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機(jī)電一體化創(chuàng)新與發(fā)展論文
機(jī)電一體化創(chuàng)新與發(fā)展論文【1】
【摘 要】 本文主要介紹了目前國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的現(xiàn)狀，并針對(duì)機(jī)電一體化的創(chuàng)新與發(fā)展提出了個(gè)人的見(jiàn)解。
【關(guān)鍵詞】 機(jī)電一體化 創(chuàng)新 發(fā)展
廣泛意義上講，機(jī)電一體化是指結(jié)合了機(jī)械與電子的技術(shù)，這也是對(duì)機(jī)電一體化最初的定義。
而隨著科技的進(jìn)步，機(jī)電一體化也在不斷發(fā)展創(chuàng)新，簡(jiǎn)單的機(jī)械與電子技術(shù)的結(jié)合很難滿足如今社會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和性能的要求。
為了適應(yīng)時(shí)代的需求，更好的發(fā)揮其作用，現(xiàn)在的機(jī)電一體化結(jié)合了光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等現(xiàn)代科技。
這里所說(shuō)的機(jī)電一體化包括技術(shù)和產(chǎn)品兩個(gè)方面。
1 機(jī)電一體化現(xiàn)狀
1.1 制造技術(shù)
在機(jī)電一體化的制造技術(shù)方面，國(guó)外的水平要高于國(guó)內(nèi)。
主要表現(xiàn)在國(guó)外的機(jī)電一體化制造技術(shù)能夠?qū)C(jī)電一體化與能源、材料、信息等其他領(lǐng)域的技術(shù)結(jié)合起來(lái)，提高了制造的高效性、環(huán)保性。
上世紀(jì)七十年代，人們?cè)跈C(jī)電一體化中采用準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)制，出現(xiàn)了將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化中。
到了八十年代，很多企業(yè)為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中博取一席之地，都大力發(fā)展改善了其技術(shù)，且在競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下得到廣泛應(yīng)用。
上世紀(jì)末，信息技術(shù)席卷了全球。
機(jī)電一體化將信息技術(shù)引進(jìn)到了制造技術(shù)中去，使得產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量大大提高。
1.2 自動(dòng)化儀表技術(shù)
進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，集成技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。
在傳統(tǒng)的機(jī)電一體化中，儀表大多都是采用機(jī)械或電子原理制作，不僅精度不高而且體積龐大、成本高昂，很難滿足現(xiàn)代設(shè)備的要求。
目前的機(jī)電一體化中，儀表也結(jié)合了集成技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，使得很多設(shè)備的體積和制作成本都降低。
傳感技術(shù)的應(yīng)用更是使得機(jī)電一體化步入了一個(gè)新的高度。
2 機(jī)電一體化的創(chuàng)新
回顧機(jī)電一體化的發(fā)展歷史，每一個(gè)進(jìn)步都是源于人們?cè)跈C(jī)電一體化中創(chuàng)新性的引入了各種先進(jìn)技術(shù)。
對(duì)于相關(guān)企業(yè)來(lái)說(shuō)，創(chuàng)新是重中之重。
如今的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)是需求決定供應(yīng)的模式。
而人們對(duì)產(chǎn)品的要求不僅僅局限于質(zhì)量，外觀、性能等指標(biāo)都是人們?cè)谶x擇產(chǎn)品是的標(biāo)準(zhǔn)。
另一方面，對(duì)于企業(yè)自身來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化的水平直接決定產(chǎn)品的成本，進(jìn)而影響企業(yè)的盈利情況。
2.1 機(jī)電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新
2.1.1 產(chǎn)品外觀
產(chǎn)品外觀是產(chǎn)品的第一印象，是衡量產(chǎn)品的主要指標(biāo)之一。
如今人們?cè)絹?lái)越注重個(gè)性化，對(duì)產(chǎn)品的外觀更容易產(chǎn)生好感。
故對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的外觀創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)得到重視的。
但是實(shí)用性還是產(chǎn)品的核心價(jià)值。
2.1.2 產(chǎn)品功能
對(duì)于大多數(shù)機(jī)電一體化產(chǎn)品，功能才是其實(shí)際價(jià)值的體現(xiàn)。
對(duì)其功能的創(chuàng)新能夠從根本上得到用戶的認(rèn)可。
創(chuàng)新，一是對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的創(chuàng)新，二是對(duì)未知產(chǎn)品的研發(fā)。
前者是根據(jù)用戶對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的使用情況和不足之處進(jìn)行功能升級(jí)。
而后者是根據(jù)人們的需要和現(xiàn)有產(chǎn)品功能所不能解決的問(wèn)題，對(duì)某種概念層面上的未知產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)。
不管是哪一種功能創(chuàng)新，其目的都是滿足用戶和社會(huì)的需求。
2.1.3 材料創(chuàng)新
產(chǎn)品的材料是影響產(chǎn)品成本、質(zhì)量及性能的重要因素。
二十一世紀(jì)很多新材料都得到了廣泛的應(yīng)用，特別機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其應(yīng)用材料具有廣泛性和創(chuàng)新性。
2.2 機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新
技術(shù)的創(chuàng)新都離不開(kāi)對(duì)當(dāng)代新技術(shù)的應(yīng)用。
機(jī)電一體化技術(shù)從最初簡(jiǎn)單的機(jī)械與電子技術(shù)結(jié)合，發(fā)展到與計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成技術(shù)、通信技術(shù)等的集合，最重要的是對(duì)每個(gè)階段的尖端技術(shù)進(jìn)行了深入研究并引入到機(jī)電一體化中。
因此從生產(chǎn)、檢測(cè)等入手，提高整個(gè)流程的科技含量才是機(jī)電一體化技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展
3.1 引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)
雖然我國(guó)在機(jī)電一體化方面的發(fā)展迅速，但是由于較發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，基礎(chǔ)較差，目前一些技術(shù)仍然不能趕上國(guó)外先進(jìn)水平。
因此，我國(guó)的機(jī)電一體化要想得到更好的發(fā)展，學(xué)習(xí)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)是關(guān)鍵。
3.2 注重人才培養(yǎng)
隨著全球化的到來(lái)，很多領(lǐng)域的專業(yè)人才為了更好的發(fā)展機(jī)會(huì)選擇出國(guó)，導(dǎo)致了我國(guó)人才流失相當(dāng)嚴(yán)重。
另外，我國(guó)職業(yè)院校機(jī)電一體化技術(shù)人才也難以滿足需要。
下圖反映了我國(guó)07年到11年裝備制造從業(yè)人員總數(shù)。
經(jīng)調(diào)研，從業(yè)人員總數(shù)每年增加8.56%，其中有2/3的是機(jī)電一體化人才，而技術(shù)員工約占80%。
因此，可以估算機(jī)械行業(yè)對(duì)機(jī)電一體化人才的需求量約為現(xiàn)有職員總數(shù)的4.57%。
考慮每年有2.5%的職員退休，可以算出未來(lái)兩年對(duì)機(jī)電一體化人才的需求量為1650×(4.57%+2.5%)=116.655(萬(wàn)人)。
而調(diào)查顯示，每年新增的技術(shù)人員約為70萬(wàn)人，因此人才供需出現(xiàn)了矛盾。
缺乏專業(yè)人才必定會(huì)成為機(jī)電一體化發(fā)展的阻礙，因此要特別注重專業(yè)人才的培養(yǎng)。
對(duì)于現(xiàn)有的專業(yè)人員，在報(bào)酬方面要做到不比發(fā)達(dá)國(guó)家低。
只有這樣才能防止人才的流失，才能使我國(guó)的機(jī)電一體化得到更好的發(fā)展。
4 結(jié)語(yǔ)
隨著科技的進(jìn)步，機(jī)電一體化目前已經(jīng)融入了很多現(xiàn)代科技，但仍需不斷創(chuàng)新。
機(jī)電一體化的創(chuàng)新包括產(chǎn)品創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，其中產(chǎn)品創(chuàng)新又包括外觀、功能和材料的創(chuàng)新，每一個(gè)方面的創(chuàng)新都是要以用戶和社會(huì)的需要為依據(jù)的。
我國(guó)的機(jī)電一體化由于起步晚基礎(chǔ)差，目前仍落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。
因此，在發(fā)展過(guò)程中首先要注重引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，其次要重視專業(yè)人才的培養(yǎng)，防止人才流失。
參考文獻(xiàn)：
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機(jī)電一體化技術(shù)及其發(fā)展論文【2】
【摘 要】機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展有促進(jìn)作用，保證電網(wǎng)信息輸出等模式更為準(zhǔn)確和具備信息整體化。
機(jī)電一體化主流技術(shù)的支持下，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)該全面推廣機(jī)電一體化系統(tǒng)的投入，并保證系統(tǒng)發(fā)展向著更為微型化、綠色化的趨勢(shì)前進(jìn)。
本文分析了機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，并提出了其未來(lái)的發(fā)展方向。
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;技術(shù);發(fā)展
機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展有促進(jìn)作用，保證電網(wǎng)信息輸出等模式更為準(zhǔn)確和具備信息整體化。
本文分析了機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，并提出了其未來(lái)的發(fā)展方向。
1.機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素
機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)目的功能的“物質(zhì)基礎(chǔ)”，主要是對(duì)輸入的能量、信息以及物質(zhì)進(jìn)行一系列的變換、傳遞和儲(chǔ)存。
三項(xiàng)系統(tǒng)就能夠成為有效的機(jī)電一體化的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)化管理的整體。
下面就針對(duì)機(jī)電一體化的結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行全面分析。
1.1變換
電網(wǎng)管理中需要進(jìn)行信息交換和傳輸?shù)囊刂g，由于信息的模式不同(數(shù)字量與模擬里、串行碼與并行碼、連續(xù)脈沖與序列脈沖等)，無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)信息或能量的交流，必須通過(guò)接口完成信息或能里的統(tǒng)一。
采用機(jī)電一體化系統(tǒng)就能夠更好地實(shí)現(xiàn)變換措施的執(zhí)行。
變換系統(tǒng)應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)全面化的電網(wǎng)自動(dòng)化管理，例如：PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)。
當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。
1.2傳遞
對(duì)于模擬傳輸系統(tǒng)，遠(yuǎn)動(dòng)終端輸出的數(shù)字信號(hào)必須經(jīng)過(guò)調(diào)制后，才能傳輸。
對(duì)于數(shù)字傳輸系統(tǒng)，低速的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)必須進(jìn)經(jīng)過(guò)數(shù)字復(fù)接設(shè)備，才能接到高速的數(shù)字通道。
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字傳輸系統(tǒng)所占分比重將不斷增加，信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量也將不斷提高。
智能電網(wǎng)需要提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻圖像三網(wǎng)合一的信息傳輸業(yè)務(wù)，需要隨機(jī)接入的信息傳輸支持。
根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，智能電網(wǎng)對(duì)信息傳輸系統(tǒng)的時(shí)延要求是：變電站內(nèi)部小于1ms，其它小于500ms，同步時(shí)間偏差小于1ms。
在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電網(wǎng)友好型電器的頻率響應(yīng)范圍是土5mHz，所以信息傳輸通道的頻率同步精度要小于1mHz。
機(jī)電一體化系統(tǒng)在電網(wǎng)中的運(yùn)用具有較好的傳輸功能，實(shí)時(shí)性好、可靠性高、數(shù)據(jù)流量大、信息擴(kuò)充能力強(qiáng)、支持網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，將為正在穩(wěn)步推進(jìn)的調(diào)控一體化建設(shè)提供有力的通信保障;對(duì)加快智能電網(wǎng)的發(fā)展具有重要的意義。
1.3存儲(chǔ)
電網(wǎng)系統(tǒng)管理過(guò)程中需要不斷地存儲(chǔ)信息，保證對(duì)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)情況進(jìn)行全面地掌握，目前機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)系統(tǒng)級(jí)方式，對(duì)融合了機(jī)械、電子、控制系統(tǒng)和嵌入式軟件設(shè)計(jì)的電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行設(shè)計(jì)。
提供面向機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)工具，通過(guò)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣子系統(tǒng)之間的交互的仿真，并創(chuàng)建虛擬原型。
使得電網(wǎng)建設(shè)的過(guò)程中能夠在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前就對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原型進(jìn)行信息存儲(chǔ)，進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)執(zhí)行的有效作用。
電網(wǎng)一體化建設(shè)后能夠提供診斷報(bào)告的數(shù)據(jù)，保證對(duì)供電自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)督檢測(cè)提供有效數(shù)據(jù)，以便在供電過(guò)程中減少故障，為恢復(fù)供電，快速分析診斷事故原因提供有效依據(jù)。
2.機(jī)電一體化主流技術(shù)
2.1自動(dòng)控制技術(shù)
電力行業(yè)運(yùn)行人員在發(fā)現(xiàn)電壓越限時(shí)，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)整，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓和功率因數(shù)越限，造成電壓質(zhì)量的降低，同時(shí)不利于降低網(wǎng)損。
建立了電網(wǎng)機(jī)電一體化的主體框架，運(yùn)用實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)靈敏度分析技術(shù)，提出以電壓為核心的控制區(qū)域，對(duì)各物理參數(shù)進(jìn)行周期性或隨機(jī)性的自動(dòng)測(cè)量，并顯示、打印記錄的結(jié)果供操作人員觀測(cè);對(duì)間接測(cè)量的參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、分析判斷和處理，并將信息反饋到控制中心，制訂新的對(duì)策。
2.2傳感與檢測(cè)技術(shù)
機(jī)電一體化產(chǎn)品中，傳感器作為感受器官，將各種內(nèi)、外部信息通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)裝置反饋給控制及信息處理裝置。
傳感器檢測(cè)的精度、靈敏度和可靠性將直接影響到機(jī)電一體化的性能。
傳感器的發(fā)展對(duì)于促進(jìn)信息和儀器儀表行業(yè)的發(fā)展起到關(guān)鍵作用：(1)采用高性能光電傳感器(包括：紅外、紫外)、光纖傳感器、磁傳感器、聲傳感器、力學(xué)量傳感器、溫度傳感器控制電網(wǎng)輸出情況;(2)新型陣列傳感器 (如：接觸力陣列傳感器)、多維傳感器 (如：多維位置傳感器、多維力傳感器等)、復(fù)合型 (非簡(jiǎn)單組合) 傳感器等實(shí)現(xiàn)全面化的電網(wǎng)情況檢測(cè)。
將所測(cè)得的各種參量如位移、位置、速度、加速度、力、溫度、酸度和其他形式的信號(hào)等轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一規(guī)格的電信號(hào)輸入到信息處理系統(tǒng)中，并由此產(chǎn)生出相應(yīng)的控制信號(hào)以決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式和動(dòng)作幅度。
2.3執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)技術(shù)
電網(wǎng)系統(tǒng)的執(zhí)行部件在控制信息的作用下完成要求的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)因機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對(duì)象不同而有較大的差異。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者，其性能好壞決定著整個(gè)產(chǎn)品的性能，因而是機(jī)電一體化產(chǎn)品中重要的組成部分。
執(zhí)行系統(tǒng)所執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電子控制，檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)工作過(guò)程中本身和外界環(huán)境有關(guān)參量的變化，并將信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元根據(jù)檢查到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制。
根據(jù)電子控制單元的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)。
執(zhí)行器是運(yùn)動(dòng)部件，通常采用電力驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)等幾種方式。
3.機(jī)電一體化技術(shù)行業(yè)的發(fā)展
3.1微型化
機(jī)電一體化技術(shù)行業(yè)的發(fā)展會(huì)向著更為微型化的方面前進(jìn)，微型化興起于20世紀(jì)80年代末，是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。
微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，發(fā)展難點(diǎn)在于微機(jī)械并不是簡(jiǎn)單地將大尺寸的機(jī)械按比例縮小，由于結(jié)構(gòu)的微型化，在材料、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、摩擦特性、加工方法、測(cè)試與定位及驅(qū)動(dòng)方式等方面都產(chǎn)生了一些特殊問(wèn)題。
目前在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。
當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，就沒(méi)有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了。
屆時(shí)機(jī)械和電子完全可以“融合”，機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。
這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。
3.2綠色化
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來(lái)巨大變化，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。
機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)置也要全面推行綠色化的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品，保證使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。
對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)而言，電力設(shè)備的投入應(yīng)該考慮到是否可以再生使用，確保電力輸出系統(tǒng)建設(shè)具備環(huán)保策略，實(shí)現(xiàn)更為低耗能的發(fā)展創(chuàng)新。
總之，綠色化的發(fā)展就是要實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)自動(dòng)化、無(wú)人化、更高附加值，大大推動(dòng)其行業(yè)的決速發(fā)展。
綜上所述， 隨著世界科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，傳統(tǒng)的電網(wǎng)設(shè)備搭載新的科技成果，能夠不斷地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展，引入機(jī)電一體化技術(shù)使得傳統(tǒng)設(shè)備將具備更高的智能化，集合多種領(lǐng)先功能和人性化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的工藝和更加高效、人性化的操作。
因此來(lái)講，在機(jī)電一體化主流技術(shù)的支持下，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)該全面推廣機(jī)電一體化系統(tǒng)的投入，并保證系統(tǒng)發(fā)展向著更為微型化、綠色化的趨勢(shì)前進(jìn)。
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