機電一體化技術在智能制造中的實踐運用

張誼

（普洱市職業教育中心（普洱技工學校），云南 普洱 665000）

隨著信息技術水平的飛速提高，工業領域也將迎來新的發展機遇，機電一體化技術應用在智能制造中，是對當下的工業制造模式的探索和創新，有助于提升智能制造的質量和效率，保障工業領域的持續進步，促進社會經濟的不斷增長。同時，智能制造的加快實現也將促進機械制造的發展，實現二者的共同進步。

1 機電一體化技術與智能制造的概述

1.1 機電一體化技術

機電一體化技術是綜合機械、電子和信息科學的復合手段與方法，是在傳統機械技術的基礎上形成的工業生產新技術，實現了工業生產過程中機械工程和電子、智能計算機的集成作用。機電一體化技術最關鍵的影響是突破了對機械的人工操作模式，實現了對系統的智能化控制。具體而言，機電一體化技術通過利用電子控制系統，制作指定的運行程序，按照運行步驟實現系統的自動檢測、信息處理以及相關的診斷和修改。在實際運行的過程中，一旦發生故障問題，系統將自動采取應急處理措施，保護系統不受破壞同時發出應急信號，通知維修人員前來檢修處理，最大限度地保障控制系統的安全運行，提升工作效率。機電一體化技術的應用有效地緩解了工業生產過程中的操作壓力，減少了人力資源的投入，提高了生產制造的安全性和精準性，促進了生產效益的增長。如今，機電一體化技術已成為機電領域發展的主流趨勢，是振興機電工作的正確發展方向。

1.2 智能制造

智能制造主要借助計算機技術來模擬人的思維，并根據編寫的控制程序在生產過程中實現對生產過程中各項設備的調控，實現制造業的自動化生產。智能制造在實踐生產中，利用多種自動控制系統收集和匯總各項數據信息，同時，對數據信息的儲存、整理和分析，為后續制定出決策和處理措施提供可靠的參考依據。因此，智能制造對于工業生產而言發揮著重要作用：一方面，以智能制造代替人工生產，可以降低生產事故的高發，減少人力成本支出。例如，將智能制造應用在具有高污染性和傷害性的工業生產中，保障企業員工的身體健康，減少安全事故的發生，維護生產制造的穩定運行。另一方面，避免由于人工操作失誤造成的經濟損失。工人在工作狀態不佳或專業能力不足的情況下會出現操作失誤，給工業生產帶來一定的經濟損失。而智能制造有著高度的流程化和標準化，可以嚴格按照程序執行操作規范，降低生產過程中的潛在風險。

2 機電一體化技術在智能制造中的實踐運用價值

機電一體化技術在智能制造中的運用價值主要包括以下幾個方面：（1）隨著工業制造業的蓬勃發展，企業在市場中面臨的競爭愈發激烈，企業要想充分發揮自身優勢，提高市場競爭力，必須提高產品的生產質量，降低生產成本投入，從而獲取更大的利潤收益。因此，企業要改革和創新現存的生產模式，通過在智能制造中融入機電一體化技術，促進生產制造的智能化、一體化和高效化，優化人員組織結構和生產設備投入，實現生產利潤和生產質量的共同提升，在市場中吸引和轉換更多的潛在消費者，樹立良好的品牌形象，幫助企業在市場競爭中占據有利地位。（2）工業制造業涉及的領域和內容較為廣泛，包括服裝行業、智能機器人等，都需要采用先進的工業生產技術進行批量生產。將機電一體化技術運用在智能制造中，可以幫助這些行業實現生產模式轉型升級和行業的可持續發展，促進現代化信息技術與機械技術的有效融合，繼而帶動其他行業的技術變革，加快實現我國向智能制造業的轉變。

3 機電一體化技術在智能制造中的實踐運用

3.1 傳感技術

傳感技術是機電一體化技術中的重要組成部分，有著高精準度和高敏感性的顯著優勢，在智能制造中避免干擾信號的影響。傳感技術在應用時，可以建立傳感器網絡系統，利用現代化信息技術高效實現對數據信息的收集和整理，實現對工業生產過程中的實時傳輸和動態控制。隨著高新技術的使用，傳感器的使用性能也得到了強化，具備對信息的高精準度采集和自動化編程能力，高效實現對數據信息的采集、處理和交換，同時，制造成本較低，能夠廣泛應用在智能制造中。傳感技術在應用過程中，通過傳感器自動檢測外部環境條件，識別并處理接收到的信號，形成相應的控制信息，給決策的制定提供參考。同時，傳感器在工作時還能檢測自身狀況，當發現問題將控制信息傳輸給執行機構，從而實現對系統的自動調控。

傳感器通常由三部分組成：光感元件、變換元件和變換電路（如圖1 所示）。光感元件用于感受光和接受光，將被測量的光傳遞給變換元件，變換元件將光信息轉換為電學量的同時傳遞給變換電路，最終變換電路再以電信號的方式繼續傳輸。智能傳感器一般應用在產品的質量檢測及其相關數據方面，例如，產品的硬度、濕度、氣味、成分等，以實現對生產過程的動態檢測，全方位掌握產品質量數據。并且建立數據信息與產品質量的數學模型，直觀反映出產品的生產質量。根據傳感器類型的不同，其對應的功能作用也有所不同，要根據其特性應用在不同的生產領域中。壓力傳感器在智能制造中可以檢測出物體的移動數據、設備零件尺寸大小等，在汽車、航空等工業生產領域有著極高的應用價值；光學傳感器具有一定的識別能力和成像能力，通常被用于手機顯示屏的智能感應。

圖1 傳感器組成結構

3.2 數控技術

數控技術是在收集數字信息的前提下，掌握和控制機械生產制造過程的方式，涉及計算機技術、現代化通訊技術、機械控制技術等多項制造業所使用的技術手段，有利于促進生產制造的高效化和高質量化。數控技術主要包含數控機床、數控系統和外圍技術3 部分，數控機床由數控裝置、加工程序載體、數控裝置、機床主體、伺服驅動裝置以及其他輔助部分共同組成。數控系統包含控制系統、伺服系統和位置檢測系統。外圍技術主要涉及工具技術、編程技術和管理技術。數控技術是智能制造領域應用較早的技術手段，對智能制造業起著重要的技術引領作用，促進行業整體水平的不斷提升。

數控技術應用在智能制造領域：（1）提高生產制造的加工精度。數控技術的運用需要借助精密專業的儀器設備和自動控制系統，在應用過程中，這些組成部分本身就具有極高的精準性，并且在數控系統對誤差的調整下，使得加工精度和加工質量得以進一步的提升。（2）實現高效化生產。數控技術通過采用分鐘自動化的設備及技術，使得機床的加工效率遠遠超出于過去的生產方式。（3）應用領域較為廣泛。數控技術對機床的控制主要借助對數控程序的制定，即使加工對象有所不同，只需更改數控程序便能持續使用數控技術，因此，技術具有較高的適應性和可變性，既節省了生產過程中模具樣板的制作成本，同時還能有效縮短工期。（4）促進生產技術水平的提升。在傳統的工業生產過程中，較為復雜和煩瑣的設備零件的生產難度高且耗費的人力、物力成本較高，而在隨著數控技術在智能制造的應用，使高難度的加工工藝成為可能，促進智能制造業生產技術水平的提升。

3.3 柔性制造

柔性制造系統是綜合數據加工系統、物料運儲設備以及信息控制系統形成的自動化系統制造系統。柔性制造系統可劃分為多個柔性制造單元，根據制造產品、制造環境、制造任務等進行合理調整，對多樣化、批量化的生產提供便捷服務。加工系統主要包含各項生產加工設備，比如，數控機床、加工中心等；物料運儲設備進行物料的儲存和傳輸；信息控制系統利用信息技術手段，實現對生產加工的全程控制。包括對生產計劃的制定、加工過程的監管、信息的發送和反饋、各項生產數據的管理等。柔性制造使用在智能生產中主要有以下作用：第一，提高加工設備的使用效率。柔性制造在生產過程中利用計算機技術實現對所有零件和生產機床的合理調配，機床對零件的加工不會出現空閑的情況，源源不斷地補足加工零件，使在智能制造中的所有加工設備都能被充分利用。在設備高利用率的情況下，有利于用最短的時間完成生產線的任務量，間接降低設備的投入成本。第二，提高生產的應變能力。柔性制造系統具有靈活性和可變空間，當市場環境需求發生變化時，可以及時根據消費者的需求和產品內容對生產線進行調整。同時，在面臨緊急生產任務時，也能不打亂原來的生產計劃完成指標條件。第三，促進生產效率的提升。柔性制造屬于按需生產的拉動型生產模式，在生產過程中不需要花費時間等待前面生產工序的完成，減少生產過程中耗費的時間。同時，生產效率的提高還有利于清空庫存，節約倉庫儲藏的成本投入。

3.4 自動化生產

機電一體化技術在智能制造中的實踐運用中，最普遍和常見的技術手段為自動化生產，主要包括自動機械和自動控制兩種應用。自動機械是以電子技術為載體，發揮對生產過程的監督和管理作用，構建起智能化、網絡化的生產管理體系，自動控制是指在無人監管的情況下，系統能夠根據流程執行生產指令，持續增加產量。自動化生產技術不僅能夠實現對生產過程的監控追蹤，還能對生產過程中產生的數據信息深入分析，發現其中存在的隱患和風險，并采取合理的措施對生產流程進行優化和改進，真正提高自動化生產成效。因此，自動化生產技術的應用，有利于加快實現制造業生產過程、系統調配、資源管理等的全方位自動化管理，推動制造企業內部管理水平的有效提升，幫助企業維持自身的良好運作。自動化生產在智能制造領域中常用于對產品的包裝印刷，比如，食品袋、飲料瓶、香煙盒等。

3.5 智能機器人

智能機器人代表了機電一體化技術的最高水準，涉及許多核心知識領域，包括仿生學、多傳感器信息融合技術、機械技術等。隨著智能機器人在制造、家居、服務、快遞等各行各業的廣泛使用，智能機器人領域逐漸成為機電一體化的重點研究方向。智能機器人能夠實現對人類行為舉止和思維模式的復制與模仿，在智能系統對數據信息的識別和處理后，結合當下情境做出合適的反應，從而完成生產過程中的相關操作。在智能制造中運用智能機器人，能夠有效降低工作人員的工作壓力，減輕人員的任務量，同時，促進生產效率的提升。智能機器人在生產過程中可以保持24 小時的連續作業，當面對緊迫的生產任務量時，智能機器人可以幫助解決生產危機。同時，由于智能機器人的高度機械化，所以在生產過程中能夠進一步規范生產方式，保障各項生產制造環節的精準無誤。此外，智能機器人在智能制造過程中不會受到周圍環境的影響，即使在高危的工作環境中，也能保持正常的操作標準，充分保障生產制造的效率和質量。

4 結語

綜上所述，隨著科學技術水平的不斷提升和市場競爭環境的日益激烈，制造業必須突破傳統的生產模式，尋求符合時代變化的高新技術。機電一體化技術在現代化工業生產過程中具有顯著優勢，在智能制造中運用機電一體化技術，能夠促進工業生產質量和效率的有效提升，實現制造企業經濟效益和社會效益的共同增長。