引論：我們?yōu)槟砹?3篇機(jī)電一體化技術(shù)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
三、正文............................................3-9
四、參考文獻(xiàn)..........................................10
論文提綱
1、機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)越性
3、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
4、缺乏全、系統(tǒng)的并且實(shí)地性的專業(yè)信息平臺(tái)
5、應(yīng)有的技術(shù)法規(guī)體系、市場(chǎng)管理體系不完善
內(nèi)容摘要、關(guān)鍵詞
摘要：隨著科技日益直向整體化、交叉化和數(shù)字化以及微電子技術(shù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，機(jī)電一體化逐漸成為國民經(jīng)濟(jì)增長的重要推助力。現(xiàn)如今，我國的機(jī)電一體化已取得初步成效，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，有效解決了人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、不可控質(zhì)量影響因素多等問題。本文將對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行簡要概述，并展望其未來發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展趨勢(shì)
探究機(jī)電一體化的發(fā)展及應(yīng)用
一、機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)越性
與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性：
（一）使用安全性和可靠性提高
一般機(jī)電一體化產(chǎn)品都具有自動(dòng)監(jiān)視、提醒、報(bào)警等自動(dòng)保護(hù)功能，可以減少和避免人身和設(shè)備事故，設(shè)備的使用安全性能明顯提高。
（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高
一體化的機(jī)電產(chǎn)品具有自動(dòng)控制和自動(dòng)處理信息的功能，其靈敏度、精確度等都有很大提高，可以確保機(jī)械按照設(shè)計(jì)要求完動(dòng)工作，減少人為者主觀因素的影響。
（三）人機(jī)交流和復(fù)合功能進(jìn)一步得到提升
一體化機(jī)電普遍采用電子屏數(shù)字顯示和程控技術(shù)，減少了許多外延性的操作，更加方便、簡單，人機(jī)互動(dòng)更容易。自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)保護(hù)等便多的智能化功能，能在不同工作場(chǎng)合領(lǐng)域適應(yīng)更多的工作要求。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
（一）數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床又稱數(shù)字控制機(jī)床，是配置程序控制系統(tǒng)的一種自動(dòng)化機(jī)床。經(jīng)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，機(jī)電一體化技術(shù)是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的可靠支撐，不僅提了升數(shù)控機(jī)床的加工精度、加工質(zhì)量以及加工效率，同時(shí)還有助于加工性能多樣化，以滿足多元化的工業(yè)生產(chǎn)要求。數(shù)控機(jī)床的實(shí)際生產(chǎn)制造過程中，機(jī)電一體化技術(shù)為總線系統(tǒng)和CPU之間的多重連接提供便利，這對(duì)提高管理效率，豐富數(shù)控機(jī)床種類極為重要。首先，可以削弱多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的排斥效應(yīng)，為機(jī)床使用周期的延長、生產(chǎn)效率的提高奠定了良好基礎(chǔ);其次，用戶可以按照實(shí)際生產(chǎn)需求，對(duì)操作管理進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)，大幅度提高了數(shù)控機(jī)床的智能化水平。
（二）分布式控制系統(tǒng)
機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)，可以針對(duì)性解決集中控制系統(tǒng)的不足。首先，便于分布式控制系統(tǒng)進(jìn)行控制流程簡化，提高操作穩(wěn)定性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)主機(jī)的有效管控。其次，可以強(qiáng)化系統(tǒng)運(yùn)行的安全管理。具體來講，分布式系統(tǒng)與機(jī)電一體化技術(shù)的結(jié)合，有助于控制級(jí)別多樣化，以便針對(duì)不同生產(chǎn)情況，主機(jī)可以進(jìn)行不同的操作管理。同時(shí)，還可以化繁為簡，優(yōu)化在線生產(chǎn)以及生產(chǎn)計(jì)劃等功能，大幅度減少因控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致的一系列后續(xù)問題。
（三）全自動(dòng)照相機(jī)
全自動(dòng)照相機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的另一代表性產(chǎn)品。該類型照相機(jī)可以利用微電子技術(shù)，根據(jù)光線條件、拍攝距離等，自動(dòng)對(duì)光圈、曝光速度以及焦距進(jìn)行最優(yōu)化選擇。全自動(dòng)照相機(jī)主要分為機(jī)械與電子兩大組成部分，它們互相協(xié)作，是一個(gè)不可分割的整體。全自動(dòng)照相機(jī)不僅包含精密機(jī)械以及復(fù)雜電路，同時(shí)還涉及光電檢測(cè)、液晶顯示等多種先進(jìn)技術(shù)。
（四）工業(yè)機(jī)器人
在工業(yè)生產(chǎn)過程中，危險(xiǎn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及作業(yè)環(huán)境惡劣等情況在所難免，這導(dǎo)致人工操作存在諸多安全隱患。基于此，人們結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，利用機(jī)器人代替人工進(jìn)行高危操作，以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度以及作業(yè)危險(xiǎn)性，有效避免安全事故頻發(fā)問題。縱觀工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史，有3個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)：第一代機(jī)器人只能機(jī)械性重復(fù)簡單工作，其自動(dòng)化水平以及對(duì)于外界環(huán)境變化的敏感度偏低;第二代機(jī)器人可以部分感知外界工況，并可對(duì)部分信息進(jìn)行判斷與分析;第三代機(jī)器人的智能化水平較高，基本可以模擬人腦思維模式。這也是當(dāng)下機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)核心課題。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
（一）人工智能
人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)的智能化建設(shè)提供了可靠技術(shù)支撐。人工智能，就是指機(jī)械設(shè)備擁有人腦思維能力，可以自主思考問題，并及時(shí)對(duì)傳感器收集信息進(jìn)行有效分析與處理。與前兩代機(jī)器人相比，第三代機(jī)器人的人工智能水平得到大跨步發(fā)展。與此同時(shí)，學(xué)習(xí)能力也是人工智能技術(shù)的重中之重，可以有效提升機(jī)電設(shè)備控制管理系統(tǒng)的精確性、高效性。
（二）網(wǎng)絡(luò)化
當(dāng)今社會(huì)是信息化時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)化是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要發(fā)展趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)信息通訊技術(shù)的合理應(yīng)用，可以強(qiáng)化機(jī)電一體化的遠(yuǎn)程管控質(zhì)量，工作人員不需要對(duì)生產(chǎn)車間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，就可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)反饋生產(chǎn)信息，對(duì)生產(chǎn)規(guī)劃進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，并根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。
（三）模塊化
實(shí)現(xiàn)模塊化是機(jī)電一體化發(fā)展的迫切需求。然而，由于市場(chǎng)上的機(jī)電一體化產(chǎn)品五花八門，且不同配件往往產(chǎn)于不同的制造廠商，導(dǎo)致同一類型的機(jī)械設(shè)備多少會(huì)存在一定差異。同時(shí)，模塊化對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)提出了更嚴(yán)格的要求，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模塊化，并不容易。因此，相關(guān)人員應(yīng)加大研發(fā)力度，充分調(diào)動(dòng)一切可利用資源，不斷拓展資金渠道，為部件接口統(tǒng)一化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
四、缺乏全、系統(tǒng)的并且實(shí)地性的專業(yè)信息平臺(tái)
為應(yīng)對(duì)技術(shù)壁壘和反傾銷，應(yīng)由政府和行業(yè)協(xié)會(huì)、出口企業(yè)建立全面系統(tǒng)的專業(yè)信息平臺(tái)。我國缺和一個(gè)綜合性的信息平臺(tái)，使政府的調(diào)控和監(jiān)督作用難以有效發(fā)揮，行業(yè)協(xié)會(huì)的作用也很難到位，企業(yè)對(duì)國際標(biāo)準(zhǔn)或進(jìn)口國標(biāo)準(zhǔn)等信息滯后，技術(shù)發(fā)展遇到壁壘。
五、應(yīng)有的技術(shù)法規(guī)體系、市場(chǎng)管理體系不完善
我國有許多產(chǎn)品沒有建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，存在有標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一或低于標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。這對(duì)于向其它國家作為主機(jī)出口發(fā)展方向的企業(yè)是一個(gè)無缺失。執(zhí)法的不嚴(yán)不及明也使企業(yè)沒有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)，使我國機(jī)電產(chǎn)品在國際市場(chǎng)存在很大的質(zhì)量疑問。
要使我國的機(jī)電產(chǎn)品在國際上有一足之地，要完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)的建設(shè)。
六、結(jié)束語
綜上所述，機(jī)電一體化包含計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)、電子信息技術(shù)等多方面內(nèi)容，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力以及工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有直接性影響。只有機(jī)電一體化理念與時(shí)俱進(jìn)，才能保障我國工業(yè)生產(chǎn)力在國際市場(chǎng)占有一席之地。因此，相關(guān)政府主管部門應(yīng)健全制度體系，完善生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，積極拓展資金渠道，鼓勵(lì)企業(yè)創(chuàng)新技術(shù)，促進(jìn)機(jī)電一體化在人工智能、網(wǎng)絡(luò)以及模塊化、綠色化等方面實(shí)現(xiàn)大跨步的飛躍，為社會(huì)發(fā)展以及GDP增長提供可靠推助力。
參考文獻(xiàn)
1、謝明揚(yáng)，杜明鑒.機(jī)電一體化技術(shù)在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49(09):144+148.
篇2
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
（一）機(jī)械本體技術(shù)
機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
（二）傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。
（三）信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計(jì)算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
（四）驅(qū)動(dòng)技術(shù)
電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。
（五）接口技術(shù)
為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
（六）軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
（一）數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、開放性設(shè)計(jì)，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過程的動(dòng)態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。
4、大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能，同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、能實(shí)現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
（二）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
（三）柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉庫等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
（四）工業(yè)機(jī)器人
第1代機(jī)器人亦稱示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡單信息，通過計(jì)算機(jī)處理、分析，做出一定的判斷，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制，表現(xiàn)出低級(jí)智能，已開始走向?qū)嵱没坏?代機(jī)器人即智能機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)，與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：
（一）智能化
智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。
（二）系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意的剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng)，一般除RS232等常用通信方式外，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
（三）微型化
微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可進(jìn)入一般機(jī)械無法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。
（四）模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
（五）網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
（六）綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。
【參考文獻(xiàn)】：
1、李運(yùn)華.機(jī)電控制[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2003.
2、芮延年.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2004.
篇3
2機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：（1）20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時(shí)，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。（2）20世紀(jì)70—80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。（3）20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國家相比，仍有相當(dāng)差距。
3機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面：
3．1智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。
3．2模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的，還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定出國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)，還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，模塊化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3．3網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(homenet)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computerintegratedappliancesystem，CIAS)，能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
3．4微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
3．5環(huán)保化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。
3．6系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)。一般除RS232外，還有RS485等智能化通信接口。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等，顯得越來越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化；另一層是模仿生物機(jī)理，研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)而研制出來的。
綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻(xiàn)：
［1］李建勇．機(jī)電一體化技術(shù)［M］．北京：科學(xué)出版社，2004.
篇4
煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品是把各項(xiàng)高新技術(shù)融于一體的高科技產(chǎn)品，其主要技術(shù)包括：微電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、人工智能、傳感產(chǎn)品可靠性等等，這些都是科技高速發(fā)展的熱門技術(shù)。在煤礦企業(yè)中，開始利用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)煤炭系統(tǒng)進(jìn)行改造舊設(shè)備和開發(fā)新產(chǎn)品，并取得了巨大的成功，這讓人們清楚地意識(shí)到，機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)高效、安全、機(jī)械化采煤和煤礦機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑。
二、煤礦機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用
2.1礦井運(yùn)輸提升產(chǎn)品的應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)中，因?yàn)楝F(xiàn)代化煤礦發(fā)展的需要，對(duì)煤礦機(jī)械化采煤提出更高的要求，那么隨之對(duì)井下、井上的運(yùn)輸和提升系統(tǒng)的要求也就越來越高。如今，對(duì)于國外一些采煤技術(shù)比較先進(jìn)的國家，煤礦井下大巷的運(yùn)輸系統(tǒng)大多是采用帶式運(yùn)輸機(jī)，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅(qū)動(dòng)方式，主要以電力電子器件為核心。在英國和意大利等國家，高性能、高可靠性的磁阻電機(jī)在煤礦提升系統(tǒng)中也得以應(yīng)用。還有德國自主研發(fā)的內(nèi)裝式交——交變頻調(diào)速提升機(jī)，它采用機(jī)電一體化技術(shù)把電機(jī)和滾筒做成一體，這樣的融合技術(shù)不論在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還是在電氣控制系統(tǒng)方面在世界上都處于領(lǐng)先地位。
在我國，大多數(shù)煤礦井下生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了皮帶化，采用大巷強(qiáng)力帶式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)姆绞揭卜浅Ｆ毡椤Ａ硗猓?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展也非常迅速，它們具有很多種及時(shí)故障診斷和自我保護(hù)等功能，如應(yīng)用過程中的軸承溫度、倒轉(zhuǎn)、跑偏及斷帶等故障，可能在某些方面沒有面面俱到，在使用上還不能滿足一些功能，但是從發(fā)展的角度看問題，這的確是一個(gè)很好的開始。目前，我國直徑在兩米以上的提升機(jī)有1700多臺(tái)，其中90%為交流提升機(jī)，并且均是采用轉(zhuǎn)差功率消耗型的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，電控系統(tǒng)部分絕大多數(shù)仍采用繼電器——接觸器系統(tǒng)，只有一小部分采用可控制編程器。直流提升機(jī)多數(shù)為發(fā)電機(jī)拖動(dòng)，雖有部分可控硅供電系統(tǒng)，也均為模擬量控制。而PLC可編程控制器使用比較簡單，程序設(shè)計(jì)起來也比較容易，不需要一些復(fù)雜的輸入輸出接口裝置，抵抗外界的干擾能力也很強(qiáng)，因此，它能在環(huán)境比較惡劣的情況下進(jìn)行長時(shí)間工作。
2.2綜合機(jī)械化采煤1970年，我國自主設(shè)計(jì)制造裝配了第一套綜合機(jī)械化采煤工作面，并在大同礦務(wù)局進(jìn)行試驗(yàn)使用，一直試驗(yàn)使用到80年代后期，這項(xiàng)技術(shù)的使用標(biāo)志著我國的煤礦綜合機(jī)械化采煤有了重大的突破性發(fā)展，推動(dòng)了煤礦自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程，同樣，采煤機(jī)也由液壓牽引開始轉(zhuǎn)向電牽引；液壓支架的控制系統(tǒng)也逐漸向計(jì)算機(jī)化發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為核心，采用電液控制，移架自動(dòng)化得以實(shí)現(xiàn)。另外，對(duì)工作面刮板運(yùn)輸機(jī)也進(jìn)行了微機(jī)監(jiān)控裝置的配置，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制。機(jī)電一體化技術(shù)在綜合機(jī)械化采煤中的應(yīng)用，使設(shè)備動(dòng)作趨于協(xié)調(diào)，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業(yè)帶來了更高的經(jīng)濟(jì)效益。
2.3礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)從多數(shù)煤礦使用監(jiān)控系統(tǒng)的效果來看，還存在一些問題，但是主要問題是傳感器的不足，并且使用過程中，其穩(wěn)定性相對(duì)較差，使用壽命不足，一些研究所和使用單位在這方面進(jìn)行了大量的研究，對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)也實(shí)施多次再設(shè)計(jì)改進(jìn)措施，但仍然沒有得到預(yù)期的效果，因此這些在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用率不是很高。在國外，由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件技術(shù)發(fā)展很快，運(yùn)行速度和質(zhì)量也在不斷提高，傳輸介質(zhì)由同軸電纜發(fā)展到光纜，信息媒體由字符發(fā)展到聲像，煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，他們的機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用已有了非常高的水平。我國煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭行業(yè)內(nèi)部機(jī)電一體化技術(shù)推廣應(yīng)用最快的產(chǎn)品，一些高校、科研所和企業(yè)正在研究和生產(chǎn)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。
三、對(duì)我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的思考
在20世紀(jì)，我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)(產(chǎn)品)取得了較大的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到了煤礦每個(gè)環(huán)節(jié)，但相對(duì)國外先進(jìn)煤礦還是比較落后的。因此，要讓我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)技術(shù)水平，必須掌握信息時(shí)代機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)和相關(guān)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)。:
應(yīng)提高我國煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的程度；以計(jì)算機(jī)為機(jī)電一體化的核心裝置，因?yàn)橛?jì)算機(jī)運(yùn)算和存貯能力非常強(qiáng)，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)盡可能的選用功能強(qiáng)大的嵌入式計(jì)算機(jī)，從而保證工作性能更可靠；對(duì)于新開發(fā)的煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)具有通信功能，同時(shí)，要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接通信控制；煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品需要達(dá)到智能化發(fā)展水平，能判斷機(jī)電設(shè)備和周圍環(huán)境的狀態(tài)，使設(shè)備能自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境并以最優(yōu)的狀態(tài)工作，同時(shí)能快速地對(duì)所采集的參數(shù)進(jìn)行分析，從而對(duì)故障進(jìn)行診斷，再根據(jù)這些診斷結(jié)果對(duì)以后工作過程中的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)；要對(duì)礦用傳感器進(jìn)行深入研究和開發(fā)，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命，同時(shí)考慮傳感器的數(shù)字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環(huán)境下進(jìn)行信號(hào)的測(cè)量，并保證其測(cè)量準(zhǔn)確度，并具有自校正、自診斷、狀態(tài)識(shí)別和自我調(diào)節(jié)等功能；要關(guān)注國內(nèi)外高新技術(shù)的發(fā)展，將那些適于煤礦井下工作環(huán)境的高新技術(shù)用于煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品，從而提高煤礦現(xiàn)代化，達(dá)到煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)。
四、結(jié)束語
煤礦機(jī)電一體化技術(shù)是煤礦綜合自動(dòng)化的發(fā)展基礎(chǔ)，更是煤礦企業(yè)信息化建設(shè)的重要支撐技術(shù)，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在采、掘、運(yùn)、裝備等方面的應(yīng)用和推廣，大力地推動(dòng)我國煤礦綜合生產(chǎn)力，同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)安全、高效、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的現(xiàn)代化、高科技煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
篇5
1.數(shù)控機(jī)床的問世,寫下了"機(jī)電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術(shù)為"機(jī)電一體化''''''''帶來勃勃生機(jī);
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機(jī)電一體化"提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ);
4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機(jī)電一體化"躍上新臺(tái)階.
(二)"機(jī)電一體化"發(fā)展趨勢(shì)
1.光機(jī)電一體化.一般的機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此,引進(jìn)光學(xué)技術(shù),實(shí)現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)是能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動(dòng)力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì).
2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機(jī)電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強(qiáng)的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計(jì)成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個(gè)子系統(tǒng)是相互獨(dú)立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時(shí)具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點(diǎn)是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動(dòng)”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡單的“從上到下”的形勢(shì)而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時(shí)不穩(wěn)定，但在動(dòng)態(tài)(工作)時(shí)卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時(shí)，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)工作時(shí)，生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu)可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型機(jī)體，但如何使這些新型機(jī)體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點(diǎn)是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。
5.微型機(jī)電化——微型化。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，就沒有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了。屆時(shí)機(jī)械和電子完全可以“融合”，機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。
二、典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品
機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機(jī))和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)前景分析從略。
三、北京發(fā)展“機(jī)電一體化”而臨的形勢(shì)和任務(wù)
機(jī)電一體化工作主要包括兩個(gè)層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提高一步；二是開發(fā)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。
(一)北京“機(jī)電一體化”工作面臨的形勢(shì)
1.北京用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度
(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中，有60%以上的企業(yè)用微電子技術(shù)改造機(jī)床設(shè)備、工業(yè)窯爐、風(fēng)機(jī)電泵、生產(chǎn)過程的任務(wù)還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺(tái)機(jī)床設(shè)備亟需用微電子技術(shù)進(jìn)行改造；在已改造的近6500臺(tái)機(jī)床設(shè)備中，大約有15%需進(jìn)一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術(shù)進(jìn)行改造；且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進(jìn)一步應(yīng)用模糊技術(shù)進(jìn)行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)CAD應(yīng)用還有較大差距。目前，北京工業(yè)品設(shè)計(jì)，CAD應(yīng)用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內(nèi)先進(jìn)地區(qū)也超過了30%)；CAD的覆蓋率才達(dá)到11%(而全國CAD應(yīng)用工程領(lǐng)導(dǎo)小組指出，“八五”期間大中型企業(yè)要達(dá)到35%，中小型骨干企業(yè)要達(dá)到15%—20%；到“九五”時(shí)，按國務(wù)委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價(jià)值的各種風(fēng)機(jī)電泵裝機(jī)容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進(jìn)行改造的任務(wù)，占總?cè)蝿?wù)量的99.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個(gè)能源嚴(yán)重缺乏的城市，1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標(biāo)煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進(jìn)的工業(yè)化國家高近9倍。因此，北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務(wù)非常重，而電力電子技術(shù)是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機(jī)電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場(chǎng)占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種，每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種，更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場(chǎng)變化的需要，影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
1993年，北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品約837種，在當(dāng)年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中：機(jī)械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種，機(jī)電一體化產(chǎn)品不到150種機(jī)電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強(qiáng)；儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種，機(jī)電一體化產(chǎn)品210種，機(jī)電一體化產(chǎn)品所占比例為60%；輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種，機(jī)電一體化、智能化產(chǎn)品15種，機(jī)電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%；汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費(fèi)用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)；與國內(nèi)先進(jìn)水平相差一半左右。
3.北京用機(jī)電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重，且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機(jī)電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場(chǎng)需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設(shè)備。這是解決機(jī)電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時(shí)，可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。
另外，從市場(chǎng)需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進(jìn)口量都比較大，因此亟需發(fā)展。
(二)北京“機(jī)電一體化”工作的任務(wù)
北京在機(jī)電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品，促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進(jìn)機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻(xiàn)。
1.北京應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點(diǎn)
(1)大力采用模糊技術(shù)，工業(yè)爐窯改造應(yīng)上新臺(tái)階
國內(nèi)外成功的范例表明，應(yīng)用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計(jì)算機(jī)和PID技術(shù)好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時(shí)要大力推廣應(yīng)用模糊技術(shù)，到2000年，對(duì)應(yīng)該進(jìn)行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊技術(shù)等先進(jìn)電子信息技術(shù)改造完畢，其中采用模糊技術(shù)改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術(shù)，機(jī)床高備改造要達(dá)新水平
對(duì)機(jī)床設(shè)備的改造重點(diǎn)應(yīng)放在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用上。根據(jù)需要和可能，到1995年，北京應(yīng)該改造的機(jī)床設(shè)備(8420臺(tái))的改造率要達(dá)80%以上，到本世紀(jì)末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術(shù)，風(fēng)機(jī)電泵改造要攀新高度
風(fēng)機(jī)、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用作為重點(diǎn)來抓。到1995年，應(yīng)該采用變頻調(diào)速技術(shù)改造的風(fēng)機(jī)、電泵要改造完60%；到本世紀(jì)末，北京的風(fēng)機(jī)、電泵和其它調(diào)速電機(jī)要普遍；采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)。
(4)優(yōu)先應(yīng)用CAD／CAM技術(shù)，工業(yè)設(shè)計(jì)水平提高要有新目標(biāo)
北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，設(shè)計(jì)工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業(yè)系統(tǒng)CAD的應(yīng)用率為17%，CAD的覆蓋率為11%，到1995年應(yīng)分別達(dá)到20%和15%，本世紀(jì)末，要力爭(zhēng)分別達(dá)到55%和45%。
2.北京機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標(biāo)
(1)總體目標(biāo)：到1995年全市的機(jī)電一體化產(chǎn)品數(shù)應(yīng)不少于800種，2000年，應(yīng)不少于2000種，機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)電一體化率分別達(dá)到25%和60%。
(2)單項(xiàng)目標(biāo)：
機(jī)床數(shù)控化率：1995年，產(chǎn)量數(shù)控化率達(dá)5%，產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)16%；2000年，分別達(dá)12%和40%。
汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費(fèi)用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。
PLC的開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間，開發(fā)能力要穩(wěn)居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的PLC生產(chǎn)基地之一。
“電力電子”開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術(shù)和第三代電力電子器件的開發(fā)技術(shù)。“九五”期間第三代電力電子器件的生產(chǎn)要形成經(jīng)濟(jì)批量。在電力電子產(chǎn)品應(yīng)用方面，“八五”期間，開關(guān)電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品；交流變頻調(diào)速裝置要達(dá)到批量生產(chǎn)程度；高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯；“九五”，北京要形成一個(gè)具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
模糊控制器的開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術(shù)控制器的開發(fā)生產(chǎn)基地，開發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術(shù)控制系統(tǒng)典型產(chǎn)品來；交逐步將模糊技術(shù)應(yīng)用于家用電器中。1995年，空調(diào)器、洗衣機(jī)、電冰箱、吸塵器、電風(fēng)扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達(dá)到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀(jì)末，北京家用電器模糊技術(shù)普及率要達(dá)到50%以上。
其它機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)能力：微機(jī)控制多色印刷機(jī)要穩(wěn)居全國第一；電子醫(yī)療儀器的開發(fā)、生產(chǎn)爭(zhēng)取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產(chǎn)量上全國領(lǐng)先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組為代表的發(fā)電設(shè)備要形成綜合配套能力，打出規(guī)模效益來；數(shù)字化、智能化儀器儀表，自動(dòng)化裝置要上品種、上批量……
總之，機(jī)電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，又是開啟北京機(jī)電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機(jī)電一體化”發(fā)展兩方面的目標(biāo)，那么，到本世紀(jì)末，北京就會(huì)形成一個(gè)銷售額超過200億元的機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)。其中，數(shù)控機(jī)床、機(jī)電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設(shè)備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機(jī)電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；PLC模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動(dòng)化智能化輕工民用電器產(chǎn)品銷售額可超過25億元。機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍，也是機(jī)電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。
四、北京發(fā)展“機(jī)電一體化”的對(duì)策
(一)加強(qiáng)統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計(jì)劃
目前，北京地區(qū)從事“機(jī)電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套發(fā)展策略和計(jì)是。同時(shí)，市政府各有關(guān)委、辦、局(總公司)也有不少相應(yīng)的發(fā)展計(jì)劃與規(guī)劃。各單位的計(jì)劃由于受各自立足點(diǎn)、著眼點(diǎn)的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關(guān)計(jì)劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議市政府責(zé)成有關(guān)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，制定出北京統(tǒng)管全局的“機(jī)電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車!
(二)強(qiáng)化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會(huì)”作用
目前，北京“機(jī)電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個(gè)“機(jī)電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機(jī)構(gòu)，根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟(jì)體制改革的精神，以及機(jī)電一體化行業(yè)特點(diǎn)，我們建議，盡快加強(qiáng)北京機(jī)電一體化協(xié)會(huì)的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能。
“協(xié)會(huì)”要進(jìn)一步擴(kuò)大領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)——理事會(huì)的代表層面和復(fù)蓋面，要加強(qiáng)辦公室、秘書處的建設(shè)；要通過其精明干練的辦事機(jī)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)實(shí)體，組織“行業(yè)”發(fā)展計(jì)劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整，進(jìn)行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點(diǎn)工程的試點(diǎn)和有關(guān)項(xiàng)目的發(fā)標(biāo)、招標(biāo)工作……
(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度
優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會(huì)上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機(jī)電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發(fā)展“機(jī)電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開綠燈；盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。
增大支持力度，在技術(shù)政策上，要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)未采用機(jī)電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強(qiáng)制淘汰；大力提倡用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，對(duì)有關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對(duì)有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用項(xiàng)目優(yōu)先立項(xiàng)、優(yōu)先支持，對(duì)在技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻(xiàn)的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)等。
在經(jīng)濟(jì)政策上，要多給機(jī)電一體化科研攻關(guān)課題、開發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目利用科技專項(xiàng)基金和科技三項(xiàng)費(fèi)用的機(jī)會(huì)；銀行發(fā)設(shè)貸款要多向機(jī)電一體化技術(shù)改進(jìn)、生產(chǎn)合資和機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)模化建設(shè)項(xiàng)目上傾斜；成立“機(jī)電一體化”發(fā)展基金，支持機(jī)電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。
(四)突出發(fā)展重點(diǎn)，兼顧“兩個(gè)層次”
機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣，而我們的財(cái)力、人力和物力是有限的，因此我們?cè)谧C(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)不能面面俱到、平鋪直敘，而應(yīng)分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個(gè)層次上的工作。第一個(gè)層次是“面上”的工作，即用電子信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，在傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備上植入或嫁接上微電子(計(jì)算機(jī))裝置，使“機(jī)械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個(gè)層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，就把“機(jī)械”與“電子”統(tǒng)一起來進(jìn)行考慮，使“機(jī)械”與“電子”密不可分，深度結(jié)合，生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機(jī)電一體化。
我們認(rèn)為，北京“機(jī)電一體化”發(fā)展，當(dāng)務(wù)之急，重中之重是：
抓緊開發(fā)生產(chǎn)GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應(yīng)用裝置——交流變頻調(diào)速器、逆變焊機(jī)、高頻電子鎮(zhèn)流器等，用電力電子技術(shù)進(jìn)行的節(jié)能、節(jié)材為主要目的的技術(shù)改造；
篇6
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手。
（一）機(jī)械本體技術(shù)
機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
（二）傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。
（三）信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計(jì)算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
（四）驅(qū)動(dòng)技術(shù)
電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。
（五）接口技術(shù)
為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
（六）軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
（一）數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、開放性設(shè)計(jì)，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過程的動(dòng)態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。
4、大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能，同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、能實(shí)現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
（二）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
（三）柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉庫等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
（四）工業(yè)機(jī)器人
第1代機(jī)器人亦稱示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡單信息，通過計(jì)算機(jī)處理、分析，做出一定的判斷，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制，表現(xiàn)出低級(jí)智能，已開始走向?qū)嵱没坏?代機(jī)器人即智能機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)，與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。
（一）智能化
智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。
（二）系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意的剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng)，一般除RS232等常用通信方式外，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
（三）微型化
微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可進(jìn)入一般機(jī)械無法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。
（四）模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
（五）網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
（六）綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述，機(jī)電一體化是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。
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篇7
機(jī)電一體化技術(shù)就是機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息處理和自動(dòng)控制技術(shù)綜合運(yùn)用的復(fù)合技術(shù)，是微電子技術(shù)向傳統(tǒng)機(jī)械工程滲透而形成的融合機(jī)械工程、電氣工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的新興綜合技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)順應(yīng)了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律，顯示了強(qiáng)大的生命力。由于煤炭生產(chǎn)是將數(shù)百、數(shù)千萬噸煤炭從地層深處采掘、運(yùn)送到地面，因此需采用大量的機(jī)電設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，而機(jī)電一體化煤礦產(chǎn)品則是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的最好選擇。機(jī)電一體化將機(jī)械與電子技術(shù)融為一體，使物流、能流、信息流融為一體。
二、機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦中的主要應(yīng)用
2.1機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用礦井提升機(jī)是目前煤礦機(jī)電一體化、自動(dòng)化水平最高的設(shè)備，全數(shù)字化交直流提升機(jī)。尤其是內(nèi)裝式提升機(jī)，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動(dòng)合為一體，機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡化，充分體現(xiàn)了機(jī)械-電力電子-計(jì)算機(jī)-自動(dòng)控制的綜合體。而全數(shù)字化提升機(jī)高度可靠，采用總線方式，大大簡化了電器安裝，此外，硬件配置簡單，互相兼容。“九五”期間，國產(chǎn)數(shù)字化直流提升機(jī)已成為煤礦提升機(jī)的首選機(jī)型。我國研制成功的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化提升機(jī)，其核心部分ASCS是由雙CPU構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其性能先進(jìn)、操作簡便、準(zhǔn)確可靠。此外，我國還應(yīng)用SIMADYND和S7研制成功了第一臺(tái)交-交變頻器供電的交流提升機(jī)。目前，最大裝機(jī)容量已達(dá)到5000kW，主、副井提升機(jī)可做到全自動(dòng)化，不需要專門的絞車司機(jī)。
2.2機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用電牽引采煤機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用。與液壓牽引相比，它具有一下特點(diǎn):①良好的牽引特性:可以在采煤機(jī)前進(jìn)時(shí)提供牽引力，使其克服阻力移動(dòng)，也可以在采煤機(jī)下滑時(shí)進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，向電網(wǎng)反饋電能。②可用于大傾角煤層:牽引電動(dòng)機(jī)軸端裝有停機(jī)時(shí)防止機(jī)器下滑的制動(dòng)器，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)制動(dòng)力矩為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.6～2.0倍，所以電牽引采煤機(jī)可用在40°~50°傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置。③運(yùn)行可靠，使用壽命長，電牽引和液壓牽引不同，前者除電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子有磨a損外，其它元件均無磨損，因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工作量小。④反應(yīng)靈敏，動(dòng)態(tài)特性好:電控系統(tǒng)能及時(shí)調(diào)整各種參數(shù)，防止采煤機(jī)超載運(yùn)行。⑤結(jié)構(gòu)簡單、效率高:電牽引采煤機(jī)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能只做一次轉(zhuǎn)換，效率可達(dá)99%，而液壓采煤機(jī)的效率只有65%-70%左右。
1991年煤炭總院上海分院與波蘭瑪克公司合作，研制成功我國第一臺(tái)采用交流變頻調(diào)速M(fèi)G344-PWD型薄煤層強(qiáng)力爬底板電牽引采煤機(jī)以來，我國的電牽引采煤機(jī)有了較快的發(fā)展。國內(nèi)上海天地公司、太原礦山機(jī)械廠、西安煤機(jī)廠、雞西煤機(jī)廠等都生產(chǎn)交流變頻和直流電牽引采煤機(jī)，而且得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過近20年的研制開發(fā)，我國的電牽引采煤機(jī)一逐步走向成熟，為煤礦生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步起到了積極的推動(dòng)作用。
2.3機(jī)電一體化技術(shù)在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用帶式輸送機(jī)由于長距離連續(xù)輸送、輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備。因此，成為近幾年來機(jī)電一體化技術(shù)的研究重點(diǎn)。目前主要采用機(jī)、電、液一體化的CST可控軟啟動(dòng)裝置。它是一種專門為平滑起動(dòng)運(yùn)送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計(jì)的軟驅(qū)動(dòng)裝置。一條皮帶運(yùn)輸機(jī)可以由一臺(tái)或幾臺(tái)CST驅(qū)動(dòng)。由于尚未解決動(dòng)態(tài)分析和在線監(jiān)控技術(shù)以及啟動(dòng)延遲技術(shù)，我國帶式輸送機(jī)的中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)不能不知過多，一般為3點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，這樣就限制了輸送機(jī)的單機(jī)長度和運(yùn)量。而且，輸送機(jī)的監(jiān)控設(shè)備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低，和發(fā)達(dá)國家相比存在顯著的差距。
2.4其他煤礦機(jī)電一體化裝置液壓支架則向電液控制方向發(fā)展，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與液壓控制有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)定壓雙向鄰架或成組自動(dòng)移架，避免對(duì)頂板和支架產(chǎn)生沖擊載荷。我國神華集團(tuán)大柳塔礦采用從德國和美國引進(jìn)的電液控制的支架，移架速度為6～8s/架，最快的移架速度達(dá)3s/架。電液控制裝置還可檢測(cè)支架的工作狀態(tài)。
煤礦供電的特點(diǎn)是供電要可靠，質(zhì)量要高，能滿足大功率設(shè)備的要求。因此應(yīng)該推廣節(jié)能型產(chǎn)品。高壓開關(guān)柜采用維護(hù)量小，使用壽命長的真空開關(guān)。采用集中補(bǔ)償和就地補(bǔ)償相結(jié)合的辦法提高功率因數(shù)，減少供電系統(tǒng)無功電流，減少無功功率損耗。目前高、低開關(guān)柜普遍采用了“微機(jī)保護(hù)”，具備網(wǎng)絡(luò)功能，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控、遙測(cè)、遙信和遙調(diào)。
三、煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)
我國自造的煤礦機(jī)電一體化設(shè)備都具有智能化、程序化、信息化的特點(diǎn)，以及設(shè)備體積小、操作、維護(hù)方便、保護(hù)齊全、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。這些設(shè)備在煤炭生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，不僅減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且極大地提高了煤礦的生產(chǎn)水平和能力，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是，我國的煤礦機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比，還有一定的差距，因此還有很多的工作需要繼續(xù)研究，其未來的發(fā)展趨勢(shì)是:①開發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以煤礦開采技術(shù)及配套裝備為主導(dǎo)的核心技術(shù)，研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心裝置；②增加產(chǎn)品的通信功能，以適應(yīng)綜合自動(dòng)化的需要；③開發(fā)以微處理器和微機(jī)為基礎(chǔ)的礦井設(shè)備工況和健康監(jiān)測(cè)以及微處理器、計(jì)算機(jī)和專家系統(tǒng)的應(yīng)用等；④煤礦機(jī)器人仍然是煤礦機(jī)電一體化技術(shù)今后研究的重點(diǎn)之一。
四、結(jié)束語
近年來，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的飛快發(fā)展，信息流成為機(jī)電一體化的主要特色。其產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化，在性能和功能方面均實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。因此，機(jī)電一體化技術(shù)是企業(yè)信息化的重要支撐技術(shù)，是礦山綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運(yùn)裝備的應(yīng)用和推廣，極大地提升了我國煤礦生產(chǎn)的綜合實(shí)力，為實(shí)現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
機(jī)電一體化實(shí)用手冊(cè)[M].北京:科學(xué)出版社.2007.
篇8
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
（一）機(jī)械本體技術(shù)
機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
（二）傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。
（三）信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計(jì)算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
（四）驅(qū)動(dòng)技術(shù)
電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。
（五）接口技術(shù)
為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
（六）軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
（一）數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、開放性設(shè)計(jì)，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過程的動(dòng)態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。
4、大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能，同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、能實(shí)現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
（二）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
（三）柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉庫等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
（四）工業(yè)機(jī)器人
第1代機(jī)器人亦稱示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡單信息，通過計(jì)算機(jī)處理、分析，做出一定的判斷，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制，表現(xiàn)出低級(jí)智能，已開始走向?qū)嵱没坏?代機(jī)器人即智能機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)，與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：
（一）智能化
智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。
（二）系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意的剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng)，一般除RS232等常用通信方式外，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
（三）微型化
微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可進(jìn)入一般機(jī)械無法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。
（四）模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
（五）網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
（六）綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。
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篇9
2.1套料技術(shù)配置缺乏科學(xué)合理性
由于數(shù)控坡口機(jī)所擁有的編程是十分的繁雜的，因此在進(jìn)行使用的時(shí)候，若是進(jìn)行操作出現(xiàn)失誤，那么就會(huì)使鋼材等材料出現(xiàn)切割過量的現(xiàn)象，往往來說，進(jìn)行切割的速度越快，那么材料過量的現(xiàn)象就越多，糟蹋的材料就更多。一般情況下，所采用的數(shù)控坡口機(jī)經(jīng)常使用到的軟件就是將DXF或者是CAD等有關(guān)的相應(yīng)零件圖轉(zhuǎn)化成為比較簡單的NG切割數(shù)據(jù)，然后再采用人工的方法在數(shù)控坡口機(jī)上實(shí)行材料編排。但是這一切割方法只適合于對(duì)部分的鋼材料實(shí)行切割工作，對(duì)于那些整一個(gè)的鋼材料實(shí)行切割行為就比較困難了，從而導(dǎo)致管道鋼材料受到糟蹋的現(xiàn)象出現(xiàn)，甚至有時(shí)還會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)簡單或較小的行為而致使整一個(gè)管道出現(xiàn)作廢的情況。與此同時(shí)，由于數(shù)控坡口機(jī)所擁有的編程基本上都是使用控制器工作的，這也就導(dǎo)致了數(shù)控坡口機(jī)很大一部分的時(shí)間都浪費(fèi)在編程的等候中，浪費(fèi)了大量的時(shí)間，使機(jī)器的工作率下降。
2.2比較過時(shí)的數(shù)控切割技術(shù)
數(shù)控坡口機(jī)在進(jìn)行工作的時(shí)候.首先就是要對(duì)材料進(jìn)行相應(yīng)的切割，這也是在對(duì)材料進(jìn)行焊接時(shí)的基礎(chǔ)。由此可見，數(shù)控坡口機(jī)進(jìn)行切割所擁有的良好質(zhì)量，對(duì)于接下來進(jìn)行焊接所產(chǎn)生的質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。但是到目前為止，我國在數(shù)控切割這一領(lǐng)域上還是擁有著非常多的問題，大多數(shù)的企業(yè)都會(huì)選擇在采用數(shù)控坡口機(jī)進(jìn)行切割的根本上，再加以刨邊機(jī)等各式有關(guān)的機(jī)械進(jìn)行協(xié)助，有的還會(huì)采用人工進(jìn)行加工等的方法進(jìn)行反復(fù)性的加工，這就必然導(dǎo)致需要產(chǎn)生過多的步驟。這樣一來，必然會(huì)造成數(shù)控坡口機(jī)進(jìn)行切割時(shí)產(chǎn)生的工作效率明顯的降低，與此同時(shí)，還使很多的鋼材等材料得到糟蹋，從而產(chǎn)生了濫用資源的現(xiàn)象。
3.為提高數(shù)控坡口技術(shù)水平采取的措施
3.1加強(qiáng)套料技術(shù)配置的科學(xué)合理化
由于數(shù)控坡口機(jī)在進(jìn)行切割的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)套料技術(shù)配置的不科學(xué)合理化，因此可以將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控坡口機(jī)上使套料數(shù)據(jù)的配置得到科學(xué)合理化。因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)具有使機(jī)械、電氣和計(jì)算機(jī)等各種有關(guān)的技術(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而使數(shù)控坡口機(jī)中擁有的套料數(shù)據(jù)得到較高程度上的合理配置，并且保障在進(jìn)行聯(lián)合的過程中，將套料本身所具有的作用和功能都得到充分的使用，進(jìn)而使數(shù)控坡口機(jī)的工作效率得到進(jìn)一步的提高。在進(jìn)行數(shù)控坡口機(jī)套料數(shù)據(jù)的配置的時(shí)候，可以通過先采用合適的軟件對(duì)數(shù)據(jù)等進(jìn)行改善并且提前進(jìn)行圖畫的編程，當(dāng)出現(xiàn)了較為全面性的套料數(shù)據(jù)以及切割步驟時(shí)，就可以利用坡口機(jī)進(jìn)行操作，完成對(duì)管道的切割，從而使大部分的鋼材等材料資源得到節(jié)約，促進(jìn)了數(shù)控坡口機(jī)的工作完成質(zhì)量和工作效率的提高。
3.2己女善和加強(qiáng)數(shù)控切割技術(shù)
從一定程度上來說，機(jī)電一體化是屬于采用高新科技實(shí)行的一種機(jī)械工作方式。由于我國在數(shù)控坡口機(jī)進(jìn)行切割的時(shí)候出現(xiàn)了種種問題，因此通過采用最新的高新科技對(duì)坡口機(jī)實(shí)行設(shè)計(jì)，提前在坡口機(jī)上對(duì)有關(guān)的零配件等進(jìn)行編排和編程，利用所產(chǎn)生的命令實(shí)行管道的切割工作。通過這種方式進(jìn)行切割，既使坡口機(jī)的切割速度得到一定程度上的提高，而且還為數(shù)控坡口機(jī)的切割質(zhì)量提供保障。不但能夠使所需要的鋼材料等材料得到減少，使運(yùn)行和生產(chǎn)成本得到降低，而且還大大的使數(shù)控坡口機(jī)切割的工作效率得到進(jìn)一步的提高。
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2.1電牽引采煤機(jī)在機(jī)電一體化設(shè)備中，電牽引采煤機(jī)屬于較為新型的一種。將電牽引采煤機(jī)與傳統(tǒng)的液壓式牽引設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，其在應(yīng)用過程中所具有的優(yōu)勢(shì)主要為：（1）自身具有較強(qiáng)的牽引特性；（2）應(yīng)用范圍包括存在較大傾度角的煤層區(qū)域；（3）應(yīng)用過程中的靈活度及動(dòng)態(tài)型的特性也較為優(yōu)良，因此能夠在整體系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)其內(nèi)部的各項(xiàng)參數(shù)值進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整優(yōu)化，以防出現(xiàn)超載運(yùn)行的情況；（4）運(yùn)用過程中的磨損度較小，因此使用壽命也較長；（5）設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡潔明了，工作效率及水平均能得到有效提升。國內(nèi)現(xiàn)有的采煤設(shè)備無法真正達(dá)到一個(gè)全面自動(dòng)化的水平，且尚未擁有集中式的監(jiān)控功能。大部分的國內(nèi)采煤設(shè)備通常采用的控制系統(tǒng)為微機(jī)式，相應(yīng)的傳感設(shè)備偏少，與國外發(fā)達(dá)國家相比，所能獲取到的信息數(shù)據(jù)也相對(duì)較少。
因此，我國如果想要在電牽引采煤機(jī)領(lǐng)域獲取到較為優(yōu)良的研究發(fā)展成果，則應(yīng)注重以下幾點(diǎn)的加強(qiáng)提升：（1）對(duì)裝機(jī)自身的功率進(jìn)行合理的加強(qiáng)增大，并將其相應(yīng)的性能參數(shù)值進(jìn)行提升；（2）積極采用一種集中化的高壓供電方式；（3）對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)行科技智能化的應(yīng)用；（4）將電牽引采煤設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的改進(jìn)，促使其發(fā)展方向?yàn)榻涣髡{(diào)速式。
2.2液壓支架控制系統(tǒng)液壓支架控制型系統(tǒng)主要是指將現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)核心技術(shù)與液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行完美的融合，從而實(shí)現(xiàn)一種自動(dòng)式的移架，以此減小對(duì)頂板等部分造成的沖擊力。對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)發(fā)展研究，國外諸多發(fā)達(dá)國家已獲取到了較為優(yōu)良的研究成果，并進(jìn)行了技術(shù)的廣泛應(yīng)用。液壓支架型控制技術(shù)在其應(yīng)用過程中主要采取的是一種微機(jī)式的監(jiān)控技術(shù)，在其應(yīng)用過程中能夠?qū)λ霈F(xiàn)的故障進(jìn)行查詢、保護(hù)以及控制等一系列的工作。對(duì)液壓支架型控制系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用，能夠?qū)⒚旱V生產(chǎn)工作的整體效率進(jìn)一步提升，并對(duì)其相應(yīng)的工作環(huán)境進(jìn)行改善，真正實(shí)現(xiàn)安全型生產(chǎn)。與發(fā)達(dá)國家相比，我國對(duì)于液壓支架控制系統(tǒng)的研究工作開展較晚，但經(jīng)過科研人員多年不懈的努力，我國對(duì)于液壓支架的研究已與國外水準(zhǔn)并無太大差距，但相應(yīng)的支架閥技術(shù)在研究過程中的水平卻較為落后。在液壓支架的使用過程中，支架閥是其中較為重要且關(guān)鍵的一部分，由于其水平的落后使得我國的液壓支架電液控制系統(tǒng)未能得到較為廣泛的推廣應(yīng)用。
2.3其余的煤礦機(jī)電一體化設(shè)備這里所提到的其余的煤礦機(jī)電一體化設(shè)備主要是指煤礦供電型設(shè)備。煤礦供電具有其自身較為獨(dú)立性的特色，即安全可靠性需加強(qiáng)，整體質(zhì)量需保持在正常標(biāo)準(zhǔn)之上，并且能夠?qū)Ω鞔蠊β试O(shè)備的運(yùn)行需求進(jìn)行充分的滿足。針對(duì)此種特點(diǎn)，應(yīng)積極進(jìn)行節(jié)能降耗型設(shè)備產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。高壓式的開關(guān)柜設(shè)備所采用的開關(guān)維護(hù)量偏小，且相應(yīng)的使用年限較長。運(yùn)用集中及就地式的補(bǔ)償方式能夠?qū)⒃O(shè)備內(nèi)部的功率因數(shù)進(jìn)行科學(xué)的提升，對(duì)其無功型電流量進(jìn)行有效控制，從而對(duì)無功型功率的損耗量進(jìn)行合理減少。在當(dāng)前，無論是高還是低開關(guān)柜所采用的均是微機(jī)式保護(hù)模式，自身具備較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)型功能，能夠在較長距離內(nèi)進(jìn)行各項(xiàng)遙控、遙信工作。
3煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
3.1從供電等級(jí)及其布局方面進(jìn)行考量現(xiàn)如今，隨著社會(huì)的逐步前進(jìn)與發(fā)展，供電等級(jí)也在逐步提升，地面式的特高供電等級(jí)已由原先的35kV調(diào)整為60kV，數(shù)值幾乎翻了一倍。3kV的供電綜采工作面現(xiàn)已開始全面實(shí)行，而相應(yīng)的10kV供電設(shè)備也已開始進(jìn)行應(yīng)用。供電活動(dòng)自身存在的環(huán)節(jié)較多，而其內(nèi)部的控制型設(shè)備也相對(duì)較多，網(wǎng)絡(luò)的分布狀況也在不斷地進(jìn)行變化。另外，移動(dòng)式的供電設(shè)備現(xiàn)已得到了較為廣泛的應(yīng)用。
3.2從單體設(shè)備電功率方面進(jìn)行考量現(xiàn)有的煤礦機(jī)電一體化技術(shù)已開始廣泛采用功率及效率水平均偏高的重型機(jī)電設(shè)備，相應(yīng)的采煤設(shè)備功率保持在2000kW左右，而相應(yīng)的刮板輸送機(jī)功率也已達(dá)到了2250kW的水平。在對(duì)某煤礦開采工作進(jìn)行煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用后，整體功率為1000kW、730kW的采煤設(shè)備均得到了實(shí)踐應(yīng)用，與原先的采煤設(shè)備功率相比，其工作效率已增加了一倍，而其配套類設(shè)備的功率也得以增強(qiáng)提升。
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“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式也是一種項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，是在老師的指導(dǎo)下，將項(xiàng)目交給學(xué)生，從信息的收集、方案的設(shè)計(jì)到項(xiàng)目實(shí)施及最終評(píng)價(jià)，都由學(xué)生負(fù)責(zé)。每個(gè)項(xiàng)目設(shè)置了多個(gè)任務(wù)，以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，將所要學(xué)習(xí)的新知識(shí)隱含在這些任務(wù)中，學(xué)生通過對(duì)所提出的任務(wù)進(jìn)行分析、討論，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中在老師的指導(dǎo)、幫助下找出解決問題的辦法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握。“教學(xué)做”一體化教學(xué)一般包括“項(xiàng)目設(shè)計(jì)———項(xiàng)目實(shí)施———項(xiàng)目評(píng)價(jià)”等環(huán)節(jié)。通過“資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、評(píng)估”等一系列完整的行動(dòng)來實(shí)施教學(xué)活動(dòng)，在“做中學(xué)，在學(xué)中做”，理論和實(shí)踐有機(jī)的融合到了一起，教學(xué)往往能達(dá)到事半功倍的效果。例如，在“學(xué)習(xí)情境一直流穩(wěn)壓電源的分析與實(shí)踐”模塊中，項(xiàng)目分成“掌握用萬用表識(shí)別與檢測(cè)二極管、穩(wěn)壓二極管、電解電容、發(fā)光二極管的方法”，“用數(shù)字電壓表和示波器觀察、測(cè)試二極管單相橋式整流電容濾波硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的波形和輸出直流電壓值”，“能按工藝要求進(jìn)行電路的裝配與調(diào)試”，“能排除裝配、調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象”4個(gè)任務(wù)，讓學(xué)生先了解要制作一個(gè)直流電源，不是照著電路圖進(jìn)行機(jī)械裝配，還要了解其每個(gè)部分的作用，從而激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在提出任務(wù)后，教師可以對(duì)任務(wù)進(jìn)行描述：在電子設(shè)備中，內(nèi)部電路都由直流穩(wěn)壓電源供電的。直流穩(wěn)壓電源在使用時(shí)，能向負(fù)載提供一個(gè)穩(wěn)定的直流電源。電路由四部分組成：變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。其中變壓電路由電源變壓器將市電220V電壓降到電路所需的交流值，整流電路由半導(dǎo)體二極管構(gòu)成的單相橋式整流電路組成，把變壓器次級(jí)交流電壓變換為脈動(dòng)直流電壓，再經(jīng)過電容濾波后送給穩(wěn)壓管組成的并聯(lián)型穩(wěn)壓電路得到一個(gè)平滑的符合負(fù)載需要的直流電壓。讓學(xué)生了解該項(xiàng)目情境，再分別列出完成這些任務(wù)必須要掌握的知識(shí)點(diǎn)和必須具備的技能，使得學(xué)生能夠明確自己通過此項(xiàng)目訓(xùn)練得到那些收獲。這樣，學(xué)生能在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，帶著興趣學(xué)習(xí)，為了完成感興趣的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，而學(xué)習(xí)必須掌握的理論知識(shí)；為了順利實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目，必須按照技能要求來操作，最后大部分學(xué)生都圓滿完成了設(shè)置的任務(wù)，不僅學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和技能，而且能夠通過經(jīng)歷工作過程提高自身的職業(yè)素養(yǎng)，達(dá)到教學(xué)目的。其它的項(xiàng)目情境也是一樣，理論是依據(jù)設(shè)置的實(shí)踐項(xiàng)目而展開的，實(shí)踐是依據(jù)教師傳授的理論知識(shí)而開展的，兩者相輔相成。理論教學(xué)遵循夠用為原則，相應(yīng)的設(shè)定需要掌握的實(shí)踐操作技能。實(shí)踐知識(shí)以深化為原則。實(shí)踐不僅可以促進(jìn)學(xué)生技能水平的提高，而且可以檢驗(yàn)理論、深化理論。因此，在項(xiàng)目制定中，實(shí)踐教學(xué)部分要充分考慮理論知識(shí)的延伸，真正體現(xiàn)做中學(xué)的理念。理論與實(shí)踐只有有機(jī)的結(jié)合到一起，通過一體化教學(xué)方式，才有可能促進(jìn)學(xué)生綜合職業(yè)能力的提高，為學(xué)生的就業(yè)和職業(yè)生涯發(fā)展提供必要條件。
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（二）實(shí)施過程中遇到的問題和解決方法
課程學(xué)時(shí)分配問題：以前的教學(xué)安排大多是每次2學(xué)時(shí)，這樣老師在完成講授理論知識(shí)后，學(xué)生沒有充足的時(shí)間將課堂上所講的理論知識(shí)進(jìn)行吸收，更不可能將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐上，再者上下次課時(shí)前面講的理論內(nèi)容忘記很多，基于此，將學(xué)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，理實(shí)一體化課程變?yōu)?學(xué)時(shí)，這樣做的好處是當(dāng)學(xué)生聽完老師講授的理論知識(shí)，還沒有忘記的時(shí)候，讓學(xué)生通過實(shí)踐操作來強(qiáng)化對(duì)理論知識(shí)的消化，這樣一方面有助于對(duì)知識(shí)的理解，另一方面提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。實(shí)施地點(diǎn)問題：傳統(tǒng)教學(xué)模式的授課地點(diǎn)通常是教室，以理論知識(shí)學(xué)習(xí)為主，不具備實(shí)踐操作的條件。理實(shí)一體化教學(xué)的實(shí)施地點(diǎn)則為實(shí)訓(xùn)室或?qū)嶒?yàn)室，這樣不僅具備理論知識(shí)教學(xué)的條件，還可以利用實(shí)訓(xùn)設(shè)備和儀器進(jìn)行實(shí)踐操作，這樣的話，老師可以一邊教授理論知識(shí)，一邊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)踐，教學(xué)的效果更佳。教學(xué)模式轉(zhuǎn)變問題：傳統(tǒng)教學(xué)模式中，老師在教學(xué)中占據(jù)主導(dǎo)地位，學(xué)生通常作為配合老師的地位，這種情況下使得學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不太高，學(xué)習(xí)主動(dòng)性沒有被完全地調(diào)動(dòng)。而理實(shí)一體化教學(xué)模式讓學(xué)生成為教學(xué)中的主體，老師的職責(zé)更多的是要指導(dǎo)學(xué)生，這樣就能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
二、理實(shí)一體化教學(xué)模式的益處
1.有助于學(xué)生更加深刻地認(rèn)識(shí)和理解理論知識(shí)
在實(shí)施過程中，對(duì)于電阻、電容、電感、常用電路和儀器儀表的認(rèn)識(shí)可以通過實(shí)訓(xùn)室來獲得，而不再是傳統(tǒng)教學(xué)中靠老師的講解和學(xué)生的想象或借助多媒體手段獲得。這樣，原來想象中的知識(shí)內(nèi)容變成了現(xiàn)實(shí)中鮮活的東西，使得學(xué)生更加深刻地學(xué)習(xí)到了這些知識(shí)。
2.有助于提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力
在教學(xué)過程中提供了實(shí)訓(xùn)室或?qū)嶒?yàn)室的操作平臺(tái)，讓學(xué)生們能夠充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐操作，不再像傳統(tǒng)教學(xué)模式中的死記硬背，這樣使得學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)理論知識(shí)中增加了實(shí)踐的機(jī)會(huì)，在實(shí)踐過程中又更加深刻地理解了理論知識(shí)的指導(dǎo)性。3.有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣：在實(shí)施過程中，學(xué)生不再是配合老師教學(xué)的配角，而占主導(dǎo)地位，這樣勢(shì)必將激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生將更加積極踴躍地投入到教學(xué)過程中，和老師一起高效地完成理論知識(shí)和實(shí)踐操作的教學(xué)工作。
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理實(shí)一體化教學(xué)過程中在完成項(xiàng)目的同時(shí)需要對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行講解，并且適時(shí)要有示范性操作。這就需要對(duì)教學(xué)過程有嚴(yán)密合理的設(shè)計(jì)思路。應(yīng)綜合考慮以下幾點(diǎn)：
（1）教學(xué)目的：必須掌握哪些基本知識(shí)和技能；
（2）該項(xiàng)目的重點(diǎn)、難點(diǎn)；
（3）所需設(shè)備和場(chǎng)地；
（4）教學(xué)過程編排；
（5）學(xué)生分組，設(shè)備配置；
（6）安全注意事項(xiàng)；
（7）考點(diǎn)。只有構(gòu)思好課堂教學(xué)的全過程，才能有的放矢地組織好教學(xué)。
2．理實(shí)一體化教學(xué)教案應(yīng)注重項(xiàng)目實(shí)施的方案設(shè)計(jì)
項(xiàng)目實(shí)施的方案設(shè)計(jì)主要包括講授和操作示范、學(xué)生分組、操作訓(xùn)練、巡回指導(dǎo)、技術(shù)糾正及安全事項(xiàng)等。這一部分是教案的核心內(nèi)容，要充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。教案應(yīng)重視項(xiàng)目實(shí)施的方案設(shè)計(jì)，避免在教案中羅列大量的教學(xué)內(nèi)容。
3．項(xiàng)目實(shí)施
以電工技術(shù)中三相異步電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)一節(jié)為例。將理論教材中“三相異步電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)”一節(jié)與實(shí)習(xí)教材中“三相異步電動(dòng)機(jī)星三角降壓啟動(dòng)”合為一個(gè)課題。具體的教學(xué)步驟如下：
（1）拿出三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)物，先向?qū)W生展示電動(dòng)機(jī)外形，介紹電動(dòng)機(jī)的作用，讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)電動(dòng)機(jī)。
（2）教師現(xiàn)場(chǎng)集中指導(dǎo)學(xué)生。一般2～3名學(xué)生共用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)；教師進(jìn)行講解連接電路原理；由教師借助掛圖、投影、示教等工具對(duì)照實(shí)物，講解電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、作用及工作原理。講解星三角換接啟動(dòng)的原理及過程，以此讓學(xué)生認(rèn)識(shí)電動(dòng)機(jī)及其零部件的名稱及其作用；放電視錄像（電路安裝的全過程）；強(qiáng)調(diào)安裝時(shí)的注意事項(xiàng)。
（3）在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生隨教師一起安裝電路。
（4）學(xué)生以小組為單位練習(xí)安裝，并對(duì)照項(xiàng)目方案，仔細(xì)研究涉及的相關(guān)理論知識(shí)。
（5）當(dāng)堂進(jìn)行課程測(cè)評(píng)。測(cè)評(píng)方法包括：口試，教師提問學(xué)生口答。如教師問三相異步電動(dòng)機(jī)為什么要進(jìn)行降壓啟動(dòng)？主要有哪幾種啟動(dòng)方式？筆試，教師發(fā)給學(xué)生提前打印好的實(shí)訓(xùn)報(bào)告。如測(cè)試之一：星三角降壓啟動(dòng)的啟動(dòng)電流分別是多少？控制電路的各部件的作用是什么？學(xué)生答完試卷后，當(dāng)堂交試卷，教師批閱后馬上講解。現(xiàn)場(chǎng)操作技能測(cè)試。教師指定每組由一位學(xué)生按教師講述演示電路的安裝順序及其啟動(dòng)原理，完成后由當(dāng)時(shí)在場(chǎng)觀看的學(xué)生和教師共同打分。講知識(shí)、教方法、練能力是理實(shí)一體化教學(xué)的實(shí)質(zhì)。教師應(yīng)該將理論知識(shí)貫穿到各個(gè)實(shí)際應(yīng)用的項(xiàng)目和任務(wù)中，讓學(xué)生在訓(xùn)練技能的同時(shí)，主動(dòng)去學(xué)習(xí)理論知識(shí)，通過理論來合理地指導(dǎo)實(shí)踐，這樣在實(shí)際操作時(shí)不易走彎路。
二培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性
在教學(xué)過程中，必須充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性，發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。主觀性愈強(qiáng)，其求知欲、自信心、刻苦性、探索性和創(chuàng)造性就愈強(qiáng)，學(xué)習(xí)效果也就越好。所以，在理實(shí)一體化教學(xué)過程中，由于直觀的刺激作用，激發(fā)了學(xué)生的興趣，他們能運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)自覺地、積極地參與教學(xué)活動(dòng)。采用理實(shí)一體化教學(xué)后，大大提高了學(xué)生的積極性和能動(dòng)性。分析學(xué)情可知，職業(yè)學(xué)校學(xué)生有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是形象思維比較好，實(shí)際動(dòng)手能力比較強(qiáng)。基于這點(diǎn)，我校堅(jiān)持從以人為本的思想出發(fā)，一方面尊重學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的正面引導(dǎo)；另一方面加大實(shí)踐教學(xué)的力度，采用實(shí)物示范教學(xué)的方法，盡可能地把教學(xué)內(nèi)容形象化，引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣。通過形象化教學(xué)，使他們由原來的知道是什么升級(jí)為知道為什么。理實(shí)一體化教學(xué)從學(xué)生的共同特點(diǎn)出發(fā)，使他們從根本上得到發(fā)展和完善。課堂上以學(xué)生為主體，讓學(xué)生充分發(fā)展個(gè)性，提出自己的獨(dú)到見解，并運(yùn)用到實(shí)踐中加以驗(yàn)證，在不斷的實(shí)踐過程中增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí)，培養(yǎng)開拓精神和創(chuàng)新才能。
三組建理實(shí)一體化教學(xué)團(tuán)隊(duì)
理實(shí)一體化教學(xué)團(tuán)隊(duì)是實(shí)施理實(shí)一體化教學(xué)的資源保障。理實(shí)一體化教學(xué)要求教師在具備豐富的專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，必須有熟練的操作技能。因此，在派教師到企業(yè)進(jìn)行專業(yè)技能培訓(xùn)的同時(shí)，也可以將企業(yè)的師傅和能工巧匠聘請(qǐng)到課堂，成為教師團(tuán)隊(duì)的一員，進(jìn)而方便團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的合作和交流。讓教師積極參與到應(yīng)用課程的開發(fā)和研究，組織教師編寫和制作多媒體課件，編寫教材和制訂課程的項(xiàng)目實(shí)施方案。將理論教師和實(shí)習(xí)教師合理配置，使其在教學(xué)實(shí)踐中相互幫助，取長補(bǔ)短，共同提高。結(jié)合實(shí)際，采取一些行之有效的、形式多樣的方法，來提高教師的專業(yè)水平。理實(shí)一體化的教學(xué)模式使教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)有了新的變化。逐步把教師全部“逼”上“雙師型”軌道，使每位老師都要去鉆研業(yè)務(wù)，深入企業(yè)和實(shí)踐一線了解企業(yè)文化、崗位需求和每個(gè)崗位所涉及的知識(shí)點(diǎn)，從而設(shè)計(jì)出與之相適應(yīng)的教學(xué)方案，來提高課堂教學(xué)質(zhì)量。因此，“雙師型”師資的培養(yǎng)也從機(jī)制上得到了保證。
