機電一體化技術在智能制造中的應用

孫劍云

【摘 要】 隨著科學技術的不斷發展一些新技術與新理念被提出和應用，機電一體化技術是當前應用范圍最為廣泛的一種技術。本文在對智能制造與機電一體化技術的概念進行闡釋的基礎上從傳感技術的應用、數控生產中的應用、自動生產線與自動機械的應用等角度對機電一體化技術在智能制造中的應用進行了探討。

【關鍵詞】 機電一體化 智能制造 應用

進入20世紀以來，人類科學技術取得了巨大的突破，各種新理念與新技術的不斷出現極大的推動了社會的進步與發展。對于制造業而言，機電一體化技術的出現和應用使得制造真正的實現了智能制造的轉變，從傳統的人力控制逐漸的轉變為自動化、智能化控制，無論是制造效率還是制造質量都得到了巨大的提高。探索機電一體化技術在智能制造中的應用現狀對于制造業的未來發展有著極大的借鑒意義。

1 機電一體化與智能制造

1.1 智能制造的概念

智能制造的概念起源于1990年日本所倡導的“智能制造系統IMS”國際合作研究計劃，經過20多年的研究智能制造技術已經相當的成熟，當前市場上比較常見的智能制造系統有多智能體（Multi-Agent）系統、整子系統（HolonicSystem）兩種類型。對于智能制造的理解不能簡單的將其理解為生產的自動化，智能制造包括兩個方面的概念：一個是智能制造技術（IMT），所謂的智能制造技術和傳統生產自動化有著很大的類似，兩者最大的區別在于利用計算機模擬程序使得機器設備的智能化程度更高，不僅僅可以實現生產的自動化，更能夠對整個生產流程進行協調控制，確保整個制造流程始終有序、健全的運行；另一個則是智能制造系統（IMS），即日本在1990年所進行的智能制造系統研究計劃，嚴格的來說智能制造系統并不是純粹的智能系統，而是一種由人類專家和機器共同組成的人機一體化智能系統，在運行的過程中計算機模擬人類專家的智能活動對生產活動進行分析、推理、判斷和決策，從而解放了人的部分腦力勞動。但是受技術水平的限制，智能制造系統受計算機技術和專家數據庫的限制較大，僅能夠解決一些常見的問題。

1.2 機電一體化的發展現狀

機電一體化技術起步于上世紀中期，在發展的初期階段人們對于機電一體化技術的了解僅僅是從機械技術和電子技術的兩個角度進行的，其主要應用方向就是通過電子技術來提高機械生產的實效性。隨著計算機技術的不斷發展，機電一體化技術在多種新技術的支持下進入了智能化領域，成為智能生產不可或缺的重要組成部分。當前機電一體化技術已經能夠初步的模擬人腦，對整個生產過程進行分析和判斷，進而發出相應的操作指令，完成各種復雜的。而在信息技術的支撐下，機電一體化技術也客服了時空的障礙，實現了對生產的遠程操控目標。可以說機電一體化技術是一門不斷更新的技術，在固有技術的基礎上通過各種新技術的應用，機電一體化技術有著廣闊的發展前景。

2 機電一體化技術在智能制造中的應用

通過上文對智能制造和機電一體化技術的概述我們可以發現在某種程度上兩者是有著共同之處的，例如都是通過模擬人類思考來實現生產的自動化和智能化，解放了人類的部分腦力勞動，從而極大的提高了生產效率。但是相比于智能制造而言，機電一體化技術毫無疑問更加的成熟，對于社會發展的實用價值更大。因此將機電一體化技術應用于智能制造中不僅是智能制造發展的必然要求，也是社會發展的必然結果。以下是筆者對當前機電一體化技術在智能制造中的一些應用進行的探討：

2.1 傳感技術的應用

傳感技術是機電一體化技術在智能制造領域應用比較廣泛的一種技術，在傳統的自動化生產階段，由于缺少高精度的傳感技術導致自動化生產存在很大的不確定性，對于生產過程中出現一些細微問題難以及時的發現。而建立在計算技術、高精度定位技術基礎之上的傳感技術則基本上解決了這一問題，在生產的過程中通過各種定位器來即時的掌握生產狀況，利用計算機對定位器反饋的數據進行整合分析，從而順利的實現了對制造生產的控制。從智能制造的角度來看，傳感技術的廣泛應用解決了當前智能制造所面臨的一個重大問題：即無法實現對制造過程的全方位、全過程掌握，使得智能制造系統無法獲取足夠多的數據信息，也無法對制造流程進行掌控。

2.2 數控生產中的應用

對于國民經濟的發展而言，機械制造業的重要性是不言而喻的。機械制造業在國民經濟的重要地位決定了其是機電一體化技術應用最早的行業之一，也是最早實現智能制造的行業。但是在很長一段時間內由于機電一體技術沒有很好的和智能制造結合起來，從而使得數控生產難以真正的實現智能制造。當前國內各大機床廠，所使用的數控機床結構類型主要是CPU和總主線模式，該模式可通過在線診斷與模糊智能控制，提高存儲設備的精準性，并借助計算機等相關軟件實現三維仿真動態畫面，使整個生產流程更加逼真與有效，為工作人員提供準確的向導，充分體現了機電一體技術對智能制造的重要意義。

2.3 自動生產線與自動機械的應用

機電一體化技術在企業智能制造應用中的另一大表現則是自動生產線與自動機械方面的應用，它主要是通過人機界面控制裝置以及光電控制系統等電子技術實現對操作流程的全面掌控，該技術的應用范圍較為廣泛，像印刷包裝生產線以及飲料自動生產線中都能看到該技術的有效應用。與之相對應的柔性制造系統技術則指的是計算機化的制造系統技術，它主要是將數控機床、計算機、自動化倉庫等生產要素整合為一體，實現動態、網絡化的生產模式，這樣做的優點在于一方面可滿足不同部門的相關需求，另一方面還能節省大量的時間與物力，該技術主要應用于產品種類較多、設計要求高的小型企業中。

參考文獻：

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