牟軍明

（北京天海工業(yè)有限公司，北京 100023）

現(xiàn)階段，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各領(lǐng)域的生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)環(huán)節(jié)，對提升實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)量與效率具有重要意義。為從根本上提升機(jī)電一體化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中的可行性，各企業(yè)的相關(guān)管理部門需結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)方案，對機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷完善，確保機(jī)電一體化技術(shù)能夠在提升生產(chǎn)效益過程中發(fā)揮重要作用。

1 機(jī)電一體化技術(shù)的理論研討

機(jī)電一體優(yōu)化主要由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、控制技術(shù)等組成，是一門專業(yè)性強(qiáng)的復(fù)合型學(xué)科。機(jī)電一體化主要發(fā)展方向?yàn)橹悄芑?、模塊化以及網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)際應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，現(xiàn)代電子技術(shù)革新頻率提升，在市場中涌現(xiàn)出了諸多先進(jìn)的電子技術(shù)，對從根本上推動(dòng)現(xiàn)代電子技術(shù)快速發(fā)展具有重要意義?，F(xiàn)代電子技術(shù)是機(jī)電一體化的重要基礎(chǔ)，為不斷完善機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，保證機(jī)電一體化功能穩(wěn)定革新，企業(yè)的相關(guān)部門需要增強(qiáng)現(xiàn)代電子技術(shù)的更新與優(yōu)化的投入力度，通過將多種現(xiàn)代電子技術(shù)有機(jī)融合在一起，保障實(shí)際生產(chǎn)過程中的質(zhì)量與效率。在機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，不同生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)C(jī)電一體化結(jié)構(gòu)功能的要求存在較大差異，需相關(guān)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品期間，對生產(chǎn)需求以及生產(chǎn)特征進(jìn)行細(xì)致分析。圖1 為常見的機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)功能。

圖1

2 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1 機(jī)電一體化技術(shù)智能化發(fā)展趨勢

機(jī)電一體化產(chǎn)品現(xiàn)已經(jīng)朝向智能化發(fā)展，應(yīng)用在多種領(lǐng)域，對加快實(shí)際生產(chǎn)期間的質(zhì)量與效率具有重要意義。具體來說，機(jī)電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）模糊邏輯控制技術(shù)。是人工智能技術(shù)下屬子系統(tǒng)，通過模擬人類思維的方式，展現(xiàn)出不精準(zhǔn)的信息方法。就目前，模糊控制系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用在很多生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)領(lǐng)域，為保障生產(chǎn)期間的質(zhì)量與效率奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。例如，在列車啟動(dòng)與停車環(huán)節(jié)應(yīng)用模糊控制系統(tǒng)，可以確保列車在運(yùn)行過程中，乘客不會(huì)因?yàn)閼T性而出現(xiàn)危險(xiǎn)情況。

（2）專家系統(tǒng)。能夠在一定領(lǐng)域內(nèi)，將相關(guān)經(jīng)驗(yàn)以及理論知識轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠處理的程序系統(tǒng)，采用專家推理以及控制策略，確保問題解決效果能夠達(dá)到專家級水平?，F(xiàn)階段，專家系統(tǒng)并不成熟，在實(shí)際應(yīng)用過程中存在諸多問題，需要相關(guān)研究部門將當(dāng)前關(guān)注重點(diǎn)放置在專家系統(tǒng)的完善過程，通過在實(shí)際生產(chǎn)過程中不斷優(yōu)化專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從根本上提升專家系統(tǒng)運(yùn)行期間的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)適用性。

（3）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是最為簡單的處理單元，經(jīng)常用在連接負(fù)責(zé)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，具有復(fù)雜性顯著的特征。與其他技術(shù)相比，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有一定的自適應(yīng)能力以及容錯(cuò)能力，可以快速處理實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)的各類問題。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，可以應(yīng)用數(shù)字或者模擬等方式進(jìn)行開展分析工作，對許多問題因素并不精準(zhǔn)的信息進(jìn)行高效處理。在機(jī)電一體化改造過程中，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以切實(shí)提升信息的傳輸力以及可利用率，幫助相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域節(jié)省下更多的人力與物力資源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化發(fā)展目標(biāo)。

（4）智能工程技術(shù)。智能工程技術(shù)也是基于機(jī)電一體優(yōu)化技術(shù)下發(fā)展出的自動(dòng)化處理與應(yīng)用新科學(xué)，主要就是將研究目標(biāo)放置在表示、獲取、保存與變換等方面，確保信息處理、知識處理達(dá)到更深層次。與人工智能技術(shù)相比，智能工程技術(shù)的應(yīng)用更被設(shè)計(jì)領(lǐng)域、制造領(lǐng)域所接受，為不斷優(yōu)化機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)、提升機(jī)電一體化設(shè)計(jì)水平奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.2 機(jī)電一體化技術(shù)人格化發(fā)展趨勢

機(jī)電一體化技術(shù)人格化發(fā)展趨勢主要就是使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有更高的模仿功能，能夠模仿各個(gè)生命機(jī)體，確保機(jī)電一體化生產(chǎn)更加適應(yīng)不同領(lǐng)域的生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)要求。機(jī)電一體化發(fā)展的最終目標(biāo)就是服務(wù)于人民，與人共生，因此，如何提升機(jī)電一體化的情感以及人性尤為重要，通過結(jié)合不同領(lǐng)域生產(chǎn)建設(shè)特征，對機(jī)電一體化進(jìn)行人格化改造，盡早實(shí)現(xiàn)人機(jī)一體化目標(biāo)。

2.3 機(jī)電一體化技術(shù)微型化發(fā)展趨勢

20 世紀(jì)50 年代末，微型化理念被首次提出，通過在不影響運(yùn)行水平的前提下進(jìn)一步縮小機(jī)械設(shè)備的占地面積，從根本上提升各類資源的實(shí)際利用率。機(jī)電一體化微型化發(fā)展趨勢是一定新興且具有多學(xué)科交叉特征的課題，在機(jī)械設(shè)備內(nèi)部零部件縮小到一定程度時(shí)，隨之而來的生產(chǎn)效率與平穩(wěn)運(yùn)行問題將會(huì)日漸增多。為盡早實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化微型化發(fā)展目標(biāo)，相關(guān)工作人員需要結(jié)合器件以及系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行要求，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行專項(xiàng)評估以及優(yōu)化，引入先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，確保微型化發(fā)展方向能夠在提升機(jī)電一體化產(chǎn)品運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益中發(fā)揮主重要作用。

2.4 機(jī)電一體化技術(shù)集成化發(fā)展趨勢

機(jī)電一體化產(chǎn)品集成化發(fā)展趨勢能夠從根本上提升產(chǎn)品的功能性與可控性。具體而言，機(jī)電一體化集成就是將機(jī)械、電子以及其他領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)有機(jī)融為一體，形成一個(gè)具備顯著綜合特征的集合體，滿足大眾實(shí)際生產(chǎn)建設(shè)期間的各類需求。不僅如此，機(jī)電一體化集承技術(shù)也是利用系統(tǒng)工程技術(shù)指導(dǎo)機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用環(huán)節(jié)，在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)與應(yīng)用過程中結(jié)合熱能、光能、生物及化學(xué)能等先進(jìn)技術(shù)，確保不同學(xué)科之間的相互耦合關(guān)系能夠得到正確處理。

2.5 機(jī)電一體化技術(shù)綠色化發(fā)展趨勢

伴隨著社會(huì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程不斷推進(jìn)，機(jī)電一體化產(chǎn)品在設(shè)計(jì)與后期運(yùn)營過程中也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循綠色環(huán)保原則，推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)朝向綠色化發(fā)展。要求在機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)、制作、報(bào)裝以及后期報(bào)廢處理的全生命周期內(nèi)，對周邊生產(chǎn)環(huán)境的影響程度最小，不可再生資源的利用率提高，確保機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)能夠更加滿足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

3 機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

為確保機(jī)電一體化產(chǎn)品在實(shí)際運(yùn)行過程中具有更高效率，需要進(jìn)一步提升機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)內(nèi)部零件的精準(zhǔn)度，控制產(chǎn)品運(yùn)行阻力以及產(chǎn)生的噪聲值?，F(xiàn)階段，機(jī)電一體化內(nèi)部產(chǎn)品構(gòu)件多被設(shè)計(jì)成螺旋曲筒或者膨脹機(jī)的葉輪葉片形態(tài)，可以更好地適應(yīng)不同領(lǐng)域?qū)嶋H生產(chǎn)要求。

3.1 機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控機(jī)床管理系統(tǒng)現(xiàn)已經(jīng)經(jīng)歷了40 多年的發(fā)展歷史，隨著機(jī)電一體化技術(shù)日漸成熟，將該技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的監(jiān)控以及優(yōu)化過程中，對提升數(shù)控機(jī)床的功能性、控制精度以及結(jié)構(gòu)性能具有重要意義。

將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的開放性設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，能夠確保數(shù)控機(jī)床模塊具有一定的層次性、兼容性，符合各類接口標(biāo)準(zhǔn)，從根本上提升數(shù)控機(jī)床的實(shí)際利用率。

將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在大容量存儲器的模塊色劑過程中，在原有基礎(chǔ)上豐富數(shù)控功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床多過程、多渠道控制目標(biāo)。舉例而言，在數(shù)控機(jī)床實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，一臺機(jī)床可以同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)。通過開發(fā)出相應(yīng)的集成管理系統(tǒng)，將數(shù)控機(jī)床內(nèi)刀具破損檢測、物料板云以及機(jī)械手的操作均在統(tǒng)一集成系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

3.2 機(jī)電一體化技術(shù)在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

通過將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在集成制造系統(tǒng)內(nèi)，能夠使各分散的系統(tǒng)簡單結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)最優(yōu)化綜合目標(biāo)。通過計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，可以打破部門與部門之間的界線，高效控制物流以及信息流，使經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)品準(zhǔn)備工作均能夠有機(jī)地結(jié)合在一起，確保各生產(chǎn)要素中的潛力能夠被充分發(fā)揮出來。

3.3 機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人雖然進(jìn)一步提升了實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)量與效率，但是，只能夠用作重復(fù)運(yùn)行，無法適應(yīng)多變的作業(yè)環(huán)境以及作業(yè)對象。將機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)制造過程中，能夠切實(shí)提升機(jī)器人的感知功能，確保機(jī)器人可以進(jìn)行較為復(fù)雜的邏輯思維以及決策。

4 結(jié)語

總之，機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域極為廣闊，實(shí)際應(yīng)用期間的綜合效益顯著。與其他發(fā)達(dá)國家相比，我國機(jī)電一體化技術(shù)研發(fā)與推廣時(shí)間較短，實(shí)際積累經(jīng)驗(yàn)不足，為從根本上提升機(jī)電一體化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中的有效性，相關(guān)管理部門需將當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)放置在機(jī)電系統(tǒng)化、微型化等方面，通過細(xì)致分析生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)期間各類需求，對機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化，推動(dòng)機(jī)電行業(yè)平穩(wěn)可持續(xù)發(fā)展。