\t新時代機電一體化的發展與創新

摘 要：機電一體化是現代科技發展的必然產物。隨著科學技術的突飛猛進，機電一體化的發展也需要不斷探索并創新。本文主要從機電一體化的設計方法和發展方向創新的角度論述了新時代機電一體化的發展和創新。

關鍵詞：機電一體化；設計方法；發展方向；創新

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A文章編號：1006-4117（2011）08-0305-01

隨著科學技術的突飛猛進，學科之間的融合和互動的增強，在機械工程領域也同樣迎來了表征新特征的機電一體化時代。機電一體化是“機械技術、電子技術和信息技術等各相關技術有機結合的一種新形式，是電子技術、信息技術向機械技術領域滲透過程中逐漸形成的一個新概念”。機電一體化的設計過程強調的是機械技術、電子技術的有機結合，而不是簡單的疊加，因此，機電一體化是一個需要不斷探索如何結合各技術學科的特點而發展的一門新興學科。微電子技術的出現以及計算機科學的發展是機電一體化的兩翼，助推著機械制造業的飛速發展；系統的、有機的觀點是機電一體化的方法論，最優化著包括機械裝置和電子裝置在內的整個機械體統的整合；技術與產品是機電一體化的主要內容，賦予著機電一體化系統得以實現和發展的新的技術原理和系統產品下的新功能和性能。新時代，機電一體化已經滲透到我們生活的方方面面以及各個領域。機電一體化產品如全自動洗衣機、電冰箱、復印機、核磁共振成像診斷儀、數控機床等等。涉及領域如生產用、運輸工程、儲存銷售用、社會服務用、家庭用、科研及過程控制、航天用等等機電一體化產品和系統。如何不斷發展機電一體化及其開發機電一體化產品及其技術是時代發展的重要主題。

一、機電一體化設計方法的創新

“機電一體化系統面對用戶、社會和市場環境，必然受到世界經濟競爭形勢和技術發展速度及產品更新換代速度的沖擊。國際上工業高速發展和貿易競爭加劇，迫切要求大幅度地提高機電一體化系統設計工作的質量和速度”。因此，在機電一體化的發展進程中，遵循和運用現代設計方法，不斷提高設計水平，是機電一體化的必然趨勢。機電一體化是多學科交叉的結果，系統論則是機電一體化系統設計方法的重要基礎。運用系統工程的方法，是機電一體化能夠成功的關鍵所在。通過工程控制以及信息論的基礎，運用機電結合原則、功能優化原則、效益最大化原則等對機電一體化系統做出綜合的預測和考察，設計出機電系統結合、能夠真正運用到現實生活的機電一體化系統。機電一體化發展發展到當代，在微電子技術的發展以及科技的迅猛發展的新背景下，創新的系統分析的方法應該切實運用到機電一體化體統設計的每一個工程操作步驟。

（一）系統的方法可看作一一對應關系。即機電一體化系統結構層次設計與相關企業負責部門的關聯，根據任務分配，有相應的部門來完成。這樣既體現了整體控制的方法，又實現了機電一體化系統研究的專業化，是一種系統控制與結構控制相結合的方法，是對系統方法在新時代的再運用。通過首先由企業的最高技術部門作出宏觀的機電一體化規劃，然后由具體的技術部門從戰略性的角度進行研究和實施。

（二）系統的方法可看作化整為零的方法。即“將系統設計分成若干功能模塊，分別進行專門設計，最后將各模塊連成有機整體，實施系統功能，這種化整為零的方法比較直觀并易于實施”。這種化整為零的方法可以集中處理，各個擊破，最終實現最優化。對于功能板塊的處理上，可采取用電子功能部件取代傳統的機械功能部件，從而更好地發揮其作用，減少設計工作量。也可以采取將機械技術、電子技術以及其他光電技術的融合創新或者對現有的功能部件的重新組合創造新的功能部件或者產品。

二、機電一體化發展創新的方向

機電一體化是多學科交叉發展的產物，也必須隨著其他學科如機械、電子、光學、控制、計算機等學科的進一步發展而出現新的特點和創新。新時代機電一體化的發展應向著人性化、智能化、數字化、微型化、綠色化等方面進行不斷變革和創新。機電一體化的發展方向和趨勢同時也是新時代、新背景下機電一體化需要努力創新的方向。

（一）從服務對象上看——人性化。無論是機電一體化的產品還是技術最終都是為了服務于人，如何創新機電一體化技術，使其具有人的智能、情感，使其更加人性化就顯得彌足重要。因此，機電一體化產品就不僅需要優質的性能，更要滿足人的各種感覺的實現，如可欣賞性、造型的美感等，總之就是注重產品與人的密切關系，為了人們的便利以及偏好來設計。

（二）從自身性能上看——智能化、數字化、微型化。智能化是機電一體化未來發展的一個重要方法和思路，主要是以為我們提供方便為主。新時代機電一體化就要本著以更加有效地模仿人的智能方式的運用，使機電一體化產品更加具有判斷推理、邏輯思維等智能能力，最終實現更高的控制目標。比如在機械制造上增加人機對話功能。數控機床、機器人的出現是智能化的重要表現，在未來發展方向上，應研究機電一體化的更加智能化。計算機網絡的迅速普及為機電一體化的數字化奠定了堅實的基礎。數字化的機電一體化的產品具有高可靠性、易操作性、可維護性、友好人機界面等特征。數字化的實現也有利于遠程操作、診斷和修復。微型化指的是機電一體化產品向微觀機器發展的方向。“微型機電系統(MEMS)是指那些外形輪廓尺寸在毫米量級以下，構成元件是微米量級的可控制、可運動的微型機電裝置”。微型化也可稱為微電子機械系統，體積小，運用靈活，可廣泛應用于多領域發展。

（三）從使用及其回收再利用上——綠色化。機電一體化的綠色化既包括產品創造過程中高效利用資源和能源的綠色環保設計，也包括對于回收再利用的綠色化。在當代提倡人與自然和諧相處的影響下，綠色環保概念已經深入人心，機電一體化綠色產品既有利于人們的生活健康，也有利于社會的可持續發展。

作者單位：廊坊開發區新華視聲科技有限公司

參考文獻：

[1]李富銀，王曉龍，尹華.國內企業機電一體化的現狀和發展趨勢[J].科技創新導報.2011，10.