本文作者:郝娟、肖定國(guó)、賈玉平 單位:北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院
“機(jī)電一體化”是微電子技術(shù)向機(jī)械工業(yè)滲透過程中逐漸形成的,涉及機(jī)械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)的新興交叉學(xué)科[1]。作為機(jī)械類專業(yè)的一門重要課程,《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力具有重要作用[2]。由于綜合了多門學(xué)科,該課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)量多面廣,而且有些內(nèi)容學(xué)生在相關(guān)的課程中接觸過,如果在教學(xué)過程中不加注意,容易使本門課程變成“炒剩飯”,影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。本文針對(duì)課程學(xué)習(xí)中存在的問題,結(jié)合作者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式兩個(gè)方面提出了改革措施。
一、課程存在問題
《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的教學(xué)內(nèi)容各部分內(nèi)容差別很大,連續(xù)性差,教師在講授過程中,必須將各個(gè)章節(jié)的內(nèi)容有機(jī)聯(lián)系起來;此外,各部分內(nèi)容又相對(duì)獨(dú)立,若講授時(shí)一視同仁,不分主次,往往給學(xué)生造成是在重溫舊知識(shí)的感覺,甚至搞不懂學(xué)習(xí)這門課程的真正目的是什么[3]?!稒C(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的主要任務(wù)是使學(xué)生樹立正確的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想,培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、調(diào)查研究、刻意創(chuàng)新的能力,使學(xué)生掌握機(jī)電有機(jī)結(jié)合的理論、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本規(guī)律及基本方法,具備機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力。僅靠傳統(tǒng)的課堂授課是無(wú)法實(shí)現(xiàn)這個(gè)任務(wù)目標(biāo)的,必須從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式上作出改革。
二、教學(xué)內(nèi)容改革
1.以系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想為主線。機(jī)電一體化的目的是提高產(chǎn)品或系統(tǒng)的附加價(jià)值,即多功能、高效率、高可靠性、省材料、省能源,并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向輕、薄、短、小化方向發(fā)展,從而不斷滿足人們生活的多樣化和生產(chǎn)的省力化、自動(dòng)化需求。因此,機(jī)電一體化的研究方法不能只是簡(jiǎn)單拼湊,應(yīng)該從系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案開始到各元部件選擇到系統(tǒng)最終成形的全過程都要貫徹系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想。首先是從整體角度及可行性方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行多種整體方案設(shè)計(jì);然后對(duì)其機(jī)械機(jī)構(gòu)、執(zhí)行元件、微機(jī)控制系統(tǒng)、檢測(cè)傳感裝置等組成部分及相關(guān)接口進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì);最后對(duì)系統(tǒng)性價(jià)比進(jìn)行衡量,得出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,選擇原則是在保證目的功能要求與適當(dāng)壽命的前提下不斷降低成本。以上三個(gè)環(huán)節(jié)相互影響,一般在緒論里講第一個(gè)環(huán)節(jié),在此環(huán)節(jié)讓學(xué)生了解一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品整體上的五大功能構(gòu)成和五大功能要素,在進(jìn)行系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)時(shí)可能有多種選擇,需要結(jié)合系統(tǒng)的功能要求、技術(shù)指標(biāo)和成本控制多方面因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),優(yōu)化出最佳的方案。以設(shè)計(jì)精密數(shù)控機(jī)床為例,從總體上對(duì)其五大功能和功能要素進(jìn)行分解,分解的結(jié)果可以用功能矩陣來表示[4],最終設(shè)計(jì)方案的選擇取決于能否提高產(chǎn)品或系統(tǒng)的附加價(jià)值。第二個(gè)環(huán)節(jié)分別講述構(gòu)成機(jī)電一體化的功能要素,盡管每一功能要素在內(nèi)容上相對(duì)獨(dú)立,但它們作為機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品組成部分,通過廣義接口聯(lián)系在一起,彼此相互影響,學(xué)生只有認(rèn)識(shí)了這一點(diǎn),才能從總體上把握機(jī)電一體化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想。還以設(shè)計(jì)精密數(shù)控機(jī)床為例,為了達(dá)到高精度,可以選用精密機(jī)械,但這勢(shì)必造成系統(tǒng)成本的增加,而且,成本有可能隨著精度要求的提高成幾何倍數(shù)增加。另一個(gè)可行的方法是采用軟件補(bǔ)償來提高精度,但這會(huì)對(duì)微機(jī)控制系統(tǒng)和傳感檢測(cè)系統(tǒng)提出新的要求。第三個(gè)環(huán)節(jié)是對(duì)系統(tǒng)性能的綜合評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)的結(jié)果不符合要求時(shí)還有可能需要對(duì)整體方案或各個(gè)功能要素重新選擇,直至滿足要求為止。在課程講述過程中,僅僅介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想,既抽象又枯燥,若能結(jié)合實(shí)際案例,學(xué)生就會(huì)在潛移默化中逐漸領(lǐng)略機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的精髓。一般教材在后面的章節(jié)中都會(huì)給出很多的案例,建議這些案例不要都放在最后講,找出一個(gè)或幾個(gè)典型案例,在講授每一部分內(nèi)容時(shí)都結(jié)合該案例,并將系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法融于其中,既利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握,又能起到舉一反三的作用,便于學(xué)生分析和設(shè)計(jì)其他的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
2.以理論聯(lián)系實(shí)際為導(dǎo)向。高等學(xué)校培養(yǎng)的是具有創(chuàng)新能力的高級(jí)應(yīng)用型人才,即具有較高的綜合素質(zhì),寬厚扎實(shí)的專業(yè)理論,并能將理論應(yīng)用于解決實(shí)際問題,且有創(chuàng)新實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合性較高,知識(shí)點(diǎn)量多面廣,并且內(nèi)容抽象,學(xué)生很難在有限的課時(shí)內(nèi)完全掌握;而對(duì)于從事該門課程教學(xué)的教師來講,不能只注重理論知識(shí)的講解,要以理論聯(lián)系實(shí)際為導(dǎo)向。為此,課前要做大量的準(zhǔn)備,廣泛積累素材以豐富課堂教學(xué)效果,將抽象的道理通俗化、形象化,加深學(xué)生的印象。如有時(shí)教材上只介紹某些元部件的工作原理,學(xué)生即使明白其工作原理了,但對(duì)其長(zhǎng)什么樣卻知之甚少,更談不上怎么用了。可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下載很多產(chǎn)品樣本,產(chǎn)品樣本主要是推銷產(chǎn)品用,一般會(huì)詳細(xì)介紹產(chǎn)品的外形和應(yīng)用,將教材和樣本二者結(jié)合在一起講述,無(wú)形中就將理論和實(shí)際聯(lián)系在一起了。此外,還可以在授課過程中加強(qiáng)演示驗(yàn)證內(nèi)容,俗話說百聞不如一見,有的知識(shí)應(yīng)用性較強(qiáng),理論比較抽象,很難通過講的方式讓學(xué)生掌握,但通過實(shí)驗(yàn)或者觀看視頻等,立刻就撥開云霧見晴天了。如在講光電編碼器時(shí)提到,光電編碼器的輸出信號(hào)可以經(jīng)過2倍頻或4倍頻以提高檢測(cè)分辨率,用語(yǔ)言描述時(shí)學(xué)生不容易理解,把光電編碼器信號(hào)引出來,用示波器一看,一目了然。當(dāng)然也可以通過《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì),讓學(xué)生利用所學(xué)親自參與機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)過程中通過查閱資料、技術(shù)調(diào)研、設(shè)計(jì)加工、組裝調(diào)試等可進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。
三、教學(xué)方式改革
明確了教學(xué)內(nèi)容,還要通過適當(dāng)?shù)姆绞綄⒅R(shí)傳授給學(xué)生。首先要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生對(duì)某一學(xué)科有興趣,才會(huì)不知疲倦,才會(huì)有靈感,才會(huì)樂在其中,既能提高學(xué)習(xí)效果,又能成為創(chuàng)新的動(dòng)力和源泉。如在講述第一章緒論時(shí),在引出機(jī)電一體化的概念和內(nèi)涵后,不是把重點(diǎn)放在對(duì)概念的進(jìn)一步解釋上,而是以圖片或錄像的方式列舉了大量機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)例。這些實(shí)例中大部分來自生活或生產(chǎn)實(shí)踐,學(xué)生在觀看這些實(shí)例的過程中,對(duì)這些產(chǎn)品的神奇功能產(chǎn)生了濃厚的興趣,自然就會(huì)產(chǎn)生探個(gè)究竟甚至親自進(jìn)行設(shè)計(jì)的愿望。其次,要重視學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí),如果說興趣是前進(jìn)的動(dòng)力,那么基礎(chǔ)知識(shí)就是成功的基石,學(xué)生要想真正掌握這門技術(shù),必須擁有牢固的基礎(chǔ)知識(shí)。在講數(shù)控部分內(nèi)容時(shí),很多同學(xué)說參加過數(shù)控編程的實(shí)習(xí)活動(dòng),會(huì)用G代碼編程,當(dāng)問到編程的幾個(gè)坐標(biāo)系時(shí),卻沒有幾個(gè)人真正明白,但數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系是編程的基礎(chǔ),是數(shù)控加工的參照,如果連參照都不知道在哪兒,怎么能真正掌握數(shù)控技術(shù)呢?最后,對(duì)授課內(nèi)容要“避輕就重”,機(jī)電一體化作為綜合學(xué)科,包含的內(nèi)容較多,不同專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)不同,講課的重點(diǎn)也不應(yīng)一樣,在講述時(shí)要結(jié)合專業(yè)“避輕就重”?!氨茌p”就是對(duì)學(xué)生有一定基礎(chǔ)的內(nèi)容少講,“就重”就是對(duì)學(xué)生難以理解、接觸較少的內(nèi)容重點(diǎn)講。機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生機(jī)械基礎(chǔ)較好,對(duì)機(jī)構(gòu)的力傳遞、運(yùn)動(dòng)傳遞容易掌握,對(duì)執(zhí)行元件的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較弱,但這部分內(nèi)容在機(jī)電一體化系統(tǒng)中有重要的地位,因此要重點(diǎn)講述。
機(jī)電一體化是一門不斷發(fā)展、高技術(shù)密集的新型交叉學(xué)科,所涉及的知識(shí)量多面廣,本文針對(duì)課程存在的問題,基于作者的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)歷,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式提出了改革措施,在教學(xué)內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)以系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為主線,以理論聯(lián)系實(shí)際為導(dǎo)向,在教學(xué)方式中重視培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和基礎(chǔ)知識(shí),對(duì)授課的內(nèi)容不是一刀切,而是避輕就重。通過這些改革措施,取得了較為滿意的教學(xué)質(zhì)量和效果。
機(jī)電一體化普遍應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域,在我國(guó),國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的自主生產(chǎn)能力已經(jīng)有了重大突破,已具有年產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)3000套以上的能力;在精度方面,我國(guó)已經(jīng)可以生產(chǎn)出精工精度性當(dāng)高的數(shù)控加工機(jī)床。并在工業(yè)機(jī)器人的軟件設(shè)計(jì)和編程等關(guān)鍵領(lǐng)域取得了技術(shù)上的巨大進(jìn)步,如今,完全國(guó)產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在行業(yè)占有率中超過三成。計(jì)算機(jī)集成制造方面的技術(shù)和理論經(jīng)過多年的發(fā)展在我國(guó)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展,并且在多地建立了CIMS單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用正在開展,并得到了極大的重視和投入。另外,我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)在光電一體化技術(shù)和微細(xì)加工技術(shù)方面也取得了驕人的成績(jī)。
機(jī)電一體化作為未來機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展方向,必然要適應(yīng)未來社會(huì)的發(fā)展方向,未來的社會(huì)將會(huì)向環(huán)保、智能、輕型、網(wǎng)絡(luò)等方向發(fā)展,所以機(jī)電一體化技術(shù)不可避免的將會(huì)向著這些方向發(fā)展。
1綠色化
工業(yè)革命以后,機(jī)械領(lǐng)域的技術(shù)革新給人們帶來了巨大的方便,對(duì)人們的生活、工作產(chǎn)生的深遠(yuǎn)的影響,但是,在給人們帶來方便的同時(shí),也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源的浪費(fèi)。于是,人們對(duì)環(huán)保型的設(shè)計(jì)、制造有著很高的呼聲,符合綠色化的產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)在適用時(shí)對(duì)環(huán)境的污染降到最低、對(duì)資源的利用提到最高,同時(shí)在報(bào)廢后還能都回收利用。機(jī)電一體化的綠色產(chǎn)品要充分考慮到環(huán)保的特性,在設(shè)計(jì)之初就要將環(huán)保理念考慮進(jìn)去,使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在使用過程中能夠做到對(duì)資源的最大利用和對(duì)環(huán)境的最小危害。
2智能化
機(jī)電一體化的人工智能是在人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的思想,可以模擬人的思維,對(duì)機(jī)械制造過程中遇到的問題,能夠具有一定的判斷能力和自我監(jiān)控、維護(hù)能力,從而能夠更好的控制機(jī)械系統(tǒng)。
3網(wǎng)絡(luò)化
計(jì)算機(jī)技術(shù)普及后最主要的特征就是網(wǎng)絡(luò)化的普及,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及無(wú)形之中改變了人們的生活,給人們的生活帶來了巨大的變革,同樣也給機(jī)電一體化技術(shù)帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)會(huì)。如今網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶,給人們的生活帶來了許多方便,正在改變著人們的生活,基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)在日常生活中隨處可見,例如可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的無(wú)線傳輸設(shè)備就是一個(gè)杰出的例子??梢灶A(yù)想,在未來的家庭生活中,機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品將會(huì)走進(jìn)大眾生活,最新的研究成果可以實(shí)現(xiàn)將家里常用電器連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)(甚至是一部手機(jī))作為控制中心,構(gòu)成一個(gè)完整的家庭控制系統(tǒng),然后可以遠(yuǎn)程控制家里的一切電氣設(shè)備,從而使尋常百姓真正體驗(yàn)到科技發(fā)展帶來的實(shí)惠。
4微型化
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是機(jī)電一體化科技含量極高的一個(gè)重要分支,泛指幾何尺寸不超過1cm3的產(chǎn)品。機(jī)電一體化的微型化不僅僅是尺寸的縮小,同時(shí)會(huì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工方法等方面帶來前所未有的發(fā)展前景。微機(jī)電一體化具有體積小、動(dòng)作靈活等優(yōu)勢(shì),因此在許多對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸有特殊要求的行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,例如醫(yī)學(xué)、航空、軍事等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。
21世紀(jì)以來,機(jī)電一體化發(fā)展已成為機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展的方向,促進(jìn)了機(jī)械領(lǐng)域的各方面發(fā)展,為傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè)帶來了新的發(fā)展空間。在科學(xué)技術(shù)的各個(gè)分支高度發(fā)展以后,各分支間的相互交融是必不可少的,以機(jī)械技術(shù)和微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也是應(yīng)運(yùn)而生,可以相信,在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)將是機(jī)械領(lǐng)域的一個(gè)新的發(fā)展方向。(本文作者:楊莉、劉新偉、侯亞峰、高森、徐耀輝 單位:河南平高電氣股份有限公司)
1機(jī)電一體化技術(shù)要具備其模塊化環(huán)節(jié)的優(yōu)化
在實(shí)際場(chǎng)景中,其機(jī)電一體化產(chǎn)品是非常多的,其種類也是比較復(fù)雜的,開發(fā)該產(chǎn)品的廠家比較大,為了促進(jìn)其機(jī)電一體化產(chǎn)品的有效應(yīng)用,我們要進(jìn)行其機(jī)械接口環(huán)節(jié)、動(dòng)力接口環(huán)節(jié)、環(huán)境接口環(huán)節(jié)等的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)其標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)作,如果不能實(shí)現(xiàn)這一系列的機(jī)電一體化運(yùn)作環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào),是難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品單元模塊的深化發(fā)展。比如對(duì)于相關(guān)變頻調(diào)速電機(jī)內(nèi)部環(huán)節(jié)的優(yōu)化,確保其動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單位的穩(wěn)定運(yùn)行,通過對(duì)其相關(guān)環(huán)節(jié)的運(yùn)作,實(shí)現(xiàn)其功能的一體化。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中,我們要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模塊化單位的有效應(yīng)用,促進(jìn)其機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?jié)M足機(jī)械加工企業(yè)的發(fā)展需要,促進(jìn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有效協(xié)調(diào),滿足企業(yè)的日常發(fā)展的需要。網(wǎng)絡(luò)化的普及,也促進(jìn)了各個(gè)設(shè)備技術(shù)環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程控制,通過對(duì)其監(jiān)視技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了其遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的健全,這也是一種對(duì)于機(jī)電一體化環(huán)節(jié)的應(yīng)用模式,這種技術(shù)模式的應(yīng)用,深化了局域網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng),促進(jìn)家用電器的網(wǎng)絡(luò)化,滿足了機(jī)械加工企業(yè)的相關(guān)工作行為的需要,促進(jìn)其機(jī)械加工企業(yè)的內(nèi)部運(yùn)作質(zhì)量效率的提升。
2其機(jī)電一體化環(huán)節(jié)中的集成化環(huán)節(jié)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)技術(shù)的綜合利用
通過各個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化協(xié)調(diào),促進(jìn)其生產(chǎn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)其管理環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)、裝配環(huán)節(jié)等的優(yōu)化,促進(jìn)了生產(chǎn)質(zhì)量效率的提升,滿足了機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展需要。促進(jìn)其生產(chǎn)工序的高效率極其自動(dòng)化的運(yùn)行,促進(jìn)其系統(tǒng)綜合效益的提升。進(jìn)行整體系統(tǒng)的有效劃分,促進(jìn)其內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)的有效協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)其系統(tǒng)功能的有效協(xié)調(diào)。促進(jìn)其各個(gè)功能部分的穩(wěn)定運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)的健全,我們也要進(jìn)行軟件、硬件設(shè)備的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)性能的有效體現(xiàn),促進(jìn)其機(jī)電一體化工程的穩(wěn)定運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)能源的有效應(yīng)用。
3機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)于工業(yè)運(yùn)作的必要性
為了促進(jìn)機(jī)械加工企業(yè)的綜合效益的實(shí)現(xiàn),我們要進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)的深化應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)微處理機(jī)環(huán)節(jié)的有效控制,實(shí)現(xiàn)其微機(jī)系統(tǒng)、顯示裝置、及其儀表技術(shù)的深化,促進(jìn)其組裝合并模式的健全,實(shí)現(xiàn)其工程的綜合一體化的發(fā)展,促進(jìn)系統(tǒng)的控制精度的提升,滿足工程的質(zhì)量發(fā)展的需要。智能化控制技術(shù)在一些工業(yè)行業(yè)中具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn),傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難,因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等,智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面。
3.1為了實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用,我們要進(jìn)行分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)化,促進(jìn)其內(nèi)部相關(guān)環(huán)節(jié)的有效協(xié)調(diào),促進(jìn)其中央計(jì)算機(jī)設(shè)備與其他相關(guān)控制單元的有效應(yīng)用,促進(jìn)其內(nèi)部分布式控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)的優(yōu)化,確保該環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運(yùn)行。通過對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)日常生產(chǎn)環(huán)節(jié)、操作環(huán)節(jié)、管理環(huán)節(jié)等的優(yōu)化,促進(jìn)其分布式控制系統(tǒng)的功能的不斷延伸,實(shí)現(xiàn)對(duì)其生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效控制,提高該環(huán)節(jié)的綜合效益,促進(jìn)其下序環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2進(jìn)行開放式控制系統(tǒng)的整體環(huán)節(jié)的優(yōu)化也是很重要的,通過對(duì)其計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用下的新結(jié)構(gòu)體系的健全,促進(jìn)其機(jī)電一體化技術(shù)的穩(wěn)定運(yùn)行,促進(jìn)其各個(gè)機(jī)械加工企業(yè)的相關(guān)環(huán)節(jié)的有效協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)其相關(guān)資源的有效共享,滿足實(shí)際工作的需要。該開發(fā)控制系統(tǒng)通過對(duì)通信系統(tǒng)的各個(gè)控制設(shè)備的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部控制管理環(huán)節(jié)與經(jīng)營(yíng)決策環(huán)節(jié)的優(yōu)化,促進(jìn)其控制環(huán)節(jié)和測(cè)量環(huán)節(jié)的一體化運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工企業(yè)的發(fā)展需要。
4結(jié)束語(yǔ)
為了提高機(jī)械加工企業(yè)的綜合效益,我們要進(jìn)行其機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)化,促進(jìn)其內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)。
作者:金慧 單位:黑化集團(tuán)造氣廠
1工程機(jī)械中機(jī)電一體化的應(yīng)用特點(diǎn)
1.1低耗能高效率
傳統(tǒng)的工程機(jī)械耗能普遍較高,生產(chǎn)率卻較為低下,此種高耗能低效率的生產(chǎn)模式無(wú)法繼續(xù)適應(yīng)時(shí)代的需要。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到工程機(jī)械中能夠使生產(chǎn)的耗能明顯降低,在消耗較少物資的情況下創(chuàng)造出較高的生產(chǎn)成果,從而滿足社會(huì)整體的需求。
1.2高精度低強(qiáng)度
工程機(jī)械中機(jī)電一體技術(shù)的引入能夠逐漸的將工作推向高精度低強(qiáng)度的層次,使機(jī)器運(yùn)作的效率和效果得到較大的提高。例如:在現(xiàn)代瀝青水泥混凝土攪拌設(shè)備中應(yīng)用微機(jī)控制的電子稱量系統(tǒng)時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程中的稱重的全程自動(dòng)化,并且在具備自動(dòng)找平系統(tǒng)的情況下,瀝青混凝土攤鋪機(jī)在施工時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)更好的效果,其施工質(zhì)量得到顯著提升。若將超聲波技術(shù)應(yīng)用于該生產(chǎn)中,則能夠?qū)崿F(xiàn)供料的自動(dòng)調(diào)節(jié),使生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量都得到極大的提升。與此同時(shí),在工程機(jī)械中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)能夠在提高生產(chǎn)效率、提高生產(chǎn)效果的情況下減輕工作人員的工作強(qiáng)度。由于大部分的工序只需要機(jī)器自動(dòng)來完成,因此便可以極大的減少人力物力的投入。
1.3工作過程自動(dòng)化
機(jī)電一體化情況下的工程機(jī)械在工作時(shí)一般處于自動(dòng)化或半自動(dòng)化的狀態(tài),此種方式能夠降低生產(chǎn)中人力的投入,減輕操作者的工作強(qiáng)度。在人工控制機(jī)械的情況下,容易出現(xiàn)因操作者的經(jīng)驗(yàn)不足或者疲勞工作造成的作業(yè)精度誤差,而自動(dòng)化生產(chǎn)則能夠很好的規(guī)避這一問題。例如:在挖掘機(jī)上設(shè)置挖掘軌跡控制系統(tǒng),能夠使操作者的工作更加準(zhǔn)確,并且其控制系統(tǒng)能夠感受到多個(gè)方位的信號(hào),自動(dòng)控制挖掘機(jī)的運(yùn)作,從而提高了挖掘的精度和速度。
2工程機(jī)械中機(jī)電一體化的應(yīng)用展望
機(jī)電一體化為當(dāng)代的生產(chǎn)起到了很大的推動(dòng)作用,在發(fā)展和應(yīng)用中,還正在不斷朝著智能化、微型化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)?;⑾到y(tǒng)化的方向不斷推進(jìn)。
2.1智能化在當(dāng)今的數(shù)字信息化時(shí)代,智能化是其重要的表現(xiàn)形式。人們將人工智能與機(jī)電一體相結(jié)合進(jìn)行研究,為求研發(fā)出機(jī)器人與工程機(jī)械相結(jié)合的智能化設(shè)備。智能化可直接理解為機(jī)械行為的智能化,其中包含人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)等多個(gè)學(xué)科,為生產(chǎn)服務(wù)的智能化只需要依據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需要進(jìn)行設(shè)定,其主要目的是創(chuàng)造高效率、低耗能的生產(chǎn)效果。
2.2微型化自上世紀(jì)八十年代末開始,機(jī)電一體便朝著微型化的方向進(jìn)行發(fā)展。具備微型化標(biāo)準(zhǔn)的電子機(jī)械的尺寸小于1立方厘米,并且不斷朝著更小的目標(biāo)發(fā)展。微機(jī)電一體具備機(jī)電一體所具有的所有功能,并且還具備體積更小、耗能更少、靈活性更高等優(yōu)點(diǎn),能夠運(yùn)用在除了機(jī)器生產(chǎn)以外的其他多個(gè)領(lǐng)域。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工取決于其加工技術(shù),即超精密技術(shù),該種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的高效微型化。
2.3模塊化就目前而言,要實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體的模塊化難度較大。目前的機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類不僅繁多并且型號(hào)各異,因此在研制機(jī)械接口、電氣接口等產(chǎn)品時(shí)需要考慮的因素過多,很難統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),因此將機(jī)電一體模塊化是一項(xiàng)較為艱巨的工程。但對(duì)于集減速、智能調(diào)速等模塊則較為便利,此類產(chǎn)品的模塊化能夠推動(dòng)新產(chǎn)品的開發(fā),并且推動(dòng)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。
2.4網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電一體化產(chǎn)品在研制出來以后也需要保證其功能的健全和質(zhì)量的合格,在其產(chǎn)品的推廣和使用過程中,可以借助網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的控制和監(jiān)視。如今的機(jī)電一體化產(chǎn)品很多都實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制,現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,為機(jī)械網(wǎng)絡(luò)化提供了極大的便利。在生產(chǎn)和操作過程中,只需要借助遠(yuǎn)程操控則能夠?qū)崿F(xiàn)工程機(jī)械的運(yùn)作。
2.5環(huán)?;I(yè)在推動(dòng)人們的生產(chǎn)和生活水平提高的同時(shí),也給人們的環(huán)境生活帶來了很大的影響。在資源豐富的情況下,資源的濫用和浪費(fèi)終究會(huì)使得資源消耗殆盡,因此在推行機(jī)電一體化生產(chǎn)的今天,需要合理運(yùn)用資源,加強(qiáng)對(duì)資源的合理分配,并且降低生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響,從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。
2.6系統(tǒng)化工程機(jī)械中機(jī)電一體化的應(yīng)用需要朝著系統(tǒng)化的方向發(fā)展,系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)能夠具備開放性和模塊化的特點(diǎn),其整體結(jié)構(gòu)能夠靈活組態(tài),并且根據(jù)需要任意進(jìn)行組合。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化需要多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制,并且對(duì)其進(jìn)行綜合性的管理,其通信功能也不斷強(qiáng)化??傊跈C(jī)電一體化運(yùn)用越來越廣泛的今天,工程機(jī)械的使用和管理也越來越嚴(yán)格,因此要想滿足當(dāng)今時(shí)代操作的需要,就需要對(duì)操作人員進(jìn)行適時(shí)的培訓(xùn),讓其能夠滿足生產(chǎn)的要求。機(jī)電一體化的應(yīng)用會(huì)影響到工程機(jī)械的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和施工質(zhì)量,因此其應(yīng)用操作需要注意技術(shù)性的要求,保證生產(chǎn)的質(zhì)量。隨著機(jī)電一體化應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,其復(fù)雜程度也在不斷的提高,因此在日常管理中也需要工作人員具備更高的技術(shù)。
作者:韋延舉 單位:十一冶建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化技術(shù)主要包括技術(shù)原理和使機(jī)電一體化產(chǎn)品(或系統(tǒng))得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)技術(shù)群(族)的總稱,包括檢測(cè)傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等。
1)機(jī)械技術(shù)。是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng),利用其高、新技術(shù)來更新概念,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。
2)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)。信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策,人工智能技術(shù),專家系統(tǒng)技術(shù),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
3)系統(tǒng)技術(shù)。即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù),從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā),將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元,接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面,是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
4)自動(dòng)控制技術(shù)。其范圍很廣,在控制理論指導(dǎo)下進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
5)傳感檢測(cè)技術(shù)。是系統(tǒng)的感受器官,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng),系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。
6)伺服傳動(dòng)技術(shù)。包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置,伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件,對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)
縱觀國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,未來機(jī)電一體化技術(shù)將朝著智能化、高性能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、模塊化、綠色化等多方向發(fā)展。
2.1智能化
人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。隨著制造自動(dòng)化程度的不斷提高,將會(huì)出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來模擬人類專家的智能制造活動(dòng),并會(huì)對(duì)制造中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策。例如,在智能化房屋建設(shè)上增加人機(jī)對(duì)話功能,設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù),會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。
2.2高性能化
高性能化一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性。它采用多CPU結(jié)構(gòu),以多總線連接,進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳遞,采有精簡(jiǎn)指令集機(jī),實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)并進(jìn)行處理。設(shè)置多重緩沖器,故障診斷,自動(dòng)檢錯(cuò)、糾錯(cuò),系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)等技術(shù)保證該機(jī)電一體化產(chǎn)品具有高性能。
2.3模塊化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事情。例如,研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元;具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣,在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí),可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品,也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這就需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配。由于利益沖突,近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定,無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè),還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)?;瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。隨著微處理器性能價(jià)格比的迅速提高和微機(jī)械電子(MEMS)技術(shù)的飛速發(fā)展,各種機(jī)電一體化模塊將越來越多地出現(xiàn)在市場(chǎng)上。利用這些模塊,可以迅速方便地設(shè)計(jì)和制造出各種新的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。
2.4網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘I疃紟砹司薮蟮淖兏?。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)(homenet)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(eolnputerintegratedappliancesystem,ClAS),使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來的便利與快樂。
2.5微型化
微型機(jī)電一體化產(chǎn)品向微米、納米級(jí)發(fā)展,體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。微機(jī)電系統(tǒng)是指可批量制作的,集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路,直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。
2.6人性化
機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人,如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感顯得愈來愈重要,機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外,還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào),使用這些產(chǎn)品對(duì)人來說還是一種藝術(shù)享受,如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。未來的機(jī)電一體化將會(huì)加速它們與生命機(jī)體的相似性,更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系(人一機(jī)的協(xié)調(diào))并與人共生(人一系統(tǒng)一一體化),更關(guān)注適宜人的使用與操作、人的可靠性及安個(gè)性問題。
2.7綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化,同時(shí)資源減少、生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生并成為時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。綠色化成了時(shí)代的趨勢(shì),產(chǎn)品的綠色化更成為適應(yīng)未來發(fā)展的一大特色。
三、結(jié)束語(yǔ)
機(jī)電一體化不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組合目標(biāo),合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值,并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。所以,機(jī)電一體化已是當(dāng)今世界機(jī)械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨向,也是我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必由之路。其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)勢(shì)在必行。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展具有廣闊的天地。
一、施工項(xiàng)目管理控制
因?yàn)榻ㄖC(jī)電安裝時(shí)間段的特殊性,其進(jìn)度會(huì)影響整個(gè)建筑工程的施工進(jìn)度,所以控制其施工的進(jìn)度的管理水平是反映整個(gè)施工隊(duì)伍組織水平高低的風(fēng)向標(biāo),除此之外,團(tuán)隊(duì)的反應(yīng)能力的快慢,施工設(shè)備的利用率等方面也是否能實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化管理的決定性條件。建筑機(jī)電一體化安裝工程的施工進(jìn)度管理總籌劃需要將施工總計(jì)劃中的各個(gè)小部分目標(biāo)和控制點(diǎn)按施工工程的進(jìn)度安排具體分解到每一項(xiàng)、每一天的工程目標(biāo)中,并嚴(yán)格按照計(jì)劃編制詳細(xì)的日計(jì)劃、周計(jì)劃、旬計(jì)劃、月計(jì)劃,并在每天的第二天召開施工總結(jié)、協(xié)調(diào)會(huì)議,總結(jié)當(dāng)天的工作完成情況,安排接下來的工作開展計(jì)劃。項(xiàng)目管理者必須不定時(shí)檢查施工進(jìn)度,督促施工者按照計(jì)劃完成相應(yīng)工作。保證機(jī)電一體化安裝工程按期竣工。
二、施工準(zhǔn)備階段
作為任何一個(gè)建筑項(xiàng)目的機(jī)電總承包商,都必須同時(shí)具備過硬的專業(yè)水準(zhǔn)以及足夠的綜合施工經(jīng)驗(yàn)。不但要能夠漂亮完成分內(nèi)專業(yè)任務(wù),還要能很好地組織統(tǒng)籌安排其他所有參與機(jī)電系統(tǒng)工程安裝的公司有條不紊地進(jìn)行配合施工工作。特備是做好整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的規(guī)劃以及施工監(jiān)督很重要。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)設(shè)置校核,材料設(shè)備的選型優(yōu)化,各系統(tǒng)管線的流量、流速、溫度的控制,水泵、冷機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的選擇參數(shù),安裝的位置,施工的順序,等等方方面面都要進(jìn)行詳盡的準(zhǔn)備性規(guī)劃,講具體詳細(xì)的任務(wù)制定成本,發(fā)放到每個(gè)參與進(jìn)來的機(jī)電專業(yè)公司手中,同時(shí)送到土建公司、甲方、監(jiān)理的手里進(jìn)行備份??偝邪坛袚?dān)了機(jī)電系統(tǒng)的核心部分,是整個(gè)系統(tǒng)中的重中之重,要盡職扮演帶頭人的作用,充分發(fā)揮自身的專業(yè)優(yōu)勢(shì),晚上并深化所負(fù)責(zé)專業(yè)的深化設(shè)計(jì),如各系統(tǒng)管道設(shè)備綜合支架體系的設(shè)計(jì)校核、綜合廊道、設(shè)備才呢過、各機(jī)房的專業(yè)施工詳圖的設(shè)計(jì)等等。在爭(zhēng)取圓滿完成本職工作的同時(shí),也要承擔(dān)起從承包商的責(zé)任,組織指導(dǎo)非承包范圍內(nèi)的其他專業(yè)承包商完成本專業(yè)的深化設(shè)計(jì),如自動(dòng)化控制系統(tǒng)的深化、消防系統(tǒng)的深化,電路系統(tǒng)的深化,輸氣系統(tǒng)的深化,并組織進(jìn)行方案審核??偠灾瑱C(jī)電系統(tǒng)的一體化的關(guān)鍵在于總承包商的發(fā)揮,在統(tǒng)籌討論各專業(yè)的設(shè)計(jì)圖的基礎(chǔ)上,進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)化,協(xié)調(diào)各專業(yè)的安裝標(biāo)高、空間位置,減少系統(tǒng)的交叉放工情況,推進(jìn)支架公用的問題,提升機(jī)電系統(tǒng)的實(shí)體美觀性、減少空間占用率。提升建筑的整體實(shí)效。
1.施工進(jìn)行階段
在施工階段,各專業(yè)公司包括總承包商根據(jù)各自的具體任務(wù),參考相應(yīng)的圖紙以及詳細(xì)進(jìn)程表,有條不紊地進(jìn)行施工。因?yàn)闄C(jī)電系統(tǒng)的安裝過程是一個(gè)極其復(fù)雜的技術(shù)活,所以僅僅靠前期的準(zhǔn)備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,所以有必要有總承包商成立一個(gè)施工調(diào)解組,負(fù)責(zé)施工期間個(gè)的施工監(jiān)督、調(diào)節(jié),發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,協(xié)調(diào)矛盾,同時(shí)保持與土建部門的緊密聯(lián)系,掌控現(xiàn)場(chǎng)的施工狀況,總領(lǐng)全局,承上啟下,上至土建總包、業(yè)主、監(jiān)理,下至個(gè)承包商,施工組。同時(shí)定時(shí)召開工作總結(jié)會(huì)議,總結(jié)之前工作,要求之后工作。總之,總要有良好的調(diào)控能力,控制機(jī)電系統(tǒng)的安裝施工過程能夠有條不紊地進(jìn)行下去。
2.施工調(diào)試階段
在施工過程中,部分系統(tǒng)完成安裝后,首先先進(jìn)行這個(gè)部分的調(diào)試,保證部分系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)達(dá)到要求后在進(jìn)行;然后在機(jī)電系統(tǒng)整體完成安裝后,就要進(jìn)行整體系統(tǒng)的調(diào)試。這些調(diào)試都需要總承包商進(jìn)行組織,嚴(yán)格按照施工前的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行參數(shù)對(duì)比,保證系統(tǒng)各方面的運(yùn)行參數(shù)達(dá)到要求,安全性能得到保障,表面裝飾完成后,方可確認(rèn)系統(tǒng)完成安裝,可以交付。
三、總結(jié)
機(jī)電安裝是一門復(fù)雜的綜合性的工程,一體化的管理是當(dāng)代工程管理的趨勢(shì),需要我們?cè)趶墓こ虒?shí)踐中不斷探索、總結(jié),在理論上不斷地完善,在一代又一代人不斷的積累中求得技術(shù)的發(fā)展與完善。
作者:周柏齡 單位:江蘇錫宜消防工程有限公司
1機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著煤礦資源開采難度的加深,機(jī)電一體化技術(shù)也被廣泛地運(yùn)用到煤礦機(jī)械中去。但是,機(jī)電一體化技術(shù)作為煤礦機(jī)械設(shè)備的核心技術(shù)也并不是一成不變的。當(dāng)前,許多擁有豐富煤礦資源的國(guó)家都在加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行研究,以此來確保煤礦機(jī)械能夠朝著智能化、信息化、自動(dòng)化的方向發(fā)展,減少煤礦工作中安全事故的發(fā)生,提高工作安全,提高工作人員的生命安全,并在此基礎(chǔ)上,有效地提高工作效率,使得煤礦的開采能夠提升到一個(gè)新的層次中去,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與安全生產(chǎn)雙贏的局面。因此,在今后的機(jī)電一體化技術(shù)改革創(chuàng)新中,機(jī)電一體化技術(shù)要提高其通信能力,要加強(qiáng)對(duì)危機(jī)預(yù)警軟件的開發(fā)研究,研究出新的安全監(jiān)控系統(tǒng),提高煤礦機(jī)器人工作的智能多樣化。
2煤礦機(jī)械與機(jī)電一體化技術(shù)
2.1安全監(jiān)控技術(shù)
煤礦工作是在井下進(jìn)行,由于井下環(huán)境惡劣,存在著許多的不安全因素,對(duì)工作人員的安全工作和生命安全帶來威脅。機(jī)電一體化技術(shù)能夠及時(shí)地對(duì)煤礦工作環(huán)境中的有毒氣體進(jìn)行監(jiān)控,并及時(shí)地預(yù)警給煤礦施工人員,有利于工作人員及時(shí)作出防范措施,從源頭上來避免有毒氣體的泄露給工作人員的生命安全帶來隱患。在煤礦機(jī)械中運(yùn)用安全監(jiān)督技術(shù),能夠有效地提高安全監(jiān)督系統(tǒng)的工作性能,及時(shí)地對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行排查,對(duì)設(shè)備故障的部位精準(zhǔn)到位地運(yùn)用數(shù)據(jù)顯示出來,并能夠自動(dòng)化地對(duì)設(shè)備異常進(jìn)行糾正,對(duì)設(shè)備故障發(fā)出警報(bào),以此來避免因?yàn)樵O(shè)備故障耽誤了工作的順利進(jìn)行,給工作人員的生命安全帶來威脅,造成企業(yè)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
2.2節(jié)能損耗技術(shù)
煤礦工作進(jìn)行中,因?yàn)槊旱V機(jī)械設(shè)備的性能不高,操作難度比較大,常有資源能源浪費(fèi)的現(xiàn)象出現(xiàn)。為了提高煤礦工作的工作效率,減少工作運(yùn)行中能源損耗,就要加強(qiáng)對(duì)煤礦工作的管理,還應(yīng)該要對(duì)其相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)革新。采煤機(jī)是傳統(tǒng)的煤礦工作運(yùn)行中對(duì)資源能源耗費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重的機(jī)器設(shè)備之一,傳統(tǒng)的采煤機(jī)以液壓技術(shù)來對(duì)其工作的開展進(jìn)行牽引,液壓技術(shù)具有不穩(wěn)定性,導(dǎo)致牽引力不足,為了提供充足的牽引力,需要提供大量的能源消耗能量來進(jìn)行補(bǔ)充,且對(duì)設(shè)備的損害大,導(dǎo)致能源損耗過大?,F(xiàn)在采煤機(jī)運(yùn)用電氣一體化技術(shù)進(jìn)行牽引,因?yàn)殡娏骶哂蟹€(wěn)定性,所以能夠提供平穩(wěn)的牽引力,有效地降低設(shè)備在工作過程中的磨損程度,減少設(shè)備維修的次數(shù),有效地實(shí)現(xiàn)了節(jié)能損耗,提高了煤礦工作的安全可靠性,提高了煤礦工作的工作效率,促進(jìn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
2.3機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)
傳統(tǒng)的煤礦工作一般都是由人工來進(jìn)行施工,機(jī)械只是起到輔助作用,導(dǎo)致人工的工作強(qiáng)度大,給工作安全和生命安全帶來了威脅,不利于提高煤礦工作的工作效率,給煤炭的產(chǎn)量和質(zhì)量都帶來了一定的影響。機(jī)電一體化中的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到煤礦機(jī)械中去,能夠有效地實(shí)現(xiàn)施工管理以及施工機(jī)械化。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用,能夠使用機(jī)器代替人工進(jìn)行施工,通過對(duì)機(jī)器人的控制,及時(shí)迅速地檢測(cè)出施工環(huán)境的有毒氣體,進(jìn)而確定工作的安全方式。能夠有效地減少施工人員工作的強(qiáng)度,提高施工人員工作的安全可靠性,還能夠及時(shí)地將發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象以圖文的方式反饋給管理系統(tǒng),然后提交到施工管理部門處,通過對(duì)異?,F(xiàn)象進(jìn)行分析,技術(shù)做好防范措施,有利于提高工作質(zhì)量,保證工作人員的生命安全。
3結(jié)語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高,煤礦機(jī)械也在不斷地改革發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)將會(huì)更加廣泛地被運(yùn)用到煤礦工作中,進(jìn)而有效地提高工作環(huán)境的安全可靠性,提高工作人員的生命安全,有效地減少能源損耗,減少設(shè)備的維修次數(shù),提高煤礦工作的工作效率,為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)財(cái)富。
作者:趙大偉 單位:淮北礦業(yè)集團(tuán)公司劉店煤礦綜采區(qū)
1機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀(jì)60年代我國(guó)開始實(shí)際應(yīng)用機(jī)電一體化,到了90年代,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟,機(jī)電一體化開始被廣泛使用,并實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。近幾年來,機(jī)電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用于煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域。但我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有差距,因此,我們需要重視機(jī)電一體化的應(yīng)用,并加大對(duì)機(jī)電一體化的研究力度。
2煤礦機(jī)械中應(yīng)用機(jī)電一體化的重要意義
2.1有利于安全生產(chǎn)
機(jī)電一體化有利于安全生產(chǎn),煤礦井下作業(yè)環(huán)境陰冷、潮濕、粉塵多,對(duì)工人的身體健康的危害很大,采用機(jī)電一體化后,一方面可以減少人工作業(yè),優(yōu)化作業(yè)環(huán)境;另一方面,引入機(jī)電一體化能夠?qū)崿F(xiàn)信息化自動(dòng)控制,能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械設(shè)備功率實(shí)時(shí)變化,能夠?qū)崿F(xiàn)除塵機(jī)、采煤機(jī)、烘干機(jī)等機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)速自動(dòng)變速功能,大大降低機(jī)械的磨損。
2.2能夠提高作業(yè)效率
盡管目前很多企業(yè)開始進(jìn)行機(jī)械采礦作業(yè),但機(jī)械化水平不高,煤礦工人勞動(dòng)強(qiáng)度依然很大。使用機(jī)電一體化技術(shù)后,可以代替大量勞動(dòng)工人或普通機(jī)械設(shè)備進(jìn)行作業(yè),節(jié)省人力資源,可以有效提高挖掘效率,降低生產(chǎn)成本。
2.3有利于提高經(jīng)濟(jì)效益
機(jī)電一體化有利于提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,主要是因?yàn)?①大大節(jié)省了物力、人力,節(jié)省了人力成本和其他機(jī)械設(shè)備使用和維護(hù)成本。②煤礦生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè),勞動(dòng)生產(chǎn)率得到了提高。③員工的安全狀況得到了保障,工作環(huán)境得到了改善。
3機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用
3.1在線監(jiān)控、故障診斷及自動(dòng)報(bào)警
監(jiān)控系統(tǒng)在大部分煤礦得到了廣泛的安裝或使用,監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地監(jiān)控采礦系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及運(yùn)輸系統(tǒng)等。若被監(jiān)控對(duì)象發(fā)生異常,監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)出警報(bào),監(jiān)控系統(tǒng)具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。1)能夠自動(dòng)診斷系統(tǒng)是否出故障及故障原因。2)可以及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出警報(bào)。3)能夠提高設(shè)備的使用壽命。4)能夠減少維修的成本和時(shí)間。5)可以有效提高安全事故責(zé)任人的管理水平。
3.2提升機(jī)械設(shè)備半自動(dòng)化或自動(dòng)化程度
煤礦機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制可以大大降低或減少因人為錯(cuò)誤操作而導(dǎo)致的安全問題,還可以降低工人的作業(yè)難度,有效提升勞動(dòng)生產(chǎn)率。
3.3應(yīng)用于節(jié)能減排
信息化編程可以將液壓機(jī)、烘干機(jī)、傳送機(jī)等機(jī)器的電能消耗量控制在合理的水平,避免了由于人員操作而造成的貨物裝載不滿或超載的現(xiàn)象,可定量傳輸原煤,大大降低了電量的消耗,提高了煤礦生產(chǎn)效率,優(yōu)化了產(chǎn)業(yè)能耗結(jié)構(gòu),達(dá)到了節(jié)能減排的效果。
4機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械中的發(fā)展方向
4.1更加智能化
智能化可以使煤礦開采系統(tǒng)更完善,能夠更好地滿足煤礦生產(chǎn)中的安全性、經(jīng)濟(jì)性等要求。煤礦井下地形復(fù)雜,工作條件惡劣,各類安全事故時(shí)有發(fā)生。雖然人工操作難以避免,但煤礦智能化是一種趨勢(shì)。
4.2更加微型化
機(jī)電一體化更加微型化是指在煤礦機(jī)械生產(chǎn)中,機(jī)電一體化技術(shù)逐漸應(yīng)用于微型領(lǐng)域。這是因?yàn)槲⑿突哂畜w積偏小、便于操作等優(yōu)點(diǎn),它能夠?yàn)槊禾繖C(jī)械發(fā)展提供更高質(zhì)量的服務(wù)。
4.3更加網(wǎng)絡(luò)化
隨著信息時(shí)代的到來,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了迅速發(fā)展,從而把人們的生活生產(chǎn)緊密聯(lián)系在一起。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中后能夠?qū)γ旱V生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,能夠提升煤礦生產(chǎn)的安全性能。鑒于這些優(yōu)勢(shì),機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械中必然趨于網(wǎng)絡(luò)化。
4.4更加環(huán)?;?/P>
現(xiàn)如今,環(huán)保提升為國(guó)家的重要日程。在煤炭生產(chǎn)中,環(huán)保更是成為了一個(gè)重要問題。因此,在煤炭開采中,環(huán)保問題必須放在首要位置,摒棄傳統(tǒng)煤礦開采方式,將廢水回收再利用等進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃,使煤炭生產(chǎn)得到可持續(xù)發(fā)展,使煤礦生產(chǎn)與地區(qū)經(jīng)濟(jì)保持協(xié)調(diào)發(fā)展。
5結(jié)語(yǔ)
綜上所述,機(jī)電一體化在煤礦生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用,在未來幾年,機(jī)電一體化的使用將會(huì)朝著更加智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和環(huán)?;较虬l(fā)展,不斷完善煤礦生產(chǎn)技術(shù),給煤礦企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。
作者:侯瑞峰 單位:山西汾西礦業(yè)集團(tuán)中興煤業(yè)
一、汽車工業(yè)領(lǐng)域機(jī)電一體化的應(yīng)用
1.自動(dòng)變速器系統(tǒng)
汽車自動(dòng)變速器的主要作用是降低汽車行駛過程中的功率損耗,提升汽車動(dòng)力系統(tǒng)的有效功率,通過增加變速檔數(shù)實(shí)現(xiàn)汽車的舒適安全行駛。汽車行駛過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)需要借助傳感系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量的數(shù)據(jù)信息通過電子監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行處理,并且具有換擋信息程序、開關(guān)程序以及開關(guān)關(guān)閉程序,根據(jù)汽車最優(yōu)行駛的條件要求來選擇相應(yīng)的電子監(jiān)控裝置。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,相關(guān)的警示燈關(guān)閉,說明系統(tǒng)功能正常;如果警示燈未關(guān)閉,那么這時(shí)的自動(dòng)變速器就處于非電控狀態(tài),但其仍然可以正常工作,只是相關(guān)的優(yōu)化性能不再生效。
2.制動(dòng)系統(tǒng)
起初的汽車一般在后輪安裝制動(dòng)設(shè)備,隨著汽車行駛速度的不斷提升,單純?cè)诤筝啺惭b制動(dòng)設(shè)備已經(jīng)無(wú)法有效提供充足的制動(dòng)動(dòng)力,促使了汽車前輪也需要安裝相應(yīng)的制動(dòng)設(shè)備。當(dāng)汽車制動(dòng)設(shè)備工作時(shí),汽車的動(dòng)態(tài)軸負(fù)荷就會(huì)轉(zhuǎn)移、前輪的載重量就會(huì)增加、后輪載重量降低,但后輪發(fā)生抱死時(shí)更容易使汽車失去方向控制能力,于是汽車防抱死制動(dòng)設(shè)備就產(chǎn)生了。汽車防抱死制動(dòng)設(shè)備的主要功能就是可以感知制動(dòng)發(fā)生時(shí)每個(gè)車輪的瞬間運(yùn)動(dòng)方向,并且根據(jù)相關(guān)情況調(diào)節(jié)制動(dòng)設(shè)備的動(dòng)力鉅大小,防止抱死現(xiàn)象的發(fā)生。ABS防抱死系統(tǒng)就是比較著名的電子監(jiān)控技術(shù),提升了汽車行駛的安全性。
3.計(jì)算機(jī)控制發(fā)電機(jī)系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)微處理器或者集成電路用以控制發(fā)電機(jī)單元,利用傳感器負(fù)責(zé)接收電壓信號(hào),并獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的脈沖數(shù)據(jù),傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元中。信號(hào)模擬器通過數(shù)字模型輸出數(shù)字信號(hào),以這些信息為基礎(chǔ)發(fā)電機(jī)控制單元對(duì)點(diǎn)火時(shí)間、燃料空氣比例、循環(huán)排氣效率進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果作為控制點(diǎn)火設(shè)備和燃料閥開關(guān)大小的參數(shù),從而控制燃料與空氣的適當(dāng)比例。在燃料空氣比增加時(shí),會(huì)使得點(diǎn)火困難;當(dāng)燃料空氣比降低時(shí)由于氧氣缺乏,造成燃料燃燒不充分,排放的氣體中一氧化碳的含量會(huì)增加。
4.激光測(cè)距雷達(dá)系統(tǒng)
在汽車前面部位安裝測(cè)距激光雷達(dá),當(dāng)激光光束遇到障礙物后就會(huì)散射,當(dāng)散射信號(hào)被捕捉到,測(cè)出車輛與障礙物之間的距離,使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)障礙物方位信息進(jìn)行持續(xù)的動(dòng)態(tài)測(cè)量和跟蹤,就能夠準(zhǔn)確判斷障礙物是否在運(yùn)動(dòng),并計(jì)算出其運(yùn)動(dòng)速度和車間距離,根據(jù)運(yùn)行軌跡判斷其是否能夠與車輛發(fā)生碰撞,從而提醒車輛駕駛員調(diào)整車輛運(yùn)行速度、方向。當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí),系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)信息。
二、總結(jié)
機(jī)電一體化融合了眾多技術(shù)、跨越了多個(gè)領(lǐng)域,它是一種集成產(chǎn)品,特別是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)帶來了真正的飛躍和突破,成為工業(yè)生成自動(dòng)化控制中的一項(xiàng)重要技術(shù)。它有效地提升了汽車產(chǎn)品的質(zhì)量和駕乘舒適度,隨著機(jī)電一體化解決方案智能化和汽車工業(yè)的發(fā)展,兩者的融合深度將會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。
作者:嚴(yán)俊杰 單位:鄂州職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
1關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)
1.1我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)研究歷程
從過去幾十年的研究歷史可以看出,我們可以把機(jī)電一體化技術(shù)的研究在我國(guó)分為四個(gè)階段:上世紀(jì)六十年代以前,由于中國(guó)的內(nèi)部問題以及戰(zhàn)爭(zhēng),促使煤礦機(jī)械和電子技術(shù)的集成處理系統(tǒng),這也體現(xiàn)出我們國(guó)家在這個(gè)問題上的機(jī)電一體化產(chǎn)品發(fā)展,在很大程度上是自我發(fā)展的水平,這也導(dǎo)致了我國(guó)發(fā)展自己的技術(shù)限制,已開發(fā)成功的產(chǎn)品難以獲得大范圍,導(dǎo)致下一個(gè)努力工作得到進(jìn)一步發(fā)展;七十年代初,受到世界飛速的傳播與發(fā)展,計(jì)算機(jī)通信控制技術(shù)為中國(guó)的機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展提供了良好的外部技術(shù)基礎(chǔ)。例如,技術(shù)的發(fā)展和國(guó)際大規(guī)模集成電路,計(jì)算機(jī),研究我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)以外部物質(zhì)條件。第三階段始于九十年代初,由于光學(xué)技術(shù)的滲透,微加工技術(shù),新型機(jī)電一體化技術(shù)越來越多地開始出現(xiàn),最后的決定機(jī)電一體化技術(shù)是向智能化方向發(fā)展。
1.2機(jī)電一體化技術(shù)概述
目前最先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)功能對(duì)比傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)最大的特點(diǎn)是極大地加強(qiáng)了控制系統(tǒng),以主菜單與機(jī)電一體化相結(jié)合以及源函數(shù)為基礎(chǔ),利用高端智能軟件技術(shù)和微電子技術(shù),引進(jìn)多個(gè)相互融合、相互滲透的領(lǐng)域,以此新興機(jī)電一體化注入新的活力。但在這一過程中,也可能面臨多項(xiàng)技術(shù)的簡(jiǎn)單的、不集中的相加,這也給當(dāng)前機(jī)電一體化增加了不少困難。研究發(fā)現(xiàn),機(jī)電一體化技術(shù)在信息、計(jì)算機(jī)、煤礦機(jī)械加工、微電子技術(shù)等領(lǐng)域中可以尋求到最佳匹配?,F(xiàn)在的機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展是一個(gè)系統(tǒng)———智能化和小型化,以此達(dá)到煤礦機(jī)械加工與機(jī)電一體化技術(shù)能夠共同操作,極大地滿足了煤礦安全生產(chǎn)的需求、有效降低勞動(dòng)緊張程度,并提高最終救援人員的安全度,極大地保護(hù)了礦區(qū)原生態(tài)環(huán)境,以此達(dá)到降低生產(chǎn)能耗的目的,使機(jī)電一體化得到長(zhǎng)期有效穩(wěn)定的發(fā)展。
1.3煤礦機(jī)械加工中機(jī)電一體化產(chǎn)品
伴隨著全球資源日益緊缺,各國(guó)對(duì)能源問題的越來越關(guān)注,煤礦作為我國(guó)戰(zhàn)略資源不可或缺的成員,其開采的重要性可見一斑。如今,伴隨著越來越先進(jìn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)用到煤礦機(jī)械加工中來,煤礦企業(yè)的開采效益越來越高。如今,以計(jì)算機(jī)控制為主的國(guó)產(chǎn)供電設(shè)備、提升機(jī)、電牽引采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)和輸送機(jī)等煤礦機(jī)械加工都具備了全程監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警、圖景掃描、信息控制等先進(jìn)功能。這使得在我國(guó)的煤礦機(jī)械加工管理工作中,機(jī)電一體化產(chǎn)品的應(yīng)用尤為廣泛,也確保了煤礦開采工作中的高安全性、高效益性與高技術(shù)性。
2煤礦機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)電一體化與生產(chǎn)流程的協(xié)同策略
機(jī)電一體化策略的主要內(nèi)容有:其一、關(guān)系型產(chǎn)品模型;其二、與關(guān)系型產(chǎn)品模型相匹配的產(chǎn)品信息管理系統(tǒng);其三、以實(shí)例推理為基礎(chǔ)的智能技術(shù)。三方面是機(jī)電一體化策略的重要手段。以企業(yè)原有產(chǎn)品作為開發(fā)對(duì)象,開拓思路,對(duì)其進(jìn)行重新改造與設(shè)計(jì),充分重視與利用企業(yè)可再生的信息資源,提高交貨效率及產(chǎn)品質(zhì)量,節(jié)約成本的同時(shí),增加了產(chǎn)品的環(huán)保性。企業(yè)想要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地,就需要在機(jī)電一體化中積極尋求方法。
2.1零件分類及其變型模式
受制作成本限制,一般在定制煤礦機(jī)械產(chǎn)品零件事都是批量生產(chǎn)的,所以,首先應(yīng)保證零件資源特性,其次要考慮不同客戶的不同需求,對(duì)不同要求的零件進(jìn)行單獨(dú)處理。煤礦機(jī)械產(chǎn)品一般由標(biāo)準(zhǔn)件、通用件與定制件三類組成零件。機(jī)電一體化的模式受不同類型零件的影響其功能會(huì)產(chǎn)生差異。需要特別說明的是,在煤礦機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)電一體化階段,首先應(yīng)該保證通用件的變型是根據(jù)已有實(shí)例做出的取代變形模型,當(dāng)該模型已經(jīng)不具備重用條件或是達(dá)不到變型所需要的條件時(shí),零件變型主模型就必須通過參數(shù)化變型得到滿足煤礦機(jī)械產(chǎn)品定制的需求。
2.2利用AutoCAD軟件操作系統(tǒng)作為快速實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品信息的輔助工具
AutoCAD是指計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì),是設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中利用計(jì)算機(jī)技術(shù)或其他輔助設(shè)備幫助設(shè)計(jì)師工作時(shí)使用,使用它的畫,抬高的過程,可以很簡(jiǎn)單按照各部分的大小、模式進(jìn)行繪圖,最終依據(jù)準(zhǔn)確的命令完成煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)。由平面和高程AutoCAD繪制,在圖紙中,利用軟件充分表述設(shè)計(jì)者思想意圖,并且可以產(chǎn)生三維立體模型,用最直觀的方式在最大程度上表現(xiàn)出設(shè)計(jì)與施工。當(dāng)然,任何軟件都不可能完美無(wú)趣,AutoCAD繪制出來的圖形同樣也會(huì)存在一些軟件系統(tǒng)難以完善的缺陷。因此,在設(shè)計(jì)部門經(jīng)常使用PS圖象處理軟件。在煤礦機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)電一體化開發(fā)中,利用幾何數(shù)據(jù)模型和屬性數(shù)據(jù)模型可建立煤礦機(jī)械產(chǎn)品的變型模型。
2.3煤礦機(jī)械幾何數(shù)據(jù)模型
目前,在一體化煤礦機(jī)械產(chǎn)品中,操作者主要做到兩項(xiàng)工作,一是數(shù)據(jù)化管理產(chǎn)品固有生成屬性,二是要分析數(shù)據(jù)間的關(guān)系,此關(guān)系主要指層次分布關(guān)系。因此,分析機(jī)電一體化模型就要將其分為兩部分:礦機(jī)械生產(chǎn)屬性信息及零件圖形信息。為了更好地體現(xiàn)零件圖形信息,一般可以運(yùn)用AutoCAD技術(shù)細(xì)致的體現(xiàn)煤礦機(jī)械零件的各個(gè)微小細(xì)節(jié);相比之下,煤礦機(jī)械產(chǎn)品屬性產(chǎn)生巨大的信息數(shù)據(jù)量,它對(duì)煤礦機(jī)械中各類零件特征進(jìn)行采集歸納,以此為基礎(chǔ),才能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)煤礦機(jī)械零件實(shí)施信息化操控以及全程監(jiān)控機(jī)電一體化過程等,具體到在幾何數(shù)據(jù)模型中體現(xiàn)機(jī)電一體化工作則是由幾何圖形表示,為了便于從直觀上觀察數(shù)據(jù),在幾何數(shù)據(jù)模型中將通過點(diǎn)、線、面結(jié)合的方法展示。通過這些數(shù)據(jù)可以充分了解礦區(qū)環(huán)境下的所有煤礦機(jī)械產(chǎn)品和零件分別具有的不同屬性特征與幾何特征。首先,系統(tǒng)下的點(diǎn)線位置表示了幾何特征;其次,屬性特征則依據(jù)不同地物的分屬類型進(jìn)行層次歸類。由前文所述可知,研究對(duì)象是幾何集合構(gòu)成,組成方式,為了更好地展開研究,我們可以將雜煤礦機(jī)械類的屬性特征和幾何特征分別分類并闡述其定義。一般情況下,具備幾何特征的數(shù)據(jù)可以分為層次數(shù)據(jù)與幾何數(shù)據(jù)兩方面。幾何數(shù)據(jù)是研究煤礦機(jī)械形狀大小、空間位置及其拓?fù)潢P(guān)系等方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2.4煤礦機(jī)械屬性數(shù)據(jù)模型
一般情況下,屬性特征可以對(duì)描述各物體要素特征、形態(tài)和分布關(guān)系等方面產(chǎn)生直接影響。煤礦機(jī)械產(chǎn)品屬性與圖形信息息息相關(guān)。實(shí)體對(duì)象與圖層信息都擁有單向的屬性數(shù)據(jù)。首先對(duì)屬性數(shù)據(jù)和客觀數(shù)據(jù)間的聯(lián)系進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹?;緦傩詳?shù)據(jù)一般可以分成公共屬性、獨(dú)享屬性、共名或共值屬性、可否傳播屬性、傳值屬性和傳名屬性八種類型。然而如果以分類和層次關(guān)系為分類標(biāo)準(zhǔn),那么又可將各屬性數(shù)據(jù)分做兩大類,例如:煤礦機(jī)械產(chǎn)品屬性數(shù)據(jù)主要是由各設(shè)備的名稱編號(hào)、賦予原值、生產(chǎn)狀態(tài)、地理坐標(biāo)等構(gòu)成。
3結(jié)束語(yǔ)
文章首先介紹了煤礦機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)電一體化要求,然后對(duì)機(jī)電一體化的參數(shù)化模型展開分析,同時(shí)根據(jù)煤礦機(jī)械產(chǎn)品的表達(dá)模式的機(jī)電一體化分析FlexRIA法。可以是一個(gè)很好的產(chǎn)品,傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械性能和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理通過模型的屬性數(shù)據(jù),幾何數(shù)據(jù)模型對(duì)現(xiàn)有大量煤礦機(jī)械產(chǎn)品零件的分布式層次關(guān)系進(jìn)行了總結(jié),體現(xiàn)出系統(tǒng)界面、可視化、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),極大地促進(jìn)了中國(guó)的煤礦機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展,提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)對(duì)煤礦機(jī)械產(chǎn)品制造技術(shù)與生產(chǎn)流程的協(xié)同性具有很好的借鑒和指導(dǎo)意義。
作者:李道敏 單位:三峽電力職業(yè)學(xué)院 機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院