智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用策略探析

摘要：機(jī)電一體化技術(shù)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、信息化技術(shù)、電子技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)為一體，在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的當(dāng)下，機(jī)電一體化技術(shù)也取得了長遠(yuǎn)發(fā)展，除了可以代替原有的人工操作模式之外，還逐漸發(fā)展的更加完善且智能化，使現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)也迎來了全新發(fā)展機(jī)遇。由此我們也可以看出，對(duì)智能制造體系來說，機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢也日漸明顯。

關(guān)鍵詞：智能制造；機(jī)電一體化

1 機(jī)電一體化與智能制造

1.1 機(jī)電一體化技術(shù)

所謂機(jī)電一體化技術(shù)，就是涉及電子信息處理系統(tǒng)技術(shù)、機(jī)械制造系統(tǒng)技術(shù)等，具有較強(qiáng)綜合性特點(diǎn)，相關(guān)設(shè)備主要包括光學(xué)傳感器、壓力傳感器等。在相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，機(jī)電一體化技術(shù)要想獲得可持續(xù)發(fā)展，需要把眾多高新技術(shù)成果互相融合，把信息技術(shù)研發(fā)當(dāng)作最重要的目標(biāo)。機(jī)電設(shè)備一體化技術(shù)除了包含系統(tǒng)、機(jī)身框架和各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施之外，對(duì)連接部分而言，還需要借助實(shí)際壓力傳感器調(diào)整各項(xiàng)系統(tǒng)的重要運(yùn)行參數(shù)以及狀態(tài)信息，并且把獲取的信息處理成能夠自我識(shí)別的各項(xiàng)內(nèi)容，然后再綜合分析各項(xiàng)信息傳輸指令要求的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的有效控制，使整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。其中，實(shí)現(xiàn)一體化與智能化控制系統(tǒng)的系統(tǒng)主要包括可編程微控制器、自動(dòng)計(jì)算器以及邏輯電路等，通過有效整合上述部分，明確各個(gè)功能部分的各自分工與責(zé)任，提升整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)的運(yùn)行管理效率，為我國制造行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 智能制造

智能制造技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)完成正確分析、判斷以及決策的過程，通過特定方式整合智能機(jī)器，同時(shí)把其應(yīng)用于制造企業(yè)系統(tǒng)當(dāng)中，使制造企業(yè)能夠更加有序穩(wěn)定發(fā)展。從該角度來看，智能制造技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)就是能夠節(jié)約勞動(dòng)力，實(shí)際操作中用計(jì)算機(jī)進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)收集、處理及存儲(chǔ)工作，就能提升生產(chǎn)效率 ^[2]。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)最優(yōu)化

往在機(jī)械產(chǎn)品控制過程中，一般需要設(shè)計(jì)機(jī)電機(jī)構(gòu)；為了實(shí)現(xiàn)變速控制目標(biāo)，也需要在機(jī)電系統(tǒng)中加入變速箱。而信息技術(shù)的不斷發(fā)展，也讓傳統(tǒng)的人工操作模式逐漸被變頻調(diào)速電子設(shè)備所取代，通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件控制模式，提升生產(chǎn)效率。機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)，能夠充分整合計(jì)算機(jī)軟件、電子技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)等眾多優(yōu)勢，使機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得到整體優(yōu)化。

2.2 系統(tǒng)智能化

機(jī)電一體化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制系統(tǒng)規(guī)劃管理生產(chǎn)脈絡(luò)的目標(biāo)。隨著機(jī)電一體化技術(shù)各項(xiàng)性能的快速提升，傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的弊端也逐漸得到了較大改善，人力投入量也得到了有效控制。智能化控制系統(tǒng)的出現(xiàn)能對(duì)各項(xiàng)系統(tǒng)與程序進(jìn)行有效調(diào)控，也能充分體現(xiàn)其自動(dòng)化控制的實(shí)際效果，比如故障診斷、信息處理和自動(dòng)化檢測等等，具體操作時(shí)也可以將工作指令輸入系統(tǒng)內(nèi)，使系統(tǒng)完成自動(dòng)化操作程序，節(jié)約較多人力 ^[3]。除此之外，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)故障時(shí)，工作人員也能更加具有針對(duì)性地對(duì)故障進(jìn)行處理，使管理人員借助系統(tǒng)當(dāng)中的預(yù)警功能掌握系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性的同時(shí)，也能有效降低生產(chǎn)危險(xiǎn)系數(shù)。

2.3 交換優(yōu)勢

與傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)相比，機(jī)電一體化技術(shù)有著十分明顯的控制功能以及靈敏度，可有效提升數(shù)據(jù)處理效率。而智能制造通過引入機(jī)電一體化技術(shù)，也能讓數(shù)據(jù)處理流程變得更加高效，信息數(shù)據(jù)交換也會(huì)更加安全。通過機(jī)電一體化技術(shù)的相關(guān)優(yōu)勢，可以有效解決智能制造過程中的技術(shù)困難，也能有效提升信息處理效率，使數(shù)據(jù)完整性得到有效保障。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用

3.1 傳感器技術(shù)

對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)來說，傳感器其實(shí)作為系統(tǒng)十分關(guān)鍵的沒人，可在應(yīng)用過程中體現(xiàn)較大作用，借助傳感器技術(shù)，能對(duì)外界情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，也能保證生產(chǎn)時(shí)形成傳感器終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)對(duì)傳感器接收到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)完成加工。結(jié)合應(yīng)用情況可知，傳感器技術(shù)也必須發(fā)揮計(jì)算機(jī)作用，讓傳感器信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，把握信息數(shù)據(jù)。目前光纖傳感器有著十分廣泛的應(yīng)用范圍，也是十分特殊的應(yīng)用類型，在前期使用過程中需消耗較大成本，一般在汽車等機(jī)械加工過程應(yīng)用，例如我們以長春一汽汽車為例，如圖 1 所示，在實(shí)際生產(chǎn)加工中安裝有激光測距雷達(dá)裝置，這個(gè)裝置就能十分深入地反映智能制造中傳感器技術(shù)發(fā)揮的重要作用 ^[4]。將激光測距雷達(dá)設(shè)計(jì)于汽車前后方，能為司機(jī)提供實(shí)時(shí)提醒，使其能隨時(shí)觀測周圍障礙物，合理判斷距離。除此之外，激光測距雷達(dá)還能根據(jù)信號(hào)對(duì)障礙物情況作出準(zhǔn)確判斷，當(dāng)距離過近，也會(huì)通過該裝置對(duì)駕駛?cè)诉M(jìn)行報(bào)警，提升安全性。

3.2 自動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)

在智能制造過程中，運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)能夠充分發(fā)揮實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械生產(chǎn)的自動(dòng)控制，也能讓整個(gè)生產(chǎn)模式變得更加自動(dòng)化，提升工作人員效率，使整個(gè)產(chǎn)品的工藝模式能夠更加優(yōu)化，也能獲得更加滿足人們要求的產(chǎn)品。以往產(chǎn)品制造與加工中以手工方式為主，這種模式不僅無法保證工作效率，還對(duì)后續(xù)的產(chǎn)品銷售存在不利影響。而對(duì)智能制造來說，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)以后，不僅能夠提升生產(chǎn)效率，還能讓整個(gè)工藝模式變得更加優(yōu)化，提升產(chǎn)品性能。

圖1 基于傳感技術(shù)設(shè)計(jì)的激光測距雷達(dá)裝置

3.3 信號(hào)處理技術(shù)

在智能制造信號(hào)傳輸過程中，主要為借助網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行處理的最終信號(hào)，通常以傳輸電信號(hào)為主 ^[5]。從技術(shù)原理層面來看，機(jī)電一體化技術(shù)能夠一起處理終端系統(tǒng)與服務(wù)器的各項(xiàng)內(nèi)容，利用制造的智能化方式，讓信息在機(jī)電一體電信號(hào)傳輸平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)中得到實(shí)時(shí)傳輸，也能借助智能制造技術(shù)對(duì)各項(xiàng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。上文我們提到智能制造模式有著較大的應(yīng)用價(jià)值，其可以通過構(gòu)建電信號(hào)傳輸模塊的方式，降低信號(hào)干擾，也能將智能制造實(shí)際效果體現(xiàn)出來。

3.4 智能機(jī)器人技術(shù)

該技術(shù)能夠在條件比較差的工況下應(yīng)用，工作人員也能根據(jù)現(xiàn)場操作情況，合理利用信息化技術(shù)、仿生學(xué)技術(shù)以及機(jī)器人控制技術(shù)等，不僅能夠優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境，還能讓生產(chǎn)信息的篩選過程變得更加智能化，使產(chǎn)品生產(chǎn)與管理工作變得更加高效，讓企業(yè)加工更加高效。智能機(jī)器人有著很大的使用價(jià)值：第一，可減少人力方面的投入，提升最終利潤，使企業(yè)生產(chǎn)鏈更加完善；第二，可有效提升企業(yè)生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)流程更加智能化，也能通過更為優(yōu)化的生產(chǎn)流程模式，降低傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中存在的不足，保證系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)，也能有效提升生產(chǎn)效率。第三，有效控制安全現(xiàn)象的發(fā)生概率，防止人員受到威脅。由于實(shí)際生產(chǎn)條件十分惡劣，我們一定要重視監(jiān)督管理工作，但是即便如此，也無法完全避免安全事故的發(fā)生。而利用智能機(jī)器人技術(shù)，不僅能夠有效保證人身安全，也能通過該項(xiàng)技術(shù)手段降低安全事故的發(fā)生概率。

3.5 人機(jī)一體化技術(shù)

目前該技術(shù)在智能制造過程中得到很大范圍的應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)除了能夠提升機(jī)械設(shè)備的智能化程度之外，還能將智能設(shè)備與人力相結(jié)合。在利用該技術(shù)時(shí)，工作人員需要對(duì)整個(gè)成本進(jìn)行有效控制，通過智能設(shè)備獲取以及分析相關(guān)數(shù)據(jù)。除此之外，借助該技術(shù)還能對(duì)人與機(jī)械的工作范圍進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，改變加工期間存在的主被關(guān)系，也能讓人機(jī)一體化技術(shù)朝著更加專業(yè)且智能的方向不斷發(fā)展。

3.6 計(jì)算機(jī)集成數(shù)字化采集技術(shù)

通過該技術(shù)的應(yīng)用，并發(fā)揮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)作用，在綜合手工操作模式的基礎(chǔ)之上，能夠獲取與處理數(shù)字化內(nèi)容，還可以對(duì)各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。例如，技術(shù)人員可以通過計(jì)算機(jī)對(duì)各項(xiàng)數(shù)字化采集技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一應(yīng)用，也能進(jìn)一步查明設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。社會(huì)在不斷發(fā)展，該技術(shù)也發(fā)展更加完善，能夠以機(jī)電一體化技術(shù)為主要手段，確保在智能制造中真正達(dá)到技術(shù)遷移的效果。

3.7 柔性控制系統(tǒng)

柔性控制系統(tǒng)能對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行有效控制，也可根據(jù)具體狀況進(jìn)行科學(xué)轉(zhuǎn)換，可以通過智能化的方式調(diào)控各項(xiàng)生產(chǎn)物料與設(shè)備，也能共同作用于數(shù)條生產(chǎn)線。借助信息技術(shù)對(duì)各項(xiàng)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，也能進(jìn)一步掌握市場的發(fā)展動(dòng)態(tài)，可結(jié)合市場要求制定更加科學(xué)的生產(chǎn)方案，避免出現(xiàn)生產(chǎn)資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

3.8 生產(chǎn)制造遠(yuǎn)程控制技術(shù)

在傳統(tǒng)生產(chǎn)方式中，受到人工干預(yù)很多，現(xiàn)在已經(jīng)很難達(dá)到生產(chǎn)管理要求，在機(jī)電一體化技術(shù)支持下，能夠讓生產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化操作與控制目標(biāo)。要想進(jìn)一步保證網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的可靠性，很多企業(yè)也在積極引入局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，但是這種方式雖說可降低外部干擾，仍然會(huì)面臨一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患，在遠(yuǎn)程管控方面還有很大難度，因此也會(huì)引起安全管理等問題。由于信息傳輸模式十分多元化，然而對(duì)各種傳輸手段來說，其對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)也有所不同，現(xiàn)在智能制造的思想，可以通過多模組協(xié)同傳輸信號(hào)，也能有效保證信息傳輸效果，讓各生產(chǎn)流程實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，結(jié)合實(shí)際情況開展有效管控。

4 結(jié)語

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造過程當(dāng)中的發(fā)展前景與應(yīng)用模式也受到了全社會(huì)的廣泛關(guān)注，因此需要從模式創(chuàng)新、技術(shù)升級(jí)等層面進(jìn)行有效分析與改進(jìn)。把握機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)與智能制造的發(fā)展前景有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，智能制造中的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用需要從穩(wěn)定控制、系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩大層面入手，引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)理念，在有針對(duì)性優(yōu)化后獲取更好效果，保證系統(tǒng)運(yùn)行更加安全，產(chǎn)品質(zhì)量也得到有力控制。

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(注：本文轉(zhuǎn)載自《電子產(chǎn)品世界》2022年7月期)