智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用分析

張雨濤

摘 要：對于我國的工業(yè)發(fā)展來說，機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)揮著十分重要的作用。該項(xiàng)技術(shù)有著較強(qiáng)的綜合性，其結(jié)合了電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)械與信息技術(shù)中的一系列優(yōu)勢，對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了有機(jī)組合，再通過信息化設(shè)備對生產(chǎn)設(shè)備實(shí)施控制，使工業(yè)生產(chǎn)效率得到了很大程度的提升。而將機(jī)電一體化應(yīng)用在智能制造當(dāng)中也是未來智能制造發(fā)展的主要方向，在進(jìn)行智能制造時強(qiáng)化對機(jī)電一體化的應(yīng)用水平能夠進(jìn)一步提高企業(yè)生產(chǎn)力、產(chǎn)品質(zhì)量以及產(chǎn)品科技含量，有著十分關(guān)鍵的意義?；诖?，本文將對智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行分析。

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

1 機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的運(yùn)用價值

將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在智能制造中，其價值主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，隨著工業(yè)制造業(yè)的高速發(fā)展，其市場競爭也越發(fā)激烈。各企業(yè)為了在激烈的市場競爭中立于不敗之地，就需要不斷提高自身綜合實(shí)力，才能取得成功。而企業(yè)要想提高自身實(shí)力，就需要對生產(chǎn)模式進(jìn)行創(chuàng)新改革，注重產(chǎn)品質(zhì)量的提升，節(jié)約更多的成本費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。而通過機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用，就能夠?qū)崿F(xiàn)各項(xiàng)生產(chǎn)工作的智能化、一體化、高效化，實(shí)現(xiàn)了人力、物力的優(yōu)化配置，節(jié)約了大量的成本費(fèi)用，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，贏得了廣大消費(fèi)者的青睞與追捧，樹立了良好的形象與品牌，有利于企業(yè)的長遠(yuǎn)持續(xù)發(fā)展。第二，工業(yè)制造業(yè)的覆蓋范圍非常廣泛，比如智能機(jī)器人、服裝行業(yè)、汽車領(lǐng)域、數(shù)控機(jī)床等，都需要相應(yīng)的生產(chǎn)與加工。而將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在智能制造中，就可以快速推動這些行業(yè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型變革與持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的完美融合，從而帶動其他行業(yè)的高速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)真正的智能化、信息化、一體化生產(chǎn)。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的發(fā)展

2.1 萌芽階段（20世紀(jì)60年代以前）

20世紀(jì)60年代，日本通產(chǎn)率先在機(jī)械中采用了電氣技術(shù)與電子技術(shù)結(jié)合數(shù)控機(jī)床做試驗(yàn)，但并未取得成功。最初，電氣技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用多應(yīng)用于軍用機(jī)械。這一時期，機(jī)電一體化技術(shù)開始萌芽。

2.2 蓬勃發(fā)展階段（20世紀(jì)70年代—80年代）

20世紀(jì)70年代初，隨著微電子技術(shù)的成熟，電子技術(shù)與電氣技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用也逐漸地由軍用轉(zhuǎn)為民用。這一階段，微機(jī)逐漸的商品化，集成電路實(shí)現(xiàn)了大規(guī)?；Ｍ瑫r，機(jī)關(guān)技術(shù)與光學(xué)技術(shù)應(yīng)用與微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)中，集成為新的光信息技術(shù)。光信息技術(shù)的發(fā)展提高了信息處理的速度和抗干擾能力。光信息技術(shù)在微電子技術(shù)中的應(yīng)用為機(jī)電一體化的信息可視化、高速處理奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)時已經(jīng)應(yīng)用光子、電子技術(shù)的信息技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械技術(shù)，與微電子技術(shù)結(jié)合，進(jìn)一步加深了微電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的融合。當(dāng)時市場上已經(jīng)出現(xiàn)了CPU、ROM、RAM等基本單元和模塊化的接口電路，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1971年，日刊工業(yè)新聞社發(fā)行《機(jī)電一體化入門》和《機(jī)電一體化》月刊，反映出機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展。1976年，機(jī)電一體化被正式命名。70年代末至80年代，在機(jī)電法和機(jī)信法的指導(dǎo)下，機(jī)電一體化獲得了蓬勃的發(fā)展。

2.3 智能化階段（20世紀(jì)90年代以后）

20世紀(jì)90年代，電子集成技術(shù)普遍提高，集成電路的價格也有所下降。在90年代，機(jī)電一體化技術(shù)在世界范圍內(nèi)獲得了快速的發(fā)展，并迅速占領(lǐng)社會各個領(lǐng)域，開啟了機(jī)電一體化的全盛發(fā)展。在機(jī)電一體化技術(shù)全盛發(fā)展階段，相繼融合了機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、控制學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、信息技術(shù)學(xué)等學(xué)科。隨著這些技術(shù)的進(jìn)步和多學(xué)科之間的交叉融合發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一次又一次的轉(zhuǎn)型，最終實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、模塊化、智能化的發(fā)展。

3 機(jī)電一體化中智能制造的優(yōu)勢

3.1 交換優(yōu)勢

對于智能制造系統(tǒng)而言，信息處理的可靠來源即為數(shù)據(jù)信號，其能夠通過對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理，從而實(shí)現(xiàn)最大限度對智能制造系統(tǒng)的工作效率進(jìn)行提升的根本目的。不僅如此，一旦不具備足夠的信息信號作為智能制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐，則機(jī)電一體化也無法實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而一旦出現(xiàn)這種情況，系統(tǒng)信息處理的精準(zhǔn)性也會受到影響。通過積極引進(jìn)先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)，同時科學(xué)利用送音器，有助于為機(jī)電一體化系統(tǒng)提供更為準(zhǔn)確的信號供應(yīng)，同時進(jìn)一步確保信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

3.2 模型優(yōu)勢

機(jī)電一體化技術(shù)不僅具有十分良好的模型優(yōu)勢，還能進(jìn)一步推動我國整體智能制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，為其提供更為持續(xù)穩(wěn)定的技術(shù)支持。與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)不同，機(jī)電一體化技術(shù)具有更為明顯的優(yōu)勢，主要包括信息處理的效率和質(zhì)量更高、結(jié)構(gòu)更為明確以及應(yīng)用范圍更廣等。目前，我國智能制造系統(tǒng)在技術(shù)上經(jīng)歷了不斷的改革與創(chuàng)新，因此其在模型上也獲得了很大突破，通過模型和技術(shù)兩方面的不斷突破，推動智能制造系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用

4.1 傳感技術(shù)的應(yīng)用

在智能制造當(dāng)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)是非常重要的，同時機(jī)電一體化技術(shù)可以為智能制造提供更廣闊的發(fā)展前景，在各個方面都能夠有針對性的進(jìn)行改善。而在機(jī)電一體化當(dāng)中，傳感技術(shù)占據(jù)著十分關(guān)鍵的位置，同時傳感技術(shù)有著非常明顯的優(yōu)勢，那就是有著極強(qiáng)的精確性以及靈敏性。在應(yīng)用傳感技術(shù)時，可以有效避免外界其他信號的干擾，同時能夠進(jìn)一步的提升智能生產(chǎn)水平。而普通傳感器與之相比，所發(fā)揮的效果并不理想，同時在應(yīng)用的過程中還一定要建立相互匹配的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這有這樣才能夠進(jìn)行信息的對接與傳輸。但是通過傳感技術(shù)，就能夠直接和智能制造進(jìn)行融合，以此來降低設(shè)計(jì)的難度以及標(biāo)準(zhǔn)，并且還能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)約更多的成本。

4.2 在數(shù)控領(lǐng)域中的應(yīng)用

對于數(shù)控領(lǐng)域的機(jī)電一體化技術(shù)操作來說，其步驟是相對復(fù)雜的，對于操作中的一些細(xì)節(jié)要求也更加嚴(yán)格。如果在數(shù)控領(lǐng)域中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的過程中工作人員不重視流程與細(xì)節(jié)，就會使其中的智能制造過程出現(xiàn)事故，使得設(shè)備產(chǎn)生一系列故障，嚴(yán)重的還會為企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對于數(shù)控領(lǐng)域來說，在應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)時，企業(yè)一定要將操作人員的培訓(xùn)工作做到位，進(jìn)而加強(qiáng)操作人員的素質(zhì)水平與專業(yè)能力，同時對機(jī)電一體化技術(shù)予以相應(yīng)的重視?？梢越Y(jié)合相應(yīng)的懲罰機(jī)制，如果由于自身的操作失誤或者馬虎而造成了問題與設(shè)備故障，需要有操作人員承擔(dān)，根據(jù)問題的大小來進(jìn)行相應(yīng)的處罰，進(jìn)而提高工作人員的工作注意力，降低設(shè)備故障的發(fā)生率。

4.3 汽車技術(shù)類

在汽車生產(chǎn)與制造技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的高效運(yùn)用，并且取得了顯著成效。其在汽車生產(chǎn)與制造技術(shù)中的運(yùn)用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，發(fā)動機(jī)控制。發(fā)動機(jī)可謂是汽車的心臟部位，如果發(fā)動機(jī)ft現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致汽車無法正常運(yùn)行。而發(fā)動機(jī)是一個十分復(fù)雜的被控對象，整個控制系統(tǒng)由許多子控制系統(tǒng)或項(xiàng)目組成，包括EGR、空燃比、點(diǎn)火時刻、怠速等等。通過機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用，就可以提高各控制項(xiàng)目的性能與質(zhì)量，保障發(fā)動機(jī)的正常使用。其中在EGR控制項(xiàng)目中，主要為EGR率的控制，也就是所謂的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，可以促使廢氣的再循環(huán)量在每一個工作點(diǎn)都達(dá)到最佳狀態(tài)，保障燃燒過程處于理想狀態(tài)，將排放的污染物成分降低最低，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。在空燃比項(xiàng)目的控制中，主要是通過空燃比的控制，保障燃油充分燃燒，降低各種污染物含量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。在點(diǎn)火時刻項(xiàng)目的控制中，主要是為了防止異常燃燒而引起發(fā)動機(jī)故障，增強(qiáng)汽車的各項(xiàng)性能。第二，底盤和車身控制。底盤具有著減震、承重等功能，而車身具有著保護(hù)、操控等功能，因此也需要通過機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用，促使其功能充分發(fā)揮，保障汽車的安全平穩(wěn)運(yùn)行。比如在汽車防抱死系統(tǒng)、車速感應(yīng)動力轉(zhuǎn)向、電子控制懸架、防滑系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)械傳感式安全氣囊、中央控制門鎖等，都實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化的廣泛應(yīng)用，有效保障了汽車的舒適性、安全性、自動化，加快了汽車行業(yè)的發(fā)展步伐，滿足了人們的各項(xiàng)需求。第三，其他領(lǐng)域的運(yùn)用。近幾年來，自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的汽車駕駛系統(tǒng)已經(jīng)逐步問世，深受人們的青睞與追捧，提高了人們的駕駛體驗(yàn)感。比如特斯拉的自動駕駛、網(wǎng)絡(luò)控制等，就運(yùn)用了機(jī)電一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與機(jī)械操控控制的有效結(jié)合，廣泛的應(yīng)用在汽車的各個領(lǐng)域。比如ABS系統(tǒng)、抬頭顯示系統(tǒng)、多媒體技術(shù)、撞擊傳感技術(shù)、自動泊車、定速巡航等，機(jī)電一體化技術(shù)都扮演著非常重要的角色，實(shí)現(xiàn)了汽車駕駛的信息化與智能化。此外，還有5G技術(shù)的應(yīng)用、人工智能技術(shù)的應(yīng)用，促使機(jī)電一體化技術(shù)更加安全、實(shí)效，真正實(shí)現(xiàn)了無人化、舒適化駕駛，并且廣泛的運(yùn)用在汽車的各個控制系統(tǒng)中。

4.4 人工智能技術(shù)

人工智能是智能制造的終極階段，也是中國制造2025的終極目標(biāo)。人工智能技術(shù)是新工業(yè)革命的依托，也是工業(yè)制造競爭力的核心表現(xiàn)。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了智能制造系統(tǒng)的柔性、信息量、自動化程度，使得機(jī)械制造系統(tǒng)能夠模擬專家的智能分析、判斷、構(gòu)思與決策，從而自動適應(yīng)機(jī)械系統(tǒng)的制造與生產(chǎn)。智能制造系統(tǒng)具有自適應(yīng)系統(tǒng)及外部環(huán)境的能力。其中智能控制器起到關(guān)鍵作用。智能控制器由自動感知信息與處理、數(shù)據(jù)庫、規(guī)劃與控制決策、認(rèn)知學(xué)習(xí)、控制知識庫、評價機(jī)構(gòu)組成?？刂破鞒芸刂葡到y(tǒng)本身外，還可以控制傳感器、執(zhí)行器及其他被控對象，以防外部不確定性因素對系統(tǒng)的運(yùn)行造成干擾?？刂破髟诳刂评碚摶A(chǔ)上模擬智能，實(shí)現(xiàn)對制造系統(tǒng)的智能控制。

4.5 自動生產(chǎn)控制的應(yīng)用

在進(jìn)行自動生產(chǎn)控制的過程中，企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)時，通常會出現(xiàn)由于人為因素影響而導(dǎo)致的產(chǎn)品精度以及質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情況。而通過對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)ιa(chǎn)活動進(jìn)行現(xiàn)代化的控制干涉，以此來推動產(chǎn)品產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)自動化以及智能化，提高工作效率。而在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中一旦發(fā)生了問題，就會借助自動生產(chǎn)控制來實(shí)施干預(yù)，來保證產(chǎn)生工作技術(shù)步入正軌?，F(xiàn)階段，應(yīng)用自動生產(chǎn)控制較為普遍的行業(yè)主要有香煙、飲料生產(chǎn)等，由于這類產(chǎn)品生產(chǎn)有著重復(fù)性強(qiáng)、生產(chǎn)力大的特點(diǎn)，同時對于產(chǎn)品品質(zhì)的要求較高，因此通過自動生產(chǎn)控制能夠在確保產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行大量生產(chǎn)。另一方面，對于智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的研究文章發(fā)現(xiàn)，自動生產(chǎn)過程的跟蹤控制系統(tǒng)屬于一種新進(jìn)的自動生產(chǎn)控制系統(tǒng)，其在應(yīng)用的過程中能夠?qū)Ξa(chǎn)品生產(chǎn)過程進(jìn)行合理的控制，對相關(guān)的信息進(jìn)行整理與分析，保障產(chǎn)品生產(chǎn)過程中能夠按照這些參數(shù)進(jìn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的自動化作業(yè)，保證產(chǎn)品生長的效率以及質(zhì)量，進(jìn)而推動相關(guān)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

4.6 柔性制造類

柔性制造類是指各種生產(chǎn)加工、信息傳輸、貨物搬運(yùn)等，對于生產(chǎn)效率與質(zhì)量有著很高的要求。通過機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用，就提高了生產(chǎn)效率，保障了貨物質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置與充分利用，提高了企業(yè)的競爭實(shí)力。在機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用下，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工具的自動更換、密切跟蹤、貨物運(yùn)輸、存儲管理，保障了生產(chǎn)工作與運(yùn)輸工作的有效對接，避免倉庫限制或者物資爆滿，影響整個生產(chǎn)運(yùn)輸效率。無論是生產(chǎn)加工，還是貨物存儲與運(yùn)輸，都可以實(shí)現(xiàn)自動化以及密切化跟蹤，只需要根據(jù)生產(chǎn)要求，提前設(shè)置好頻率與計(jì)劃，就可以全天候生產(chǎn)、搬運(yùn)、存儲，有效提高了生產(chǎn)效率。此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)貨物信息的密切跟蹤與管控，實(shí)現(xiàn)人力資源的優(yōu)化配置，保障生產(chǎn)計(jì)劃與方案的合理性，一定程度上實(shí)現(xiàn)了智能化與自動化生產(chǎn)，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用，還能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的自我監(jiān)控，縮短故障時間，保障設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

5 結(jié)束語

綜上所述，在工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展過程當(dāng)中，智能制造發(fā)揮著十分重要的作用。智能制造可以進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的自動化、智能化管理，以此來提高生產(chǎn)效益及產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。而對于智能制造來說，應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)也是非常有必要的，機(jī)電一體化技術(shù)水平會對智能制造的功能有著很大影響。因此，有關(guān)企業(yè)一定要對相關(guān)工作予以重視，進(jìn)而為智能制造今后的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟建.基于智能制造中的機(jī)電一體化技術(shù)研究[J].中國設(shè)備工程，2021（02）：23-24.

[2]安廣彬，周叢.機(jī)電一體化技術(shù)在汽車智能制造中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2021，12（02）：110-111.

[3]丁承之.智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用分析[C].福建省商貿(mào)協(xié)會.華南教育信息化研究經(jīng)驗(yàn)交流會2021論文匯編（四）.福建省商貿(mào)協(xié)會：福建省商貿(mào)協(xié)會，2021：635-637.

[4]朱慧軍，謝麗娟.對機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的運(yùn)用探究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2021（01）：184-185.

[5]莊志鑫.智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用分析[J].信息記錄材料，2021，22（01）：105-106.