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國內(nèi)機(jī)電一體化的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
國內(nèi)機(jī)電一體化的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
摘要：機(jī)電一體化作為一項(xiàng)綜合性技術(shù)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。
本文介紹了機(jī)電一體化技術(shù)的基本情況和發(fā)展背景，以及國內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并分析了機(jī)電一體化技術(shù)的未來的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞： 機(jī)電一體化;應(yīng)用現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)
0 引言
眾所周知，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)極大地推動(dòng)機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)。
近些年來，我國的計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)得到了長足的發(fā)展。
在此基礎(chǔ)上，這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用到了機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域，形成了機(jī)電一體化，不僅對(duì)機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)品功能、構(gòu)成和技術(shù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了重要影響，而且也給機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)方式及管理體系帶來了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)從“機(jī)械電氣化”時(shí)代邁入了“機(jī)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(yīng)用，不僅深刻影響著機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)，而且深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和軍事的發(fā)展，并以蓬勃的生機(jī)向前發(fā)展[1，2]。
1 機(jī)電一體化概述
機(jī)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(jī)械和電子技術(shù)集成結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
作為一門新型學(xué)科，機(jī)電一體化已經(jīng)建立起了一套自身的體系，并且隨著科技的進(jìn)步不斷得到充實(shí)和更新。
機(jī)電一體化的基本特征表現(xiàn)在：它從系統(tǒng)的視角出發(fā)，成功將微電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)及電力電子技術(shù)的應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來。
作為一種系統(tǒng)工程技術(shù)，機(jī)電一體化通過對(duì)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(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化系統(tǒng)的目的。
一個(gè)所謂的機(jī)電一體化產(chǎn)品或機(jī)電一體化系統(tǒng)就由此產(chǎn)生。
所以，“機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)并不是微電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等新技術(shù)的簡單拼湊，而是將以上技術(shù)群進(jìn)行有機(jī)融合的綜合技術(shù)。
正是這一點(diǎn)，使機(jī)電一體化在概念上與機(jī)械電氣化相區(qū)別。
從發(fā)展歷程看，盡管從純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，但這樣的機(jī)械工程技術(shù)仍屬傳統(tǒng)機(jī)械。
進(jìn)入到機(jī)電一體化階段后，其中的微電子裝置不僅具有了和某些機(jī)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(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制等許多新的功能。
形象地說，機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅可以替代人力去完成許多機(jī)械勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人手和肢體的延伸，而且還擁有了智能化特征，實(shí)現(xiàn)了感官與頭腦的延伸。
這一點(diǎn)也在功能上將機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化區(qū)別開。
這個(gè)定義強(qiáng)調(diào)它將扮演越來越重要的角色機(jī)電整合。
它在復(fù)雜的非線性上下文包括電腦和數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)，它存儲(chǔ)和處理信息、通訊和互聯(lián)網(wǎng)，這發(fā)送信息，以及各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件[4]。
2 國內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
當(dāng)前我國正處于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展階段，盡管較之以往我們的機(jī)電產(chǎn)品出口取得了顯著的成績，但是仍然不能忽視存在的問題。
正確對(duì)待機(jī)遇和挑戰(zhàn)，思考并解決當(dāng)前存在的問題無疑會(huì)有助于提高我國機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的水平和性能，對(duì)于完善我們的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)制度也大有裨益。
從促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動(dòng)完整的機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)形成的角度看，我們的機(jī)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(tǒng)工業(yè)技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效，這就需要對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行微電子技術(shù)改造。
其二，大張旗鼓地開發(fā)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化機(jī)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(duì)能耗高、效率低下、不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行限制，加快對(duì)落后產(chǎn)品的淘汰。
同時(shí)，要鼓勵(lì)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實(shí)施機(jī)電一體化技術(shù)改造。
其次，我國機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)覆蓋面廣，發(fā)展迅速，而我們的財(cái)力、人力和物力是有限的，產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展不可能面面俱到，所以我們應(yīng)建立機(jī)電一體化行業(yè)“協(xié)會(huì)”性質(zhì)的統(tǒng)管合作機(jī)構(gòu)，并賦予其職能，既有利于深入的行業(yè)調(diào)查，指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整，發(fā)展重點(diǎn)項(xiàng)目，又有助于制定出縱覽全局的“機(jī)電一體化”發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃，以避免開發(fā)上重復(fù)、生產(chǎn)上撞車。
再次，通過“協(xié)會(huì)”的有效組織和廣泛宣傳，一來可以建立行業(yè)信息發(fā)布平臺(tái)，及時(shí)分享更多的行業(yè)內(nèi)部信息，二來可以增加產(chǎn)業(yè)在社會(huì)上的認(rèn)知，使行業(yè)內(nèi)外都重視和支持“機(jī)電一體化”的發(fā)展，既可以吸引外商到我國投資發(fā)展“機(jī)電一體化”的眼球，又可以更加方便合理調(diào)配資源。
同時(shí)，盡管人民幣升值短期內(nèi)會(huì)減緩我國機(jī)電產(chǎn)品出口，但對(duì)技術(shù)貿(mào)易來講，卻可以利用此時(shí)的時(shí)機(jī)，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(jī)電一體化技術(shù)，用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，開發(fā)數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品，既是振興我國傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，也是一條促使機(jī)電行業(yè)產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整日益完善的捷徑[7，8]。
3 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
Microelectro-mechanical系統(tǒng)(MEMS)一直是一個(gè)近年來熱門研究領(lǐng)域。
它也是一個(gè)快速增長的行業(yè)，它們的大小已經(jīng)超過100億美元，數(shù)以百萬計(jì)的MEMS一直在等產(chǎn)品汽車安全氣囊和噴墨打印機(jī)。
MEMS技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到開發(fā)微型光學(xué)開關(guān)來處理高卷數(shù)據(jù)和話音通信的通信。
MEMS本身是一個(gè)機(jī)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(tǒng)計(jì)學(xué)的改變，ASME報(bào)告中，“人口統(tǒng)計(jì)學(xué)是第二強(qiáng)大的力量改變世界的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)。
在未來40年，世界人口預(yù)計(jì)將將增長50%左右。
嬰兒潮一代將進(jìn)入高級(jí)成熟度然后年老。
“然后，報(bào)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(shì)。
雖然報(bào)告中沒有討論ASME，這種趨勢(shì)將激勵(lì)機(jī)電朝著人性化方向發(fā)展，如護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)被稱為人類友好的機(jī)電一體化。
美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)最近發(fā)表了一份報(bào)告，題為《機(jī)械工程在21世紀(jì)的發(fā)展趨勢(shì)》，其內(nèi)容主要介紹了從20世紀(jì)到21世紀(jì)機(jī)電一體化的進(jìn)展和今后發(fā)展的趨勢(shì)。
它從以下四個(gè)類別描述了工程學(xué)的變革趨勢(shì)：技術(shù)變革、人口變革、經(jīng)濟(jì)變革和社會(huì)變革。
隨著科技的進(jìn)步，以下八個(gè)領(lǐng)域?qū)?huì)是機(jī)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(yī)藥、能源、運(yùn)輸、環(huán)境工程和制造業(yè)等[9，10]。
4 結(jié)論
在經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)逐漸增強(qiáng)，市場(chǎng)競(jìng)爭日趨激烈的當(dāng)今社會(huì)，機(jī)電一體化的發(fā)展對(duì)優(yōu)化本國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)具有至關(guān)重要的作用。
機(jī)電制造思維是基于現(xiàn)代工程教育而逐步興起和發(fā)展起來的。
機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)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(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。
總而言之，機(jī)電一體化技術(shù)作為機(jī)械技術(shù)，信息技術(shù)，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合、發(fā)展與延伸，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷建設(shè)發(fā)展的過程中占據(jù)著極為關(guān)鍵的地位。
我們需要明確機(jī)電一體化技術(shù)未來發(fā)展方向，妥善處理機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)展過程中面臨的問題與障礙，推動(dòng)機(jī)電一體化時(shí)代的全面發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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