摘要:随着经济的发展和科学技术水平的进步,传统的机械工业早已落后于时代的脚步,必须对其进行技术革新才能满足人们的需求。机电一体化充分结合了传统机械工业和现代高科技的优势,极大地提高了生产效率,并获得了人们的广泛关注。本文首先简单地介绍了目前我国机电一体化的发展现状,其次指出了机电一体化的创新方向,再次展望了机电一体化的发展方向,最后提出了提高机电一体化水平的有效措施。
关键词:机电一体化;发展状况;趋势分析
1导言
随着日新月异的技术更新,机电一体化发展对不同学科交叉渗透也有着推动。机械工程当中的微电子技术以及计算机技术发展,为机电一体化发展目标实现奠定了基础,能够实现技术结构的优化目标,在机电一体化的技术应用下,就能提高生产力水平。从理论上对机电一体化技术发展研究分析,就能从理论层面提供支持依据。
2机电一体化的发展现状
机电一体化经过了三个发展时期。第一阶段是萌芽时期,它产生于 20 世纪 60 年代前,处在这个阶段的人会不自觉利用电子技术以逐步优化机械产品性能,特别是二次世界大战后,受战争的影响,电子技术和机械技术有机的整合在一起,并且形成了机电整合的军用产品,战后将它们变成民用性质,这在很大程度上对经济复苏发挥了重大作用。由于该时期的研发工作还处在研发的状态,所以电子技术水平整体不高,整合广度与深度明显不够,开发的新产品未能及时得到应用与推广。第二阶段是蓬勃发展时期,这个阶段发生在 20世纪 70 到 80 年代间。在此期间,通信与计算机技术都得到了前所未有的发展,同时为推进机电一体化建设与发展提供了很好的条件。随后出现了超大与大规模集成电路和计算机系统,为推进机电一体化发展提供了很好的支撑。该阶段的特征是 mechatronics,这个词汇最早被日本认可。到 20 世纪 80 年代后期,开始在世界范围内得到广泛认可与应用,这为推进机电一体化产品与技术发展提供了很好的后盾,各国开始关注并支持机电一体化产品。第三阶段是深入发展时期。在 20 世纪 90 年代后期,国内机电一体化开始进入智能发展时期,之后进入深入发展阶段,具体体现在两个领域。第一是机电一体化有了通信技术与光学,在细微加工等方面也有了突破,并且出现了微机电与光机电一体化。第二是机电一体化的分析、设计和集成,同时也带动了机电一体化的不断深入。另外,神经网络、人工智能与光纤技术都有很好的研究技术,并一度拓展了研究领域。上述研究都为深入机电一体化给予了很好的保障,同时健全了学科框架与模式。到 20 世纪 80 年代初期,我国开始对这方面进行研究,首先是国务院成立了领导小组,并且被纳入863 计划。在 2010 发展大纲与九五规划中,对国际发展动向与过程也进行了研究,同时获得了良好的成果。但和日本等发达国家相比,还有很大差距。通过多年的技术准备与理论探究,国内 CIMS技术有了很大的发展,目前清华已经成立 CIMS 研究中心,并且很多研究单位与高校都成立起 CIMS培训中心与实验室。现在国内多个省市与企业都已落实 CIMS 示范工程,在现代技术不断发展的同时,未来被赋予了新内容,能够自动发挥示范作用,得到良好的经济收益。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前关于 CIMS 的试点工作已经被应用到石油化工、航天与航空等各个方面,各个行业的投入也随之增加。
3机电一体化技术的未来发展趋势
机电一体化技术未来发展趋势主要有以下几个方向:
3.1向智能化发展
我国目前机电发展的重要方向是智能化,智能主要是对机器的控制,以控制理论为基础,综合人工技能、计算机技术、心理学等方面的技术,模拟人类智能,使得该产品具有自身的逻辑思维、自主决策能力,机器人与数控机床的智能化是重要应用之一,伴随着计算机、通讯等技术的快速发展,传统现场控制技术无法满足现场控制设备的要求和变化,这就要求机械设备的智能化程度不断提高,机械设备操作所具有的安全性、燃料经济性也要有很大的提高。智能化的产品设备具有很高的评价,被当做类似人类的行为,无法代替人类的智能,但随着科技对机械设备技能化的要求,促进了机电一体化设备向更高更智能的方向发展。
3.2向模块化发展
机电一体化产品为企业所带来巨大的经济效益,随之而来的是生产机电一体化产品的厂家越来越多,产品需要部件的模块化成为一项重要的工作,是生产的产品能否正常工作的关键,因此研究开发标准机械接口、电器接口、信息接口等的机电一体化产品是一项复杂的工作,随着科技的发展,研究具有集视觉、图像处理和测绘等功能的控制单元,可以有效的处理各种典型操作,通过该技术便可以进行各个部件、单元接口的匹配,但存在一定的利益冲突,该标准可以再部分企业中试行,为机电一体化技术更好的发展,模块化成为机电一体化重要组成。
3.3向网络化发展
计算机技术中最为出色的技术为网络技术,特别是 Internet 技术的应用,给科技、工业、政治、教育等人们日常生活带来惊人的变化,带来的不仅是企业之间的竞争信息的传输,还有企业内部生产实现网络化控制,各种网络将全球经济连接为一体。网络的普遍使用,各类远程控制技术得到迅速发展,远程控制终端本身就是机电一体化产品,利用家庭网络技术将家中各类电器连接为集成家电系统,给人们的生活工作带来新鲜体验和便利,朝向网络化发展会成为机电一体化技术更高层次的追求。
3.4向微型化发展
微型化是机电一体化技术发展的另一重要方向,国际上研究的纳米技术,机电一体化也朝向产品体积小、能耗少、操作简单的方向发展,在生物、军事信息等方面具有较大的优势,微机电一体化技术需要对产品进行精细的加工,因此还有漫长的路要走。光电一体化技术主要是将微电子技术、计算机技术、控制技术与机械技术相互融合,成多种高新技术产业和设备的基础技术。该技术具有很强的功能,产品体积较少、适应力强、操作简便且使用寿命长,只要合理采用该技术,便可以产生很高的经济效益,光电一体化技术的主要产品主要有激光打孔、刻槽和光动机器人等领域。
3.5向绿色化发展
工业发展给人们生活带来的变化不仅是物质方面的享受,还有资源方面的减少,生态环境受到严重破坏,在开发新型技术的同时呼吁保护环境资源,绿色产品应运而生,绿色环保化是时代的潮流,机电一体化技术在设计、制造、使用和销毁四个生命周期中,要符合环境保护和人类健康的标准,减少对生态环境的危害,提高资源的利用率是每个企业追求的目标,也是提高经济效益的前提,保护环境,绿色产品已成为国际社会重点关注的话题,在机电一体化技术未来发展的方向重,减少对资源的破坏,生产节能高效产品的绿色生产模式是实现可持续发展的基本要求。
4结语
综上所述,机电一体化的发展中,技术的升级进步对机电一体化设备的优化起到了很大促进作用。我国在机电一体化的发展中有了长足进步,但是在发展中存在着诸多不足。从理论上对机电一体化的技术进行研究分析,就能为实际机电一体化发展提供理论支持,带动我国机电一体化领域的可持续发展。
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论文作者:贾宏波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/28
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