(yè)化，指運(yùn)用先進(jìn)的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)與管理方式來改變傳統(tǒng)建筑業(yè)的生產(chǎn)方式；它的主要標(biāo)志是標(biāo)準(zhǔn)化建筑設(shè)計(jì)、工廠化構(gòu)配件生產(chǎn)以及機(jī)械化施工和科學(xué)化管理。

三、機(jī)電一體化在建筑工業(yè)化中的應(yīng)用

國內(nèi)部分企業(yè)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在建筑的全生命周期中的應(yīng)用進(jìn)行了探索。建筑工業(yè)化的整體發(fā)展方向包括設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件部品化、施工機(jī)械化、管理信息化等。目前，機(jī)電一體化技術(shù)在這些發(fā)展內(nèi)容中都可以找到相關(guān)的應(yīng)用。

（一）在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在建筑設(shè)計(jì)中，機(jī)電一體化是一個(gè)單獨(dú)的專業(yè)，有著十分重要的地位。隨著標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的推進(jìn)，其要求相關(guān)人員在設(shè)計(jì)階段就需要考慮相關(guān)設(shè)備的安裝位置與安裝方式；通過選用模塊化設(shè)備提高整體設(shè)計(jì)的效率；通過選用先進(jìn)的小型化設(shè)備提高空間利用率等。這些都要求相關(guān)人員能夠系統(tǒng)地考慮各專業(yè)的需求，將整個(gè)建筑作為一個(gè)有機(jī)整體來對(duì)機(jī)電一體化做系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

（二）在生產(chǎn)階段的應(yīng)用

建筑工業(yè)化改變了傳統(tǒng)的作業(yè)方式，其多數(shù)作業(yè)在構(gòu)件廠內(nèi)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了工廠化制造。由國家提出的“中國制造2025”規(guī)劃，其實(shí)質(zhì)是從“制造”到“智造”的轉(zhuǎn)變，機(jī)電一體化技術(shù)在這個(gè)過程中起著舉足輕重的作用。

目前，國內(nèi)已經(jīng)有部分廠家通過投入流水生產(chǎn)線、安裝智能化設(shè)備（機(jī)器人）等措施實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制、自主決策；通過布置三維掃描等設(shè)備實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)檢測(cè)。這種方式的主要構(gòu)件產(chǎn)品包括PC墻板、隧道管片、預(yù)制橋梁、橋墩、蓋梁等。此外，有的生產(chǎn)企業(yè)還布置了智能物流系統(tǒng)，生產(chǎn)出的構(gòu)件由無人運(yùn)輸車自動(dòng)送至堆場(chǎng)。

這些技術(shù)的應(yīng)用大大地降低了勞動(dòng)者的作業(yè)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率；同時(shí)也減少了因人為操作不當(dāng)而帶來的風(fēng)險(xiǎn)，保障了工程的質(zhì)量。

（三）在施工階段的應(yīng)用

在建筑工業(yè)化形式下，現(xiàn)場(chǎng)施工的主要作業(yè)內(nèi)容就是吊裝。目前國內(nèi)大多數(shù)城市通過采用盾構(gòu)機(jī)普遍實(shí)現(xiàn)了隧道施工的自動(dòng)化，在城市綜合管廊的安裝上也已有廠家著手研發(fā)成套設(shè)備來進(jìn)行自動(dòng)化施工。而在施工作業(yè)量較大的住宅施工（PC墻板安裝）方面，因施工環(huán)境復(fù)雜、工藝繁瑣，目前仍鮮見自動(dòng)化、智能化設(shè)備的出現(xiàn)。在相關(guān)工程機(jī)械中對(duì)其主要系統(tǒng)和部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如果在施工中發(fā)現(xiàn)異常情況，就可以自動(dòng)報(bào)警并提示異常部位；從而有利于進(jìn)行程序化地維護(hù)、檢查工作，減少維修投入，縮短維修時(shí)間，提高設(shè)備使用效率，從根本上確保施工安全。

（四）在運(yùn)行和維護(hù)階段的應(yīng)用

隨著建筑工業(yè)化的推進(jìn)，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，運(yùn)行和維護(hù)的方式將發(fā)生極大的改變。目前，絕大多數(shù)的建筑消防通過運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)報(bào)警、噴淋等；很多重要橋梁也都引入了自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警。此外，在城市綜合管廊運(yùn)維中已經(jīng)開發(fā)出了智能巡線機(jī)器人，通過視頻分析與傳感器數(shù)據(jù)收集，其能對(duì)各種管線進(jìn)行外觀觀測(cè)與發(fā)熱監(jiān)測(cè)，還可對(duì)管廊內(nèi)氣體成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析診斷；用先進(jìn)技術(shù)手段輔助管廊監(jiān)控，有利于提高管廊管理效率。并且，這些類似技術(shù)的應(yīng)用必將進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)電一體化運(yùn)行和維護(hù)向信息化方向發(fā)展。

四、機(jī)電一體化在建筑工業(yè)化中的發(fā)展趨勢(shì)

同主流機(jī)電一體化技術(shù)一樣，其在建筑工業(yè)化過程中的發(fā)展趨勢(shì)主要有：

（一）智能化

智能化是機(jī)電一體化相較于一般機(jī)械自動(dòng)化的重要進(jìn)步。智能傳感器的出現(xiàn)為機(jī)電產(chǎn)品提供了更為智能的硬件基礎(chǔ)。近年來，飛速升級(jí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)為機(jī)電一體化向智能化的發(fā)展提供了軟件基礎(chǔ)。這些智能技術(shù)可以促使機(jī)電產(chǎn)品更智能，通過算法使它具備部分人的思考、判斷等功能。

（二）微型化

通過與微電子技術(shù)的融合，可以縮小部件尺寸，向著納米級(jí)的方向推進(jìn)。這些產(chǎn)品性能高、重量輕，可運(yùn)用于各個(gè)的行業(yè)，擁有廣闊的前景。

（三）模塊化

出于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的需要，各功能部件需達(dá)到較高的互換程度，這就要求各部件必須高度模塊化。

（四）網(wǎng)絡(luò)化

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被大面積地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，而其與機(jī)電一體化技術(shù)的交叉應(yīng)用也將是科技發(fā)展的必然，會(huì)帶來機(jī)電產(chǎn)品協(xié)同、自主作業(yè)的可能。

（五）系統(tǒng)化

在這方面主要是要求目前的機(jī)電產(chǎn)品采用更為開放的架構(gòu)，通過組合各個(gè)功能模塊，提高產(chǎn)品的拓展能力，使其可以與其他智能部件協(xié)同工作，發(fā)揮“1+1>2”的作用。

（六）環(huán)保化

人們的物質(zhì)、生活水平在工業(yè)化進(jìn)程中得到提高，但這也消耗了資源，極大地破壞了生態(tài)環(huán)境；在這種情況下，誕生了綠色產(chǎn)品這一概念。環(huán)保化是時(shí)代的趨勢(shì)，其目的是將產(chǎn)品在其整個(gè)生命過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響控制到最小，提高資源的使用率。使用過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境無污染，結(jié)束使用時(shí)可以回收并能重新利用就是機(jī)電產(chǎn)品環(huán)保化的主要發(fā)展方向。

五、結(jié)語

在建筑工業(yè)化的進(jìn)程中，機(jī)電一體化起著舉足輕重的作用。它改變了傳統(tǒng)機(jī)械的形態(tài)，優(yōu)化了設(shè)備功能，同時(shí)提高了設(shè)備的使用效率；它和工程設(shè)備的融合將成為未來的主要發(fā)展趨勢(shì)，并將在智能監(jiān)控、智能維護(hù)等方面有所運(yùn)用；它改變了傳統(tǒng)建筑施工的方式，是實(shí)現(xiàn)“中國制造2025”的強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。為不斷適應(yīng)要求逐漸提高的建筑工業(yè)化，提升機(jī)電一體化水平十分必要；企業(yè)應(yīng)積極探討、大膽嘗試，以推進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工業(yè)化進(jìn)程中的深度應(yīng)用。

（作者單位為中鐵二十三局軌道交通工程有限公司）

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