智能制造背景下机电一体化技术的发展路径

智能制造背景下机电一体化技术的发展路径

许家屯

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摘 要:智能制造是加快我国制造业转型升级、全面提高发展质量和核心竞争力的关键,也是实现制造大国向制造强国跨越的必经之路。机电一体化技术作为新兴生产技术,有助于提高生产质量与效率，是实现智能制造的关键。基于此，课题组以智能制造背景下的机电一体化技术为切入点,对机电一体化技术的发展现状及其在智能制造中的实践应用进行了研究。

关键词:智能制造:机电一体化:技术应用:发展趋势

1.机电一体化技术概述

机电一体化技术产生并得益于智能制造的大环境背景，是基于机械信息科学和电子技术科学的现代高科技技术。机电一体化技术可以将机械技术、自动控制技术、光学技术、传感器技术、计算机与信息技术等多项新兴技术融合，能够实时对生产过程的数据信息进行收集、预处理、编译、传输，以实现生产结构最优化和系统控制智能化。机电一体化技术具有智能化、网络化、模块化、系统化等特点，应用于智能制造各个领域之中，可以提升生产效率和产品质量，进而实现企业生产效益的最大化，促进我国产业的转型升级。

我国正处于由制造大国向制造强国跨越的关键时期，智能制造是我国制造产业转型升级最重要的环节之一。机电一体化的技术优势可以帮助企业缩短生产周期、提高生产效率、减少人力物力投入、提升生产的安全性，将其应用到生产实践中能够给传统制造业注入新鲜血液，推动我国传统产业的转型升级，加速智能制造的发展，实现制造强国的战略目标四目前，我国机电一体化技术正在逐步尝试应用到煤矿领域、电力领域、数控生产领域、工业机器人领域等的各个产业中国。

2 机电一体化技术在智能制造中的效益与影响

2.1提高生产效率和质量机电一体化技术通过精确的传感器监测和控制系统的精细调节,可以实现机械系统对物理过程的准确感知和控制。这一点对于提高产品质量有着重要的影响。通过精确的传感器监测,机电一体化技术可以实时获取关键参数的准确数值,例如在加工过程中,可以通过传感器监测工件尺寸、温度、压力等参数,确保在指定范围内,以及时发现并纠正任何偏差或异常情况,从而避免因传感器不准确或偏差引起的产品质量问题。机电一体化技术通过精确的控制系统调节,可以实现对加工过程的精细控制。例如在自动化生产线上,通过控制系统精确调节机械设备的运动速度、力度等参数,可以控制产品的加工过程,确保产品质量的稳定性和一致性,以此降低因操作人员技术水平、误差或变化带来的产品质量波动。在传统生产过程中,人为因素会出现人为错误,如操作不当、,判断误差等。而机电一体化技术的自动化和智能化特性可以减少这些人为错误的发生,提高产品质量的稳定性和可靠性。

2.2优化资源利用

通过实时监测和数据采集,机电一体化系统可以收集大量关于生产过程的数据,包括能源消耗、原材料消耗、设备运行状态等。通过对这些数据进行分析和处理,可以及时发现潜在的问题和瓶颈,并进行调整和优化,以实现最佳的资源利用效率。例如,通过分析设备的能耗数据,可以识别出能效较低的设备,并进行调整或更新,以降低能源消耗。又如,通过数据分析发现了生产过程中某个步骤存在浪费的情况,可以进行改进,减少资源的浪费。

2.3提升安全性和可靠性

机电一体化技术通过传感器实时监测生产设备的状态,包括温度、振动、压力等参数。这些监测数据可以反映设备的运行状况,及时发现异常情况,预测可能的故障并采取相应的措施。机电一体化技术通过配置安全传感器和控制器,实现了对设备运行速度、位置和工作空间的实时监测和控制,当检测到危险或违规操作时,系统会自动采取紧急停机或警报等安全措施。

机电一体化技术采用了双重驱动、备用电源和冗余控制器等手段,可以确保在某些关键组件故障时仍能维持正常运行。此外,机电一体化系统可以记录和分析生产过程中故障事件、维护记录等数据,这些数据可用于故障分析和优化,以改进设备和工艺,提高生产线的安全性和可靠性。

3. 机电一体化技术在智能制造中的具体应用

3.1传感器技术的应用

传感器是对信息收集的关键性元素，机电一体化技术的创新发展离不开传感器的支撑。在智能化制造领域中，传感器的制造水平不断升级，在灵敏度和数据传输精确度方面具有极大的提升。尤其是在智能制造业的传感器更新中，所有器件的刷新率会随设备的升级和计算机系统的更新，进行检测范围和数据传输的高效率升级。使智能制造中的数据信息传递的及时性、有序性和完整性得到充分的保证。利用计算机技术对实际数控加工的全过程进行了直观的表示，对生产实践具有十分重要的指导意义。它的出现标志着我国机电技术向信息化、快速迈进了一大步。

3.2数控技术的应用

数控技术作为一种新兴的机械制造技术，其发展到今天，已经具备了相当的成熟度。数控技术需要通过一定的程序对相关的电子设备进行驱动，计算机语言在此过程中较为重要。数控技术的创新发展对其机电一体化的智能化进程是其重要的组成部分。将PLC 控制技术与模糊控制理论相结合，应用计算机语言的编写，在总体的语言框架基础上融合动态化的仿真模型，能够在网络构建的基础上将抽象化的数据具现化，将代码语言转化为图形语言，这样在生产过程中相关的技术人员和工作人员就能够通过直观的图像信息，对工作流程的各种缺陷性问题进行探讨，避免了技术壁垒与交流障碍。此外，相关的技术人员也能够在数信息的动态化技术上，结合相应的代码技术，调整工业生产的细节，进行远程控制，提升工作效率的同时，减少人工投入成本。

4.机电一体化技术的发展趋势

4.1微型化

随着机电一体化技术的快速发展，微机电系统开始进入研究者们的视线，研究重点逐渐转向微型化方向，并成为机电一体化技术新的研究目标:朝着微米、纳米级别的方向推进。微机电系统应用前景广泛，不仅可以节约资源、减少能耗，还能进一步提升系统的精细化程度、提高操作质量，一旦技术成熟，便可以应用到航空航天领域，如卫星机电一体化产品和生物医学领域，如仿生器官、微型机器人手术。但微机电技术需要将机电一体化技术与微电子技术进行全方位融合，目前我国的微机电技术还尚未成熟，在企业生产活动中还达不到普及的程度。

4.2智能化

近年来，为了实现由制造大国向制造强国的跨越，我国越来越注重科技创新，无论是国家政策、科学研究还是企业实践，都在努力将机电一体化技术向智能化方向发展。企业实践上，虽然目前我国并未实现完全智能化的机电一体化生产，但是人工智能产品的应用水平在持续提升，应用层次在不断加深，普及程度在逐渐扩大。可以说，人工智能的技术研发与创新应用是未来机电一体化的发展方向之一，人工智能产品的高速度、性能好、智能化将为我国制造业带来一次全新的变革。

总结

综上所述,机电一体化技术在智能制造中的运用,具有巨大潜力和优势。随着技术的不断创新和发展,机电一体化将进一步推动制造业的转型升级,为企业带来更多的竞争优势。未来机电一体化技术将在各个行业得到广泛应用,为人类社会的进步和发展做出重要贡献。

参考文献

[1]汪小海. 机电一体化技术在机械设计制造中的应用探讨[J]. 模具制造,2023,23(09):199-201.

[2]鄢京. 机电一体化技术在智能制造中的应用与实施[J]. 装备维修技术,2023,(03):38-40.