智能制造中機電一體化技術的應用

楊 宏

（武漢鐵路職業(yè)技術學院，湖北 武漢 430205）

0 引言

在我國國民經濟組成中，工業(yè)制造業(yè)一直是推動經濟發(fā)展的重要組成部分之一，在當前日益激烈的國際競爭環(huán)境中，提高工業(yè)制造業(yè)的智能化和自動化水平，推動傳統(tǒng)企業(yè)轉型升級，對關鍵核心生產技術進行改革創(chuàng)新能夠使我國工業(yè)提升在國際市場上的競爭力。因此在工業(yè)制造生產中加大對機電一體化技術的應用，是提高工業(yè)生產智能制造水平，提高工業(yè)生產效率和質量的有效措施。

1 機電一體化技術的相關概述

1.1 概念和特征

所謂機電一體化生產系統(tǒng)就是指在生產中運用機械動力設備，信息技術手段，控制中心等技術，實現(xiàn)生產系統(tǒng)的機械設備管理功能，信息處理功能，控制功能，軟件組合功能有機統(tǒng)一而構成的系統(tǒng)總稱。該技術的核心就是將傳統(tǒng)機械技術與現(xiàn)代信息技術進行結合，通過網絡信息設備對傳統(tǒng)機械設備進行遠程監(jiān)控，提高設備的使用效率，從而增加生產收益。值得注意的是，機電一體化技術并不是單純地用計算機技術去取代機械技術，而是在將機械技術與現(xiàn)代信息化技術有機結合，形成兩者的最大化效益，減少出錯率，充分保障安全。因此機電一體化是把微電子的信息技術為主要應用手段，將多種高新技術手段應用于機械設備的控制設計之中，從而形成的一種高質量，高效率，高性價比的綜合性生產技術。機電一體化也是對機械、自動化控制技術、微電子技術、傳感監(jiān)測、信息處理編程等多種技術進行有機統(tǒng)一的綜合性技術，以實現(xiàn)生產系統(tǒng)的功能優(yōu)化為目標，對各個功能模塊進行合理分配和布局，實現(xiàn)質量高、性能優(yōu)秀、能耗低、安全性高的自動化控制應用，通過機械與電子信息技術的有機融合，互相補充，相輔相成，而形成了更具科學性和系統(tǒng)性的機電一體化生產系統(tǒng)，體現(xiàn)了生產技術的進步，使機電一體化產品在當前環(huán)境下的市場競爭力和靈活適應性。

機電一體化技術有以下幾個鮮明的特征：第一，具有廣泛的實用性。機電一體化技術是以機械技術為基礎，有機結合計算機信息技術實現(xiàn)對機電產品的高效率生產和控制，這種技術不受到行業(yè)、種類、企業(yè)規(guī)模的限制，能夠廣泛應用于各個行業(yè)的機械工程生產系統(tǒng)，并且不斷開發(fā)優(yōu)化，具有廣泛而強大的實用性。第二，具有鮮明的系統(tǒng)化和層次性。機電一體化技術是將各種技術有機整合并協(xié)同運作，形成電子管理集合系統(tǒng)，對機械工程的生產和控制形成了完整的、多功能的多層次系統(tǒng)。第三，能夠實現(xiàn)生產過程的最優(yōu)性。綜合運用機電一體化技術，能夠實現(xiàn)在機械工程中節(jié)能減排，降低污染，提高生產效率，保障機械產品的高品質高性能，體現(xiàn)出生產過程的整體最優(yōu)性。第四，操作門檻低，清晰直觀。對于缺乏高精尖人才的一線生產車間來說，清晰直觀的操作系統(tǒng)，能夠大大提高使用機電一體化產品的有效性，實現(xiàn)機電一體化技術的強大功能。

1.2 發(fā)展趨勢

隨著目前生產活動的發(fā)展，對生產技術和控制水平的要求越來越高，在此背景下，機電一體化生產系統(tǒng)的出現(xiàn)是適應現(xiàn)代化生產要求的必然產物，并且隨著信息技術的不斷進步，機電一體化生產系統(tǒng)還將進一步呈現(xiàn)良好的發(fā)展趨勢，比如：第一，實現(xiàn)控制的系統(tǒng)化。過去控制系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)性和網絡化，無法有效提高生產的效率和抗風險能力，因此機電一體化生產系統(tǒng)呈現(xiàn)出網絡化發(fā)展趨勢，系統(tǒng)控制更具有靈活性，能夠實現(xiàn)對功能模塊靈活重組，適應各種生產環(huán)境。第二，實現(xiàn)人工智能化。人工智能是近年來信息技術發(fā)展的一大方向，在計算機控制理論的基礎上，增加計算機科學，心理學，深度學習等方法，能夠讓生產系統(tǒng)具備學習能力，自主推理和處理，實現(xiàn)系統(tǒng)控制的智能化、自動化。第三，實現(xiàn)系統(tǒng)的全息化。隨著生產系統(tǒng)的智能化水平越來越高，系統(tǒng)結構會由原來的平面化結構升級為更為復雜的全息系統(tǒng)，實現(xiàn)多向聯(lián)系，進一步提高機電一體化的高性能，提高生產效益。

2 智能制造中機電一體化技術的應用

2.1 傳感技術的應用

機電一體化技術中傳感技術的應用占據重要的地位，要實現(xiàn)自動化的控制和監(jiān)測，就離不開運用傳感技術對所要控制的機械設備進行數據采集與分析，因此可以說應用傳感器是不是實現(xiàn)機電一體化智能制造的前提和基礎，同時傳感技術也對當前機電一體化技術發(fā)展的方向起到了主導作用，尤其是在智能制造行業(yè)當中傳感技術可以提供更為精確地控制，讓工業(yè)制造的結構規(guī)格以及外形尺寸更加符合生產標準，從而提升了智能制造的水平和質量。而要真正實現(xiàn)自動化控制的應用，就需要把傳感技術和信息技術結合起來，建立一個具有網絡的傳感平臺，同時利用網絡信息平臺，能夠對機械制造設備的數據進行采集，分析與傳輸，從而實現(xiàn)提升智能制造效率與質量的目的。現(xiàn)階段我國應用范圍較廣的傳感技術主要是光纖傳感器，光纖傳感器具有穩(wěn)定的性能，其數據的可靠性較高，并且具有較高的兼容性，能夠與行業(yè)規(guī)范相統(tǒng)一，避免了由于智能控制系統(tǒng)的設計不同而引起的兼容性障礙。

2.2 數控生產技術的應用

數控生產技術是智能制造中的重要內容，主要是運用對機械設備的數據信息進行操控從而實現(xiàn)智能制造生產，提高生產效率以及產品的精準度，數控生產技術是推動工業(yè)制造邁向自動化與智能化過程的重要部分。應用該技術主要分為兩方面的內容：一方面是運用數字模型模擬處理數據信息。數控生產技術在應用模擬數據信息處理的過程中，能夠通過模擬中的數據分析并輸出在機電一體化智能制造中所形成的數據信息，從而提高產品制造的效率和精準度。另一方面通過數控生產技術和計算機信息技術的有機結合，能夠讓數控技術在智能制造中的應用范圍更加廣泛，主要運用在加工處理信息，模擬分析數據和輸出控制數據信息等內容上，通過應用數控技術能夠及時發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產中出現(xiàn)異常的數據信息，并且分析異常原因并進行錯誤信息處理，保證工業(yè)智能制造的順利運行。

2.3 自動化生產線的應用

在機電一體化技術中，自動化生產線是能夠有效提升智能制造工作效率的重要技術，通過事先設置好工業(yè)制造中的每一個工藝環(huán)節(jié)能夠實現(xiàn)生產線的自動化，大大提升智能制造的工作效率，減少工作人員的勞動強度和工作壓力。在大規(guī)模的生產車間中，對自動化生產線的監(jiān)督與維護，僅需要較少的工作人員，節(jié)約了人力資源，同時也降低了系統(tǒng)生產設備的操作難度，能夠實現(xiàn)大批量的機械生產，從而提高智能制造的工作效率。除此之外，自動化生產線還能夠通過控制系統(tǒng)以及傳感監(jiān)視器等平臺，來實現(xiàn)對生產過程的自動控制、故障檢測以及報警、自動修復隱藏的故障風險、斷開故障電路等操作，提升了智能制造過程的安全性，同時也保證了生產管理水平的提高。自動化生產線的有效應用是我國的工業(yè)制造業(yè)朝著微控化、智能化以及集成化的方向發(fā)展。

2.4 智能工業(yè)機器人的應用

隨著機電一體化技術的快速發(fā)展，我國的工業(yè)制造業(yè)已經開始運用數字化、信息化以及智能化的高科技生產設備，越來越多不同類型的智能工業(yè)機器人也開始利用于智能工業(yè)制造之中，實現(xiàn)了工業(yè)加工制造的現(xiàn)代化信息化以及智能化的發(fā)展，并且在智能工業(yè)制造中發(fā)揮出巨大的應用價值。智能工業(yè)機器人融合了人工智能，信息傳感，數據加工處理等技術，是現(xiàn)代化科技的創(chuàng)新產品，具備極高的智能化價值。在智能制造中應用智能工業(yè)機器人，能夠保障工業(yè)機器人實現(xiàn)對生產數據的自動識別，并且對其中的關鍵信息進行分析和處理，最后通過控制系統(tǒng)輸出，控制整個操作系統(tǒng)的生產過程，提高了生產管理的高效率，保障了工業(yè)生產過程中的精確性和安全性。同時智能工業(yè)機器人能夠快速地完成較為復雜的工作任務與程序，大大提高了智能制造的效率和質量水平。

3 結束語

綜上所述，在智能制造中應用機電一體化技術，應把握該技術未來的智能化發(fā)展趨勢，開發(fā)智能化制造系統(tǒng)，通過無人操控技術實現(xiàn)自動化和智能化生產，推動工業(yè)制造改革。