關于機電一體化技術在機械工程上的應用及其趨勢展望探析

蔣文鵬 武泉州 楊曉波 張俊博

摘要：在國家改革開放力度不斷提升的背景下，國內的機械工程技術得到了飛躍發展，尤其是機電一體化技術在獲得不斷升級之后，促使我國機械工程的發展規模不斷擴大，這間接地增強了我國各個領域的生產水平，促使社會經濟得到迅猛發展。對此，筆者著重探討了機電一體化技術在機械工程上的應用及其趨勢，希望能夠為該行業的相關技術人員提供借鑒和指導。

關鍵詞：機電一體化;機械工程;應用;趨勢

引言：

機電一體化技術是指利用微電子技術、信息技術、機械技術等創建的一種全新技術。與西方國家的機電一體化技術相比，我國在這方面的發展時間短。比如：德國在20世紀90年代就實現了機械技術自動化，而我國在20世紀60年代在該領域的相關設備都需要進口，并且一些重要設備基本上來自蘇聯。截止到20世紀80年代，我國機械技術才具備國產化的生存能力，隨著在科學技術不斷發展的背景下，通信技術、計算機技術等與機電一體化技術全面融合，促使其技術得到了全面升級。

當前，機電一體化技術已經在多個領域得到全面的滲透，促使很多行業得到全面發展。其對促進我國機械領域的全面發展帶來了極大的推動力，促使我國制造業逐漸呈現出“機電一體化”的發展態勢，也為我國成為“世界工廠”奠定穩固的基礎。

一、機電一體化技術的內涵及特征

（一）內涵

機電一體化技術是機械領域中常見的一個技術，其覆蓋多個學科的相關知識和技能，例如機械知識、電力電子技術、微電子理論、通信技術等。在實踐層面來看，關于其定義的界定并未統一，不過，大部分認可的一個定義是指：在機械設備的性能拓展、設計優化期間，促使機械系統集成化，將其控制界面與計算機程序相融合，從而達到雙向通信的目的，便于機械運行技術發揮獨特優勢。也就是說，機電一體化是將通信技術、微電子技術、機械技術、電力電子技術等全面融合在一起，創建一個統一體并將其組裝到機械系統中的一個全新技術[1]。

（二）特點

①應用范圍廣。因為機電一體化技術覆蓋多個學科的知識和技能，所以其屬于一門綜合性學科，能夠使該技術在很多領域得到廣泛應用。尤其是在機械工程領域中，該技術是一個非常重要的支撐力量。對此，探討該技術的應用對于促進機械工程行業的發展具有非常重要的意義和價值。

②邏輯性強。由于機電一體化技術與多個技術相交叉，所以，將其與機械工程設備相結合，能夠促使機械結構和計算機軟件全面融合，使其創建一個統一體。在此期間，能夠折射出該技術的邏輯性、系統性等特征[2]。

③理論制度完整。歷經一些年的發展，機電一體化技術已經創建了一套相對完善、成熟的理論機制。對于其算法應用來說，能夠在很多文獻中體現出來，這對于其后續的研究奠定了穩固的基礎。

二、機電一體化技術在機械工程上的應用

（一）在包裝機械領域的應用

在20世紀60年代之后，機電一體化技術得到全面發展，其對機械制造領域的發展發揮著非常顯著的推動作用。其中，包裝機械工程是一個最常見、最廣泛的機械方式，機電一體化技術在其中得到全面的滲透。不過，對于包裝機械設備而言，從傳統的組成結構上來看，具有復雜、繁瑣等特點，尤其是凸輪結構、控制連桿等比較復雜。若它們在運行中出現問題，那么后續的維修存在很大的難度。若要將機電一體化技術與包裝機械設備相融合，則能夠有效地解決這一難題。其原理是：機電一體化技術能夠使包裝機械設備轉化為模塊化的內部結構，能夠對其生產、防護等整個過程實施智能化地控制與管理，從而盡最大努力地優化機械設備結構，使其生產效率大大提升。

（二）在機械工程行業的應用

由于國家經濟的繁榮發展、人們生活質量不斷提升。社會大眾對產品的外觀、性能、品質等提出了高標準的要求。機電一體化具備的特征是能夠對機械設備實施智能化、自動化地操控，使更多的產品朝著自動化、智能化等方向轉變。所以，該技術在機械工程行業中的應用，能夠最大化地增強設備的運行效率，為促進機械設備的自動化生產奠定穩固基礎。

（三）在機床改造行業的應用

數控機床的功能是促進模具的標準化、規范化生產和加工，在很多機械工廠中，這是一個不可或缺的生產設備。在具體操作過程中，其對產品的精準性要求是非常嚴格的，如果出現偏差，則會對產品的整體質量帶來不利的影響。對此，若要確保其生產精準性達標，大部分數控機床的設計都融入了機電一體化技術，確保能夠對其內部結構進一步優化和升級。對于這一類數控技術而言，其能夠有效地規避機床刀具與工作臺運行軌跡出現偏差，使數控機床的運行效率大大提升[3]。另外，數控機床在與微機技術全面融合的作用下，能夠對信息數據實施自動化、智能化地分析和處理，這對于增強機械制造企業的經營利潤帶來很大的幫助。例如，在具體應用方面，其能夠與計算機技術相融合，便于對相關數據實施自動化地處置，同時，由于計算機內部配置了一些DPS芯片，由此能夠大大提高機床信號傳輸的抗干擾性，促使其生產水平大大提升。

三、機電一體化技術在機械工程上的趨勢展望

（一）朝著微型方向轉變

根據現階段機電一體化技術的發展趨勢來看，其逐漸朝著微型方向轉變。微型機電一體化是指：基于幾何尺寸面積是納米的前提下進行生產加工的一項全新技術。從某種意義上來說，其是利用納米層面的電子技術與機械技術的全面結合而研制的一項技術，其生產出來的產品體積非常小，并且耗能少，具有較強的靈活性，是一個現代化全新機械技術。其對于促進我國工業技術的全面發展帶來很大的幫助，有利于控制時間成本，提高運行效率。

（二）朝著智能化的方向轉變

通常而言，隨著機電一體化的不斷發展，其朝著智能化、自動化方向發展的趨勢是不可避免的，也是非常重要的。根據當前機電一體化技術的控制理論體系來看，其是在傳統的控制理論基礎上與智能化、自動化技術融合而成的一個全新理論體系。與傳統的機電一體化技術相比，其與人工智能、生理結構、計算技術等領域全面交叉和融合，具有智能化的特點。當前智能機電一體化技術在不斷發展和優化，其在未來必將能夠得到廣泛的應用。比如在人工智能方面，能夠發揮模擬作用。另外，這一項技術的發展前景是非常好的，其能夠促使機械工業的發展呈現出智能化、自動化的發展特征，進一步降低企業對人工的實際需求，進而達到控制成本、提高效益的目的。

值得一提的是，在社會經濟快速發展的背景下，機電一體化的智能化也體現出個性化特征，其會對整個行業的技術創新帶來一定的推動和引導，所以，在智能化機電一體化技術快速發展的趨勢下，其個性化也愈加鮮明和突出。

（三）朝著高性能方向轉變

針對機電一體化的高性能發展趨勢來看，其表現一般是指：該技術的高效性、穩健性、精準性等特征。這能夠最大化地滿足新型CNC系統中若干個中央處理器結構且通過總線實施銜接的基本需求[4]。并且，在該系統中，其通過精簡指令的方式，能夠使一些操作系統能夠實現同步運行，對若干個工作任務進行同步處理。通過這一新型技術的應用，不但能夠節省生產時間，并且能夠增強產品的性能和質量。這對于增加工業生產效率、縮減公司生產時間、提高企業利潤等發揮重要作用。由此來看，高效、穩健、精準等特點是新一代機電一體化的發展方向，其能夠在實際運行中克服很多困難。

（四）朝著綠色化的方向轉變

隨著我國工業技術的不斷發展及廣泛應用，則會不可避免地對生態環境帶來一定的破壞。當然，在機電一體化不斷優化和升級的過程中，其在具體運行過程中，更注重產品技術的綠色化特點，由此來實現生態環境的可持續發展。對于綠色化技術的應用而言，則能夠促進與其相關行業朝著綠色、環保、節能等方向轉變，并且在其技術回收、再利用等方面具備較強的競爭優勢，促使其未來的發展空間愈加廣泛，這對于實現公司的健康、長效發展發揮積極作用。

四、結束語

當前，機械工程行業基本上實現了機電一體化技術的全面應用和滲透，該技術的發展為促進社會經濟全面發展發揮積極作用，并且在農業、科技等行業帶來了積極的影響。為確保我國機械工業能夠實現可持續的發展，筆者對機電一體化的具體應用及發展趨勢進行了全面探討，希望相關技術人員在進行技術研發和升級的過程中，能夠在此基礎上進一步創新和改進，為實現技術的全面升級提供借鑒和幫助。

參考文獻：

[1]?白雙慶. 芻議機電一體化技術在機械工程上的應用及其趨勢展望[J]. 科技風，2019，376（08）：167-168.

[2]?黃駿. 機電一體化技術在機械工程上的應用及其趨勢展望[J]. 科技展望，2016（19）.

[3]?趙傳生. 機電一體化技術在機械工程上的應用及其趨勢展望[J]. 山東工業技術，2018，000（008）：79，31.

[4]?倪潔. 機電一體化技術在機械工程上的應用及其趨勢展望[J]. 區域治理，2018，000（017）：152.

（作者單位：遼寧工業大學）