關于智能制造中機電一體化技術的應用

趙雅蕓，馬繼晶

(酒泉職業技術學院，甘肅酒泉，735000)

1 機電一體化技術的理論基礎

機電一體化技術是建立在集成電路以及微電子技術的基礎上，由傳統的機械工業領域進行創新和升級，逐步和機械技術、微電子技術、電力電子技、術傳感測試技術、信息技術以及接口技術等多種技術體系融合起來的新型工業技術體系。從其理論體系來講，涉及到了系統論、控制論以及信息論。

首先所謂的系統理論是建立在某一事物的發展規則基礎上，結合其特點、原則、動態、行為、規律和系統間的具體聯系落實數學描述的新型學科基礎[1]?？偟膩碇v系統理論的核心思想是將處理和研究的對象看作整體的系統，由此來進行細節分化。它能夠改變人類的思維方式，合理的看待對象的結構，并且建立在整體觀念的基礎上，掌控全局，確保應用該理論，促使研究對象具備整體性特點。這與機電一體化技術當前的實際應用方法有一定的關聯，是建立在某一個生產鏈接的基礎上，結合各個生產環節和細節打造統一管理的智能化體系。

其次，從信息論角度來講是建立在通信系統、密碼學、數據傳輸系統、數據壓縮系統的基礎上，落實綜合研究的數學學科[2]。從廣義角度來講，它指的是當前的通信系統，但是從信息理論的角度來講，它指的是某一個研究對象內部各項元素之間的組成關系以及運行方式。綜合來講，信息論是將當前研究對象呈現出來的信息，利用統計現象進行分析，了解信息信道的實際容量，從而實現信息傳輸的優化以及接口的升級。這正與當前的機電一體化技術實際應用情況相符，是建立在遙感技術以及信息數據捕捉和傳輸的基礎上，促使各個主體能夠在同一時間獲取信息，并且以命令傳輸的方式來指揮機械設備進行自動生產，因此信息論是今天一體化技術得研發和創新的和諧理論。

再次，從控制論的角度來講，是建立在機器以及某一組織的內部的基礎上，結合各個元素之間的通信以及控制關系進行分析的理論。最初產生于20世紀，覆蓋了工程領域、社會領域、生物領域、人口領域以及經濟領域，后來控制論中的控制規律已經成為了當前機械生產以及工業發展過程中的主要控制理論[3]?？刂普撜J為一個自動控制系統必須能夠結合周邊環境的實際變化情況，進行自身運動的調整，這指明了當前機電一體化技術的具體應用法則，需要建立在不同生產鏈條的層面上進行針對性調節，確保一體化技術的應用能夠滿足不同環境下的生產需求。

2 智能制造的基礎概念

從本質含義上來講，智能制造是建立在計算機技術的基礎上，模擬人類管理的相關規律以及人類思維實現程序控制，利用提前編寫好的程序進行生產制造以及設備操控，是當前自動化生產的主要模式。

從發展規律來講，智能制造系統依賴于數據的采集以及傳遞，通過數據分析了解不同元素之間的關聯，分析不同機械設備之間的傳輸情況，從而能夠實現自動化的生產鏈維護和調整。

總的來講，在當前的現代制造行業發展過程中，智能制造已經成為了社會多方關注的重點，在節省人力以及物力投入的基礎上，又能夠有效避免傳統人工管理以及人工生產產生的部分失誤情況，能夠有效提升制造領域的發展效率，同時也可以促使其具有現代化特點，能夠持續化發展。

3 智能制造領域的機電一體化技術特點

結合當前的機電一體化技術發展情況來講，它依賴于智能制造依賴于各項先進機械設備的統一配合，同時也依賴于制造行業的現代化發展需求，一體化技術秉承著多種原理賦予了大量機械電子設備新的功能，能夠結合實際的生產過程落實分析判斷以及動態監測，可以進一步為企業的制造發展提供優化服務，因此在實際應用過程中，智能制造領域下的機電一體化技術具有以下幾方面的特點。

首先機電一體化技術的整體結構較為優越，是建立在傳統機械產品生產線的基礎上進行二次革新和優化，賦予了生產鏈更多新的功能，能夠實現自動控制以及優化管理。這其中機械結構是機電一體化技術得以應用的基礎架構，能夠結合系統的實際需求進行變速調整，通過變速箱以及變速齒輪進行控制，其變頻調速電子裝置能夠有效替代原有的人工操控裝置，可以有效的提升時間調節以及命令調節的時間和效率，整體的結構組成以機械設備、電子系統以及軟件系統為主，沒有多余的負擔系統，可以有效提升整體架構的簡潔性和生產效率。

另外，機電一體化系統具有較強的智能化控制特點。智能化控制不僅是機電一體化技術最大的優勢，也是進一步落實技術體系改革以及發展的主要方向。系統本身附帶的智能化操控功能能夠有效實現生產方式以及調整效率的優化，可以釋放勞動力，同時能夠節約人力物力成本。建立在電子控制系統的支撐下，可以提前通過編程來設置命令以及編寫生產流程，結合各個系統的動作和實際功能打造關系鏈條，確保生產線上的各個機械設備能夠相互配合起到協調生產的作用。這一系列的技術體系能夠有效提升機電一體化技術的智能化特點，可以實現自動檢測以及自動的信息處理。最重要的是，當生產系統以及機械設備出現故障情況時，能夠快速的定位故障發生的位置，并且通過人機交互界面及時的進行報錯，能夠有效提升系統運行的安全性和穩定性，同時也可以進行系統自檢，能夠進行系統維護，從而增強生產鏈的運行效率。

4 智能制造領域機電一體化技術的具體應用分析

機電一體化技術強調多種機械結構以及多種技術體系協同合作，因此在智能制造領域，機電一體化技術的具體應用，還要依賴以下幾種技術體系以及設備，才能夠達成智能制造和生產的目的。

（1）傳感技術體系

吳湞長時間在江西省衛生系統工作。他曾任江西省衛生廳醫教科技處干部；1989年-2000年，任江西省衛生廳藥政管理局副局長、局長。

傳統技術體系是智能制造以及機電一體化技術的核心體系，是進行信息數據捕捉和傳輸的主體結構，因此在機電一體化技術與智能制造相結合的過程中，必須要將傳感技術體系放在首要考慮的位置。結合實際的傳統工業生產線來講，在實際生產過程中相關零件的參數以及生產制造過程中的相關信息無法實現自動化，這將直接影響后續產品生產的質量，一旦出現了產品誤差，無法快速的進行調整，將直接影響生產有效性。

但是傳感技術依托于傳感設備以及軟件系統能夠有效對生產線進行動態性監管，針對各個生產設備落實針對性的監控，在這個過程中能夠及時的獲取生產鏈上的相關信息，并且結合前期設置的既定參數進行零件生產質量的審核，確保整體的生產過程能夠得到全過程監控（圖1）；與此同時，還可以結合生產過程中產生的各項數據和信息進行收集整合，儲存分類以及分析，能夠了解制造流程的各個細節，維護產品生產質量以及各個設備的性能。綜合來講，當前在傳感系統中，光纖光纜已經成為了應用較為廣泛的基礎設備，同時也打造了統一的接口設計標準，能夠有效降低費用，帶動企業生產鏈的高效發展。

圖1 傳感技術的原理

（2）柔性制造技術

柔性制造技術是建立在當前的機械設備制造原理的基礎上，打造的新型控制系統，例如信息控制系統、物料儲運系統、數字控制系統，都是柔性制造技術的主要內容，在實際應用期間可以結合加工對象的實際性能和材質進行轉換，在機械制造領域屬于自動化制造范疇。

從其實際應用角度來講，能夠針對加工設備，物料儲運系統以及加工工具進行參數和型號的獲取，在實際使用過程中，可以結合不同的加工需求以及技術體系，選擇合理的元素進行生產。不僅能夠實現批量高效生產，還可以結合整體市場的實際消費者需求進行動態性調整，還能夠結合每一批次生產產品產生的社會效益以及社會影響進行分析，從而優化原有的生產方案。從當前的智能制造領域來講，柔性控制技術是應用最為廣泛的技術體系，例如在自動加工軟件系統優化，物流系統創新，以及信息系統改革中都有應用。

例如可以通過專用機床以及數控機床來實現相似零件的批量生產；可以通過大數據分析來了解物流系統的實際運行狀態，通過多樣化運輸聯合裝置的輔助，實現物料的高質量配送以及加工分化；可以針對電子計算機技術落實好設計、控制、管理以及監督，從而維持機電一體化技術的正常運行。

（3）智能機器人

另外智能機器人還可以建立在控制技術信息技術以及傳感技術的基礎上，模擬人類的行為模式和思維模式，實現自動的信息識別、判斷以及分析，完成指令操作以及命令的傳遞。智能機器人的應用可以進一步提升機電設備的運轉效率，增強生產鏈的生產效率，同時也可以加強生產企業本身的規范性和標準性。從應用優勢來講，智能機器人的實物較小，生產精度以及生產效率較高，不會受外界惡劣環境的影響，可以在危險空間以及周圍惡劣的空間進行正常作業，能夠有效推進重點生產制造企業的高效發展。

（4）自動化控制技術

自動化控制技術是建立在自動生產的基礎上打造的新型技術體系，它與當前的人機交互技術有一定的關聯，通過前期的編程程序來實現多個設備以及裝置的聯動運行。自動控制技術最大的優勢便是可以結合不同產品的生產鏈進行各項環節的統一管理，落實好車間生產過程的跟蹤以及全自動控制。常見的以產品制造流程數據采集以及分析處理流程為主，同時涉及到了系統管理以及資源管理，能夠從多個角度進行生產線的調控，從而提升生產質量，確保生產體系能夠滿足各方的需求。詳細的系統結構如圖2所示。

圖2 生產過程跟蹤控制系統

（5）數控技術體系

數控技術在智能生產中的應用較早，最初是應用在數控車床加工中，后續數控技術體系的研發逐步深入，在智能制造系統領域也有應用能夠實現各個生產環節的管理和控制，同時也可以進行信息傳輸模式的模擬，從而分析生產技術體系，以及生產設備是否具有高效率。綜合傳統的數控車床生產體系來講，數控技術能夠實現動態模式的把控，可以建立在總主線模式以及CPU模式的基礎上，合理的控制生產參數和生產環節[4]。