機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的實(shí)踐運(yùn)用

霍英杰 方周泉

摘? 要：在現(xiàn)代信息技術(shù)的推動下，我國工業(yè)領(lǐng)域迎來高速發(fā)展，并在各項(xiàng)技術(shù)的支撐下，實(shí)現(xiàn)了我國傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造的轉(zhuǎn)型發(fā)展。本文闡述了機(jī)電一體化技術(shù)與智能制造的概念、兩者的關(guān)聯(lián)性與應(yīng)用價(jià)值，并提出具有較強(qiáng)可行性的實(shí)踐運(yùn)用策略。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù);智能制造;實(shí)踐運(yùn)用

中圖分類號：TH-39;TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-9052（2021）09-00-02

近年來，機(jī)電一體化技術(shù)在各領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。作為綜合技術(shù)類型，在工業(yè)與經(jīng)濟(jì)方面占據(jù)突出地位，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械與電子技術(shù)的有機(jī)融合，對智能制造業(yè)的發(fā)展起到不可替代的推動作用，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)改進(jìn)了傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)效率低的問題，為我國工業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

一、機(jī)電一體化技術(shù)與智能制造概述

（一）機(jī)電一體化技術(shù)

機(jī)電一體化技術(shù)是在立足傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)的背景下，融入計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感技術(shù)等，繼而形成的工業(yè)生產(chǎn)新技術(shù)。將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用于我國工業(yè)生產(chǎn)中，能夠構(gòu)建集約型的全新工業(yè)生產(chǎn)模式。針對現(xiàn)階段機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀而言，在我國大型的制造企業(yè)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)中有著極為廣泛的應(yīng)用，并且通過對人腦的模擬，能夠?qū)χ圃鞓I(yè)生產(chǎn)的各項(xiàng)流程與環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)動態(tài)化監(jiān)控與綜合分析評估，對于制造企業(yè)不斷調(diào)整生產(chǎn)流程與正常策略，具有重要的參考價(jià)值。

（二）智能制造

智能制造的發(fā)展主要依托計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對人類思維的模擬，并在此基礎(chǔ)上編寫相關(guān)控制程序，在該程序的支撐下實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)制造各項(xiàng)設(shè)備的控制。智能制造的根本目標(biāo)是從人工生產(chǎn)向自動化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。智能制造實(shí)踐的過程中，運(yùn)用多樣化的自動控制系統(tǒng)，能夠有效采集不同類型的數(shù)據(jù)信息，并對這類信息展開深度分析、處理、儲存，具有十分鮮明的特征。在智能制造產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，通常是借助計(jì)算機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙的多維度展示。相比傳統(tǒng)人工生產(chǎn)，智能制造縮減了人工崗位成本支出，并且可以運(yùn)用于具有較高危險(xiǎn)性和污染性的工業(yè)生產(chǎn)中，在很大程度上降低了環(huán)境對員工身體的影響，避免了人工操作過程中安全事故的發(fā)生，大大提高了生產(chǎn)效率?？偠灾?，智能制造是我國現(xiàn)代制造行業(yè)發(fā)展與轉(zhuǎn)型的必要路徑，不僅大大降低了人力與物力資源成本支出，同時(shí)能夠避免由于人為操作失誤而造成的經(jīng)濟(jì)損失，對我國傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展意義深遠(yuǎn)。

二、機(jī)電一體化技術(shù)與智能制造的關(guān)聯(lián)性和應(yīng)用價(jià)值

機(jī)電一體化技術(shù)融合多種技術(shù)手段，具有十分鮮明的特征以及極高的技術(shù)優(yōu)勢。我國智能制造行業(yè)在不斷發(fā)展的過程中，運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)能夠充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，對工業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型升級具有重要的推動作用。首先，機(jī)電一體化技術(shù)廣泛在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)踐運(yùn)用，能夠提高生產(chǎn)檢測的效率，促使工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)出更加高質(zhì)量的產(chǎn)品。在智能制造領(lǐng)域的運(yùn)用，不斷凸顯機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對相關(guān)內(nèi)容的模擬可以縮短制造業(yè)人力物力及資源投入，切實(shí)提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性。其次，機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)展過程中離不開信息技術(shù)的支持，將其應(yīng)用于智能制造實(shí)踐能夠凸顯信息技術(shù)優(yōu)勢，充分發(fā)揮其價(jià)值，在信息技術(shù)的支持下，推動我國智能制造業(yè)快速發(fā)展。

三、機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的實(shí)踐運(yùn)用策略

（一）數(shù)控技術(shù)

機(jī)械制造業(yè)始終占據(jù)我國工業(yè)生產(chǎn)的重要位置，在不斷發(fā)展的進(jìn)程中，能夠不斷更新相關(guān)技術(shù)手段，體現(xiàn)出較強(qiáng)的前瞻性。且在機(jī)電一體化技術(shù)的推動下，機(jī)械制造業(yè)得到了迅速發(fā)展。數(shù)控技術(shù)是運(yùn)用數(shù)字信息實(shí)現(xiàn)對機(jī)械運(yùn)動和工作過程的控制手段，其中涵蓋計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，均是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展中的技術(shù)手段，對提高制造業(yè)生產(chǎn)效率、精度，以及實(shí)現(xiàn)柔性自動化方面具有積極作用，對于我國智能制造發(fā)展起到不可替代的作用。相比其他技術(shù)手段，數(shù)控技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造領(lǐng)域運(yùn)用較早的技術(shù)手段，促使機(jī)械制造業(yè)整體水平得以提高。數(shù)控技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的重要構(gòu)成部分，數(shù)字化技術(shù)在數(shù)控生產(chǎn)中的運(yùn)用，使其整體水平得以提高，且機(jī)械加工的整體效率得以改善?，F(xiàn)階段，數(shù)控技術(shù)在智能制造領(lǐng)域運(yùn)用的過程中，通常是CPU+總線的模式，實(shí)現(xiàn)智能制造的三維仿真模擬，使數(shù)控生產(chǎn)效率大大提高，充分凸顯出機(jī)電一體化技術(shù)優(yōu)勢，為數(shù)控生產(chǎn)發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

（二）傳感技術(shù)

機(jī)電一體化中的核心技術(shù)，即傳感技術(shù)。將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用于智能制造實(shí)踐過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感技術(shù)與智能制造的有機(jī)結(jié)合。與此同時(shí)，為了充分發(fā)揮傳感技術(shù)運(yùn)用的價(jià)值，提高其靈敏性，同時(shí)要構(gòu)建相應(yīng)的傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在此系統(tǒng)的保障下，能夠在很大程度上避免傳感技術(shù)被信號干擾，可以更加準(zhǔn)確地接收和傳輸目標(biāo)信號，將信息技術(shù)融入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，繼而形成對工業(yè)生產(chǎn)的智能化、自動化控制。將傳感技術(shù)運(yùn)用于我國智能制造領(lǐng)域的過程中，智能設(shè)備十分容易受到傳感技術(shù)信息干擾，繼而對信號接收產(chǎn)生消極影響。因此，在智能制造系統(tǒng)建設(shè)的過程中，應(yīng)充分發(fā)揮傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支撐，實(shí)現(xiàn)對信息內(nèi)容的快速獲取、分析以及相關(guān)處理?，F(xiàn)階段，機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造領(lǐng)域?qū)嵺`運(yùn)用的過程中，傳感技術(shù)通常會配備相關(guān)的光纖電纜傳感設(shè)備，這樣才能更好地保證技術(shù)準(zhǔn)確性、靈敏性，提高設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性，增強(qiáng)智能制造技術(shù)的整體水平，對智能制造的發(fā)展發(fā)揮著重要的推動作用。

（三）自動化生產(chǎn)控制技術(shù)

在機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用于智能制造領(lǐng)域的過程中，自動化生產(chǎn)控制技術(shù)是最為常見的技術(shù)手段，當(dāng)前運(yùn)用的范疇相對較廣，主要包含微電子設(shè)備、傳感器、人機(jī)界面控制裝置、光電控制系統(tǒng)、可編程序控制裝置等設(shè)備。在智能制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，自動化生產(chǎn)控制技術(shù)同樣廣泛運(yùn)用，如包裝印刷、飲料、香煙等。與此同時(shí)，在各類產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，同樣可以將自動化生產(chǎn)控制技術(shù)加以運(yùn)用，繼而實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的全方位監(jiān)控、實(shí)時(shí)追蹤，形成相應(yīng)的跟蹤控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的支持下，能夠深度分析產(chǎn)品的相關(guān)生產(chǎn)流程，對生產(chǎn)過程有更深入且實(shí)時(shí)的了解，將獲得的數(shù)據(jù)信息直接反饋給計(jì)算機(jī)，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息的分析與處理工作。在智能制造實(shí)踐的過程中，將自動化生產(chǎn)控制技術(shù)運(yùn)用其中，能夠?qū)ιa(chǎn)過程管理、資源管理以及系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)全面的自動化管理，對提高企業(yè)整體的制造效率和質(zhì)量具有重要價(jià)值，同時(shí)有利于制造企業(yè)不斷提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的健康良好發(fā)展。

（四）柔性制造系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)主要是由信息控制系統(tǒng)、數(shù)字控制系統(tǒng)和物料儲運(yùn)系統(tǒng)共同組成，實(shí)踐運(yùn)用的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)加工對象的自動轉(zhuǎn)換，體現(xiàn)出自動化機(jī)械制造的顯著特征。將柔性制造系統(tǒng)用于智能制造實(shí)踐，能夠幫助深度了解產(chǎn)品生產(chǎn)過程的同時(shí)，對生產(chǎn)過程中的相關(guān)加工設(shè)備與工具，以及物料儲運(yùn)進(jìn)行科學(xué)決策，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的作用，實(shí)現(xiàn)同一化以及自動化控制。柔性制造系統(tǒng)在實(shí)踐領(lǐng)域的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了更多產(chǎn)品的高效生產(chǎn)，有助于更好地滿足市場需求，同時(shí)可以經(jīng)過系統(tǒng)分析結(jié)果，不斷調(diào)整產(chǎn)品生產(chǎn)的規(guī)劃和策略，真正實(shí)現(xiàn)各類生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置與高效利用，增強(qiáng)企業(yè)生產(chǎn)效益。基于客觀角度而言，當(dāng)前柔性制造系統(tǒng)在智能制造領(lǐng)域運(yùn)用最為廣泛，包含的系統(tǒng)類型豐富?；谛畔⑾到y(tǒng)角度而言，柔性制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程中，各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的整合與分析處理，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分層控制?；谧詣蛹庸は到y(tǒng)而言，則是根據(jù)成組技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)各類相似零件的批量生產(chǎn)，大大提高了企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)效率。基于物流角度而言，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)各項(xiàng)物料配送的多樣化運(yùn)輸聯(lián)合裝置?？偠灾?，柔性制造系統(tǒng)也稱之為柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，對于智能制造領(lǐng)域的高效生產(chǎn)具有重要價(jià)值。

（五）智能機(jī)器人

智能機(jī)器人是機(jī)電一體化技術(shù)的最高技術(shù)體現(xiàn)，其中涉及的知識領(lǐng)域十分廣泛，包含電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)以及仿生學(xué)等。當(dāng)前我國針對智能機(jī)器人的研究不斷深入，且獲取了豐富的研究成果，已然成為機(jī)電一體化技術(shù)研究的主要方向。與此同時(shí)，智能機(jī)器人整合了多項(xiàng)技術(shù)，主要包含控制技術(shù)、信息技術(shù)以及傳感技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對人類思維模式的模仿與復(fù)制，同時(shí)所構(gòu)建的智能系統(tǒng)能夠根據(jù)識別的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行信息分析與準(zhǔn)確判斷，將人類的行為習(xí)慣進(jìn)行模仿與運(yùn)用，以此來完成相關(guān)生產(chǎn)與操作指令。在智能制造領(lǐng)域?qū)⒅悄軝C(jī)器人運(yùn)用其中，能夠有效減輕人工工作量，降低工作人員工作壓力，并且實(shí)現(xiàn)工作內(nèi)容的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，以保證工作的連續(xù)性，對于規(guī)范產(chǎn)品質(zhì)量以及提高生產(chǎn)速度具有不可替代的作用。另外，智能機(jī)器人在智能制造領(lǐng)域的運(yùn)用，有助于進(jìn)一步規(guī)范產(chǎn)品生產(chǎn)流程，在很大程度上避免了由于人工操作失誤而形成的誤差，保證各項(xiàng)生產(chǎn)的精度與質(zhì)量。并且智能機(jī)器人在智能制造領(lǐng)域運(yùn)用的過程中，不會受惡劣環(huán)境的嚴(yán)重影響，即便受到生產(chǎn)環(huán)境的影響，存在一定的危險(xiǎn)指數(shù)，仍然可以維系工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，大大提高了我國智能制造生產(chǎn)的安全性與效率。

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（責(zé)任編輯：董維）

收稿日期：2021-04-19 修改日期：2021-07-06

作者簡介：霍英杰（1983—），男，吉林德惠人，副教授，碩士，主要從事控制工程研究;方周泉（1981—），男，福建漳州人，研究實(shí)習(xí)員，碩士，主要從事市政工程管理研究。