機電一體化技術對我國經濟發展的影響

[摘要] 機電一體化是現代科學技術發展的必然結果。本文簡述了機電一體化技術的基本概要和發展背景，分析了機電一體化技術的發展趨勢及對經濟發展的影響。

[關鍵詞] 機電一體化 現狀 發展趨勢 經濟發展

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”的發展階段。

一、機電一體化概要

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今已成為一門自成體系的新型學科。其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

二、機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。

20世紀70年～90年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：

(1)meehatronies一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認。(2)機電一體化技術和產品得到了極大發展。(3)各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持。

20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。

我國從20世紀80年代初開始了這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。

三、機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下：

1.智能化。智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。機器人與數控機床的智能化就是重要應用。

2.模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，模塊化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3.網絡化。20世紀90年代，網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育等都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。因此機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

4.微型化。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。

5.綠色化。工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

6.系統化。系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。

四、機電一體化技術對我國經濟發展的影響

1.機電一體化技術對傳統國民經濟的影響。機電一體化技術在傳統產業中的應用將大大提高企業產品的競爭力，促進產品的更新換代，對國家經濟產生巨大的推動作用。一方面傳統制造業直接拉動著自動化制造裝備的整體需求。另一方面，新興技術發展刺激了新的技術裝備的發展，如信息、材料、生物等。還有戰略性可持續發展所迫切要求的特種高精尖自動化裝備的研究發展，如海洋、空間、地下資源開發，國防工業精密加工，微機電器件制造，等領域。所以， 機電一體化技術對傳統國民經濟的影響是長期的、持久的，甚至是決定性的。

2.機電一體化技術與產品的應用。機電一體化在機械和電子行業的應用已相當普遍，如數控機床(ONC系統)工業機器人等，此外，機電一體化技術與產品應用于化工部門，能預先報警，減少停車事故造成的損失。減少電能和化工原料消耗，并提高產品質量：應用于電力部門，能提高發電輸電穩定性，優化電力分配并避免重大事故；應用于生活方面，電子化家用器械減少了人們的家務勞動量；應用于現代管理部門，自動化辦公機械大大提高了管理效率和輔助人們決策實施各種戰略方案。

3.機電一體化與企業的技術進步。企業的技術進步表現在生產、管理等各個方面的現代化，由于機電一體化的出現，使得生產方式向“柔性”轉化，并向綜合（集成）自動化發展，使信息在生產經營管理中的地位顯著增大。機電一體化產品的出現，使得工廠自動化、辦公自動化和社會服務自動化成為現實。

在企業管理中，機電一體化就是將市場信息供需變化有機的結合起來，成為指導生產的依據，所以把信息的收集、分析、技術經濟預測和經營決策結合起來，用于指導生產、強化銷售和技術服務是保證企業常勝不衰的重要工作。

在未來的企業里，一流的機電一體化設備、機電一體化產品和機電一體化在管理中的應用，將是企業進步和發展的標志。

五、結語

綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

總之，機電一體化技術和產品已滲透到國民經濟的各個領域，大幅提高企業的經濟效益，促進經濟發展，成為當今新技術發展的主流。

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