孫峰

摘 要：機電一體化是現代制造也發(fā)展的基礎，也是制造也工業(yè)變革的基礎。智能制造是在互聯(lián)網技術、計算機技術、電子通訊技術基礎上建立起來的具有綠色、高效生產功能的制造過程。它是未來制造業(yè)發(fā)展的主要方向。將機電一體化技術與智能技術相結合，在機電一體化技術中充分應用智能技術為機電一體化設備構建智能制造系統(tǒng)，將全面改善產生效率和生產質量，促進資源的優(yōu)化配置，實現綠色生產的目的。本文就來探討機電一體化在智能制造中的高效應用。旨在為我國機電一體化技術的發(fā)展提供一些創(chuàng)新思路。

關鍵詞：機電一體化;智能制造;應用;綠色工業(yè)革命

工業(yè)革命自發(fā)展以來，地球上的資源和能源發(fā)生了巨大的損耗，生態(tài)環(huán)境也發(fā)生了巨大的變化。這種以資源和能源為基礎的工業(yè)革命早在21世紀就將人類帶入了資源與環(huán)境危機。隨著生態(tài)環(huán)境的污染和資源的枯竭化，人類開始重視環(huán)境保護和生態(tài)發(fā)展。進入到21世紀后，信息技術得到了迅猛的發(fā)展，以信息技術、電子科技為主的第四層工業(yè)革命重新向人類發(fā)起了挑戰(zhàn)，新一輪的現代化生產方式將帶人類走向綠色工業(yè)革命—智能制造。機電一體化是第四代綠色工業(yè)革命發(fā)展的前提條件與基礎。研究機電一體化在智能制造中的有效應用對于第四層工業(yè)革命的發(fā)展有著重要的促進意義。

一、智能制造概述

智能制造被稱為工業(yè)4.0，也叫做綠色工業(yè)革命。它是以科學為發(fā)展依據，在制造生產的過程中不斷的應用智能化科學技術來提高工業(yè)生產的效能，逐漸的擴大智能化技術在制造也各個領域中的應用。智能制造并非指單一的智能技術，而是指多種智能技術的集合應用。在現代化工業(yè)生產中，機電一體化目前還占據著主要的市場，而智能制造的最終目的就是將機電一體化技術與智能化生產管理相結合，集成多主體參與的智能制造系統(tǒng)，從而取代傳統(tǒng)的機電一體化生產方式，開啟制造產品全生命周期的智能化制造生產與管理。從智能制造的構想來看，未來智能制造的主要方向是智能制造系統(tǒng)的應用。智能制造系統(tǒng)銜接的內容是多方面、多領域、多主體的，它研究的是如何是機器代替人工實現高效的分工合作，也就是人工智能在制造也中的高度應用。在智能制造中，人工智能占據主導地位，而智能系統(tǒng)是創(chuàng)建人工智能的基礎。智能制造系統(tǒng)必須依托自動化控制技術、智能控制技術、伺服傳動技術等機電一體化技術，在此基礎上對機電一體化的子系統(tǒng)進行整個，從而創(chuàng)建多智能體系統(tǒng)來發(fā)展智能制造。簡而言之，智能制造就是機電一體化系統(tǒng)的高度集成與應用，智能制造對數控加工系統(tǒng)和網絡化全局管理有著極高的要求，因此要求應用機電一體化技術子系統(tǒng)來集成研發(fā)智能制造系統(tǒng)來負責和協(xié)調全局管理。

二、機電一體化發(fā)展現狀

機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并將這些綜合技術應用到現代化自動生產設備中，實現一體化生產與管理的技術。具有這些功能的設備就是機電一體化的設備。機電一體化技術也叫電子工程。它并不是一成不變的，而是隨著微電子技術、通訊技術、接口技術、傳染技術、信息技術、網絡技術的發(fā)展而發(fā)展。機電一體化技術的發(fā)展重在技術的創(chuàng)新。目前，我國大部分制造業(yè)已全面開啟機電一體化的應用，采用了先進的機電一體化設備，而機電一體化技術的創(chuàng)新也成為制造企業(yè)提升市場競爭優(yōu)勢的關鍵。隨著我國“五大發(fā)展理念”的提出，創(chuàng)新、綠色、協(xié)調、共享、開放的發(fā)展理念為對制造業(yè)提出了更高的要求。一些資源損耗量大、環(huán)境污染嚴重的重工業(yè)制造企業(yè)積極的開展技術創(chuàng)新，在機電一體化生產中充分應用智能化技術來改良傳統(tǒng)的生產加工工藝和管理模式，強化綜合化管理，優(yōu)化生產環(huán)境，改善管理效率。如智能監(jiān)控系統(tǒng)、模糊智能控制技術、柔性制造系統(tǒng)、傳感網絡系統(tǒng)、在線診斷技術、自動故障檢測系統(tǒng)等。這些機電一體化子系統(tǒng)的在制造管理中的應用為智能制造的發(fā)展提供了基礎，促進了智能制造系統(tǒng)的發(fā)展。

三、機電一體化在智能制造中的應用

（一）傳感檢測技術的應用

傳感檢測技術是機電一體化實現自動化功能的關鍵技術。傳感技術顧名思義就是指為機電一體化設備設置智能傳感器作為傳感檢測系統(tǒng)的感受器官，用于自動采集和獲取信息數據，并應用采集的數據來自動調節(jié)、控制設備，實現系統(tǒng)自動化生產管理的作用。智能傳感器一般設置在較為惡劣的環(huán)境中，用于代替人在在復雜、惡劣的環(huán)境中完成信息采集與生產監(jiān)測，因此對于智能傳感器的質量要求較高，同時也對于信息采集的精確度和自動化程序要求較高。將傳感檢測技術應用到智能制造中，可充分發(fā)揮傳感器與智能制造的優(yōu)勢，實現對信息資源的整合與資源的優(yōu)化。這一技術的應用需要結合計算機技術與標準化接口技術，將傳感檢測系統(tǒng)集成到智能制造系統(tǒng)中，并與控制系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等相結合。傳感檢測系統(tǒng)將自動監(jiān)測和采集的信息通過互聯(lián)網同時傳遞給生產車間、管理平臺、服務端等，實現數據的共享。這些數據可用于產品生命周期的管理，對于智能制造各個領域的而言，不僅提高了產品管理的效率，還確保了信息資源的精準性，提高了資源的利用率。對于生產企業(yè)而言，該系統(tǒng)的應用接解放了惡劣工作環(huán)境下的勞動力，確保了生產工人的人身安全。

（二）數控技術的應用

數控技術是機電一體化實現綜合化信息管理的關鍵技術。數控技術在機電一體化的應用主要體現在對機械設備的集成化管理，目的是為了實現機電一體化的數字控制管理。將機電一體化中的數控技術應用到智能制造中，就是擴大了數控技術的應用范圍。機電一體化數控技術面向的是整個制造企業(yè)，而智能制造數控技術面向的是與制造也有關的各個領域與各個主體，因此對信息化管理提出了更高的要求。機電一體化數控技術在管理實際的生產管理中受網絡技術及其他技術的限制存在著滯后性。未來智能制造能夠充分發(fā)揮高速網絡技術的優(yōu)勢，為數控技術集成管理信息通訊提供技術支撐。而數控名技術的應用也能全面改善智能制造產品生產品的指標，優(yōu)化產品全局管理的流程。

（三）工業(yè)機器人的應用

工業(yè)機器人是制造業(yè)智能化的高度體現。工業(yè)機器人在機電一體化生產的應用相對較晚，這主要是因為受人工智能技術的限制較多。人工智能是一項非常復雜的綜合技術，它的提出與發(fā)展要遭遇機電一體化，但是由于工業(yè)機器人的固定模式，導致其中機電一體化生產中不夠靈活。工業(yè)機器人在實際的制造生產中需要不斷的調整和優(yōu)化參數，將工業(yè)機器人應用到智能制造中，智能制造系統(tǒng)的全局性管理功能可以為工業(yè)機器人的參數調整提供方便。在實際的生產中，智能制造系統(tǒng)可根據環(huán)境的變化做出參數調整的指令，而工業(yè)機器人根據系統(tǒng)發(fā)出的指令執(zhí)行參數調整，使得工業(yè)機器人在產品制造生產過程中的協(xié)調作用增強，對于優(yōu)化產品質量有著和應對突發(fā)環(huán)境有著重要的意義。

（四）自動化生產線的應用

機電一體化有著完整的自動化生產線，大型制造企業(yè)的生產方式均采用自動化生產線完成生產。自動化生產線集光電控制系統(tǒng)、電子技術、柔性制造系統(tǒng)、智能檢測系統(tǒng)等于一體，再有計算機控制系統(tǒng)人機界面統(tǒng)一進行管理，以實現對原材料、生產設備、生產環(huán)境等一體化的管理。自動化生產線的優(yōu)勢在于生產效率高、生產過程標準化、生產產品質量好。將自動化生產線應用到智能制造系統(tǒng)中，將其范圍擴大到原料、銷售、售后等不同領域，將產品的統(tǒng)一管理擴大的生產線以外，搭建產品產業(yè)鏈管理模式，有助于提高多產品整個生命周期的統(tǒng)一化和標準化管理。

（五）系統(tǒng)集成技術的應用

智能制造的實現依托與智能制造系統(tǒng)，而智能制造系統(tǒng)與機電一體化的根本區(qū)別就在于智能制造系統(tǒng)集成了機電一體化的多個子系統(tǒng)，對機電一體化生產實施更加專業(yè)化、標準化的管理。智能制造系統(tǒng)應用分布式框架將機電一體化的子系統(tǒng)集成與網絡環(huán)境中，使得機電一體化與人工智能系統(tǒng)相融合，最終實現了更加自律的人機一體化管理。

四、結語

綜上所述，機電一體化技術是智能技術應用的初級階段。機電一體化技術中自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術等采用了人工智能與專家系統(tǒng)，使得傳統(tǒng)的機械制造設備具備了人性化服務與智能化的部分功能。隨著機電一體化技術自動化、智能化水平不斷提高，智能化機電一體化機械設備將為智能制造系統(tǒng)的構建提供基礎。應用互聯(lián)網技術、數字技術、垂直集成技術等，將更多的智能化機電一體化設備及其系統(tǒng)進行集成，構建一個集原料采購、產品設計、生產管理、銷售管理、售后服務等為一體的綜合化產業(yè)鏈結構和智能制造系統(tǒng)，實現不同主體之間的數據共享與資料優(yōu)化配置，最終實現對產品整個生命周期的綜合化數字管理。這就是未來綠色工業(yè)革命的發(fā)展方向。

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