刘立华 龚焰
武汉船舶设计研究院有限公司 湖北省武汉市 430064
摘要：机电一体化产品的概念设计有着极其丰富的内容，同时也是产品在整个生产过程内最具创造性的阶段。其中，包含的原理与方法论对相关产品研发者起到关键的引导效用。因此，对机电一体化产品创新性概念设计进行探索，具有十分重要的现实意义。
关键词：机电一体化；产品创新；概念设计
引言
机电一体化的应用已经成为了目前我国工业发展的有效手段之一。机电一体化的出现不仅仅改变了传统机械行业的弊端，同时在机电一体化中应用了现代新型的信息技术以及电子和光子技术等。但是，由于受传统机械理念的影响和约束，我国在机电一体化的应用方面始终存在着一系列的问题，机电一体化技术并没有完全改变传统机械的弊端，因此，不断的改革并且创新机电一体化已经成为了目前我们所面临的主要问题之一。为了更好的实现机电一体化的创新，我们必须要不断的发展新技术，加大对于机电一体化技术创新的资金投入力度。
1.机电一体化产品概念设计理念
机电一体化系统是包含了若干个元件的复合体。产品的概念设计已成为创新产品的重要一环。因此，研究机电一体化产品概念设计理论与方法已得到了国内外学者的广泛关注，人们已经对其达成共识，也就是实现产品设计从无到有的过程是最为困难的。
1.1 机电一体化产品概念设计的含义
随着各种技术如雨后春笋般涌现出来，机电一体化概念设计根据产品的特殊要求，进行创新设计、产品功能创造和对实现特定功能提供思路和方案。原理设计是概念设计的核心，利用不同技术融合来获得相应的功能。与此同时，要求设计人员对各项技术有整体认识，统筹兼顾，实现无缝融合、交叉，是方案设计的微机化便于实现。
1.2 机电一体化产品概念设计理论与方法的意义
在产品设计过程中，概念设计扮演着重要的角色。因为机电一体化产品概念设计复杂程度，概念设计是产品设计的重中之重，占据产品设计质量的百分之七十以上。在构建机电一体化产品的设计理论之前，应该先选择理论与方法。以优质的概念设计方案为依托，才能获得性能更加优良的产品属性。
机电一体化系统是是门交叉性、融合性的学科，必须因地制宜，结合机电一体化系统的特性，构建并完善机电一体化产品概念设计理论与方法，进行创新设计。与此同时，相关技术的成熟也给机电一体化产品设计理论的构建提供了便捷的基础。
2.机电一体化产品创新概念设计理论
2.1机电一体化产品应用到的系统原理
机电一体化系统是该类产品中最为重要的基础。就其本质来说。它算是一种复杂机械，但与普通的机械相比还有着显著区分。机电一体化体系是通过在机构的动力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先进的电子技术，并使之与软件相互联合形成的一类新型机械系统。图1对机电一体化系统的构成要素做出了清晰展示。
图1 机电一体化系统的构成
就其功能来说，机电一体化系统包含机械力、能量流、运动力等多种动力学有关的特殊机械，以及一些机电部件互相关联的系统。其中，机电一体化系统的核心又在于集成协调各种技术，通过对机械工程、控制系统、计算机技术、电子技术、电工技术等多项技术的联合利用，实现其运动行为可控的目标，而不仅简单对各项技术进行拼凑堆积。这也是利用计算机的调节和处理能力，实现驱动元件可控特征的现代化机械系统。
2.2机电一体化产品创新的概念设计方法
对机电一体化产品而言，其概念设计是许多领域内知识、技术之间的交织融合，具有新颖复杂、反复迭代、目标多解、结构不良等特点。满足机电一体化产品概念设计的创新，关键在于发挥设计者的主观能动性，通过展现设计智慧，满足创新性的要求。要实现这一目标，主要在于实现人机协调配合。计算机技术的飞速进步，促使人们对人工智能提出新的期待。但创新产品设计这类任务，主要还得依靠人类的智能实现。机电一体系统也是人机协同系统，通过对设计者与计算机的分工，来达到创新概念设计的目的。机电一体化产品概念设计创新主要方法包括三方面内容。
（1）落实人才战略，培养专业性人才
科技竞争最终都会落实在人才竞争上。要实现机电一体化产品概念设计的创新，人才供应是重要保障。机电一体化技术专业人才在制造行业占据就业满意度第三位的好名次，就业率更是高达100%。因此，加强专业人才培养更有着多方面的积极意义，国家以及机电行业要在培养、优化道路中贡献出更多力量，从多方面对学生展开培训工作，以此实现增强研究者、开发者、设计者以及其他相关从业人员素质的目的。
（2）努力拓宽供应市场，严守质量关
市场是检验产品的试金石，将机电一体化产品投放到市场中，一方面保障其生命周期能够实现，另一方面通过买方对产品性能体验所作反馈也对产品研发起到反作用力的效果，使其优点得以保存、延续，缺点得到改良、进化，从而不断促进机电一体化产品性能的整体提升。
3.未来建立机电一体化的产品概念设计理论与方法的意义
3.1未来机电一体化的发展展望
未来，随着微电子技术和机械电子技术的迅猛发展，机电一体化必将注入更多新的内容，各个学科将继续相互交叉、相互支持和互相发展，并且机电一体将朝着更加智能化、微型化、系统化和环保化方向发展，李克强总理在政府工作报告中指出，实施“中国制造2025”计划，坚持创新驱动，智能转型，强化基础，绿色发展，加快从制造大国转向制造强国，并且我国今年推出了“工业互联网”和“互联网+”概念，并且在一些高等院校举办“互联网+”创新比赛，并取得不错的效果，让机电一体概念设计理论与方法化不断升级，加强了工业化与信息化的紧密结合，下一阶段我们将运用信息—物理融合系统（CPS），实现大型大型工程系统实时感知、动态控制和信息服务，更好利用机电一体化解决实际问题，不断促进中国工业化发展。
3.2环保技术纳入机电一体化的发展策略
机械技术、计算机技术、电子技术、电力技术等多种技术的应用，往往会伴随着电子、机械污染的问题。在机电一体化产品的生产过程中，无可避免也会产生一些污染物。因此，设计者在设计研发过程中要考虑到环保问题，让机电一体化产品朝着节能环保的方向发展，以施行环保、可持续的发展策略为其提供方法指引。通过一些环保设施和环保科技的实行，有效遏制资源浪费、污染物增多的问题。当实际运行过程中出现技术故障时，也可以反复利用一些资源，以减少资源、材料的消耗。相关生产负责人还应主动淘汰一些产能落后的设备、产品，以此改变过去投入高、输出高的模式，最终实现发展的可持续，使人们拥有健康的生存环境。
4.结束语
在“中国制造2025”计划的推动下，机电一体化的研究和相关领域必将出现突飞猛进的发展，当然，与机电一体化相结合的技术（机电液和机电光）很多，相信未来在机电一体化的促使下中国工业将迈向“工业4.0”。仍需要相关从业者不断加强探索、创新，通过大量细致的实践研究工作，促进机电一体化产品创新概念设计的完善和成熟，并最终实现其优异的实用价值。
参考文献：
[1]季振勤.简述机电一体化产品概念设计理论现状与展望[J].科技视界，2014，（18）：74，215.
[2]梁向鹏.机电一体化系统与概念设计[J].才智，2013，（20）：270.
论文作者:刘立华,龚焰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/30
标签：机电一体化论文; 概念论文; 产品论文; 技术论文; 系统论文; 机电论文; 机械论文; 《防护工程》2018年第12期论文;