機電自動化的實際應用思考

文/郁艷霞

機電自動化可以提升生產效率，提升資源利用率，實現規模化生產，正因此在很多行業中都能看到機電自動化設備，然而其和歐美相比還差很大的距離，總結短板對于提升其應用水平大有裨益。

1 機電自動化基本運行機制機及三種表現形式

最初的機電自動化技術指的是由操作系統、傳感系統和執行系統為核心的機械設備。操作人員在操作系統輸入參數，傳感系統以參數為依據實現機械手臂或者其他組成位移、抓取等動作。隨著世界科技進步，比如計算機系統、傳感技術的不斷升級，機電自動化程度越來越高，在有的生產單位已經實現了全面的自動化生產，節省了大量人力同時，提高了生產效率。機電自動化目前主要有以下三種形式：

1.1 集成自動化

即通過一個小小的芯片便可以調動復雜的機械結構，實現穩定高效的生產。或者說根據生產企業特點，融合企業管理模式以及生產情況，針對性制造出對應的操作系統，從而提升了機械的生產效率。

1.2 柔性自動化

即以數控技術為核心實現各種技術融合，可以針對企業生產情況自由安排生產線，從而實現各種機電自動化設備的兼容性。這種兼容可以提高生產效率，確保生產安全，也能實現設備軟件升級和硬件擴充。

1.3 機電智能化

這是建立在機電自動化基礎上，以計算機技術實現的更高級的一種技術，其可以模擬人的行為模式，代替人去操作機械，其能夠根據各種信息來判定周圍環境情況從而做出正確的操作，往往這種技術應用到比較危險的崗位，比如礦山勘探等。

萬物發展都是從低級向高級逐漸演變，機電自動化也是如此，其目前在生產領域內還存在不少問題，但最終要向機電智能化發展。自動化和智能化是兩種不同概念，前者是后者的基礎。

2 煤礦行業機電自動化技術使用狀況

目前機電自動化應用比較密集的行業當屬礦業。礦山開采因為涉及到了能源開發，所以其生產能力也備受社會關注，加上國家對礦山企業的重視，使其自動化設備水平有所提升，有一部分礦山已經從勞動密集型向自動化轉變。礦山行業的機械自動化技術主要應用到以下幾個方面：

2.1 動力系統

動力系統，即前文所述的壓縮機。壓縮機為礦山所有設備供電，但是原始壓縮機不具有自動化性能，不能根據設備負載對發電量予以調節，最終導致很多設備空轉，從而浪費了大量電費。而且這樣的供電模式對壓縮機本身也是一種傷害。機電自動化技術應用在壓縮機當中，會使得其結合設備負載情況，合理調整電量，且能匹配電量，讓設備對電能充分利用。

2.2 換氣系統

礦山開發地下挖掘時需要不斷地更換空氣，傳統的換氣系統工作效率低下，耗電較高。使用機電自動化技術之后，可以利用傳感系統，對空間氧氣、人氧化碳、瓦斯等形成計算，從而將命令傳輸給換氣系統調整角度，更能夠根據地下人數多寡、井下有害氣體濃度而調整通氣量。

2.3 運輸系統

運輸系統，包括礦井提升機、輸送機等。傳統設備耗電高，產生熱能高，設備老化快。而機電自動化技術的嵌入，可以改良這些弊端，實現動態供電，避免設備空轉，降低熱能產生，從而延長設備壽命。

山西作為產煤大省，其在機電一體化方面擁有豐富心得，例如某煤礦公司傳統換風效率低下，每年電費多達二百余萬元，而采用了機電自動化技術的換風機之后，因為能夠實現變頻，可以根據井內有害氣體濃度來調整通氣量以及轉換角度，一天下來僅僅這方面電費就能節省六七十萬元。也有資料顯示，山西某煤礦單位，在利用機電變頻技術來改良壓縮機，一年下來電費節省百余萬，而且其他設備也避免了空轉磨損，這些利益是巨大的。也有煤礦單位利用機電一體化挖掘機實現減員，每年可以節省數十萬元資金。另外，據山西新聞網數據顯示，我國目前在提升機方面總體擁有1700多臺，其中絕大部分是交流電形式的，少有編程提升機，不過隨著PLC可編程控制器的普及，編程式提升機、換氣機、壓縮機等將會在短時間內得到普及。

不僅山西省煤礦企業如此，現如今機電一體化已經在該行業成為熱門話題，因為這是一個決定企業年生產量，并且能夠節能減排，塑造綠色礦業的基本技術，誰能夠實現大規模機電自動化誰便會在行業中站在頂端，擁有一定的話語權。以內蒙古為例，廣納煤業為內蒙古知名礦業公司，在2017年該集團公司便大力采購了現代機電一體化挖掘機CAT@320總計170臺，每臺售價105萬元，僅此一項投入就達到了十多億元。據悉這種挖掘機集合了最先進的機電一體化技術，擁有靈活的挖掘機械手臂，工作效率照比其他挖掘機提高了40%。

不過，現階段煤業公司當中也只有那些大型實力雄厚的公司可以實現一定規模的機電一體化設備，剩下的很多的煤業公司都是局部實現，規模相比差了很多。筆者總結煤業公司機電一體化現狀，認為，主要存在以下問題：設備彼此關聯性并不強，提升了企業成本。另外創新程度不足，使得整體設備不能優化。其實和人才缺乏有一定關系。關于煤礦業機電一體化人才稀缺，從各招聘網中便可看到一斑，一般自動化操作員年薪達到了十二萬，仍然難以招到。但是進一步研究會發現，煤礦業不能實現規模機電一體化設備，更多的則是因為機械制造和礦山行業的脫節造成的。前者研發技術不足，不能實現礦業井下各種設備之間通信，從而實現設備之間的協作。

3 促進機電自動化應用水平提升的策略

3.1 培養人才

正如前文所述，礦業當中不能實現大規模機電一體化設備，是因為機械制造業缺乏人才，不能結合煤業生產需要而研發產品。由此可見培養人才已經成為制約機電自動化技術應用的關鍵。培養此方面人才需要國家、高校、社會的統一協作，要確保國家提供政策，高校執行政策，而社會落實政策，做到人才的專項培養、定向工作，提升從業人員穩定性。高校培養人才過程中，需要結合社會需要，努力地將最新的技術知識灌輸給學生，避免傳統的機械化教學，導致學生所學知識落后社會需要，造成教育上的滯后性，浪費社會資源，阻礙國家發展。社會企業要積極地接納人才，并能夠提供繼續教育，確保企業人才結構最優化。

3.2 創新觀念

即和機電自動化有關各主體的思想創新，比如政府管理思想創新，高校教育創新、社會企業用人思維的創新。當然更包括機電自動化人才的知識結構、技能的創新。比如礦業機電自動化當中，因為缺乏創新而不能實現設備間的關聯，導致機電自動化效益受到影響。如果能夠用通訊手段實現設備間對接，保證設備工作的彼此配合，便實現了礦業機電自動化向一體化甚至于智能化轉變，提升其產量，開發出更多能源，滿足各行業對能源的需求。

3.3 市場介入

機械制造掌握著機電自動牛耳，然而該行業也面臨著競爭，但是現如今市場競爭機制并沒有完全地進入到該行業，導致其競爭機制并沒有建立起來，很多企業的經營思想、技術手段、人才培養等都相對不足。因此，國家有必要進一步在機械制造業放手，讓市場介入進來，使得行業競爭加劇，從而優勝劣汰，只有如此才能保證該行業積極地去提升自己、改造自己，去不斷地創新技術創新設備，使得產品能夠緊密聯系各行業生產所需。最重要的是，市場介入盤活了機械制造行業，間接地促進了百業發展。

3.4 5G應用

5G技術是最新的通信技術，是物聯網技術的核心，是智能設備彼此關聯的紐帶。筆者認為實現企業內機電自動化設備的彼此兼容，軟性鏈接，硬性擴充，都離不開該技術。以礦山為例，該技術介入之后，便能夠使得壓縮機、提升機、運輸機、采掘機、勘探機等設備彼此信息交互，從而能夠實現各部門協同生產，使得挖掘出來的煤炭能夠及時運出，并能夠于指定位置存放，同時有智能化設備來對煤堆進行檢測防止自燃。又以汽車制造為例，在5G技術之下，可以實現一條龍生產，并能夠對設備進行狀態維修，從而確保生產線的流暢，提升企業效益。

3.5 數據庫管理

這里所謂的數據庫管理指的是，社會企業信息集中采集分析，從而能夠形成對機電自動化技術需求的一種共性，針對共性來研發相關產品，確保產品能夠滿足各個企業生產所需，這個工作應該由機械制造企業或者政府來完成。

4 總結

總而言之，從本論文角度來討論機電自動化技術應用，其價值比討論機電自動化具體應用，比如其由操作系統、執行系統、傳感系統組成這種更具有社會意義，因為具體技術的實現并不難，難的是如何確保機電自動化技術促進社會發展。通過以上討論內容，以期拋磚引玉引發討論，不僅用于學術，更希望對實際技術的研發和利用能有一絲借鑒之用。