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我国机电一体化发展现状与趋势探讨

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  【摘 要】随着我国经济的发展,机电一体化技术不断改进完善,为我国工业的繁荣起到了重要的推动作用。机电一体化就是将机械装置与电子化设计及软件相融合,具体来讲就是在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能的基础上引进电子技术。文章首先分析了我国机电一体化技术的发展现状,并在此基础上探讨了未来机电一体化的的发展趋势,同时,针对机电一体化的发展方向提出了相关对策。
  【关键词】机电一体化;发展现状;趋势;探讨
  引言
  在当今新的经济形势下,知识经济作为一种全新的经济形态是以知识和信息的生产、分配、传播及使用为基础,以创造性的人力资源为依托,以高科技产业和智力为支柱。知识经济时代相比较于传统的经济形态,其不同之处在于知识和信息的传播是以网络化、无形化的方式进行的,内外环境的动态性越来越强,不断促进着信息技术与工程技术的更新、发展。近些年,由于微电子技术与计算机技术的不断发展,及其不断的向机械工业渗透,致使机械工业的技术结构、产品机构、功能构成、生产方式及管理体系等发生了新一轮的革命,带动了工业生产从“机械电气化”向“机电一体化”转变。为了使我国机电一体化技术的发展适应经济的迅猛增长,有必要对我国机电一体化的发展现状及未来的发展趋势进行相关探讨,以不断完善我国的机电一体化发展技术。
  1 我国机电一体化的发展现状
  世界范围内机械一体化大致分为三个阶段:20世纪60年代以前为初级阶段,电子技术发展较为缓慢,机械技术与电子技术的结合较少,不成规模;第二阶段为蓬勃发展阶段,这一阶段计算机技术、控制技术及通信技术得到了快速的发展,大规模、超大规模集成电路和微型计算机开始出现,为机电一体化的发展奠定了基础;20世纪90年代后期,机电一体化开始向着智能化方向迈进机电一体化进入蓬勃发展时期。一方面,由于光学、通信技术开始融入机电一体化当中,并形成了光机一体化和微机电一体化等新的发展领域;另一方面,对于机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法都进一步加大了科研投入。同时,人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域的不断发展进步为机电一体化技术的应用开辟了广阔的天地。
  我国是从 20 世纪 80 年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863 计划”中。在制定“九五”规划和 2010 年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作, 都取得了一定成果, 但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
  2 我国机电一体化的发展趋势
  机电一体化技术是众多学科的交叉融合,其中主要包括机械、电子、光学、控制、计算机、信息等。机电一体化技术的完善依赖于这些学科的的不断发展,同时,机电一体化技术又会反过来带动这些众多学科的进步。当今及今后一段时间我国的机电一体化的主要发展趋势如下。
  2.1 网络一体化
  知识经济时代的突出特征是计算机技术和网络技术的迅猛发展。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来, 只要其功能独到, 质量可靠, 很快就会畅销全球。由于网络的普及, 基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾, 而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势, 利用家庭网络 ( home net) 将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统 (Computer Integrated Appliance System, CIAS), 使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此, 机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
  2.2 模块标准化
  模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多, 研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。这样, 可利用标准单元迅速开发出新产品, 同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准, 以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突, 近期很难制定国际或国内这方面的标准, 但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然, 从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定, 无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业, 规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
  2.3 人工智能化
  由于人工智能在机电一体化技术的应用中表现出了重要的作用,例如,机器人与数控机床就属于人工智能化的重要应用,智能化将是21世纪机电一体化技术的一个极其重要的发展方向。“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础之上,融入人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学及混沌动力学等新思想、新方法,以使极其具备判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以达到对机器更好、更精确的控制。虽然机电一体化产品不可能达到与人具有同样的智能,但完全可以通过运用高性能、高速的微处理器使其具备低级智能或人的部分智能,在一定程度上能够满足机械工业生产的需要。
  2.4 微型机电化
  微型化兴起于20世纪80年代末, 指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统 (MEMS) , 泛指几何尺寸不超过1 cm3的机电一体化产品, 并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小 、耗能少、运动灵活, 在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术, 微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术, 它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
  3 我国煤矿机电一体化的发展思路
  用信息化带动工业化是我国 21 世纪的一项重大战略举措。信息化是由计算机与互联网生产工具的革命所引起的工业经济转向信息经济的一种社会经济过程。它包括信息技术的产业化、传统产业的信息化、基础设施的信息化、生活方式的信息化等内容。应该利用我国的优势拓宽我国机电一体化的发展思路。近几年来, 我们煤矿机电一体化产品的研究和生产得到长足的进步。开关磁图电机用于采煤机电牵引, 使用电牵引才灭迹的机电一体化水平得到进一步提高。全数字支流提升机、全数字变频提升机业已研制成功, 并且投入使用, 效果良好。国产全数字化直流提升机也已占领国内市场。在发展我国煤矿机电一体化产品,应该注意以下几点:①研究具有自主知识产权的核心装置, 增加产品国产化的比例; ②增加产品的通讯功能, 以适应综合自动化的需要; ③进一步提高尤其是大型设备的故障诊断功能和智能化程度。
  4 结束语
  机电一体化技术是随着我国的经济发展应运而生的一种崭新技术,使社会生产力发展到一定阶段的产物。我国的机电一体化技术虽然经过近些年的发展取得了长足的进步,但在技术及设备上仍有许多不足指出亟待解决,在机电一体化技术今后及未来的发展进程中,应继续加大科技投入及相应的资金扶持。
  参考文献:
  [1]祁小平.机电一体化技术的发展趋势[J].中国科技信息,2007(12).
  [2]石美峰.机电一体化技术的发展与思考[J].山西焦煤科技,2007(3).
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