機電一體化技術在企業智能制造中的發展與應用研究

林忠文

【摘 要】我國經濟雖然正在高速發展，但是可以明顯看到我國目前的經濟發展存在一定的失衡，網絡虛擬經濟的高速繁榮掩蓋了我國實體經濟未能跟上時代前沿步伐的問題。在實體制造業中，機電一體化技術成為我國目前工業企業的重要技術組成，是目前復合交叉領域技術的代表，設計自動控制技術、機械制造技術、微電子技術等等，是智能化生產與智能化生活的關鍵技術。本文主要對于機電一體化與企業智能制造的發展做一個簡單概述，研究探討機電一體化技術在企業智能制造中的相關應用，希望對于我國智能制造業的發展提供一些參考價值。

【關鍵詞】機電一體化技術；企業智能制造；軟件硬件有機結合

隨著科技的不斷發展，人們對于生活的要求也越來越高，原有的相互獨立的技術領域不能夠單獨滿足消費者需求，因此各專業領域的交叉是機械制造業發展的必然。機電一體化就是在這一時代中交叉學科的代表之一，它以計算機技術與機械技術為主體，同時也融合了其他各種知識，是一門具有豐富內涵的獨立交叉學科。而企業智能制造與機電一體化技術的結合，利用計算機對機械制造進行高精度的控制，提高企業智能制造的產品質量的同時也可以提高企業的生產效率。

一、機電一體化技術的發展概況

機電一體化雖然是一項先進技術，但是其誕生時間可以追溯到上世紀60年代之前，這一時期對電子技術與機械技術的結合還處在無意識的階段，雖然得到了廣泛承認但是并沒有深入研究。到了私人計算機時代的到來，電子元器件的小型化水平大大提高，機電一體化技術得以快速發展，與信息技術相互促進，發展迅疾。進入新世紀之后，社會生產力與需求都有了很大的提高，因此對于機電一體化技術的重視程度也更上一層，我國及市場上的制造業企業都極為重視機電一體化技術的創新發展。上世紀八十年代末，第一屆國際先進機電一體化學術會議于東京召開，標志著機電一體化技術到了一個新階段，開始向更加廣泛領域縱深發展。自此，各個工業大國也開始重視機電一體化技術的發展，對其發展制定較為完善的計劃。目前的機電一體化技術的前沿國家有美國、日本，這些國家的主要特點是工業基礎很好，信息電子技術的水平也處于先進地位。美國憑借其完善的工業體系與豐富資源要更勝一籌，而日本在機器視覺與軟件技術的研究相對美國有所不足。現在國際上的機電一體化的前沿課題主要有：智能計算機芯片制造、具有深度學習能力的智能機器人技術，柔性制造系統與智能傳感器等。

二、企業智能制造技術的發展

我國的經濟發展也帶動了各項技術的發展，人民對于幸福生活有了更高的要求。為了滿足新時代人民對于機械產品的需求，機械制造技術也在不斷的提升，不斷引進創新制造技術。智能制造技術是機械設備脫離人工控制，利用預設的軟件程序進行操控，實現自動化的生產制造。它包含了一下幾點特征：脫離人工操作、計算機深度學習能力、與機械設備進行反饋修正的能力。即智能化制造技術下的設備可以自行按照預設程序進行工作，在工作期間可以不斷進行數據關系，通過復雜的基因算法幫助計算機能夠自主吸收知識，不斷改進加工方案，這與傳統機械加工手段截然不同在，傳統機械制造方案在應用中會發現一些不足之處，之后則需要技術人員對于重新制造測試，分析找出問題的確切原因，在重新規劃工藝方案與設備，而智能化制造的控制端口具備自主學習的能力，將制造過程中的接受信息生成日志報表，在發現問題后調出后臺報表進行技術分析，自主生成解決方案，減少了許多不必要的環節，技術得以不斷優化進步。通過計算機快速編程、三維立體動態展示模擬等手段對產品的設計制造過程進行輔助，提高設計階段與加工階段的對接緊密程度，縮短機械生產周期，提高產品的質量，解放勞動力，緩解目前的勞動力困局。此外，利用智能制造，可以將一些不適合有人直接操作的加工環節，如高污染的、高輻射的、高危險的工作環節，利用機器人替代可以減少安全事故的發生，更加可以利用機械的高精度操作來完成一些人工達不到標準的加工，有效管理和控制生產細節，提高產品的質量和生產效率。

三、機電一體化技術在企業智能制造中的發展與應用

智能制造技術已經在各種工業制造企業投入生產實踐，機電一體化技術與智能化生產緊密結合可以更好地促進工業發展，為機械生產帶來新的方向，其中涉及一系列新的技術。

（一）傳感器技術的應用

在智能化制造中對于數據的傳輸與收集主要應用傳感器技術的應用，利用傳感器技術將測試得到的數據輸送到計算機控制端。在傳感器技術的運用中，要保證檢測的靈敏性與精確性，在制造加工中保證不受到其他因素的干擾，在企業智能制造中，為了保證數據的高效傳輸，需要建立無線傳感器網絡，將傳感器收集的數據完整及時的傳輸到電腦設備，利用非接觸是的檢測技術與光纖電纜傳感器實現高效的數據聯通，簡化原有接口技術，簡化設計與管理的難度。

（二）數控智能控制技術

在現有數控機床加工中，需要進行預設編程來控制具體加工過程，在比較早的時候，數控領域就一直在開始了機電一體化技術與智能化制造技術的結合運用。利用智能化技術將需要制造的零件性能完整的輸入計算機中，還需要計算機自行進行延伸與擴展，一些環節難以進行建模，或者設計圖紙中沒有明確要求的模糊信息，這些需要智能控制技術進行模糊處理，優化執行與管理環節。為了對接智能制造技術，數控機床運用多總線多CPU的設置，這是為了方便在線診斷錯誤與模糊控制智能的引入，實現真正脫離人工的高效自動化生產，類似人腦的多過程復雜控制。

（三）柔性制造技術

企業智能制造需要面對更加靈活的生產，不因設備限制而只能完成有限的零件制造，理論上智能制造技術可以完成非常多的產品種類，這是在機電一體化中極為重要的一部分，柔性制造系統，它有計算機進行終端控制，利用數控機床、光電控制系統、自動化倉庫、工業機器人、運輸機器人等手段實現完整的生產網絡，在面對不同產品的不同工藝制造要求，可以通過修正計算機中的加工數據與模型進行修正，這個柔性制造系統會按照設計制造的方案修正加工工藝順序，可以滿足現在的小批量的私人訂制產品，不需要由于頻繁的設計更改而增加設備的調整修正成本。

（四）微型化制造技術

微型化一直以來是電子信息產品的發展方向，智能制造技術也有此趨勢。近十余年來， 微機電系統（ Micro Electro Mechanic System ，MEMS）的發展十分迅速，是機電一體化技術的一項前沿技術分支，它主要特點是產品的體積小，而對于高精度加工技術、微電子技術、材料、微型結構設計、微型零件的摩擦性質研究等等領域都有著極高的要求。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術， 在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件，在這樣的基礎上可以實現機械與電子的融合，進一步消弭了機械與控制器的區分，除了可以進一步將機電一體化設備縮小外，將智能制造中的CPU、傳感器與最終的執行器件融合起來，減小了原有能耗與在傳輸數據途中受到干擾的影響，具有極大的優勢。

四、結語

智能制造技術是現在工業企業發展的主要方向，是制造業發展的必然結果，智能制造技術作為一項綜合性交叉技術，與許多科學技術關聯性很強，并且會起到相互促進的作用，最終共同步入新的技術水平。因此，多學科交叉技術的未來技術發展的主要趨勢，而智能制造技術是這一趨勢的主要體現，其發展前景也將越來越光明。

【參考文獻】

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