劉洋

（山西焦化集團(tuán)有限公司 山西臨汾 041600）

對(duì)機(jī)械工程而言，其產(chǎn)品的生產(chǎn)制造是重要環(huán)節(jié)。機(jī)電一體化技術(shù)即機(jī)械電子學(xué)，它涉及信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等諸多領(lǐng)域，從20世紀(jì)至今，已取得較為豐碩的研究成果。如今，機(jī)電一體化技術(shù)逐步融入機(jī)械工程中，不但提升了產(chǎn)品的機(jī)械性能，也促進(jìn)了產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)方面的革新［1］。機(jī)械工程發(fā)展和機(jī)電一體化技術(shù)有緊密聯(lián)系，為深化此技術(shù)的運(yùn)用，就必須更積極地投入到相關(guān)研究中，這同時(shí)也是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)工作者所承擔(dān)著的重要責(zé)任。

1 機(jī)電一體化概念及技術(shù)特征

1.1 機(jī)電一體化概念

機(jī)電一體化技術(shù)即機(jī)械電子工程，是機(jī)械工程與自動(dòng)化的一種。研究此技術(shù)的目的在于充分發(fā)揮出機(jī)械、微電子、電子信息等不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以加快機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新變革。追溯此概念的發(fā)展歷程，最早是出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代的日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》中，而我國(guó)在20世紀(jì)80年代才開(kāi)始對(duì)此概念進(jìn)行研究和運(yùn)用，和其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，起步較晚，因此，面對(duì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力巨大，形勢(shì)更嚴(yán)峻［2］。此技術(shù)融合了機(jī)械、信息化等多各領(lǐng)域中，有著非常強(qiáng)的系統(tǒng)性及實(shí)踐性。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)特征

第一，高精度。將此技術(shù)用于機(jī)械工程中，能顯著提升工作精度和效率。例如，將電子稱(chēng)量系統(tǒng)增設(shè)至混凝土攪拌設(shè)備中，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱(chēng)重且提高了工作精度，降低了人力資源的投入成本［3］。

第二，自行檢測(cè)。自動(dòng)檢測(cè)指能自動(dòng)化對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行檢查，反映出機(jī)械運(yùn)行情況。若遭遇突發(fā)事件，會(huì)立刻發(fā)出警報(bào)，并找出故障發(fā)生具體位置，從而降低檢測(cè)的成本，提升工程運(yùn)作質(zhì)量。

第三，自動(dòng)化。結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)后，能夠讓工程機(jī)械在很大程度上處于半自動(dòng)、完全自動(dòng)化的狀態(tài)中，能減少人力、資金方面的投入，加之人力操作時(shí)也可能因人員個(gè)人因素出現(xiàn)錯(cuò)誤，而機(jī)電一體化能避免此問(wèn)題。

2 機(jī)電一體化和機(jī)械工程的關(guān)系

2.1 機(jī)電一體化和機(jī)械工程

機(jī)械工程中所使用到的設(shè)備是工程建設(shè)過(guò)程中不可或缺的工具。與以往比較，如今各種設(shè)備有了全方位的升級(jí)和優(yōu)化，在操作的便捷性、精確度、穩(wěn)定性等方面也逐步獲得提升，滿足了工程所需。如今，機(jī)械工程的建設(shè)規(guī)模明顯擴(kuò)大，且難度提高，對(duì)于各設(shè)備的要求也隨之提升［4］。在此背景下，便自然而然地推動(dòng)了電子技術(shù)的發(fā)展，且機(jī)電一體化技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前，機(jī)械工程運(yùn)作中，已經(jīng)廣泛采用了各種先進(jìn)的電子技術(shù)，再加之“微電子技術(shù)”的出現(xiàn)，憑借其優(yōu)勢(shì)，儼然成為機(jī)械生產(chǎn)、設(shè)備研發(fā)中的“寵兒”。

2.2 機(jī)電一體化技術(shù)用于機(jī)械工程的優(yōu)勢(shì)

首先，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，能夠通過(guò)其自動(dòng)發(fā)出的警報(bào)聲來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)度勞損的部件，從而對(duì)目前工程運(yùn)作的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以免出現(xiàn)機(jī)械故障，改善了設(shè)備的使用性能。其次，能提升所生產(chǎn)的產(chǎn)品使用性能。在基于微電腦技術(shù)分析后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械工程的自動(dòng)化或半自動(dòng)控制，將傳統(tǒng)的儀器設(shè)備均用新的器械替代，便于工作人員更直觀清晰地操作，減少工作疏漏。最后，能從整體上減少機(jī)械工程在養(yǎng)護(hù)、調(diào)試等方面的壓力。

3 機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)在機(jī)械工程的有效應(yīng)用

3.1 機(jī)電集體化戰(zhàn)略制定

要切實(shí)地在機(jī)械工程中發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)的價(jià)值，就必須要從技術(shù)、機(jī)械工程的設(shè)備等多項(xiàng)因素考慮，并制定全面化的集體化戰(zhàn)略。同時(shí)，因?yàn)橄到y(tǒng)化發(fā)展會(huì)牽涉到工程不同環(huán)節(jié)中，因此，對(duì)于技術(shù)運(yùn)用的要點(diǎn)、細(xì)節(jié)等必須加以確立［5］。作為工程項(xiàng)目的技術(shù)人員，在保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行同時(shí)，也要對(duì)當(dāng)前工作內(nèi)容進(jìn)行梳理和分析，積極作好協(xié)調(diào)，以保障此項(xiàng)工作實(shí)施得高效、有序。另外，在發(fā)展戰(zhàn)略中，必須詳細(xì)地對(duì)各項(xiàng)任務(wù)計(jì)劃進(jìn)行合理分配，這就要求技術(shù)人員對(duì)機(jī)電一體化有深入了解，并能科學(xué)化地將其融合計(jì)劃中。如此一來(lái)，能夠讓工程人員按照計(jì)劃分別實(shí)施工作，提升了工程效率；同時(shí)，由于對(duì)工作內(nèi)容加以細(xì)化，能更有利于工程管理人員進(jìn)行集中化管控，讓工程運(yùn)行更為統(tǒng)一。在設(shè)備生產(chǎn)制造時(shí)，結(jié)合機(jī)電集體化戰(zhàn)略，能極大地提升工程科技化水平，促進(jìn)其發(fā)展。

3.2 數(shù)字化控制

數(shù)控技術(shù)是利用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、工作進(jìn)行控制的技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用最為典型的就是數(shù)控技術(shù)［6］。數(shù)控技術(shù)大多用于各種電子設(shè)備的數(shù)據(jù)評(píng)估、分析，這也是人們對(duì)該技術(shù)最為直觀的印象。應(yīng)用數(shù)控技術(shù)時(shí)，須結(jié)合機(jī)械工程項(xiàng)目中的機(jī)床數(shù)量、工作經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行更新，從而提升整體管控精度。以實(shí)際情況為例，在許多工程機(jī)械中，由于操作復(fù)雜，常常需要結(jié)合許多液壓作動(dòng)器間的協(xié)調(diào)及配合，才能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的高效、精準(zhǔn)，但這也給操作人員工作帶來(lái)難度。增加了數(shù)字液壓驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)于挖掘機(jī)中，便實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，在降低操作者勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，還能降低能耗，提升效率。如今，數(shù)控技術(shù)逐步從總體技術(shù)朝著核心化的方向發(fā)展，且在時(shí)代經(jīng)濟(jì)影響下，也促進(jìn)了此技術(shù)具有越來(lái)越高的包容性。

3.3 機(jī)械包裝

全球范圍內(nèi)的包裝設(shè)備進(jìn)入了革新階段，具備了生產(chǎn)效率高、注重節(jié)能降耗、研究成果商品化等諸多特點(diǎn)。為滿足更龐大的市場(chǎng)需求，就需要落實(shí)更高質(zhì)量、高效率、多品種、低成本的機(jī)械包裝，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)包裝行業(yè)的快速發(fā)展，并成功地朝著包裝強(qiáng)國(guó)所轉(zhuǎn)變，因此，需要提升機(jī)械包裝質(zhì)量，積極聯(lián)合機(jī)電一體化技術(shù)。如今，整條包裝、灌裝生產(chǎn)線已經(jīng)成為此行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，為更好地連接ERP、MES，應(yīng)在多臺(tái)包裝機(jī)間聯(lián)網(wǎng)［7］。機(jī)械工程中包裝設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如凸輪構(gòu)造、控制連桿，若運(yùn)作出現(xiàn)故障，會(huì)極大地加重維修工作負(fù)擔(dān)。通過(guò)聯(lián)合機(jī)電一體化技術(shù)后，能使設(shè)備“模塊化”，發(fā)生任何故障都能以模塊為點(diǎn)來(lái)查找，在最短時(shí)間內(nèi)找到包裝中出現(xiàn)的問(wèn)題，保障后續(xù)設(shè)備正常運(yùn)行。

3.4 實(shí)時(shí)監(jiān)控

在實(shí)際的機(jī)械工程生產(chǎn)制造中，通過(guò)融合機(jī)電一體化技術(shù)，能讓相關(guān)企業(yè)的格局、面貌出現(xiàn)巨大改變，這與其自身優(yōu)勢(shì)、特征均有著緊密聯(lián)系。其中，最主要的一點(diǎn)是，在產(chǎn)品加工等環(huán)節(jié)中，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和檢測(cè)。由于機(jī)械工程中涉及的設(shè)備、環(huán)節(jié)都較為復(fù)雜，如各種制動(dòng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等，不同部件中往往要互相協(xié)調(diào)，才能保障其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但由于生產(chǎn)時(shí)會(huì)使用到較多原材料，且涉及的設(shè)備數(shù)量較多，各設(shè)備內(nèi)部又含有許多組成部件，必須落實(shí)監(jiān)控工作。在融合了機(jī)電一體化技術(shù)后，能在保障工程效率、質(zhì)量同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)，最大限度地規(guī)避各種意外事件的發(fā)生。

3.5 機(jī)床改造

隨著工業(yè)設(shè)備對(duì)于產(chǎn)品的精細(xì)化要求越來(lái)越高，因此，機(jī)械加工設(shè)備中的精密度也不斷提升。在我國(guó)機(jī)械工程中，機(jī)床占據(jù)了很大比例，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，主要從以下方面進(jìn)行機(jī)床改造。（1）控制部分。選擇國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化微機(jī)空控制系統(tǒng)，采用單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電源、控制程序等部件，簡(jiǎn)化控制部分的結(jié)構(gòu)，且價(jià)格較為低廉。（2）機(jī)械部分。和常規(guī)機(jī)械系統(tǒng)對(duì)比，融合了機(jī)電一體化技術(shù)后，除了具有高精度外，還穩(wěn)定可靠。在設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注接口電路、控制部件、執(zhí)行元件等多個(gè)部分，以保障整個(gè)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，不但利于產(chǎn)品的日常維修，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，還能縮短故障排查時(shí)間，提升運(yùn)作效率?？傊?，若要對(duì)現(xiàn)有的機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，需要結(jié)合特定的一體化技術(shù)，當(dāng)前的數(shù)控機(jī)床本身具有獨(dú)立的數(shù)控運(yùn)行特點(diǎn)，若能在此基礎(chǔ)上重視改良，能推動(dòng)其迅速發(fā)展。

3.6 精度控制

隨著現(xiàn)代機(jī)械工程行業(yè)迅速發(fā)展，在企業(yè)擴(kuò)大了生產(chǎn)量方面，其優(yōu)勢(shì)越發(fā)突出。但經(jīng)過(guò)調(diào)查顯示，部分人員由于不熟悉操作規(guī)范、流程，常常導(dǎo)致各種失誤事件。眾所周知，機(jī)械的精度在很大程度上會(huì)影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量，進(jìn)而影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)行精度控制迫在眉睫。結(jié)合了先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)后，能突破傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)在功能上的限制，例如，增加控制及計(jì)算機(jī)檢測(cè)技術(shù)，能減小或是校正誤差，提高精度，使最終生產(chǎn)出的產(chǎn)品符合機(jī)械工程規(guī)范要求?；谛畔⑵脚_(tái)基礎(chǔ)上，可用計(jì)算機(jī)、微型電腦設(shè)置參數(shù)，讓機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)自行稱(chēng)重等功能，減少安全隱患。以機(jī)械工程中的數(shù)控機(jī)床為例，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)后，能高效處理數(shù)據(jù)，其內(nèi)含的DPS芯片抗干擾性高，能提升生產(chǎn)效率，減少誤差。

3.7 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

機(jī)電一體化還可用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，以保障工程項(xiàng)目產(chǎn)品的質(zhì)量。在當(dāng)前背景下，大多機(jī)械工程中的產(chǎn)品較為多樣化、靈活化，且部分智能機(jī)械內(nèi)部構(gòu)造更是非常精密。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合了一體化技術(shù)后，能對(duì)以往的機(jī)械結(jié)構(gòu)加以改造，在不變動(dòng)原有功能的同時(shí)，還能增加新的性能。對(duì)于機(jī)械工程中的機(jī)床產(chǎn)品而言，首先可借助于CAD、自動(dòng)操控等技術(shù)手段，識(shí)別并掌握到部分零件的形態(tài)特征，再根據(jù)規(guī)范化的程序進(jìn)行加工，具體包括如下幾點(diǎn)。（1）擬定產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)，確定技術(shù)規(guī)范。（2）分析市場(chǎng)環(huán)境、可行度。（3）初步設(shè)計(jì)，方案評(píng)審。（4）確定數(shù)學(xué)模型。（5）詳細(xì)設(shè)計(jì)，試制樣品并測(cè)試。（6）評(píng)價(jià)，審定。（7）小批量生產(chǎn)。

3.8 生產(chǎn)檢測(cè)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械工程中生產(chǎn)的檢測(cè)，可通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，提升檢測(cè)工作效率。例如，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)時(shí)有壓力異常（過(guò)高、過(guò)低）、液位越限等時(shí)，及時(shí)落實(shí)自動(dòng)保護(hù)、模式調(diào)整，并進(jìn)行遠(yuǎn)程命令下發(fā)，有效地減少人工操作的成本，降低工作壓力。同時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中結(jié)合機(jī)電一體化，能在各種巡檢管理、生產(chǎn)安全監(jiān)督環(huán)節(jié)上進(jìn)行自動(dòng)操作。此外，對(duì)于設(shè)備的保護(hù)和控制也尤為關(guān)鍵，將機(jī)電一體化技術(shù)融入報(bào)警管理中，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)任何故障時(shí)，立刻發(fā)出警報(bào)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)的停止功能，針對(duì)性地保護(hù)器件。以煤礦機(jī)械工程為例，如掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)等設(shè)施的運(yùn)用都具有自動(dòng)監(jiān)視、診斷、報(bào)警功能，提升了工程生產(chǎn)安全性控制水平。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程的未來(lái)展望

結(jié)合現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展步調(diào)及經(jīng)濟(jì)水平，筆者認(rèn)為未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)主要會(huì)呈現(xiàn)出以下3點(diǎn)發(fā)展形勢(shì)。

4.1 智能化

智能化的概念已經(jīng)滲透到現(xiàn)代各行各業(yè)中，傳統(tǒng)的機(jī)械工程和現(xiàn)代理念下的機(jī)械工程中存在的最大差異就是“智能性”，同時(shí)，這也是機(jī)電一體化技術(shù)所具備最典型的特征。正是因?yàn)榻Y(jié)合了智能化操作模式，才得以實(shí)現(xiàn)各種自我報(bào)警、修復(fù)功能。相信在未來(lái)智能水平不斷發(fā)展下，智能化特點(diǎn)也會(huì)越發(fā)明顯，甚至延伸出更多如模糊理論的先進(jìn)理論暢想。

4.2 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)是由若干節(jié)點(diǎn)、鏈路構(gòu)成，表示不同對(duì)象間的緊密聯(lián)系。在如今的時(shí)代下，網(wǎng)絡(luò)深入千家萬(wàn)戶(hù)，為人們的生活帶來(lái)極大便利。將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進(jìn)科學(xué)技術(shù)融合，是當(dāng)今時(shí)代發(fā)展必然的趨勢(shì)，未來(lái)機(jī)械工程中亦是如此。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行質(zhì)控或運(yùn)作體系優(yōu)化，不但能提升生產(chǎn)質(zhì)量，還能控制人工成本等支出，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理開(kāi)發(fā)［8］。

4.3 綠色化

綠色化是2015年4月在我國(guó)中央政治局會(huì)議上提出的概念，認(rèn)為創(chuàng)造美好生活應(yīng)當(dāng)基于綠色發(fā)展的理念。在未來(lái)機(jī)械工程發(fā)展中，除了落實(shí)利益戰(zhàn)略化的思考外，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合能源節(jié)約、資源合理利用、人和自然和諧共生等概念，運(yùn)用更為先進(jìn)的機(jī)電一體化，在保障效能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)減少污染，以滿足該時(shí)代的環(huán)保要求，從而更好地帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)綠色的機(jī)電一體化長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用中，能切實(shí)地彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)存在的不足，提升機(jī)電設(shè)備運(yùn)用的效能。從本次研究可知，基于此技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特征，可將其用于機(jī)械工程的機(jī)電集體化戰(zhàn)略制定、數(shù)字化控制、機(jī)械包裝、實(shí)時(shí)監(jiān)控等多個(gè)維度中，從而更好地激發(fā)出該技術(shù)運(yùn)用潛力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械工程中的故障，保障工程系統(tǒng)的運(yùn)行更為順暢、穩(wěn)定。然而，隨著社會(huì)發(fā)展，機(jī)械工程建設(shè)勢(shì)必會(huì)面臨更多調(diào)整，對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的要求也更嚴(yán)格，為此，相關(guān)技術(shù)研究人員必須深入對(duì)該技術(shù)的探究，以使其滿足未來(lái)工程建設(shè)的需求。