機(jī)電一體化技術(shù)在“中國智造”中的應(yīng)用探究

哈爾濱電氣集團(tuán)有限公司 張仲國 王超

隨著全球制造業(yè)競爭的加劇，“智能制造”備受關(guān)注。德國、美國、中國相繼提出了“工業(yè)4.0”、先進(jìn)制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、“中國制造2025”，世界各國都在努力尋求“智能制造”的新技術(shù)。在當(dāng)今的中國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中，制造業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，仍發(fā)揮著不可替代的作用[1]。2015 年5 月19 日，國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》，提出了將重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)逐步實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型[2]。作為當(dāng)今世界制造業(yè)發(fā)展的大趨勢，智能制造也是中國制造業(yè)構(gòu)筑競爭新優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。智能化在機(jī)電一體化中的應(yīng)用對于提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率意義重大，同時也為“中國智造”的實現(xiàn)提供了途徑。

1 機(jī)電一體化技術(shù)的含義

機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械設(shè)備自動化與智能化發(fā)展的產(chǎn)物，是傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、與機(jī)械技術(shù)的相互交叉與融合，是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和智能設(shè)備裝備賴以存在與發(fā)展的基礎(chǔ)[3]。由于機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械工程領(lǐng)域中相關(guān)的機(jī)械構(gòu)造、技術(shù)結(jié)構(gòu)、裝備性能、生產(chǎn)方式和體系管理變化顯著，使制造業(yè)進(jìn)入自動化發(fā)展的新階段。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的意義

機(jī)電一體化技術(shù)有利于企業(yè)的管理力、產(chǎn)品力、服務(wù)力和盈利能力，可以實現(xiàn)客戶需求的快速響應(yīng)，使企業(yè)的管理技術(shù)和產(chǎn)品升級；有利于基于信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化實現(xiàn)社會勞動力和專業(yè)資源的合理配置；有利于推動中國制造由全球產(chǎn)品鏈、供應(yīng)鏈、價值鏈從低端進(jìn)入高端，全面支持中國的產(chǎn)業(yè)升級和消費(fèi)升級；有利于推動中國制造企業(yè)不斷突破和掌握越來越多的關(guān)鍵技術(shù)。

3 在“智能制造”中的應(yīng)用

隨著制造行業(yè)的快速發(fā)展，智能化發(fā)展也將是一個必然趨勢。機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造生產(chǎn)中占有極其重要的地位，其應(yīng)用主要表現(xiàn)在傳感器技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、智能機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床及自動化生產(chǎn)。

3.1 智能傳感器技術(shù)

智能傳感器是集成傳感器、微處理器、信息監(jiān)測與處理功能的器件或裝置。從上述定義可以看出，智能傳感器是微電子技術(shù)、微型電子計算機(jī)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有測量、存貯、通信、控制等功能，其特點(diǎn)是高精度、高可靠性、高信噪比、高自適應(yīng)性、高性價比。智能傳感器一般主要由主傳感器、輔助傳感器及微機(jī)硬件系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。智能傳感器已普遍應(yīng)用于航天、航空、國防、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域中。

3.2 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床

在智能制造環(huán)境的影響下，先進(jìn)數(shù)控技術(shù)朝著開放智能化方向邁進(jìn)，而智能制造技術(shù)的發(fā)展離不開高檔數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用[4]。中國的數(shù)控機(jī)床技術(shù)目前最多只能做到五軸聯(lián)動，六軸及以上聯(lián)動數(shù)控機(jī)床幾乎全部依賴進(jìn)口，且多點(diǎn)聯(lián)動的技術(shù)與國外差距較大。

3.3 智能機(jī)器人

智能機(jī)器人是機(jī)電一體化技術(shù)最先進(jìn)的應(yīng)用，其是大量的先進(jìn)技術(shù)結(jié)合、多學(xué)科交叉的產(chǎn)物。工業(yè)機(jī)器人可實現(xiàn)多自由度運(yùn)動，能夠根據(jù)已設(shè)定好的程序?qū)崿F(xiàn)人類想要的功能。

較早的工業(yè)機(jī)器人只能根據(jù)示范進(jìn)行簡答的重復(fù)，適應(yīng)性和靈活性較差。隨著傳感器等前沿技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在的部分工業(yè)機(jī)器人可以具備簡單的判斷與邏輯思維能力，通過復(fù)雜的傳感器采集系統(tǒng)與計算機(jī)運(yùn)算控制系統(tǒng)作用，能獲取工作環(huán)境和加工對象的部分信息，通過控制器計算、分析，做出相應(yīng)決策，對動作進(jìn)行反饋控制，工業(yè)現(xiàn)場實用性越來越高[5]。

4 總結(jié)

目前，“德國工業(yè)4.0”、美國“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”、“中國制造2025”、歐盟“IMS 2020”計劃以及日本智能制造系統(tǒng)國際合作等國家層面的戰(zhàn)略規(guī)劃正在推動第四次工業(yè)革命的迅猛發(fā)展，“智能制造”作為其中的技術(shù)核心，更是世界各大強(qiáng)國角逐的重點(diǎn)領(lǐng)域。智能化在機(jī)電一體化中的應(yīng)用對于提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率意義重大，同時也為“中國智造”的實現(xiàn)提供了途徑。