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為適應(yīng)電網(wǎng)的快速發(fā)展需求，提高電網(wǎng)運行能力，解決電網(wǎng)中的信息孤島、協(xié)作難等問題，二次系統(tǒng)一體化的研究早在幾年前就被提上議事日程，并提出一體化電網(wǎng)運行智能系統(tǒng)（OS2）。這一系統(tǒng)打通各個專業(yè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系壁壘，實現(xiàn)各專業(yè)系統(tǒng)的橫向業(yè)務(wù)協(xié)作和縱向數(shù)據(jù)交流，提高電網(wǎng)的綜合運行能力；將孤島式的專業(yè)系統(tǒng)有機聯(lián)系起來，加強專業(yè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互。
1 OS2整體架構(gòu)
1.1 定義
OS2就是按照SOA標(biāo)準(zhǔn)體系，具有一體化、模塊化、智能化特征，能滿足電網(wǎng)公司各級調(diào)度主站和10kV以上所有廠站運行業(yè)務(wù)需求和管理需求的新一代電網(wǎng)運行技術(shù)支持系統(tǒng)。OS2的主站端系統(tǒng)涵蓋電網(wǎng)運行監(jiān)控、管理的業(yè)務(wù)功能，運用標(biāo)準(zhǔn)化、開放的技術(shù)架構(gòu)，將在線與決策、保信、節(jié)能發(fā)電調(diào)度、發(fā)電輔助服務(wù)考核、DMIS等系統(tǒng)有機結(jié)合起來，滿足電網(wǎng)運行監(jiān)控和管理全部的業(yè)務(wù)需求。廠站端則是在現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)、數(shù)字變電站等的基礎(chǔ)上，整合間隔層裝置、站控層數(shù)據(jù)、站端智能化功能，并建設(shè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集通道，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集和交換。
1.2 技術(shù)架構(gòu)
OS2由主站端系統(tǒng)和廠站端系統(tǒng)組成，各個主站端和廠站端系統(tǒng)又可以分成運行控制系統(tǒng)（OCS）、運行管理系統(tǒng)（OMS）、電力系統(tǒng)運行駕駛艙（POC）或變電運行駕駛艙（SOC），覆蓋電網(wǎng)運行和管理的全過程，如圖1所示。
在這個技術(shù)架構(gòu)中，OCS的主要功能是電網(wǎng)運行的在線監(jiān)控和自動控制；OMS則是通過運行分析輔助決策，重視決策的策劃。OCS與OMS的協(xié)同配合，實現(xiàn)電網(wǎng)的閉環(huán)控制和管理。POC建立在主站端系統(tǒng)的OCS和OMS上，它面向電網(wǎng)的決策管理人員和關(guān)鍵崗位人員，服務(wù)用戶，為其提供一站式的運行狀況和決策支持服務(wù)。而SOC則是建立在中心站的OCS與OMS之上，面向變電運行的關(guān)鍵崗位，為其提供面向廠站的運行、設(shè)備管理等方面的服務(wù)。除此之外，在這個系統(tǒng)中，還有橫向/縱向的OSB系統(tǒng)，其貫穿于整個電力生產(chǎn)的全過程中，是OS2系統(tǒng)的信息交互紐帶。各個主站、廠站系統(tǒng)通過縱向的OSB實現(xiàn)信息交互，而系統(tǒng)內(nèi)則采用橫向OSB系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的信息編碼、標(biāo)準(zhǔn)接口實現(xiàn)各個模塊的即插即用，將系統(tǒng)與企業(yè)的信息管理系統(tǒng)交接起來，實現(xiàn)為企業(yè)的在線服務(wù)，實現(xiàn)信息共享。
2 OS2的特征
2.1 一體化
OS2提出的初始原因之一就是要解決電網(wǎng)系統(tǒng)中的信息孤島、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃管理問題。因此，該系統(tǒng)在建設(shè)之初就大力推進全方位覆蓋、全過程管理和統(tǒng)一規(guī)劃。在OS2系統(tǒng)中，其一體化特征主要體現(xiàn)在三個方面：一是從廣度上覆蓋整個電網(wǎng)，一體化的全方位覆蓋，它支持全網(wǎng)各級調(diào)度主站和廠站的一體化運行監(jiān)控、運行管理。二是從深度上實現(xiàn)全過程的覆蓋，滿足電網(wǎng)運行的安全、經(jīng)濟、技術(shù)等要求，覆蓋電網(wǎng)運行的全過程，實現(xiàn)電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、用電等環(huán)節(jié)的無縫對接和一體化管理。三是從協(xié)同作戰(zhàn)上實現(xiàn)一體化的全面協(xié)同，支持電網(wǎng)各個專業(yè)業(yè)務(wù)的橫向、縱向協(xié)調(diào)。
2.2 模塊化
OS2是面向電網(wǎng)專業(yè)業(yè)務(wù)的運行調(diào)度自動化系統(tǒng)，它以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，將其形成不同的模塊，實現(xiàn)業(yè)務(wù)與生產(chǎn)的耦合。從系統(tǒng)運行方面來看，模塊化包含了整個電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、用電的全過程。它建設(shè)了開放的信息化平臺，并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化接口保證各類專業(yè)系統(tǒng)以模塊化形式即插即用，實現(xiàn)各個專業(yè)系統(tǒng)融入OS2中協(xié)同作戰(zhàn)。在主站端的模塊化上，它將電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)集中到一起，為決策提供輔助服務(wù)；統(tǒng)一了電網(wǎng)的模型，消除信息孤島，實現(xiàn)了各個業(yè)務(wù)的橫向、縱向交流，提升電網(wǎng)的一體化運行管理能力；整合現(xiàn)有資源，并健全標(biāo)準(zhǔn)體系，加強信息化管控。
2.3 智能化
OS2的智能化是實現(xiàn)電網(wǎng)運行信息的橫向、縱向無障礙流通和交互，打破了專業(yè)系統(tǒng)之間的壁壘，實現(xiàn)了電網(wǎng)的閉環(huán)運行控制，并加強安全監(jiān)控預(yù)警，保證電網(wǎng)運行的安全。通過智能化提高各個系統(tǒng)之間的協(xié)同作業(yè)能力，從而有效提高各項工作的效率和質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益和社會效益。從技術(shù)角度來說，OS2實現(xiàn)各個專業(yè)、領(lǐng)域的互動配合。一是調(diào)度中心的各個專業(yè)之間的互動配合。二是電網(wǎng)運行與規(guī)劃之間的互動配合，OS2實現(xiàn)貫穿于電力系統(tǒng)運行全過程的信息無障礙交互，而這些正好為規(guī)劃工作提供依據(jù)，使得規(guī)劃工作更加精細化，及時將電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)資料傳遞給電網(wǎng)規(guī)劃，然后智能化進行不同周期、不同主題的規(guī)劃，并跟蹤規(guī)劃對電網(wǎng)運行產(chǎn)生的影響。
3 結(jié)束語
本文介紹了一體化電網(wǎng)運行智能系統(tǒng)（OS2）的定義、技術(shù)架構(gòu)、特征，其不能滿足電網(wǎng)運行的經(jīng)濟、技術(shù)、安全等方面需求，介紹了電網(wǎng)運行的新思路，為實現(xiàn)電網(wǎng)運行管理的跨越式發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻
[1]汪際峰.南方電網(wǎng)一體化電網(wǎng)運行智能系統(tǒng)建設(shè)初探[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2012（02）：1-5.
[2]汪際峰.一體化電網(wǎng)運行智能系統(tǒng)的概念及特征[J].電力系統(tǒng)自動化，2011，35（24）：1-6.
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）36-0127-02
我校于2011年被人力資源和社會保障部納入第二批工學(xué)一體化課改單位，學(xué)校非常重視這項改革，大刀闊斧的進行了教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新，打破學(xué)科性課程體系，在廣泛而深入的企業(yè)調(diào)研和專家訪談基礎(chǔ)上，圍繞典型工作任務(wù)，重新構(gòu)建課程體系。建筑電氣CAD一體化課改中我們引入了CDIO 理念。本文結(jié)合CDIO理念，探索電氣專業(yè)“建筑電氣CAD”課程教學(xué)方法等相關(guān)問題。
一、建筑電氣CAD課堂教學(xué)中存在的問題
“建筑電氣CAD”是技工院校電氣專業(yè)的一門重要專業(yè)平臺課程。通過課程學(xué)習(xí)，旨在使學(xué)生掌握CAD 軟件的操作，并能應(yīng)用于建筑工程施工圖的識讀、修改和繪制，以培養(yǎng)適應(yīng)建筑工程施工、生產(chǎn)第一線急需的高技能人才。
近幾年來，技工院校在教學(xué)硬件條件方面得到了前所未有的提高，使得以前在理論課教室上CAD課程、學(xué)生上機練習(xí)的機會比較少的簡單教學(xué)模式有了極大改觀。但是仍存在以下問題。
1.教材內(nèi)容實際工程案例較少
現(xiàn)有的大部分CAD制圖教材的內(nèi)容雖然加入了相應(yīng)的項目練習(xí)，但是仍然圍繞基本繪圖知識展開，沒有一個完整的工程實例。章節(jié)之間知識點零散缺乏系統(tǒng)性、連貫性，學(xué)生學(xué)完后對實際工程案例缺乏概念，根本完成不了實際工程圖的繪制。
2.教學(xué)手段單一
CAD 課程多在多媒體軟件實訓(xùn)室授課，教師邊演示邊講解、學(xué)生邊看邊思考。這樣的教學(xué)方法相比以前進步很大，但仍有弊端。一是學(xué)生無法進行同步練習(xí)，容易丟失學(xué)習(xí)節(jié)奏；教師對學(xué)生掌握程度也難以掌控；二是教師需要低頭專注于電腦屏幕的演示操作，對學(xué)生聽課情況和課堂紀(jì)律容易忽視；三是教師演示什么學(xué)生就練習(xí)什么，照葫蘆畫瓢，教學(xué)手段依然帶有“填鴨式”色彩，不利于學(xué)生進行主動學(xué)習(xí)和探索學(xué)習(xí)。
3.無法培養(yǎng)團隊精神
CAD課程的學(xué)生練習(xí)環(huán)節(jié)往往都是由學(xué)生獨立完成，學(xué)生之間很少討論，遇到問題就會不假思索的詢問老師，學(xué)生操作中個體意識強烈，缺乏團隊協(xié)作精神。
二、CDIO理念的內(nèi)涵
CDIO是2001年由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等教育機構(gòu)創(chuàng)立的一種新型工程教育理念和教學(xué)應(yīng)用模式[1]。CDIO 代表“構(gòu)思”（Conceive）、“設(shè)計”（Design）、“實施”（Implement）、“運行”（Operate）。
CDIO 理念內(nèi)涵是盡可能采接近工程實際的綜合性設(shè)計項目進行教學(xué)，使學(xué)生從內(nèi)容各不相同的工程實踐項目中學(xué)到的方法和能力是一致的，在教學(xué)中把理論與實踐有機結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力和解決實際問題的綜合能力。
三、基于CDIO理念的教學(xué)改革
由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在諸多弊端，難以滿足企業(yè)對實踐型人才的要求，因此基于對CDIO 理念的理解，教學(xué)改革的探索重點是培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識、個人繪圖能力、人際團隊能力和工程應(yīng)用能力。
1.改革教學(xué)方法
（1）實例教學(xué)法。在 CDIO理念的啟發(fā)下，課程初期（約1-2月）不再以“點、直線、圓”等基本指令為綱，而是精選針對性和代表性較強的繪圖實例，寓“指令”于“實例”，由淺入深、循序漸進地逐步講解。然后在實例演示中針對具體的指令操作再進行重點講解，最后學(xué)生結(jié)合實例進行上機練習(xí)。
值得注意的是，課程初期是圍繞“學(xué)生能熟練掌握CAD基本指令”的目標(biāo)開展教學(xué)活動，此時學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱，不宜一步到位采用工程項目教學(xué)法。通過實例教學(xué)，能夠使學(xué)生對軟件操作有直觀感受，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)基本的識圖、制圖的能力和一絲不茍的工作作風(fēng)，既滿足了學(xué)以致用的需求，也為下一步的工程項目圖繪制打下堅實基礎(chǔ)。
（2）工程項目教學(xué)法。CDIO 教育模式要求學(xué)生基于工程項目的全生命周期進行學(xué)習(xí)與實踐，以項目作為基礎(chǔ)知識傳授與基本技能掌握的載體[2]。結(jié)合“建筑電氣CAD”課程目標(biāo)和特點、以及學(xué)生的實際情況，在工學(xué)一體化課改中我們提煉出了10個典型項目，它們均來源于工程實際，能將建筑和電氣制圖相關(guān)知識有機的結(jié)合起來，具體項目如表1 所示。
10個典型項目均為團隊合作項目，置學(xué)生于實際的工作環(huán)境中，使其能切身體會項目圖從構(gòu)思、設(shè)計到繪制、修改的完整過程，學(xué)生在項目進行過程中學(xué)習(xí)探索、綜合應(yīng)用知識，鍛煉團隊精神、學(xué)習(xí)基本項目組織、管理，培養(yǎng)CDIO能力[3]。
需要注意的是，實際工程項目必然是“大而全”，包含了全部知識點，如果直接拿來就用于課程教學(xué)，教學(xué)目標(biāo)極容易“跑焦”，學(xué)生也會一頭霧水，無從下手。因此，教師必須結(jié)合課程要求和學(xué)生實際對項目圖進行提煉加工，圍繞教學(xué)目標(biāo)和課程重點對項目圖進行改造，比如項目5“繪制獨立別墅電氣照明工程圖”，教師授課前就需要對項目圖的建筑平面圖部分進行淡化處理，突出照明設(shè)備、開關(guān)、配電箱和接線，這樣教學(xué)目標(biāo)就一目了然。
2.改革教學(xué)模式
為了推行CDIO教學(xué)模式，課程的整個實施過程都在多媒體軟件實訓(xùn)室進行，保證學(xué)生人手一臺電腦，課程4 節(jié)連排，軟硬件環(huán)境的具備為真正實現(xiàn)了CDIO教學(xué)提供了有力支撐。
將班級學(xué)生進行分組（3～4 人為一組），每組學(xué)生的電腦圍成一圈，每組一個小組長，由小組長統(tǒng)籌安排成員具體工作任務(wù)。教師要求學(xué)生在規(guī)定的時間段內(nèi)合作完成相應(yīng)的項目，其具體實施過程如圖1所示[4]。
任務(wù)描述階段（C）：任務(wù)描述階段是項目開始的第一步，教師首先講解基本知識，將項目的任務(wù)、問題與知識導(dǎo)入，讓學(xué)生明確本項目要完成的任務(wù)。
任務(wù)討論階段（D）：學(xué)生接到項目任務(wù)書后，自學(xué)完成該項目任務(wù)需要的知識和技能。在小組長的帶領(lǐng)下，獨立分析或小組研討項目的構(gòu)思、設(shè)計和實施路徑。
任務(wù)實施階段（I）：學(xué)生按照設(shè)計方案、工程規(guī)范完成項目任務(wù)。學(xué)生在實踐中必然遇到很多問題，此時教師再分組對學(xué)生進行輔導(dǎo)，完成知識的深化和拓展。
總結(jié)評價階段（O）：項目基本完成后組內(nèi)先對圖紙進行總結(jié)評價，發(fā)現(xiàn)錯誤或不足，進一步完善，最后由教師評價項目成績。
教學(xué)過程中，教師要做好“工程監(jiān)理”角色，小組長做好“項目負(fù)責(zé)人”角色，小組成員做好“工程技術(shù)人員”角色。通過職責(zé)分配，使學(xué)生熟悉并深入到工程環(huán)境中，培養(yǎng)其解決實際問題的能力。同時讓學(xué)生在不斷地碰撞和溝通中學(xué)會相互支持，共同進步。真正實現(xiàn)“在實踐中學(xué)習(xí)、在學(xué)習(xí)中實踐”。
3.改革考核模式
建筑電氣CAD課程以過程化考核取代期末考試，成績采用百分制。每個工程項目設(shè)計具體量化評價指標(biāo)，所得總分按10%折算計入期末成績。項目二“繪制建筑平面圖”成績構(gòu)成如表2 所示。
表2 項目二“繪制建筑平面圖”成績構(gòu)成一覽表
內(nèi)容 要求 單項分?jǐn)?shù) 實際成績
設(shè)置繪圖環(huán)境 設(shè)置繪圖界限、圖幅等 5
設(shè)置圖層 準(zhǔn)確設(shè)置、使用圖層 10
繪制水平和垂直軸線 直線、偏移、陣列等指令使用正確 15
繪制墻體 兩層多線使用正確，可使用多種方法打開墻體 20
繪制門窗 墻體開口正確，熟練使用多線、圓弧等指令繪制門窗 15
繪制樓梯 樓梯臺階和扶手繪正確 10
文字標(biāo)注 文字字體、大小、顏色等設(shè)置正確 10
尺寸標(biāo)注 尺寸數(shù)字設(shè)置正確，尺寸標(biāo)注大小合適 15
學(xué)習(xí)態(tài)度 學(xué)習(xí)的積極性、主動性、團隊意識、創(chuàng)新意識 10
考核模式以10個工程項目成績?yōu)樽ナ?，能促使學(xué)生重視每個教學(xué)環(huán)節(jié)，有效的調(diào)動了學(xué)生在整個課程學(xué)習(xí)中的積極性，避免了突擊應(yīng)付考試的現(xiàn)象，從而顯著提升了教學(xué)效果。
四、教學(xué)改革的實施效果
建筑電氣CAD課程改革我們實施了2年，在摸索中不斷完善，得到學(xué)生的普遍歡迎，取得了良好的教學(xué)效果，主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1.課堂活躍度大大增加。課堂不再是傳統(tǒng)的“你教我學(xué)”、枯燥的臨摹繪圖，開放性的課堂使學(xué)生成為主角。學(xué)生主動參與的熱情非常高，當(dāng)其設(shè)計思路得到認(rèn)可、工程項目圖通過驗收后，學(xué)生會對自己的成果感到非常自豪。
2.通過真實的工程項目練習(xí)，縮短了學(xué)生與實際工程的距離，提高了學(xué)生分析和解決實際問題的能力。
3.增強了學(xué)生的就業(yè)自信心。許多學(xué)生不再覺得工程項目高不可攀，發(fā)現(xiàn)“所學(xué)即所用”后內(nèi)心產(chǎn)生了強烈的自信心，為日后應(yīng)聘較高層次的工作崗位打下堅實基礎(chǔ)。
五、結(jié)語
本文以CDIO理念為指導(dǎo)，探索了建筑電氣CAD一體化課程改革，旨在提升學(xué)生解決實際問題和團隊協(xié)作能力，提升教學(xué)效果，從而滿足企業(yè)工作現(xiàn)場對高技能人才的需求。實踐證明這種教學(xué)改革仍然面臨不少問題，例如典型項目的提取、工程項目圖的加工絕非一朝一夕之功，亟待深化完善。同時，開放性課堂使得教師對教學(xué)進度的掌握也變得困難，需要教師和學(xué)生的不斷磨合調(diào)整。這些問題的存在也是下一步深化課程改革的動力所在。
參考文獻：
[1]王碩旺，洪成文.CDIO：美國麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式――基于對課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009，28（4）：116-119.
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得單純的單一學(xué)科應(yīng)用已遠遠無法滿足人類社會的生產(chǎn)生活需要。各學(xué)科相互滲透，相互促進，為新的技術(shù)改革，知識創(chuàng)新提供契機。機電一體化技術(shù)就是在這樣的背景下發(fā)展而成的。
一、機電一體化技術(shù)簡介
機電一體化又稱機械電子學(xué)，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成的。最早提出這一概念的是1971年日本雜志《機械設(shè)計》一書的副刊。時至今日，機電一體化這一概念已經(jīng)廣泛的被接受和應(yīng)用。
機電一體化技術(shù)并不是單純的機械學(xué)與電氣或電子學(xué)的結(jié)合，而是在上述兩種技術(shù)的基礎(chǔ)上融合了信息技術(shù)，傳感器技術(shù)，自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)，接口技術(shù)，信號變換技術(shù)以及軟件工程技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，并不斷發(fā)展，廣泛應(yīng)用的一門新興科學(xué)技術(shù)。
二、機電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
（一）、世界范圍內(nèi)的發(fā)展
20世紀(jì)60年代以前為初級階段。這一時期，人們在生產(chǎn)生活中并沒有刻意的將機械學(xué)與電子學(xué)技術(shù)結(jié)合起來，而是不知不覺的利用電子技術(shù)的成果來完善機械產(chǎn)品的性能，這便出現(xiàn)了最早期的機電一體化技術(shù)。期間發(fā)生的第二次世界大戰(zhàn)，促使了機械技術(shù)與其他技術(shù)的融合。戰(zhàn)后，這些技術(shù)由軍用逐漸應(yīng)用至民用范圍，但并沒有提出機電一體化這一概念，沒有將多技術(shù)的結(jié)合推廣。
20世紀(jì)70到80年代是這一技術(shù)蓬勃發(fā)展的時期。由于計算機技術(shù)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，大規(guī)模的集成電路和微型計算機開始出現(xiàn)，這位機電一體化技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。正是在這一階段，Mechatronics一詞被提出并逐漸被認(rèn)可，機電產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，世界各國逐漸對這項技術(shù)給予大力支持。
20世紀(jì)90年代開始，機電一體化技術(shù)進入新的階段。這一時期，通信技術(shù)、光學(xué)技術(shù)以及微細加工技術(shù)與機電一體化技術(shù)逐漸結(jié)合，出現(xiàn)了微機電一體化和光機電一體化的分支。同時，機電一體化技術(shù)本身的研究日益成熟，對機電一體化技術(shù)的建模研究、分析和集成方法以及機電一體化的整個科學(xué)體系的研究，使機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)更加完整，理論體系更加完善。
（二）我國機電一體化技術(shù)的發(fā)展
[1]我國是從20世紀(jì)80年代初才開始這方面技術(shù)的研究。國務(wù)院成立了由杰出科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)的機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將這項技術(shù)列入“863”計劃中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的諸多影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，雖然都取得了一定成果，但與日本、歐美等先進國家相比仍有相當(dāng)大的差距。
三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
在半個世紀(jì)左右的發(fā)展中，人類生產(chǎn)生活對機電一體化技術(shù)不斷提出更高的要求，推動機電一體化技術(shù)產(chǎn)品的智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、綠色化和微型化程度快速發(fā)展。其中智能化和自動化更是機電一體化技術(shù)的重中之重。
智能化是目前形勢下大部分技術(shù)所共有的發(fā)展方向，也是機電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機械技術(shù)的重要區(qū)別之一。隨著智能控制技術(shù)的進一步發(fā)展和人工智能技術(shù)在生產(chǎn)設(shè)計活動中被越來越重視，機電一體化技術(shù)的智能化發(fā)展迅速。在更高速的微處理器出現(xiàn)以及運籌學(xué)、仿生學(xué)等技術(shù)的輔助下，機電一體化產(chǎn)品更好的擁有人類的部分智能。
機電一體化技術(shù)的發(fā)展必須標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。必須制定出一系列標(biāo)準(zhǔn)，將各個單元、接口統(tǒng)一化，以便擴大規(guī)模生產(chǎn)。但由于這項技術(shù)剛剛興起，做到標(biāo)準(zhǔn)化系列化還很難。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展，為機電一體化技術(shù)帶來了新的影響。網(wǎng)絡(luò)的普及使得基于網(wǎng)絡(luò)的各種機電產(chǎn)品遠程控制得到很大發(fā)展。而總線技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，帶動了家用機電產(chǎn)品系統(tǒng)化，集成化的發(fā)展。
[2]系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。另一個表現(xiàn)是通信功能的增強。機電產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是更加注重人格化，機電一體化的人格化有兩層定義，首先，就是模仿生物生理機能，設(shè)計各種機電產(chǎn)品。另外，機電一體化產(chǎn)品歸根到底是人在使用，賦予機電產(chǎn)品人的智能、情感、個性愈發(fā)重要，其總重目的便是人機一體。
在生態(tài)環(huán)境問題愈發(fā)重要的今天，機電一體化技術(shù)的綠色化成為一個新的重要課題。綠色機電產(chǎn)品是指產(chǎn)品在設(shè)計、試驗、生產(chǎn)以及回收銷毀等方面對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率高。設(shè)計、使用綠色機電產(chǎn)品，是機電一體化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
機電一體化技術(shù)的微型化指的是機電產(chǎn)品向微型機械及微觀領(lǐng)域發(fā)展。這一概念興起于20世紀(jì)80年代末，國外稱其為微電子技術(shù)。微電子產(chǎn)品體積小、耗能低、靈活性高，可廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)療、軍事等方面。而機電一體化技術(shù)微型化的一個挑戰(zhàn)就是必須采用超精加工技術(shù)進行生產(chǎn)制造，如果在這一方面有了較大的發(fā)展，那么機電一體化技術(shù)的微型化將有質(zhì)的飛躍。
綜上所述，機電一體化技術(shù)是社會勞動力發(fā)展的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要組成部分。機電一體化技術(shù)融合多學(xué)科種類，使傳統(tǒng)的機械預(yù)設(shè)方法和預(yù)設(shè)概念發(fā)生著革命性的變化。伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將愈發(fā)光明。大力發(fā)展這一先進技術(shù)，不僅是人類文明發(fā)展的要求，也是創(chuàng)新理念，振興工業(yè)的必經(jīng)之路。
1.1機電一體化的基本概念
機電一體化技術(shù)從大的領(lǐng)域來說屬于機械領(lǐng)域，其定義版本較多，其中一種較為權(quán)威的定義表述如下：機電一體化一般是指在機械的設(shè)計與功能擴展中，應(yīng)用機械特有的主要功能、信息處理、功能控制等，把機械系統(tǒng)的控制中心進行集成化，并且與安裝在計算上的上位機軟件實現(xiàn)雙向通信，一般來說，機電一體化技術(shù)也是一門交叉學(xué)科技術(shù)，涉及到的主要技術(shù)有通信技術(shù)，機械技術(shù)，微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)等，機電一體化技術(shù)的核心功能就是把以上技術(shù)結(jié)合起來，形成一個整體并內(nèi)嵌入機械系統(tǒng)中。
1.2機電一體化技術(shù)的基本特征
機電一體化技術(shù)作為一門應(yīng)用廣泛的技術(shù)，有其自身的特點，通過實際調(diào)查總結(jié)和查閱相關(guān)資料，本文總結(jié)出了機電一體化技術(shù)的3個主要特點，接下來詳細說明如下。（1）應(yīng)用的廣泛性：機電一體化技術(shù)由于涉及的技術(shù)較多，是一門涉及多學(xué)科的交叉技術(shù)，正是由于這一特點，使得機電一體化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)遠遠超出了機械工程的應(yīng)用范疇，當(dāng)然，本文的研究重點還是放在機電一體化技術(shù)在機械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。（2）具有很強的邏輯性：由于機電一體化的核心任務(wù)就是把各種技術(shù)合理融合，應(yīng)用到機械領(lǐng)域中，把系統(tǒng)的機械機構(gòu)和上位機軟件控制合為一體，也就是形成一個統(tǒng)一的整體，從這個層面來說，機電一體化技術(shù)具有很強的邏輯性，或者說擁有很強的系統(tǒng)性。（3）機電一體化具有很強的最優(yōu)化建模理論：機電一體化技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成完整的最優(yōu)化理論體系，相關(guān)算法可以參閱相關(guān)文獻，限于論文篇幅，在這里不再累述。
1.3機電一體化技術(shù)的最新發(fā)展趨勢
經(jīng)過多年的發(fā)展，機電一體化技術(shù)已經(jīng)形成了自己的理論體系，隨著我國高新技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用到機電一體化技術(shù)上，機電一體化的最新的發(fā)展趨勢是控制智能化、精確化、零延遲化、結(jié)合計算機處理技術(shù)和信號傳輸技術(shù)，機電一體化技術(shù)也朝著無線控制、高速控制、精確控制的方向發(fā)展。
2機電一體化技術(shù)在機械工程上的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢分析
本小節(jié)在上文介紹機電一體化技術(shù)相關(guān)知識的基礎(chǔ)上探討機電一體化技術(shù)在機械工程領(lǐng)域的當(dāng)前應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢，結(jié)合實際，本文從機電一體化技術(shù)應(yīng)用于機械工程領(lǐng)域的歷程分析、機電一體化在現(xiàn)代機床控制上的應(yīng)用、機電一體化技術(shù)在全自動包裝機領(lǐng)域的應(yīng)用等三方面簡單論述機電一體化技術(shù)在機械工程上的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢，下面詳細討論。
2.1機電一體化技術(shù)應(yīng)用于機械工程領(lǐng)域的歷程分析
在國外，機電一體化技術(shù)應(yīng)用到機械工程領(lǐng)域較早，通過查閱資料得知，美國在上世紀(jì)90年代就把自動控制設(shè)備應(yīng)用與機械制造領(lǐng)域，我國相對起步晚，但是起點較高，20世紀(jì)60年代，我國通過引進蘇聯(lián)控制設(shè)備，逐漸把機電一體化技術(shù)應(yīng)用到機械領(lǐng)域，并在20世紀(jì)80年代，實現(xiàn)機電控制設(shè)備國產(chǎn)化，隨著科技不斷進步，以計算機處理技術(shù)和無線通信技術(shù)為代表的新技術(shù)不斷應(yīng)用與機電一體化技術(shù)，這使得機電一體化技術(shù)煥發(fā)出勃勃生機，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。
2.2機電一體化在現(xiàn)代機床控制上的應(yīng)用
機電一體化在機械工程領(lǐng)域很重要的一個應(yīng)用領(lǐng)域就是應(yīng)用在現(xiàn)代機床控制上，現(xiàn)代機床控制要求精度高、速度快、智能化高，這就要求現(xiàn)代機床的控制系統(tǒng)具有很強的抗干擾性，機電一體化技術(shù)由于采用計算機處理技術(shù)，處理速度快，精度高、內(nèi)置多塊DSP芯片，抗干擾能力強。
2.3機電一體化技術(shù)在全自動包裝機領(lǐng)域的應(yīng)用
機電一體化技術(shù)除了應(yīng)用與純機械工程領(lǐng)域，還大量應(yīng)用于相關(guān)機械與電子相結(jié)合的控制領(lǐng)域，通過實際調(diào)查得知，我國全自動包裝機已經(jīng)全部采用機電一體化技術(shù)，由于包裝機械不但設(shè)計機械工程知識，還涉及機電控制技術(shù)，微機處理技術(shù)等，所以一般的控制系統(tǒng)很難勝任，機電一體化技術(shù)由于是一門交叉學(xué)科，所以具有很強的靈活性，所以機電一體化技術(shù)較好的解決了這個問題，機電一體化把軟件控制和機械控制結(jié)合起來，融為一體，通過上位機軟件來控制包裝機的運行狀態(tài)。
3機電一體化技術(shù)在機械領(lǐng)域的發(fā)展前景
通過對機電一體化當(dāng)前發(fā)展趨勢的調(diào)查研究，本文認(rèn)為，機電一體化技術(shù)在機械領(lǐng)域的發(fā)展前景包括以下幾點：（1）專用化趨勢不斷加強：隨著機電一體化應(yīng)用到機械領(lǐng)域的不斷深化，機電一體化技術(shù)表現(xiàn)出明顯的專用化趨勢。（2）智能化不斷加強：近年來，隨著人工智能等新技術(shù)不斷應(yīng)用到機電一體化領(lǐng)域，機電一體化技術(shù)也呈現(xiàn)了智能化趨勢。（3）能耗低：節(jié)約資源，保護環(huán)境成為全社會的共識，在這種背景下，機電一體化技術(shù)積極加強自身改革，不斷研發(fā)新技術(shù)，把能耗進一步降低。
一、機電一體化的概念與由來
人類進入了一個新的世紀(jì)──21世紀(jì)?；仡欉^去的20世紀(jì)，人類的經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果超過了過去所有世紀(jì)的總和。傳統(tǒng)的學(xué)科正在脫胎換骨，新的學(xué)科不斷問世，技術(shù)的融合程度比任何一次技術(shù)革命都高。機電一體化技術(shù)產(chǎn)生于這一背景之下，自然符合科技發(fā)展的規(guī)律，也是機械學(xué)科發(fā)展的必然結(jié)果?！皺C電一體化”這一技術(shù)術(shù)語最初來源于日本學(xué)術(shù)界，他們根據(jù)英文的Mechanics（機械學(xué)）和Electronics（電子學(xué)）兩詞，組合出Mechantronics一詞，日文諧音記作“夕力卜口二少又”，其表意漢字為“機電一體化”,Mechantronics一詞從學(xué)科角度可以翻譯為“機械電子學(xué)”，我國科技界也經(jīng)常直接使用“機電一體化”作為漢語的表達詞匯。
一般認(rèn)為，機電一體化是以機械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)為主的多門技術(shù)學(xué)科在機電產(chǎn)品發(fā)展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術(shù)學(xué)科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學(xué)、電子學(xué)與信息科學(xué)等學(xué)科相互融合而形成的學(xué)科。其次，機電一體化是一個發(fā)展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調(diào)機械與電子的結(jié)合，即將電子技術(shù)“溶入”到機械技術(shù)中而形成新的技術(shù)與產(chǎn)品。隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，以計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為特征的信息技術(shù)“滲透”到機械技術(shù)中，豐富了機電一體化的含義，現(xiàn)代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術(shù)的結(jié)合，還包括光（光學(xué)）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術(shù)之間相互結(jié)合的學(xué)術(shù)思想，強調(diào)各種技術(shù)在機電產(chǎn)品中的相互協(xié)調(diào)，以達到系統(tǒng)總體最優(yōu)。換句話說，機電一體化是多種技術(shù)學(xué)科有機結(jié)合的產(chǎn)物，而不是它們的簡單疊加。
二、機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
與其它科學(xué)技術(shù)一樣，機電一體化技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了一個較長期的過程。有學(xué)者將這一過程劃分為萌芽階段、快速發(fā)展階段和智能化階段三個階段，這種劃分方法真實客觀地反映了機電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程。
“萌芽階段”指20世紀(jì)60年代以前的時期。在這一時期，人們在機械產(chǎn)品的設(shè)計與制造過程中總是自覺或不自覺地應(yīng)用電子技術(shù)的初步成果來改善機械產(chǎn)品的性能，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，出現(xiàn)了許多性能優(yōu)良的軍事用途的機電產(chǎn)品。這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)在戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)和技術(shù)的進步起到了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20世紀(jì)70年代到80年代為第二階段，稱之為“快速發(fā)展階段”。在這一時期，人們自覺地、主動地利用3C技術(shù)的成果創(chuàng)造新的機電一體化產(chǎn)品，3C技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；②機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；③各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。
從20世紀(jì)90年代開始的第三階段，稱之為“智能化階段”。在這一階段，機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進，其主要標(biāo)志是光學(xué)、通信技術(shù)等領(lǐng)域進入機電一體化，同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，并取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機電一體化的發(fā)展趨勢
隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計算機與信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，目前正向光機電一體化技術(shù)（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來愈廣。
機電一體化技術(shù)具體包括以下內(nèi)容：
（1）機械技術(shù)機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來更新概念，實現(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。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機械理論與工藝應(yīng)借助于計算機輔助技術(shù)，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機械制造技術(shù)。
（2）計算機與信息技術(shù)
其中信息交換、存取、運算、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)均屬于計算機信息處理技術(shù)。
（3）系統(tǒng)技術(shù)
系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(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)中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。
（4）自動控制技術(shù)
其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(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、補償、再現(xiàn)、檢索等。
（5）傳感檢測技術(shù)
傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。
（6）伺服傳動技術(shù)包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
四、結(jié)語
綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻：
［1］李建勇．機電一體化技術(shù)．北京：科學(xué)出版社，2004．
［2］潘忠堂．淺析傳感器技術(shù)是機電一體化的一項關(guān)鍵技術(shù)．機械電子工程，1998(1)：13-17,39
中圖分類號：X734 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）17-0238-02
0 引言
新型技術(shù)和新型工藝的不斷涌現(xiàn)促進了機械工業(yè)的發(fā)展和進步。機電一體化技術(shù)的應(yīng)用深刻地影響著人們的生產(chǎn)和生活。同時，作為衡量一個國家綜合國力的指標(biāo)，機電一體化技術(shù)和各國的通信事業(yè)、交通事業(yè)以及航天事業(yè)等息息相關(guān)。因此，機電一體化技術(shù)作為一種必然的發(fā)展趨勢，已經(jīng)引起了各國的關(guān)注。
1 機電一體化的相關(guān)概念
相比于西方發(fā)達國家，我國的機電一體化技術(shù)的發(fā)展步伐相對緩慢[1]。機電一體化起源于20世紀(jì)70年代的日本雜志――《機械設(shè)計》，是集機械和微電子技術(shù)于一體的一門集合技術(shù)。機電一體化技術(shù)主要是通過將微電子技術(shù)、信息技術(shù)以及信號接收技術(shù)等多種綜合技術(shù)進行有效地整合，從而應(yīng)用于實際的混合技術(shù)中。
作為一門自成一體的新型技術(shù)學(xué)科，機電一體化所涵蓋的技術(shù)和產(chǎn)品具有多功能、安全性高以及消耗少等優(yōu)勢。我國的機電一體化技術(shù)由于受傳統(tǒng)工業(yè)的影響較大，同時受經(jīng)濟和技術(shù)等條件的束縛，還需要進行不斷地完善和改進。
機電一體化的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)主要可以分為三個部分，其分別為電子、相關(guān)軟件以及機械三大模塊[2]。作為多種新興技術(shù)形結(jié)合的產(chǎn)物，機電一體化技術(shù)可以充分地利用不同模塊的特點和優(yōu)勢，設(shè)計和制造出更多全新的產(chǎn)品，以更好地服務(wù)于人類。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步，與機電一體化相關(guān)的各項技術(shù)開始出現(xiàn)相互融合的趨勢，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用前景也十分良好。
2 機電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
我國的機電一體化技術(shù)大致始于20世紀(jì)80年代初期，由于受國際關(guān)系的影響，機電一體化技術(shù)被列入為“九五”特別發(fā)展規(guī)劃中。國家相關(guān)部分組織機電一體化研究領(lǐng)導(dǎo)小組開展相關(guān)會議，對機電一體化的相關(guān)技術(shù)進行綜合性研究。同時，北京大學(xué)、清華大學(xué)等國內(nèi)知名院校和國家研究機構(gòu)開始逐漸地加大對機電一體化技術(shù)的重視。尤其是一些大專院校開始擴大相關(guān)專業(yè)的招生比例，以培養(yǎng)更多的相關(guān)技術(shù)性人才和應(yīng)用人才。盡管如此，我國與西方發(fā)達國家的機電一體化水平相比還存在一些差距。
二十世紀(jì)九十年代后期發(fā)展至今，機電一體化技術(shù)開始逐漸地邁向了新階段[3]。以微電子技術(shù)作為核心的高科技技術(shù)逐漸被應(yīng)用于工程機械制造領(lǐng)域中，進而改變了我國工程機械長期落后的困境，同時也促進了相關(guān)工業(yè)制成品的性能的進步，從整體上將我國的工程機械推進了一個全新的臺階。尤其是在一些樓宇建設(shè)中電子監(jiān)控和自動報警的應(yīng)用中，如果相關(guān)的設(shè)備和工程機械出現(xiàn)了故障，電子監(jiān)控設(shè)備以及自動報警系統(tǒng)能夠及時準(zhǔn)確地為工作人員提供相關(guān)信號，以方便工作人員及時地維護和更新。這些設(shè)備的應(yīng)用不僅能夠簡化工作人員的設(shè)備維護工作，而且還能夠極大地提高相關(guān)人員的工作效率，同時也保障了機械正常運行的安全性。因此，作為現(xiàn)代工程機械發(fā)展的一項重要技術(shù)，機電一體化技術(shù)還需要進一步完善，才能夠更好地為國民經(jīng)濟發(fā)展而服務(wù)。
世界上機電一體化技術(shù)相對比較成熟的地區(qū)主要是分布在歐洲、美國以及亞洲的日本等。這些地區(qū)和國家由于具有雄厚的經(jīng)濟實力和堅實的工業(yè)基礎(chǔ)，在機電一體化產(chǎn)品的研發(fā)方面取得了重大的成就。例如我們較為常見的辦公設(shè)備――復(fù)印機，則是美國的一項重大發(fā)明。目前，這些國家和地區(qū)在機電一體化技術(shù)領(lǐng)域不僅擁有高素質(zhì)的技術(shù)人員，而且還具有靈活的經(jīng)營理念，從而給自身的發(fā)展提供了良好的機遇。機電一體化產(chǎn)品已經(jīng)開始滲透各個生產(chǎn)領(lǐng)域，同時也開始向集成化方向轉(zhuǎn)變。
3 機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢探討
機電一體化技術(shù)的發(fā)展離不開相關(guān)技術(shù)的支持。作為一門新興的邊緣性學(xué)科，處于發(fā)展的良好階段。機電一體化作為一項核心技術(shù)，開始逐漸朝著以下三個方向發(fā)展：
3.1 生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的統(tǒng)籌兼顧
眾所周知，工業(yè)革命和科技革命的到來雖然給人類創(chuàng)造了大量的物質(zhì)財富，同時也給環(huán)境造成了巨大的壓力。日益嚴(yán)重的工業(yè)污染給人們的生活帶來了極大的不便。因此，隨著人類進程的發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始追求生態(tài)環(huán)保的產(chǎn)品。環(huán)保型產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計要求其在使用的過程中能夠最大程度地減少對環(huán)境的危害，同時又能夠最大程度地利用有效資源創(chuàng)造更多的物質(zhì)財富。
機電一體化技術(shù)將要求企業(yè)能夠從生態(tài)效益的角度出發(fā)，研發(fā)和生產(chǎn)更多的環(huán)保型產(chǎn)品，從而促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。從未來的發(fā)展格局來分析，機電一體化信息技術(shù)將為生態(tài)環(huán)保型產(chǎn)品的應(yīng)用提供堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)不僅能夠提高機械的整體功能，而且還能夠地有效克服傳統(tǒng)機械系統(tǒng)的缺陷。尤其是類似傳統(tǒng)造紙工業(yè)的發(fā)展，不僅會造成嚴(yán)重的資源浪費，而且還容易導(dǎo)致水土流失非常嚴(yán)重。相反，機電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)將會有效地統(tǒng)籌兼顧生態(tài)效益和環(huán)境效益，最終促進企業(yè)的長遠發(fā)展。企業(yè)在獲得經(jīng)濟效益的同時，又兼顧了環(huán)境生態(tài)效益。機電一體化在這方面顯示出了無可比擬的優(yōu)越性。機電一體化技術(shù)以最大限度地利用現(xiàn)有的能源工藝系統(tǒng)，采用最先進的生態(tài)生產(chǎn)技術(shù)，創(chuàng)造出無污染、無公害產(chǎn)品。
3.2 現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)化格局的優(yōu)化整合
現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展為機電一體化技術(shù)的改進提供了良好的平臺。由于機電一體化技術(shù)是多種信息技術(shù)的綜合體，因此未來的機電一體化產(chǎn)品將逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化格局方向發(fā)展。例如，我國在十九世紀(jì)八十年代中期將工業(yè)機器人的相關(guān)研究和開發(fā)列入為重點發(fā)展項目。同時，部分工業(yè)企業(yè)已經(jīng)開始將工業(yè)機器人應(yīng)用于實際生產(chǎn)領(lǐng)域，比如相關(guān)的水下作業(yè)、智能搬運和裝配等。智能化的發(fā)展成為了機電一體化技術(shù)發(fā)展的重要特點。目前，我國的珠江三角洲地區(qū)已經(jīng)有大約100多家企業(yè)開始從事工業(yè)機器人的研發(fā)工作，同時也取得了較為理想的成就。
隨著二十一世紀(jì)的到來，各個國家相互之間聯(lián)系也開始不斷加強。機電一體化技術(shù)的發(fā)展也將會對各個國家的工業(yè)生產(chǎn)、政治聯(lián)系以及教育教學(xué)等方面帶來極大便利?；ヂ?lián)網(wǎng)的應(yīng)用和普及對遠程監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展提供了有利條件。比如河南省鄭州市某單位在通信工程的建設(shè)中，相關(guān)的施工人員可以通過遠程監(jiān)控控制終端的應(yīng)用，對各個路段的電纜鋪設(shè)進行及時地跟蹤，同時對每一個電纜鋪設(shè)的地理環(huán)境進行自動檢測，以便于施工人員操作和控制。不僅如此，在通信設(shè)備的運行過程中，網(wǎng)絡(luò)遠程控制人員還可以通過相關(guān)設(shè)備對各個線路系統(tǒng)進行檢測，通過系統(tǒng)的提示從而發(fā)現(xiàn)潛在的隱患，并且做出及時的決策，提高通信設(shè)備管理人員的工作效率。
因此，機電一體化技術(shù)在未來的發(fā)展過程中將會利用現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢，構(gòu)建一個完整的網(wǎng)絡(luò)化格局，通過對各個模塊的不斷開發(fā)，從而提高產(chǎn)品的整體性能。機電一體化產(chǎn)品將會充分地利用不同模塊的特點迅速地產(chǎn)生更多的衍生產(chǎn)品，從而方便各大行業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)工作。
3.3 微型機械產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用范圍擴大
網(wǎng)絡(luò)化時代的到來，給人們的生產(chǎn)生活帶來了全新的面貌，同時也為機電一體化技術(shù)的應(yīng)用提供了契機。越來越多的微型機械產(chǎn)品開始投入應(yīng)用，進而提高了相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域的工作效率。由于微型機械產(chǎn)品在材料的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及定位等方面都具有極大的優(yōu)勢，從而得到了廣泛的應(yīng)用。
例如，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的腹腔鏡手術(shù)、胸腔鏡手術(shù)等，就是利用微創(chuàng)手術(shù)創(chuàng)口小，疼痛輕以及出血少等優(yōu)點，為患者帶來了福音。同時，超精密加工技術(shù)作為機電一體化技術(shù)的應(yīng)用成果被廣泛應(yīng)用于機床加工以及光學(xué)零件加工等領(lǐng)域。尤其是對硬脆材料的精密加工以及拋光等，超精密加工技術(shù)都發(fā)揮了重要作用。作為尖端技術(shù)的象征，超精密加工技術(shù)在各個國家的各大領(lǐng)域中扮演著重要的角色。此外，微型機械產(chǎn)品在航天航空事業(yè)、信息技術(shù)等領(lǐng)域都發(fā)揮了其自身獨特的優(yōu)勢，促進了國民經(jīng)濟事業(yè)的快速發(fā)展。微型加工技術(shù)以及相關(guān)設(shè)備的發(fā)展速度加快，對微型機械的產(chǎn)生也產(chǎn)生了重要的作用[4]。
因此，機電一體化技術(shù)的發(fā)展將會使微型機械產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用范圍不斷擴展。微型化作為一種發(fā)展的趨勢也必將會促進機電一體化技術(shù)的進步。
4 結(jié)束語
綜上所述，機電一體化技術(shù)的發(fā)展是人類社會進步的文明成果。同時，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用還有待于進一步探索和研究。各種新型技術(shù)的大融合將會使機電一體化技術(shù)日益成熟。因此，在未來的發(fā)展中各大企業(yè)應(yīng)該加大對機電一體化技術(shù)的科研力度，研發(fā)出更多有利于人類社會生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品，從而促進國民經(jīng)濟事業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻
[1] 孫在輝，李金芳，劉瑞香；論我國機電一體化的發(fā)展方向[J]；河南機電高等?？茖W(xué)校學(xué)報；2009（04）：15.
中圖分類號：TH39 文章編號：1009-2374（2017）05-0065-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.031
機電一體化技術(shù)為一種由多種學(xué)科交織發(fā)展所形成的產(chǎn)物，為一類維持社會生產(chǎn)力不斷發(fā)展與提升的必然產(chǎn)物，在提高工程技術(shù)手段以及工作效率方面扮演著重要的角色。機電一體化技術(shù)通過將微電子、機械工程、信息技術(shù)等方面相互滲透于融合，促進提高了對信息的處理與控制。目前國內(nèi)外機電一體化技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，同時也在一定程度上改變了其原本的功能及生產(chǎn)方式，而這一改變在醫(yī)療器械方面得到了明顯的體現(xiàn)?，F(xiàn)我院對此展開分析，結(jié)果總結(jié)報告如下：
1 機電一體化的概念
機電一體化為一個綜合的概念，主要是指通過利用軟件系統(tǒng)將電子裝置與機械裝置相結(jié)合，將微電子技術(shù)應(yīng)用于機械各項功能中的一個系統(tǒng)。有研究報道指出，機電一體化技術(shù)通過將自動保護、自動診斷及自動控制等功能與機械系統(tǒng)相互結(jié)合起來，明顯提高了信息的處理及控制能力。另外，機電一體化技術(shù)反映出了現(xiàn)代機電發(fā)展的最前沿最高新的技術(shù)，在現(xiàn)代醫(yī)療儀器使用中可發(fā)揮重要的作用。
2 機電一體化在我國的發(fā)展現(xiàn)狀
機電一體化的應(yīng)用對我國發(fā)展承擔(dān)著重要的意義，標(biāo)志著一個國際的工業(yè)發(fā)展水平。早在20世紀(jì)80年代，我國就開始了與機電一體化技術(shù)的相關(guān)研究，并經(jīng)過30多年的研發(fā)與努力，我國的機電一體化技術(shù)取得了較大的進展，明顯提高了工作效率。近年來，機電一體化技術(shù)雖然已經(jīng)在醫(yī)療儀器中得到了應(yīng)用，但有專家指出，由于此項技術(shù)仍較為新穎，部分醫(yī)療工作人員缺乏正確認(rèn)知以及相關(guān)操作方法，在使用期間導(dǎo)致了醫(yī)療儀器應(yīng)用不當(dāng)。因此，醫(yī)療工作人員需不斷完善自身的知識結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)素養(yǎng)，掌握有關(guān)于醫(yī)療儀器的正確使用方法。例如，應(yīng)用了機電一體化技術(shù)的多功能監(jiān)護儀器相比于以往臨床工作中使用的監(jiān)護儀器，將相應(yīng)的開關(guān)與案件顯示到了內(nèi)部菜單中，通過手動按鍵在菜單中選擇設(shè)置的參數(shù)與功能，且通常發(fā)展為了一鍵多用，甚至有部分操作采用的英文、字符等情況。
3 機電一體化在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用
3.1 機電一體化技術(shù)在診斷儀器中的應(yīng)用
醫(yī)療診斷儀器作為醫(yī)學(xué)診斷工作中不可缺少的工具，較為常用的包括心電圖儀器、核磁共振診斷儀、超聲診斷儀、腦電圖儀、血管造影設(shè)備儀器等。其中血管造影設(shè)備在診斷心腦血管疾病中得到了廣泛的應(yīng)用，通過為患者注射血管造影劑，利用計算機記錄造影劑達到病灶前后的圖像，在采用軟件系統(tǒng)對兩組圖像的變化情況給予分析，即可得到血管的模擬分布信息，以幫助醫(yī)生完成對患者病情的診斷。
3.2 機電一體化技術(shù)在檢驗儀器中的應(yīng)用
隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷革新，基因與分子生物學(xué)得到了廣泛的發(fā)展，為了科學(xué)地對患者進行臨床檢驗，現(xiàn)醫(yī)療人員開始將信息技術(shù)、機械技術(shù)、生物技術(shù)及微電子技術(shù)等緊密地結(jié)合到一起，并相繼研究出了電解質(zhì)分析儀器、血細胞分析儀器、血氣分析儀等。大量臨床經(jīng)驗證實，上述較為常用的醫(yī)療機器通過幫助臨床醫(yī)生從血液學(xué)以及免疫學(xué)等方向?qū)熘募膊∵M行的檢驗與診斷，極大程度地降低了傳統(tǒng)檢驗效率低、準(zhǔn)確率較低等問題，提高了診斷的敏感性及準(zhǔn)確性。
3.3 機電一體化技術(shù)在治療儀器中的應(yīng)用
近年來，機電一體化技術(shù)在治療儀器中也得到了準(zhǔn)確與高效的應(yīng)用，并引起了相關(guān)臨床工作者的足夠重視。通過采用機電一體化技術(shù)，我國相繼研究出了手術(shù)機器人、伽馬刀等儀器，并在微創(chuàng)手術(shù)中發(fā)揮了重要的作用。結(jié)合以往操作經(jīng)驗，我們發(fā)現(xiàn)這些治療儀器可通過準(zhǔn)確捕捉醫(yī)生的操作動作，利用軟件系統(tǒng)將指令向機械臂進行傳遞，以幫助完成相應(yīng)的各類手術(shù)操作，獲得更好的效果。另外，這些應(yīng)用了機電一體化技術(shù)的儀器不僅改善了傳統(tǒng)手術(shù)操作方法，縮短了手術(shù)時間，減少了術(shù)中出血量，還在一定程度上降低了醫(yī)療人員的壓力，極大程度地提高了手術(shù)的工作效率及成功率。
3.4 機電一體化技術(shù)在監(jiān)護儀器中的應(yīng)用
除了上述醫(yī)療儀器外，包括腦電圖儀以及心電圖儀器在內(nèi)的監(jiān)護儀器也在醫(yī)療工作中占有重要的地位，上述兩類常用的儀器通過準(zhǔn)確收集與處理與患者相關(guān)的生命體征信息，能夠準(zhǔn)確地對患者心率、血壓等指標(biāo)進行監(jiān)測，有利于對疾病的觀察。另外，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，機電一體化技術(shù)在綜合監(jiān)護系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，保證醫(yī)生對患者的生命體征進行了更好的監(jiān)控與分析，不僅可應(yīng)用于醫(yī)療場所，同時也可在患者日常生活中得到更加廣泛的應(yīng)用，有利于對疾病的監(jiān)護，一旦發(fā)展異常立即給予治療。
4 結(jié)語
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展為C電一體化技術(shù)提供了更加可靠的技術(shù)支持，且該項技術(shù)也不斷成熟，發(fā)展機電一體化技術(shù)不僅在改變?nèi)藗兩a(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)機構(gòu)以及生活理念方面具有重要的意義，還可應(yīng)用于醫(yī)療儀器中更好地對疾病進行診斷與治療，并得到了廣泛的應(yīng)用。綜上所述，將機電一體化技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療儀器中可有效促進醫(yī)療儀器的發(fā)展，期間需根據(jù)院內(nèi)實際需求并結(jié)合現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，對機電一體化技術(shù)進行合理的應(yīng)用。
參考文獻
[1] 黎洪洲.智能控制及其在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].信息系統(tǒng)工程，2014，（3）.
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機電一體化技術(shù)為一種由多種學(xué)科交織發(fā)展所形成的產(chǎn)物，為一類維持社會生產(chǎn)力不斷發(fā)展與提升的必然產(chǎn)物，在提高工程技術(shù)手段以及工作效率方面扮演著重要的角色。機電一體化技術(shù)通過將微電子、機械工程、信息技術(shù)等方面相互滲透于融合，促進提高了對信息的處理與控制。目前國內(nèi)外機電一體化技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，同時也在一定程度上改變了其原本的功能及生產(chǎn)方式，而這一改變在醫(yī)療器械方面得到了明顯的體現(xiàn)?，F(xiàn)我院對此展開分析，結(jié)果總結(jié)報告如下：
1機電一體化的概念
機電一體化為一個綜合的概念，主要是指通過利用軟件系統(tǒng)將電子裝置與機械裝置相結(jié)合，將微電子技術(shù)應(yīng)用于機械各項功能中的一個系統(tǒng)。有研究報道指出，機電一體化技術(shù)通過將自動保護、自動診斷及自動控制等功能與機械系統(tǒng)相互結(jié)合起來，明顯提高了信息的處理及控制能力。另外，機電一體化技術(shù)反映出了現(xiàn)代機電發(fā)展的最前沿最高新的技術(shù)，在現(xiàn)代醫(yī)療儀器使用中可發(fā)揮重要的作用。
2機電一體化在我國的發(fā)展現(xiàn)狀
機電一體化的應(yīng)用對我國發(fā)展承擔(dān)著重要的意義，標(biāo)志著一個國際的工業(yè)發(fā)展水平。早在20世紀(jì)80年代，我國就開始了與機電一體化技術(shù)的相關(guān)研究，并經(jīng)過30多年的研發(fā)與努力，我國的機電一體化技術(shù)取得了較大的進展，明顯提高了工作效率。近年來，機電一體化技術(shù)雖然已經(jīng)在醫(yī)療儀器中得到了應(yīng)用，但有專家指出，由于此項技術(shù)仍較為新穎，部分醫(yī)療工作人員缺乏正確認(rèn)知以及相關(guān)操作方法，在使用期間導(dǎo)致了醫(yī)療儀器應(yīng)用不當(dāng)。因此，醫(yī)療工作人員需不斷完善自身的知識結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)素養(yǎng)，掌握有關(guān)于醫(yī)療儀器的正確使用方法。例如，應(yīng)用了機電一體化技術(shù)的多功能監(jiān)護儀器相比于以往臨床工作中使用的監(jiān)護儀器，將相應(yīng)的開關(guān)與案件顯示到了內(nèi)部菜單中，通過手動按鍵在菜單中選擇設(shè)置的參數(shù)與功能，且通常發(fā)展為了一鍵多用，甚至有部分操作采用的英文、字符等情況。
3機電一體化在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用
3.1機電一體化技術(shù)在診斷儀器中的應(yīng)用
醫(yī)療診斷儀器作為醫(yī)學(xué)診斷工作中不可缺少的工具，較為常用的包括心電圖儀器、核磁共振診斷儀、超聲診斷儀、腦電圖儀、血管造影設(shè)備儀器等。其中血管造影設(shè)備在診斷心腦血管疾病中得到了廣泛的應(yīng)用，通過為患者注射血管造影劑，利用計算機記錄造影劑達到病灶前后的圖像，在采用軟件系統(tǒng)對兩組圖像的變化情況給予分析，即可得到血管的模擬分布信息，以幫助醫(yī)生完成對患者病情的診斷。
3.2機電一體化技術(shù)在檢驗儀器中的應(yīng)用
隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷革新，基因與分子生物學(xué)得到了廣泛的發(fā)展，為了科學(xué)地對患者進行臨床檢驗，現(xiàn)醫(yī)療人員開始將信息技術(shù)、機械技術(shù)、生物技術(shù)及微電子技術(shù)等緊密地結(jié)合到一起，并相繼研究出了電解質(zhì)分析儀器、血細胞分析儀器、血氣分析儀等。大量臨床經(jīng)驗證實，上述較為常用的醫(yī)療機器通過幫助臨床醫(yī)生從血液學(xué)以及免疫學(xué)等方向?qū)熘募膊∵M行的檢驗與診斷，極大程度地降低了傳統(tǒng)檢驗效率低、準(zhǔn)確率較低等問題，提高了診斷的敏感性及準(zhǔn)確性。
3.3機電一體化技術(shù)在治療儀器中的應(yīng)用
近年來，機電一體化技術(shù)在治療儀器中也得到了準(zhǔn)確與高效的應(yīng)用，并引起了相關(guān)臨床工作者的足夠重視。通過采用機電一體化技術(shù)，我國相繼研究出了手術(shù)機器人、伽馬刀等儀器，并在微創(chuàng)手術(shù)中發(fā)揮了重要的作用。結(jié)合以往操作經(jīng)驗，我們發(fā)現(xiàn)這些治療儀器可通過準(zhǔn)確捕捉醫(yī)生的操作動作，利用軟件系統(tǒng)將指令向機械臂進行傳遞，以幫助完成相應(yīng)的各類手術(shù)操作，獲得更好的效果。另外，這些應(yīng)用了機電一體化技術(shù)的儀器不僅改善了傳統(tǒng)手術(shù)操作方法，縮短了手術(shù)時間，減少了術(shù)中出血量，還在一定程度上降低了醫(yī)療人員的壓力，極大程度地提高了手術(shù)的工作效率及成功率。
3.4機電一體化技術(shù)在監(jiān)護儀器中的應(yīng)用
除了上述醫(yī)療儀器外，包括腦電圖儀以及心電圖儀器在內(nèi)的監(jiān)護儀器也在醫(yī)療工作中占有重要的地位，上述兩類常用的儀器通過準(zhǔn)確收集與處理與患者相關(guān)的生命體征信息，能夠準(zhǔn)確地對患者心率、血壓等指標(biāo)進行監(jiān)測，有利于對疾病的觀察。另外，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，機電一體化技術(shù)在綜合監(jiān)護系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，保證醫(yī)生對患者的生命體征進行了更好的監(jiān)控與分析，不僅可應(yīng)用于醫(yī)療場所，同時也可在患者日常生活中得到更加廣泛的應(yīng)用，有利于對疾病的監(jiān)護，一旦發(fā)展異常立即給予治療。
4結(jié)語
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展為機電一體化技術(shù)提供了更加可靠的技術(shù)支持，且該項技術(shù)也不斷成熟，發(fā)展機電一體化技術(shù)不僅在改變?nèi)藗兩a(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)機構(gòu)以及生活理念方面具有重要的意義，還可應(yīng)用于醫(yī)療儀器中更好地對疾病進行診斷與治療，并得到了廣泛的應(yīng)用。綜上所述，將機電一體化技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療儀器中可有效促進醫(yī)療儀器的發(fā)展，期間需根據(jù)院內(nèi)實際需求并結(jié)合現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，對機電一體化技術(shù)進行合理的應(yīng)用。
參考文獻
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機電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機械設(shè)計》的副刊上，隨著機電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展?，F(xiàn)在的機電一體化，是機械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，它的發(fā)展使冷冰冰的機器有了人性化、智能化。
一、機電一體化技術(shù)的具體內(nèi)容
1 機械技術(shù)
該技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)，著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其他高、新技術(shù)來更新概念，實現(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、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統(tǒng)制造工程中，經(jīng)典的機械理論與工藝借助于計算機輔助技術(shù)，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機械制造技術(shù)。
2 計算機與信息技術(shù)
其中信息交換、存取、運算、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)均屬于計算機信息處理技術(shù)。
3 系統(tǒng)技術(shù)
以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目的出發(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)中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。
4 自動控制技術(shù)
范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。
5 傳感檢測技術(shù)
系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。
6 伺服傳動技術(shù)
包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性影響。
二、機電一體化系統(tǒng)組成
1 機械本體
包括機架、機械連接、機械傳動等，是機電一體化的基礎(chǔ)，起著支撐系統(tǒng)中其他功能單元、傳遞運動和動力的作用。與純粹的機械產(chǎn)品相比，機電一體化系統(tǒng)的技術(shù)性能得到提高、功能得到增強，這就要求機械本體在機械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性及幾何尺寸等方面能夠與之相適應(yīng)，具有高效、多功能、可靠和節(jié)能、小型、輕量、美觀的特點。
2 檢測傳感部分
包括各種傳感器及其信號檢測電路，其作用就是檢測機電一體化系統(tǒng)工作過程中本身和外界環(huán)境有關(guān)參量的變化，并將信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元根據(jù)檢查到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制。
3 電子控制單元
是機電一體化系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)將來各自傳感器的檢測信號和外部輸入命令進行集中、存儲、計算、分析，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程度和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的進行。
4 執(zhí)行器
作用是根據(jù)電子控制單元的指令驅(qū)動機械部件的運動。是運動部件，通常采用電力驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和液壓驅(qū)動等幾種方式。
5 動力源
動力源是機電一體化產(chǎn)品能量供應(yīng)部分，作用是按照系統(tǒng)控制要求向機械系統(tǒng)提供能量和動力使系統(tǒng)正常運行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能，以電能為主。
三、機電一體化的發(fā)展趨勢
1 智能化
智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能日益得到機電一體化研究建設(shè)的重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使產(chǎn)品具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。
2 模塊化
由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元式一項十分負(fù)責(zé)但又是非常重要的事還需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3 網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4 微型化
中圖分類號：TH39 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 10-0005-02
一、引言
機電一體化（Mechatronics）這一概念，是日本學(xué)者在1971年首次提出來的。至今，經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，隨科技的發(fā)展不斷豐富，不斷更新，機電一體化的內(nèi)涵也發(fā)生了根本性的變化。尤其是進入21世紀(jì)以來，人們的消費觀念不斷變化，圍繞消費者之間的市場競爭日趨激烈和白熱化，重點是針對機電一體化產(chǎn)品的輸出柔性、工作性能及可靠性等方面，在這些方面的，人們的要求越來越高。
新時代背景下，機電一體化技術(shù)在計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的快速發(fā)展下得到了飛躍發(fā)展，面臨著更加廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也在集成技術(shù)、新材料、微電子的快速發(fā)展背景下發(fā)生了革命性的變化，傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品向智能化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、自動化、柔性化、機電一體化邁進，已經(jīng)步入了一個新的發(fā)展階段。再就是隨著傳感、信息技術(shù)和傳統(tǒng)機械產(chǎn)品的融合，機電一體化技術(shù)已成為一個新興的跨學(xué)科的技術(shù)，它涉及到的信息處理技術(shù)、制造技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)、傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)、接口技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。
總之，科學(xué)技術(shù)越是向更新更高層次發(fā)展，就越能給人們帶來更多的驚喜和生活空間，也能給人們更加豐富物質(zhì)、文化和精神享受。可以說，機電一體化技術(shù)在21世紀(jì)的機械產(chǎn)品的設(shè)計和發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，重點研究機電一體化產(chǎn)品控制系統(tǒng)概念原理及設(shè)計方法具有重要的理論意義及現(xiàn)實意義。
二、機電一體化系統(tǒng)及其組成原理
機電一體化系統(tǒng)是一個各種技術(shù)之間相互協(xié)調(diào)和整合的有機的、完整的體系，不是一個簡單的各種技術(shù)拼湊和堆積。機電一體化系統(tǒng)從技術(shù)層面來說綜合保函和運用了控制系統(tǒng)、機械工程、計算機技術(shù)、電子技術(shù)、電子技術(shù)和其他技術(shù)。尤其是機電一體化系統(tǒng)的中的驅(qū)動元件和執(zhí)行器子系統(tǒng)是核心的執(zhí)行機構(gòu)，是實現(xiàn)可控電動機行為的終極目標(biāo)，充分利用計算機信息處理和控制功能，利用現(xiàn)代控制驅(qū)動元件特性的機械系統(tǒng)。
（一）機電一體化系統(tǒng)概述
1.由計算機進行信息處理和控制的現(xiàn)代機械系統(tǒng)最終目的就是要實現(xiàn)機械運動和動作協(xié)調(diào)，這個也是機電一體化系統(tǒng)功能設(shè)計的根本出發(fā)點。
2.機電一體化系統(tǒng)從完成工藝動作過程這一總功能的角度來看，可劃分為：信息處理及控制子系統(tǒng)、傳感檢測子系統(tǒng)、廣義執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)（如圖1），它們分別完成信息處理及控制、信息檢測、機械運動和動作。
3.由驅(qū)動元件和執(zhí)行件（或執(zhí)行機構(gòu)）融為一體的廣義執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行子系統(tǒng)，具有它的特殊性、可控性。
（二）機電一體化系統(tǒng)的組成原理
1.廣義執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)。由剛性物件組成的形形機構(gòu)組合而成的傳統(tǒng)，他們的缺乏可控性是傳動和執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)上最大的問題。而驅(qū)動元件與執(zhí)行件（或執(zhí)行機構(gòu)）融為一體是廣義執(zhí)行機構(gòu)的一個特點（如圖2），從而實現(xiàn)可控運動。
電機、氣動馬達和動作缸是驅(qū)動元件中的一兩種，同時還有液壓、電磁鐵、彈性元件、形狀記憶合金、光能馬達等，這足以說明驅(qū)動元件種類繁多。機電一體化系統(tǒng)得到更加有效工作就必須依靠驅(qū)動元件的多樣性。傳統(tǒng)機構(gòu)中的輸出件可以為執(zhí)行件，單一構(gòu)件也可以是執(zhí)行件。同時，驅(qū)動元件與執(zhí)行件（或執(zhí)行機構(gòu)）的集成應(yīng)用使機電一體化系統(tǒng)更加有效地工作。
2.信息處理及控制子系統(tǒng)。信息處理和控制子系統(tǒng)檢測傳感器所提供的信息，技術(shù)和控制策略和執(zhí)行的廣義執(zhí)行機構(gòu)控制的基礎(chǔ)上采取行動的過程中。應(yīng)執(zhí)行的控制來實現(xiàn)，廣義的運動學(xué)模型是由一臺計算機和軟件實現(xiàn)。信息處理和控制子系統(tǒng)是實現(xiàn)智能化的現(xiàn)代機械系統(tǒng)，自動化的關(guān)鍵。
3.檢測傳感子系統(tǒng)。檢測傳感器是實現(xiàn)物理量的檢測和信號采集的功能載體，也是連接廣義執(zhí)行子系統(tǒng)的中間紐帶。
三、機電一體化產(chǎn)品控制系統(tǒng)概念設(shè)計過程
總體而言，要從功能需求出發(fā)建立機電一體化產(chǎn)品控制系統(tǒng)概念設(shè)計圖3所示：
（一）用戶需求模型
1.用戶需求調(diào)查與分解。用戶需求表達的是用戶自己的意愿，要想獲得這些意愿與想法，需要通過市場調(diào)查，但是這樣的可操作性不強，很難使設(shè)計者完全把握用戶的需求，對此可以將用戶需求進行細分。機電一體化系統(tǒng)用戶需求可分為控制域、機械域和其他域，控制域又可分為硬件域和軟件域。將最初的用戶需求（父需求）對應(yīng)于所設(shè)計的產(chǎn)品向各個領(lǐng)域進行分解（圖4：用戶需求調(diào)查與分解），獲得最終的用戶需求（葉需求）.分解后的需求可以更具體的體現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)。
圖4 用戶需求調(diào)查與分解
用戶需求分解后，要進一步對客戶需求進行評估，尤其是重點對每一個葉需求進行重審核，以此進一步用衡量的方法進行分析.
2.衡量過程。衡量用戶需求的優(yōu)先次序，在關(guān)鍵的用戶需求中做出挑選。衡量方法的原理是：如果一個“希望需求”與一定數(shù)量的“必須需求”之間存在相關(guān)性，那么這個希望需求也應(yīng)該“必須”滿足，作為額外的必須需求。衡量過程如下：
（2）標(biāo)記0表示希望需求與必須需求之間沒有相關(guān)性。
（3）標(biāo)記1表示希望需求與必須需求之間有很強的相關(guān)性。
（4）如果希望需求的綜合值在[3，5]之間或更高的作為額外的必須需求。
（二）建立功能模型
功能是系統(tǒng)輸出量和輸入量之間的關(guān)系，常被稱為流，通常分為物料流、能量流和信息流。功能結(jié)構(gòu)是功能模型或功能分析結(jié)果的一種表達形式。產(chǎn)品的總功能分解成若干功能元，將系統(tǒng)的各個功能元用流有機的組合起來就得到功能結(jié)構(gòu)。
使用功能基建立功能結(jié)構(gòu)的步驟如下：
1.確定系統(tǒng)的總功能及輸入、輸出流。
2.對于每一個輸入流創(chuàng)建功能鏈。成立為每個輸入的功能鏈。設(shè)計者設(shè)想成為流，考慮從輸入到輸出，或在每個操作發(fā)生對流的轉(zhuǎn)換操作每個功能組按時間順序排列，并建立功能鏈?？煞譃閮蓚€時間順序，串行和并行的功能鏈。串行函數(shù)鏈對流操作發(fā)生的時間順序，并聯(lián)功能鏈的基礎(chǔ)上發(fā)生的操作一次，串行并行功能鏈的功能鏈，共享一個或多個公共流的數(shù)量。在功能結(jié)構(gòu)所表達的支流。
3.連接各功能鏈得到功能結(jié)構(gòu)。信號的檢測，處理和反饋的過程其實就是所控制的過程。創(chuàng)建功能框圖，對所有信號進行分析。通過分析，可以得出不同類型的信號和復(fù)雜的控制系統(tǒng)，尤其是進一步的功能的控制系統(tǒng)，然后在此基礎(chǔ)上提出若干控制方案。
四、結(jié)束語
在本文中，對機電一體化系統(tǒng)做出了新的認(rèn)識，提出了一種在機電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計過程中，并促進機電一體化系統(tǒng)的理解，尤其是提出了如何設(shè)計一個控制系統(tǒng)的分析方法，使控制系統(tǒng)滿足用戶的需求，并確保控制系統(tǒng)是最合理的。
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中圖分類號：TH-39 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、引言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，造就了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。機電一體化技術(shù)始于電子技術(shù)的發(fā)展及電子技術(shù)與機械技術(shù)的結(jié)合，尤其是大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，促進機電一體化技術(shù)發(fā)展并引起廣泛注意。數(shù)控機床的問世寫下機電一體化技術(shù)新篇章；微電子技術(shù)為機電一體化技術(shù)帶來勃勃生機；可編程序控制器“電力電子”的發(fā)展為機電一體化技術(shù)提供堅實基礎(chǔ)；激光技術(shù)模糊技術(shù)、信息技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展使機電一體化技術(shù)躍上新臺階。
二、機電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。由于技術(shù)的局限性已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。20世紀(jì)70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。20世紀(jì)90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面進行研究和應(yīng)用。但與日本等先進國家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機電一體化的技術(shù)分類
1.網(wǎng)絡(luò)計算機信息技術(shù)。各種信息資料之間交換、運算、存儲、判斷和決定以及專家系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡(luò)都是計算機信息處理技術(shù)。
2.機械技術(shù)。機電一體化的基礎(chǔ)技術(shù)就是機械技術(shù)。它和機電一體化相互促進，完成了結(jié)構(gòu)和功能上的改革，同時它的重量減輕，體積相對以前更小，精度也得到了提高，它的性能指標(biāo)也更加的適應(yīng)人類的需要，努力地利用高科技來更新著機電一體化的概念。
3.自動化技術(shù)。自動化技術(shù)是在自動控制理論的基礎(chǔ)上，先進性系統(tǒng)的設(shè)計然后再經(jīng)過仿真調(diào)試，它可以進行高精度和速度的控制，還能進行自我的調(diào)制、診斷和修補。
4.系統(tǒng)技術(shù)。系統(tǒng)技術(shù)是以整體趨勢和目標(biāo)為基礎(chǔ)，利用整體概念組織和各種相關(guān)的技術(shù)，利用總分的觀念來將整體分成為好多有一定關(guān)聯(lián)的小單元，其中的接口技術(shù)是紐扣是實現(xiàn)各小部分進行連接的保證。
5.感應(yīng)技術(shù)?，F(xiàn)在的感應(yīng)技術(shù)在社會生活中的應(yīng)用十分普遍，機電一體化也應(yīng)用了感應(yīng)檢測技術(shù)。要想實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制和自動調(diào)節(jié)，傳感檢測技術(shù)是必不可少的，它向人類的皮膚那樣，是整個系統(tǒng)的感受器官，而且他的功能越是強大那么系統(tǒng)的自動化程度就越高。
四、機電一體化的發(fā)展方向
1.智能化。人工智能在機電一體化中越來越受到人們的重視，它是在理論得以控制上，讓機電一體化的產(chǎn)品具有一定的智能，在這其中還有人工智能、計算機學(xué)、生命科學(xué)等一些新的思想和新的方法，它雖然不能達到人類那樣的水平，但也可以進行一些簡單的推理判斷和邏輯決策。當(dāng)然，要想真正的像人一樣是不可能的，它只能進行低級智能或人的部分智能。
2.模塊化。模塊化的工程任重而道遠。實現(xiàn)機電一體不僅可以利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，還可以擴大生產(chǎn)規(guī)模，從這一點來說不管是對于任何機電一體化化的企業(yè)，模塊化將帶來一個美好的前景，并且它的潛力是無窮的。
3.網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給社會各方面的發(fā)展都帶來了巨大的變革，全球化的趨勢也無可阻擋，機電一體化新產(chǎn)品無疑會暢銷全球，而且網(wǎng)絡(luò)化可以在一定基礎(chǔ)上促進智能化的應(yīng)用，他可以以計算機為中心把一系列的家用電器連成一個系統(tǒng)，讓人們真切的感受到現(xiàn)代高科技帶來的便利，因此機電一體化的網(wǎng)絡(luò)化是發(fā)展的必然結(jié)果。
4、微型化?，F(xiàn)在社會上大多數(shù)的產(chǎn)品都在走向微型化，機電一體化也是順應(yīng)時代的潮流。機電一體化正在向微型精確的方面發(fā)展它在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。
5.綠色化。綠色環(huán)保是世界的主題，現(xiàn)在的環(huán)境狀態(tài)是資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是人們呼吁保護環(huán)境資源的呼聲更加高漲，時展的要求是可以設(shè)計一不污染環(huán)境的綠色化的機電一體化產(chǎn)品，讓綠色路線在產(chǎn)品中一路暢通，這也就成為了機電一體化最符合人類社會發(fā)展的一個發(fā)展方向。
6.人性化。人性化是各類產(chǎn)品的必然發(fā)展方向。機電一體化的產(chǎn)品在具有一定完整性能的基礎(chǔ)上，對于外觀設(shè)計以及它的外觀視覺也有著相應(yīng)的要求，這可以讓產(chǎn)品與外在環(huán)境更加的適應(yīng)，讓人們使用產(chǎn)品更加的貼心，更加的自然，更接近生活習(xí)慣。
