機電一體化系統的功能結構

鐘匡民

（西華大學，四川 成都 610039）

機電一體化系統的功能結構

F-structure of the electromechanical integration system

鐘匡民

（西華大學，四川 成都 610039）

機電一體化技術實現了機械制造技術、信息技術和電子技術功能的結合，是一門獨立的學科，有強大的發展潛力。機電一體化系統的功能結構是其核心，對于整個一體化的系統有著重大影響。本文首先分析了機電一體化的功能結構，然后研究了機電一體化系統的從屬功能，為機電一體化系統的功能結構研究提供了可參考的意見。

機電一體化；功能結構；系統

1 機電一體化的功能結構

1.1 機電一體化系統的變化功能、目的功能和狀態變遷

機電一體化系統完整的功能結構模型包括變化功能、目的功能和狀態變遷三個方面。

（1）變化功能。變化功能是指物質、能量和信息的輸入與輸出，該功能實現了控制系統和操作者的相互作用。整個機電一體化的系統，人在其中發揮著必不可少的作用，即使再智能化的設備也存在不可處理的偶然因素，這就需要人來調控相應的操作，使生產按照原定的計劃進行。變化功能主要就是人為的控制機電一體化的系統，輸出相應的指令，控制整個系統的運行。當然，這其中也包含著機電一體化系統的信息反饋和物質輸入或輸出。

（2）目的功能。目的功能是指系統滿足變化功能所需的物理效應的能力，這種物理效應就是系統的目的功能。在同一個部件或者系統中，可能存在多個目的功能，這取決于部件所處的系統。而且，目的功能還與效應有關，系統的目的功能和變化功能在一定程度上存在因果關系。

（3）狀態變遷。狀態變遷是和變化功能與目的功能結合的，它不會單獨存在。例如，要實現系統的變化，需要利用變化功能輸入信號，然后系統的運轉狀態就會發生改變，該過程就是系統的狀態變遷。另外，狀態變遷和目的功能的結合也是相應的，兩者組成一定的邏輯關系，實現系統滿足變化所需的物理效應。

1.2 機電一體化系統的信息結構

機電一體化系統和人之間最重要的就是信息交流，信息是由人或系統產生的，同時信息也是為人服務的。在機電一體化系統中，信息的變化占主導地位，為最終的控制功能變化提供決策依據。

機電一體化的信息結構中，要處理的信息主要有過程信息和控制信息兩類。過程信息是指系統在運作過程中產生的信息；控制信息是指用于控制系統中物質和能量變化的信息，控制信息在一定程度上是以過程信息為基礎的。機電一體化系統是多種技術的結合，包括了電子信息、機械制造和信息技術等，它們并不是簡單的結合，是一個整體的系統，需要聯合運作。這其中，信息的反饋和負反饋必不可少。針對機電一體化的部分智能化系統而言，信息的反饋改變了整個系統的功能變化，針對非智能化的系統而言，在信息傳遞后，人會根據信息的特性改變系統的功能，實現對生產的控制。所以，機電一體化的信息結構穿插在整個系統中，它一般是以電信號的形式傳遞。

2 機電一體化系統的從屬功能

機電一體化系統功能的實現，離不開從屬功能的協同，這些從屬功能同樣對整個機電一體化系統的功能結構意義重大。

機電一體化系統的從屬功能主要包括控制功能、動力功能、保護功能、接口功能、結構功能和通訊功能。以下是對這些從屬功能的簡單分析：

（1）動力功能。動力功能為整個系統的運作提供必需的能量。

（2）接口功能。當系統的輸入與輸出環境發生問題，導致輸入信號和輸出信號不能匹配時，就需要接口功能。接口功能可以實現系統輸入信號與輸出信號在特定環境的匹配，使系統正常運作。

（3）保護功能。保護功能是用來保護系統的重要部件，主要作用形式是控制重要部件的功能參數在其允許的范圍之內。同時，保護功能還可以避免系統對環境產生不利的影響。

（4）通訊功能。通訊功能可以實現系統和環境交換信息，方便了系統反饋信息和將接受信息，加強了對整個系統的控制。

（5）結構功能。結構功能是為部件的正常工作提供相應的空間。

（6）控制功能。控制功能是系統部件運轉的核心控制器，它管理者系統各部分部件的運轉狀態，并且能夠根據輸入的信息改變系統的功能狀態。該功能是整個從屬功能的重點，在整個系統中起到信息反饋和負反饋的作用。

3 結語

機電一體化技術是多種技術的結合，在功能上實現了技術的優化，是一次偉大的創新。對于整個機電一體化系統而言，其系統的功能結構是核心，控制著整個系統的運轉和功能實現。

所以，控制其功能結構就控制了整個機電一體化系統。關于機電一體化系統功能結構的研究還有待進一步的深化，需要解決其綜合性的系統優化問題。但是隨著研究的逐漸深入，該技術一定完善和成熟，更好地為我們服務。

[1] 李明. 機電一體化系統的組成及結構模型[J]. 機械工程與自動化，2010，01：212~214.

[2] 郭濤. 機電一體化系統功能結構論析[J]. 產業與科技論壇，2011，07：91~92.

[3] 茆林艷. 機電一體化系統功能結構論析[J]. 科教文匯(下旬刊)，2011，12：55+83.

[4] 鄒慧君，張青，田志斌. 機電一體化系統概念設計過程模型的研究[J]. 機械設計與研究，2002，05：11~13+6.

(P-05)

宇部工業計劃擴大泰國和西班牙聚碳酸酯二醇產能

據悉，日本宇部工業公司計劃將位于泰國的聚碳酸酯二醇產能擴大一倍，以滿足中國和東南亞市場日益增長的需求。

宇部工業是全球最大的聚碳酸酯二醇生產商，占據全球60%的市場份額。聚碳酸酯二醇用于合成皮革和其它應用。宇部工業當前正試運行位于泰國羅勇省的一套3 000 t/年的聚碳酸酯二醇裝置，并計劃投資10億日元（840萬美元）在2018年前將該裝置擴大至6 000 t/年。

宇部工業當前在日本宇部擁有2 000 t/年的聚碳酸酯二醇產能，同時在西班牙卡斯迪隆擁有6 000 t/年的產能。

當前正在泰國羅勇省試運的新裝置將令宇部工業的聚碳酸酯二醇總產能達到1.1萬t/年。此外宇部工業還將對羅勇省的裝置進行擴能，以及在西班牙投資新建產能，屆時公司的總產能將達到1.8萬t/年。

摘譯自《Chemical Week》

TH-39

1009-797X (2015) 24-0190-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.077

鐘匡民（1995-），本科，研究方向為機電一體化。

2015-11-20