機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的運(yùn)用

王永玉

（江蘇省江都中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 揚(yáng)州 225200）

隨著科技的進(jìn)步，我國對機(jī)電一體化技術(shù)的研究逐漸加深，尤其是機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的運(yùn)用。為了促進(jìn)我國制造業(yè)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，必須加強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的運(yùn)用，堅持機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新運(yùn)用。

1 機(jī)電一體化與智能制造概述

1.1 機(jī)電一體化技術(shù)

機(jī)電一體化技術(shù)是指有效整合各種技術(shù)以實(shí)現(xiàn)智能目標(biāo)的科學(xué)技術(shù)，包括自動控制技術(shù)、傳感器控制技術(shù)、信息處理技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)。該技術(shù)已被運(yùn)用于各種先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)過程中，機(jī)電一體化技術(shù)可以充分利用各種技術(shù)的優(yōu)勢，并在實(shí)施過程中對目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控和優(yōu)化；可以有效配置整個系統(tǒng)的資源，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低系統(tǒng)運(yùn)行過程中的能耗[1]。機(jī)電一體化技術(shù)的物理結(jié)構(gòu)包括連接各種設(shè)施、電網(wǎng)和機(jī)身，通過傳輸技術(shù)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，將控制信號和信號轉(zhuǎn)換為可用的傳輸信號。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，根據(jù)具體的信息要求控制和分類各種相關(guān)動作，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；在信息傳輸過程中，它不僅可對信息進(jìn)行處理，而且能按照一定的規(guī)則進(jìn)行信息傳輸，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。

1.2 智能制造

從內(nèi)涵上講，智能制造技術(shù)是指通過計算機(jī)仿真對系統(tǒng)進(jìn)行正確的分析、判斷和決策，以特定的方式與智能機(jī)器有機(jī)結(jié)合，并充分運(yùn)用到制造企業(yè)的整個系統(tǒng)中，從而促進(jìn)整個制造企業(yè)的有序健康運(yùn)行。從這個角度來看，智能制造技術(shù)的優(yōu)勢在于可以節(jié)省一定的勞動力，技術(shù)人員只需使用計算機(jī)處理、收集和存儲數(shù)據(jù)，就可以大大提高生產(chǎn)效率。

2 機(jī)電一體化技術(shù)與智能制造的相關(guān)性分析

在我國現(xiàn)代化進(jìn)程中，各項(xiàng)技術(shù)不斷發(fā)展，各行業(yè)也正朝著創(chuàng)新和改革的方向發(fā)展，因此新技術(shù)和新理念可以不斷推動著機(jī)電一體化技術(shù)和智能制造技術(shù)的發(fā)展。在突破當(dāng)前發(fā)展的過程中，機(jī)電一體化技術(shù)與其他先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了有效集成，凸顯了機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢[2]。

智能制造技術(shù)通常采取技術(shù)集成的形式，在生產(chǎn)經(jīng)營過程中，智能制造離不開機(jī)電技術(shù)的支持，機(jī)電一體化技術(shù)可以通過接收相關(guān)信號和指令進(jìn)行操作。因此，必須將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到智能制造過程中，這也是未來社會發(fā)展的必然趨勢，也是促進(jìn)智能制造行業(yè)快速發(fā)展的有效技術(shù)手段。要實(shí)現(xiàn)合理的創(chuàng)新升級，就必須整合智能創(chuàng)造技術(shù)。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的運(yùn)用

3.1 數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)的運(yùn)用

我國制造業(yè)企業(yè)正處于快速發(fā)展階段，也是轉(zhuǎn)型升級的重要時期。這一階段離不開機(jī)電一體化技術(shù)的深入運(yùn)用。制造型企業(yè)已經(jīng)發(fā)展到一個關(guān)鍵時期，正在努力利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)制造，機(jī)電一體化技術(shù)的初期發(fā)展是企業(yè)使用智能設(shè)備的初期階段，仿真分析技術(shù)的適當(dāng)運(yùn)用對制造業(yè)的高智能化和企業(yè)的運(yùn)行精度具有積極的影響。

將數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)及其相應(yīng)功能有效結(jié)合，可以使整個技術(shù)的使用效果最大化發(fā)揮。此外，數(shù)控制造的渲染和集成功能可以更快地反映智能制造的數(shù)據(jù)和生產(chǎn)過程，從而提高智能制造的整體效率和精度，機(jī)械制造企業(yè)在制造工作中必須始終將終端設(shè)計、實(shí)時診斷與處理器的具體工作模式相結(jié)合，這是智能控制的優(yōu)勢和特點(diǎn)。對機(jī)床的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行三維仿真，可為機(jī)床的生產(chǎn)及其相應(yīng)的數(shù)據(jù)提供準(zhǔn)確、完整的參考。

3.2 傳感器技術(shù)的運(yùn)用

機(jī)電一體化技術(shù)包括信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)和智能技術(shù)，對我國智能制造業(yè)的快速發(fā)展起到非常積極的推動作用。與傳統(tǒng)人工制造相比，智能制造不受勞動能力的限制，可以大大提高制造效率，減少人力資源成本。因此在智能制造中，傳感器技術(shù)的運(yùn)用應(yīng)充分發(fā)揮其精度和靈活性，最大限度地避免外部信號對機(jī)械設(shè)備的干擾[3]。

在智能制造的過程中，傳感器也必須依靠無線傳感器，通過高效的信息采集技術(shù)將信號傳遞給使用計算機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)人員，并利用信息技術(shù)對信號進(jìn)行合理處理。該功能可以實(shí)現(xiàn)對整個制造過程的實(shí)時監(jiān)控、合理管理和優(yōu)化。智能制造既能最大限度地提高傳感器的穩(wěn)定性，又能提高傳動的精度和效率。因此，將傳感器技術(shù)運(yùn)用到智能制造過程中，可以有效減少數(shù)據(jù)傳輸壁壘，優(yōu)化制造過程，促進(jìn)智能企業(yè)制造業(yè)的順利發(fā)展。目前，為了提高效率，系統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)已在我國大部分機(jī)械制造行業(yè)得到廣泛運(yùn)用。

3.3 生產(chǎn)線上的運(yùn)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展越來越迅速，工業(yè)生產(chǎn)線不斷完善。生產(chǎn)線的自動化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)，降低勞動強(qiáng)度，也減少人工成本。因此，通過自動化生產(chǎn)線，可以有效減少影響工人生命健康的風(fēng)險因素，機(jī)電技術(shù)在生產(chǎn)線上的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的智能化、自動化使用。在具體實(shí)施階段，生產(chǎn)線模塊應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際情況合理調(diào)整，并根據(jù)生產(chǎn)要求制訂相關(guān)參數(shù)模塊，確保機(jī)電一體化技術(shù)更適合智能生產(chǎn)線的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無人智能自動化生產(chǎn)線。利用機(jī)電一體化技術(shù)對生產(chǎn)車間的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行控制，并定期進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)控維護(hù)和日常運(yùn)行，根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)操作車間設(shè)備和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制目標(biāo)，有針對性地采取改進(jìn)措施，完善智能制造系統(tǒng)。

此外，該系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備需要在智能化生產(chǎn)和自動化運(yùn)行的基礎(chǔ)上全面監(jiān)控，通過安裝監(jiān)控系統(tǒng)及設(shè)備等系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和報警，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化自動報警功能。比如，在工業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)生事故時，相關(guān)人員可以更快、更準(zhǔn)確地對系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)行處理[4]。

3.4 智能工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用

在工業(yè)智能機(jī)器人技術(shù)中，機(jī)電一體化的技術(shù)含量很高。機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造領(lǐng)域具有先進(jìn)的運(yùn)用模式，智能工業(yè)機(jī)器人技術(shù)有傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)、結(jié)構(gòu)技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、仿生學(xué)等。產(chǎn)品制造和設(shè)計能力的提升，將推動制造業(yè)的產(chǎn)出上升到一個新的水平，這將有助于提高我國智能制造業(yè)的發(fā)展水平。同時，在制造領(lǐng)域，智能機(jī)器人完全取代了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，使得一些操作更加困難、復(fù)雜和冒險，有效降低了風(fēng)險，確保了員工的安全。為了提供有效的安全保障，工業(yè)智能機(jī)器人還可以準(zhǔn)確判斷和調(diào)整智能制造過程中所需的生產(chǎn)信息，從而保證生產(chǎn)操作的最終精度。

3.5 在建筑施工領(lǐng)域的運(yùn)用

智能控制技術(shù)在建筑領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用。例如，在各種設(shè)備的智能控制系統(tǒng)中，一般都有1 套負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過分析調(diào)節(jié)結(jié)果控制初始放電，保證適當(dāng)?shù)姆烹姟Ｓ秩纾彰骺刂瓶梢钥刂乒庠础?shù)量和亮度，光照強(qiáng)度等同于某些設(shè)置，照明開關(guān)可通過智能系統(tǒng)實(shí)時控制。系統(tǒng)電源電壓也可以分為幾個等級來控制光源的強(qiáng)度。此外，還可以安裝一些太陽能電池板，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，前端太陽能電池板可以通過智能控制系統(tǒng)實(shí)時控制，最大限度地接收太陽能。再如，在火災(zāi)報警命令系統(tǒng)中，可以設(shè)置傳感器，將空氣中的煙霧量轉(zhuǎn)換為電子信號，當(dāng)煙霧濃度大于一定值時，自動打開報警功能[5]。

3.6 電子運(yùn)用自動化生產(chǎn)

自動化生產(chǎn)技術(shù)在電子集成技術(shù)體系中占有重要地位，被運(yùn)用于智能制造過程時，可以充分利用自動化和自動化生產(chǎn)線提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。三維自動化倉庫、數(shù)控機(jī)床和計算機(jī)集成智能制造方法在我國印刷飲料包裝自動化制造企業(yè)中得到了廣泛運(yùn)用，生產(chǎn)形式的結(jié)構(gòu)有電力型和網(wǎng)絡(luò)型兩個特點(diǎn)。主要特點(diǎn)如下：1）有效節(jié)省時間和物力；2）可以滿足企業(yè)各部門的具體需求。需要強(qiáng)調(diào)的是，自動化生產(chǎn)技術(shù)適合市場上對產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品多樣化要求較高的中小智能制造企業(yè)。

3.7 柔性制造系統(tǒng)的運(yùn)用

柔性制造系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信息控制、物料傳輸、數(shù)控等功能，并可以在制造過程中根據(jù)實(shí)際情況改造加工對象，實(shí)現(xiàn)制造自動化。柔性制造系統(tǒng)可以批量生產(chǎn)大量零件，具有很高的靈活性，可根據(jù)市場需求的變化調(diào)整生產(chǎn)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)人力資源和設(shè)備的合理使用，提高生產(chǎn)效率；可以解決傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè)庫存高、資源利用率低、市場靈活性低的問題，從而保證穩(wěn)定的生產(chǎn)能力和提高產(chǎn)品質(zhì)量，并具有良好的可擴(kuò)展性。

3.8 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的運(yùn)用

計算機(jī)集成系統(tǒng)將設(shè)計制造與營銷管理相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的信息共享，企業(yè)管理部門需及時獲取必要的信息，進(jìn)行有效的管理。由于數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)管理機(jī)制非常智能，制造系統(tǒng)在智能電子集成制造中得到了有效的體現(xiàn)，改善了企業(yè)的經(jīng)營戰(zhàn)略，優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高了經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的抗風(fēng)險能力，使制造企業(yè)在市場競爭中脫穎而出[6]。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在企業(yè)智能制造中的發(fā)展前景

智能技術(shù)的發(fā)展越來越迅速，越來越多智能機(jī)器人被廣泛使用。一方面，我國大力發(fā)展國家智能技術(shù)，并積極創(chuàng)新與運(yùn)用；另一方面，通過國家合作、資本收購等先進(jìn)制造業(yè)加快智能化建設(shè)。智能技術(shù)是制造的核心和基礎(chǔ)，為了將智能技術(shù)充分融入制造過程中，必須促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。

智能機(jī)電設(shè)備制造和智能制造、機(jī)電一體化技術(shù)之間具有重要的聯(lián)系，我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型和現(xiàn)代化，以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和突破可以加速整個制造業(yè)的變換。要想提高智能制造水平，就必須促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，將制造企業(yè)的每一個生產(chǎn)設(shè)備、每一個環(huán)節(jié)都融入智能控制之中，從而使制造企業(yè)的管理和生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

5 結(jié)束語

總體而言，智能制造可以有效代替人工操作，高效解決問題，在工業(yè)領(lǐng)域快速實(shí)現(xiàn)智能制造，降低生產(chǎn)成本，因此機(jī)械設(shè)備與計算機(jī)的結(jié)合對我國工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能制造具有重要意義，能順應(yīng)時代發(fā)展潮流。