國內機電一體化的應用現狀和發(fā)展趨勢
國內機電一體化的應用現狀和發(fā)展趨勢
摘要：機電一體化作為一項綜合性技術(shù)，是現代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。
本文介紹了機電一體化技術(shù)的基本情況和發(fā)展背景，以及國內機電一體化技術(shù)的應用現狀，并分析了機電一體化技術(shù)的未來(lái)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞： 機電一體化;應用現狀;發(fā)展趨勢
0 引言
眾所周知，現代科學(xué)技術(shù)極大地推動(dòng)機械工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)改造和革命。
迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術(shù)。
近些年來(lái)，我國的計算機技術(shù)和微電子技術(shù)得到了長(cháng)足的發(fā)展。
在此基礎上，這些技術(shù)被廣泛應用到了機械工業(yè)領(lǐng)域，形成了機電一體化，不僅對機械工業(yè)的產(chǎn)品功能、構成和技術(shù)結構產(chǎn)生了重要影響，而且也給機械工業(yè)的生產(chǎn)方式及管理體系帶來(lái)了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)從“機械電氣化”時(shí)代邁入了“機電一體化”階段。
在人們生活的各個(gè)領(lǐng)域已得到廣泛的應用，不僅深刻影響著(zhù)機電一體化的發(fā)展趨勢，而且深刻地影響著(zhù)全球的科技、經(jīng)濟、社會(huì )和軍事的發(fā)展，并以蓬勃的生機向前發(fā)展[1，2]。
1 機電一體化概述
機電一體化的概念最早是1960年代末由日本安川電氣公司提出，是將機械和電子技術(shù)集成結合起來(lái)所構成的系統的總稱(chēng)。
作為一門(mén)新型學(xué)科，機電一體化已經(jīng)建立起了一套自身的體系，并且隨著(zhù)科技的進(jìn)步不斷得到充實(shí)和更新。
機電一體化的基本特征表現在：它從系統的視角出發(fā)，成功將微電子技術(shù)、機械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù)的應用有機結合起來(lái)。
作為一種系統工程技術(shù)，機電一體化通過(guò)對各功能單元進(jìn)行合理布局與配置，使這些功能的高質(zhì)量、高可靠性、低能耗價(jià)值得到了充分的體現，實(shí)現了優(yōu)化系統的目的。
一個(gè)所謂的機電一體化產(chǎn)品或機電一體化系統就由此產(chǎn)生。
所以，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面[3]。
需要特別指出的是，機電一體化技術(shù)并不是微電子技術(shù)、機械技術(shù)等新技術(shù)的簡(jiǎn)單拼湊，而是將以上技術(shù)群進(jìn)行有機融合的綜合技術(shù)。
正是這一點(diǎn)，使機電一體化在概念上與機械電氣化相區別。
從發(fā)展歷程看，盡管從純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，但這樣的機械工程技術(shù)仍屬傳統機械。
進(jìn)入到機電一體化階段后，其中的微電子裝置不僅具有了和某些機械部件一樣的功能，而且還具備了諸如自動(dòng)處理信息、自動(dòng)檢測、自動(dòng)調節與控制等許多新的功能。
形象地說(shuō)，機電一體化產(chǎn)品不僅可以替代人力去完成許多機械勞動(dòng)，實(shí)現人手和肢體的延伸，而且還擁有了智能化特征，實(shí)現了感官與頭腦的延伸。
這一點(diǎn)也在功能上將機電一體化與機械電氣化區別開(kāi)。
這個(gè)定義強調它將扮演越來(lái)越重要的角色機電整合。
它在復雜的非線(xiàn)性上下文包括電腦和數字信號處理器(dsp)，它存儲和處理信息、通訊和互聯(lián)網(wǎng)，這發(fā)送信息，以及各種計算機輔助設計(CAD)軟件[4]。
2 國內機電一體化技術(shù)應用現狀
當前我國正處于市場(chǎng)經(jīng)濟的發(fā)展階段，盡管較之以往我們的機電產(chǎn)品出口取得了顯著(zhù)的成績(jì)，但是仍然不能忽視存在的問(wèn)題。
正確對待機遇和挑戰，思考并解決當前存在的問(wèn)題無(wú)疑會(huì )有助于提高我國機電技術(shù)產(chǎn)品的水平和性能，對于完善我們的市場(chǎng)經(jīng)濟制度也大有裨益。
從促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結構調整，推動(dòng)完整的機電一體產(chǎn)業(yè)形成的角度看，我們的機電一體化面臨以下兩點(diǎn)任務(wù)：其一，要進(jìn)一步推動(dòng)傳統工業(yè)技術(shù)升級，實(shí)現節能高效，這就需要對傳統產(chǎn)業(yè)進(jìn)行微電子技術(shù)改造。
其二，大張旗鼓地開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、數字化、智能化機電產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代[5，6]。
首先，在技術(shù)政策上，要對能耗高、效率低下、不符合環(huán)保標準的傳統產(chǎn)業(yè)進(jìn)行限制，加快對落后產(chǎn)品的淘汰。
同時(shí)，要鼓勵對傳統產(chǎn)業(yè)實(shí)施機電一體化技術(shù)改造。
其次，我國機電一體化產(chǎn)業(yè)覆蓋面廣，發(fā)展迅速，而我們的財力、人力和物力是有限的，產(chǎn)業(yè)的規劃和發(fā)展不可能面面俱到，所以我們應建立機電一體化行業(yè)“協(xié)會(huì )”性質(zhì)的統管合作機構，并賦予其職能，既有利于深入的行業(yè)調查，指導行業(yè)布點(diǎn)布局的調整，發(fā)展重點(diǎn)項目，又有助于制定出縱覽全局的“機電一體化”發(fā)展計劃和戰略規劃，以避免開(kāi)發(fā)上重復、生產(chǎn)上撞車(chē)。
再次，通過(guò)“協(xié)會(huì )”的有效組織和廣泛宣傳，一來(lái)可以建立行業(yè)信息發(fā)布平臺，及時(shí)分享更多的行業(yè)內部信息，二來(lái)可以增加產(chǎn)業(yè)在社會(huì )上的認知，使行業(yè)內外都重視和支持“機電一體化”的發(fā)展，既可以吸引外商到我國投資發(fā)展“機電一體化”的眼球，又可以更加方便合理調配資源。
同時(shí)，盡管人民幣升值短期內會(huì )減緩我國機電產(chǎn)品出口，但對技術(shù)貿易來(lái)講，卻可以利用此時(shí)的時(shí)機，大量引進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，反哺自身加工業(yè)，提高企業(yè)的利潤空間。
作為世界上最大的發(fā)展中國家，大力發(fā)展機電一體化技術(shù)，用微電子技術(shù)改造傳統產(chǎn)業(yè)，開(kāi)發(fā)數字化、智能化機電產(chǎn)品，既是振興我國傳統機電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，也是一條促使機電行業(yè)產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品結構調整日益完善的捷徑[7，8]。
3 機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
Microelectro-mechanical系統(MEMS)一直是一個(gè)近年來(lái)熱門(mén)研究領(lǐng)域。
它也是一個(gè)快速增長(cháng)的行業(yè)，它們的大小已經(jīng)超過(guò)100億美元，數以百萬(wàn)計的MEMS一直在等產(chǎn)品汽車(chē)安全氣囊和噴墨打印機。
MEMS技術(shù)已經(jīng)應用到開(kāi)發(fā)微型光學(xué)開(kāi)關(guān)來(lái)處理高卷數據和話(huà)音通信的通信。
MEMS本身是一個(gè)機電一體化極好的例子。
作為另一個(gè)措施，表示的重要性小型化、美國政府投資270美元在2000年在國家納米技術(shù)倡議關(guān)于人口統計學(xué)的改變，ASME報告中，“人口統計學(xué)是第二強大的力量改變世界的經(jīng)濟和社會(huì )。
在未來(lái)40年，世界人口預計將將增長(cháng)50%左右。
嬰兒潮一代將進(jìn)入高級成熟度然后年老。
“然后，報告觸動(dòng)了幾個(gè)具體的方面包括歐洲和日本人口迅速老齡化趨勢。
雖然報告中沒(méi)有討論ASME，這種趨勢將激勵機電朝著(zhù)人性化方向發(fā)展，如護理機器人的研發(fā)被稱(chēng)為人類(lèi)友好的機電一體化。
美國機械工程師協(xié)會(huì )(ASME)最近發(fā)表了一份報告，題為《機械工程在21世紀的發(fā)展趨勢》，其內容主要介紹了從20世紀到21世紀機電一體化的進(jìn)展和今后發(fā)展的趨勢。
它從以下四個(gè)類(lèi)別描述了工程學(xué)的變革趨勢：技術(shù)變革、人口變革、經(jīng)濟變革和社會(huì )變革。
隨著(zhù)科技的進(jìn)步，以下八個(gè)領(lǐng)域將會(huì )是機電一體化發(fā)展的主要途徑：信息技術(shù)、微型化、材料科學(xué)、生物工程和醫藥、能源、運輸、環(huán)境工程和制造業(yè)等[9，10]。
4 結論
在經(jīng)濟全球化趨勢逐漸增強，市場(chǎng)競爭日趨激烈的當今社會(huì )，機電一體化的發(fā)展對優(yōu)化本國的產(chǎn)業(yè)結構和發(fā)展本國經(jīng)濟具有至關(guān)重要的作用。
機電制造思維是基于現代工程教育而逐步興起和發(fā)展起來(lái)的。
機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結晶，是社會(huì )生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。
當然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來(lái)越明顯，機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。
總而言之，機電一體化技術(shù)作為機械技術(shù)，信息技術(shù)，電子技術(shù)和計算機技術(shù)的融合、發(fā)展與延伸，在經(jīng)濟社會(huì )不斷建設發(fā)展的過(guò)程中占據著(zhù)極為關(guān)鍵的地位。
我們需要明確機電一體化技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向，妥善處理機電一體化技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中面臨的問(wèn)題與障礙，推動(dòng)機電一體化時(shí)代的全面發(fā)展。
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