機(jī)械制造業(yè)向機(jī)電一體化方向發(fā)展的探討

摘 要：機(jī)電一體化是一個覆蓋學(xué)科較廣的領(lǐng)域，它涉及到了計算機(jī)、機(jī)械、光學(xué)和電子等諸多學(xué)科的內(nèi)容。因此，機(jī)電一體化的發(fā)展在很大程度上依賴于其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。從目前形勢來看，未來高新技術(shù)必然朝著機(jī)電一體化的方向發(fā)展，而綠色化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、模塊化等又成為未來機(jī)械制造業(yè)向機(jī)電一體化的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造業(yè)；機(jī)電一體化；發(fā)展方向

微電子、計算機(jī)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，推動了機(jī)械制造業(yè)的機(jī)電一體化進(jìn)程，使機(jī)械制造業(yè)在技術(shù)機(jī)構(gòu)、產(chǎn)品性能、生產(chǎn)方式等方面都得到了改善。在未來，機(jī)械制造業(yè)向機(jī)電一體化的發(fā)展方向必然趨向于綠色化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、模塊化等。

1 機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化的綠色化

從歷史上看，人類文明的進(jìn)步在很大程度上得益于工業(yè)的不斷發(fā)展，然而工業(yè)的發(fā)展不僅充實了人類的物質(zhì)生活，更造成了環(huán)境破壞、資源減少等諸多問題。尤其是當(dāng)下隨著生態(tài)環(huán)境的日益惡化，更加引發(fā)了公眾的環(huán)保意識。在此情形下，有關(guān)學(xué)者提出了綠色產(chǎn)品的概念。從生產(chǎn)和使用過程來看，綠色產(chǎn)品對環(huán)境造成的破壞極少，而且資源的利用率較高，受到了生產(chǎn)廠家和消費者的極大歡迎。在機(jī)械制造業(yè)，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化指的是在使用過程的綠色無污染，產(chǎn)品即使報廢后也能被回收利用。通過以上論述可以看出當(dāng)下，機(jī)電一體化的綠色化已經(jīng)成為時代發(fā)展的必然趨勢。

綜合來看，機(jī)電一體化技術(shù)的功能可以概括為：突破原有機(jī)械系統(tǒng)的功能，調(diào)整、改善和優(yōu)化機(jī)械系統(tǒng)的現(xiàn)有性能；提高機(jī)械的智能化水平，解放人力資源，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高； 減少機(jī)械系統(tǒng)的能耗和對生態(tài)環(huán)境的破壞。當(dāng)前，隨著時代的發(fā)展與社會的進(jìn)步，機(jī)械制造業(yè)應(yīng)該順應(yīng)時代發(fā)展的趨勢，提高能源的利用率，降低能耗，避免對環(huán)境造成污染與破壞，提高自身的智能化水平，只有如此才能夠生產(chǎn)出具有可持續(xù)性發(fā)展的綠色產(chǎn)品。

2 機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化的智能化

當(dāng)前，隨著人工智能技術(shù)水平的提高，在機(jī)械制造業(yè)智能化也有了新的發(fā)展。從本質(zhì)上看，人工智能系統(tǒng)就是一個對知識進(jìn)行處理的系統(tǒng)，它涉及到了表示、利用和獲取知識的三個層面，目標(biāo)在于模擬人的問題進(jìn)行推理、求解與認(rèn)知。現(xiàn)在，有不少研究者已經(jīng)充分認(rèn)識到了人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)中的重要性，開始在數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域大量應(yīng)用智能化。 事實上，“智能化”涉及到的學(xué)科和領(lǐng)域較多，它對計算機(jī)科學(xué)、運籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)甚至心理學(xué)等學(xué)科都有所涉及，在綜合了這些學(xué)科的新的理論與方法的基礎(chǔ)上，人工智能有了超強(qiáng)的邏輯思維能力和自主決策等能力。在當(dāng)下的機(jī)電一體化領(lǐng)域，模糊系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為該領(lǐng)域智能化的四種最基本、最主要的技術(shù)。這四者自成一體同時又互為補(bǔ)充互為促進(jìn)。當(dāng)前，制造自動化領(lǐng)域不斷完善，由此也推動了智能制造系統(tǒng)的發(fā)展，一些控制器能夠模擬人類的行為開展一系列的智能活動，對相關(guān)的問題進(jìn)行分析、判斷并提出合理決策，不僅解放了勞動力，更在很大程度上提高了決策的科學(xué)性。

3 機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化

上世紀(jì)末，計算機(jī)領(lǐng)域的一個突出貢獻(xiàn)就是層出不窮的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這些技術(shù)的出現(xiàn)與不斷完善改善了工業(yè)、軍事和公民的生活，也極大改變了機(jī)電一體化技術(shù)。得益于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，世界諸國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生產(chǎn)過程被連為一體，經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程加快，而不同企業(yè)間的競爭也更為激烈。在機(jī)械制造業(yè)，新的機(jī)電一體化產(chǎn)品一經(jīng)問世，就會得益于其完善的性能而暢銷全球。而隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，多元化的監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制技術(shù)也得到了較快發(fā)展。可以預(yù)見的是，未來局域網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場總線必然成為未來社會發(fā)展的一大趨勢。

依托家庭網(wǎng)絡(luò)，各種家電能夠被納入一個集成家電系統(tǒng)，在為人們的生活提供極大的便利同時使人們能夠享受到高科技帶來的快樂。

4 機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化的微型化

早在上世紀(jì)80年代左右，微型化就已經(jīng)受到了業(yè)內(nèi)人士的極大重視，成為機(jī)電一體化發(fā)展的重要方向之一。從微機(jī)電產(chǎn)品的界定來看，它指的是幾何尺寸小于1cm3 的機(jī)電一體化產(chǎn)品。從技術(shù)層面來看，微機(jī)電系統(tǒng)吸納了微電子技術(shù)、軟件技術(shù)和微機(jī)械技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的精華，其關(guān)鍵點在于結(jié)構(gòu)的微型化，而非一味縮小機(jī)械產(chǎn)品的尺寸。當(dāng)前，在加工方法、機(jī)構(gòu)設(shè)計和驅(qū)動方式等方面，機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的微型化都產(chǎn)生了相關(guān)的特殊問題。

微機(jī)電一體化產(chǎn)品的優(yōu)點較為明顯，它的能耗低、靈活性好而且體積小，能夠進(jìn)入那些傳統(tǒng)機(jī)械不能進(jìn)入的空間。在軍事、醫(yī)療以及生物等精細(xì)操作的行業(yè)和領(lǐng)域，微機(jī)電一體化產(chǎn)品借助其顯著的優(yōu)勢得到了極大地應(yīng)用。在當(dāng)下可以預(yù)見的是，未來該產(chǎn)品必然在航空航天、生物醫(yī)學(xué)以及信息技術(shù)等領(lǐng)域得到更大的應(yīng)用，可以說前景廣闊。

5 機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化的模塊化

從整體上看，機(jī)電一體化的技術(shù)與產(chǎn)品一共包括三個部分，分別是軟件、電子和機(jī)械，而這三者涉及到的共同技術(shù)就是模塊化技術(shù)。該項技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展在很大程度上降低了研發(fā)與生產(chǎn)產(chǎn)品的成本，促進(jìn)了產(chǎn)品可維修性、可擴(kuò)展性和通用化水平的提高。機(jī)電一體化的模塊化將機(jī)電一體化三大板塊的內(nèi)容有機(jī)地融合起來，是機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本方法，更是未來該領(lǐng)域產(chǎn)品與技術(shù)的發(fā)展方向。

當(dāng)下，微機(jī)械電子（MEMS）技術(shù)水平不斷提高，微處理器的性能不斷完善，未來市場上必然會出現(xiàn)更多的機(jī)電一體化模塊產(chǎn)品。依托這些模塊，機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程無疑將更加科學(xué)，生產(chǎn)過程的效率也會得到提高。

6 結(jié)語

事實上，機(jī)電一體化的出現(xiàn)與發(fā)展是科技不斷發(fā)展的必然結(jié)果，它的出現(xiàn)具有一定的必然性，是順應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的必然要求。當(dāng)下，各個行業(yè)與領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)取得了長足的進(jìn)步并且不斷融合，在此情形下機(jī)電一體化技術(shù)吸納了微電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等一系列技術(shù)的精華，促進(jìn)了整個機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，其前景也必將更加光明。

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作者簡介：熊小勇（1993-），男，漢族，邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系，湖南耒陽人，研究方向：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化（機(jī)電方向）。