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中圖分類號:TH-39 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)06-0025-01
0 引言
機電一體化代表著機械工業(yè)技術革命的發(fā)展方向。在20世紀90年代后期,機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展并向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使機械工業(yè)的技術結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。隨著光學、通信技術、微細加工技術等滲入了機電一體化,進而出現(xiàn)了一些新的機電一體化的新分支。人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術也為機電一體化技術開辟了更廣闊的前景。
1 機電一體化技術
機電一體化技術是一門跨學科的綜合性高技術,是由微電子技術、計算機技術、信息技術、機械技術及其他技術相融合而構(gòu)成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術即結(jié)合應用機械技術和電子技術于一體的一個學科。所以機電一體化技術又稱為機械電子技術,是機械技術、電子技術和信息技術有機結(jié)合的產(chǎn)物。因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產(chǎn)品”兩個方面。但是,機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術,而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術由純技術發(fā)展到機械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還有新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
機電一體化現(xiàn)在已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不但發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)成為最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。
2 機電一體化技術現(xiàn)狀
機電一體化技術在發(fā)達國家經(jīng)過幾十年的研究和運用,現(xiàn)在機電一體化技術正向智能化方向發(fā)展。最新的技術方向是:光學、通信技術等進入了機電一體化,使得微細加工技術也在機電一體化中出現(xiàn),從而出現(xiàn)光機電一體化和微機電一體化等新分支;通過進一步對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法,使機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都得到了深入研究。
中國的機電一體化技術從80年代才開始在企業(yè)里應用和研究。經(jīng)過20多年的努力我國在機電一體化技術方面取得了一定成果,盡管我們國家對機電一體化技術和產(chǎn)業(yè)給予了積極支持,特別是在涉及基礎技術、綜合技術等方面給予大力扶持。但機電一體化技術與發(fā)達國家相比仍有相當差距。
2.1 數(shù)控技術方面 中國從1958年開始發(fā)展數(shù)控技術,經(jīng)過近50年的發(fā)展,國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50%,出口到其它國家的國產(chǎn)數(shù)控機床也占到我國產(chǎn)量的10%左右。從90年代后期開始,我國的數(shù)控機床的精度發(fā)展迅速:普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級加工中心則從3~5μm,提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。但是高精密的數(shù)控機床仍然需要從國外進口!
2.2 工業(yè)機器人方面 我國的機器人研發(fā)技術從60年代才開始,目前很多的機器人生產(chǎn)企業(yè)都掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統(tǒng)及軟件編程技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術,能夠生產(chǎn)了部分機器人的關鍵元器件,機器人已進入實用化階段,中國已開發(fā)出弧焊、點焊、噴漆、裝配、搬運、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機器人。中國的科研機構(gòu)和企業(yè)能自主解決工業(yè)機器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的設計技術,自主進行機器人軟件的設計和編程等關鍵技術。我國市場上運用工業(yè)機器人最多的企業(yè)目前主要分布在軍工企業(yè)、先進制造行業(yè)及一些實力雄厚的大型,其中完全國產(chǎn)的工業(yè)機器人在這些行業(yè)中占到30%左右。不可否認的是工業(yè)機器人的關鍵技術還是被國外的企業(yè)牢牢控制!
2.3 計算機集成制造系統(tǒng)方面 我國經(jīng)過多年的理論和技術準備,計算機集成制造已經(jīng)有了較快發(fā)展,進一步縮短了和國外的差距。
3 機電一體化技術的發(fā)展對策
根據(jù)我國的機電一體化技術的現(xiàn)狀,結(jié)合我國機電一體化企業(yè)的實際狀況,應該從以下幾個方面考慮:
3.1 要把發(fā)展機電一體化技術作為增強自主創(chuàng)新能力的重要內(nèi)容,鼓勵和促進企業(yè)在這個領域有所作為。同時,為縮小與發(fā)達國家的差距,可以通過引進、消化、升級來逐步達到提高自主創(chuàng)新能力的目的。有關部門可以通過政府采購、項目設立等措施,達到支持和鼓勵自主創(chuàng)新的目標。
3.2 要充分發(fā)揮大專院校、研究機構(gòu)的科研作用,讓大專院校、研究機構(gòu)與一些大中型企業(yè)在機電一體化技術領域進行合作研究,推進技術的發(fā)展并把最新的研究成果快速的轉(zhuǎn)化和應用于實際的產(chǎn)品和相關的領域,為各方面帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益從而達到相互促進的積極作用。
3.3 要明確機電一體化技術開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推廣的主力軍是企業(yè),在這方面,技術和綜合實力雄厚的大型企業(yè)將發(fā)揮舉足輕重的作用。有關部門應該在稅收、金融和其他方面給予一定的優(yōu)惠傾斜。
4 結(jié)語
機電一體化是許多科學技術發(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。21世紀,機電一體化技術將成為機械工業(yè)的主角,在各方面都會帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。機電一體化技術是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。機電一體化技術的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻:
[1]李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社,2003.
[2]芮延年.機電一體化系統(tǒng)設計[M].北京機械工業(yè)出版社,2004.
【關鍵詞】機電一體化;組織;施工
Status and development of the mechatronics technology
Wan Xing-li
(Shaanxi Han and Tang Dynasties Computer Co., Ltd Xi''an Shaanxi 710061)
【Abstract】The continuous development of modern science and technology, has greatly promoted the cross-penetration of different disciplines, has led to the technological revolution and the transformation of the fields of engineering. The advent of CNC machine tools, and wrote the first page of the history of the "mechatronics"; microelectronic technology for mechatronics, mechatronics implementation.
【Key words】Mechatronics;Organizations;Construction
1. 機電一體化概要
機電一體化是指傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品采用電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科,機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標,合理配置與布局各功能單元,由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有:數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD/CAM系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有:電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構(gòu)等。其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2. 機電一體化技術的發(fā)展歷程
機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀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的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。有些相關技術研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結(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70~80年代為第二階段,稱為快速發(fā)展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。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。機電一體化技術和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術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。同時,由于人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步,為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。
3. 發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢和對策
機電一體化工作主要包括兩個層次:一是用微電子技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),其目的是節(jié)能、節(jié)材,提高工效,提高產(chǎn)品質(zhì)量,把傳統(tǒng)工業(yè)的技術進步提高一步;二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。前者是面上的工作,普及工作;后者是提高工作,深層次工作。
關鍵詞:現(xiàn)狀;發(fā)展策略;趨勢
機電一體化的發(fā)展歷史簡單明了,從機電一體化標志數(shù)控機床產(chǎn)生開始,到微電子技術、可編程序控制器、電力電子等的發(fā)展,為機電一體化奠定了堅實的基礎,再到激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的產(chǎn)生促使機電一體化發(fā)展了質(zhì)的飛躍。雖然機電一體化有著驚人的成就,但是我國目前的機電一體化仍然存在著較大問題:微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度;機電一體化技術加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力;我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責任重,有意義。
在我國工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重。近年來我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題,有企業(yè)的“故土難”“死守故業(yè)”問題,但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè),優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前,這就是發(fā)展機電一體化,開發(fā)和生產(chǎn)有關的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革,而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時,可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來,實現(xiàn)文明生產(chǎn)。此外,從市場需求的角度看,由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長,差距較大,許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求,每年進口量都比較大,因此亟需發(fā)展。一、機電一體化的發(fā)展策略
1,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機電發(fā)展
目前,機電一體化研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多,但各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制,難免只考慮局部利益,各主管部門的有關計劃和規(guī)劃,也有統(tǒng)一考慮不足,統(tǒng)籌安排不夠的問題,同時缺少綜觀全局的有權威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此,建議各主管部門責成有關單位在進行深入調(diào)查研究、科學分析的基礎上,制定出統(tǒng)管全局的機電一體化研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃,避免開發(fā)乃至生產(chǎn)中的成本浪費。
2,發(fā)揮“協(xié)會”的管理作用目前,機電一體化較熱,而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制比較混亂,因此,有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構(gòu),根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神,以及機電一體化行業(yè)特點,應該加強加快機電一體化協(xié)會的建設,賦予其行業(yè)管理職能。“協(xié)會”要進一步擴大領導機構(gòu)――理事會的代表層面和復蓋面,要加強辦公室、秘書處的建設;要通過其精明干練的辦事機構(gòu)、經(jīng)濟實體,組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制;指導行業(yè)布點布局的調(diào)整,進行發(fā)展突破口的選擇,抓好重點工程的試點和有關項目的發(fā)標、招標工作。
【關鍵詞】機電一體化;發(fā)展過程;應用;發(fā)展趨勢
1 機電一體化的發(fā)展過程
目前,人們普遍將機電一體化的發(fā)展概括為三個階段:一是二十世紀六十年代之前;在這之前人們開始將電子技術應用到機械產(chǎn)品上,尤其是隨著二戰(zhàn)的爆發(fā),加快了電子技術和機械產(chǎn)品的結(jié)合速度。隨后這些技術逐漸在人們的生活中得到應用,也極大的促進了經(jīng)濟的發(fā)展。但是,由于電子技術并不成熟,在很大程度上限制了機電結(jié)合技術的應用和發(fā)展。二是二十世紀七十年代至八十年代之間;在該時期內(nèi)是機電一體化技術發(fā)展的一個鼎盛時期,尤其是伴隨著計算機技術、通信技術等技術的快速發(fā)展以及應用,以及集成電路的規(guī)模化、微型計算機的發(fā)展,這些技術的產(chǎn)生都為機電一體化技術的發(fā)展打下了堅實的基礎。而且,機電一體化也受到了很多國家的關注,發(fā)展十分迅速。三是九十年代后期;隨著計算機技術等相關技術的成熟和在機電控制中的應用,機電一體化技術已經(jīng)開始向著智能化的方向發(fā)展。在這一時期,伴隨著機電一體化技術體系的不斷研究和完善,在很多領域都已經(jīng)實現(xiàn)了機電一體化,而且光機電一體化技術的出現(xiàn)和應用也豐富了機電一體化系統(tǒng)。
我國研究機電一體化技術的時間相對較晚,是從二十世紀八十年代開始的,在經(jīng)過了幾代人的共同努力,取得了較為滿意的成果,而且在促進我國經(jīng)濟發(fā)展方面也做出了巨大貢獻。但是,我國現(xiàn)階段機電一體化技術發(fā)展仍然存在以下幾點問題:首先,機電一體化的基礎理論研究方面,科研力量不足,自主研發(fā)能力較差。尤其是在一些重要的機電技術領域的研發(fā),和發(fā)達國家相比存在很大的差距。其次,沒有充分體現(xiàn)出一些科技含高的技術產(chǎn)品,對我國經(jīng)濟發(fā)展的推動作用并不明顯。最后,機電一體化產(chǎn)品的質(zhì)量和設計水平還需要不斷的提高。針對這三點問題,需要在今后的工作上有針對性的進行改進,促進機電一體化技術的健康穩(wěn)步發(fā)展。
2 國內(nèi)機電一體化技術應用現(xiàn)狀
當前我國正處于市場經(jīng)濟的發(fā)展階段,盡管較之以往我們的機電產(chǎn)品出口取得了顯著的成績,但是仍然不能忽視存在的問題。正確對待機遇和挑戰(zhàn),思考并解決當前存在的問題無疑會有助于提高我國機電技術產(chǎn)品的水平和性能,對于完善我們的市場經(jīng)濟制度也大有裨益。從促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,推動完整的機電一體產(chǎn)業(yè)形成的角度看,我們的機電一體化面臨以下兩點任務:其一,要進一步推動傳統(tǒng)工業(yè)技術升級,實現(xiàn)節(jié)能高效,這就需要對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行微電子技術改造。其二,大張旗鼓地開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代[5, 6]。
首先,在技術政策上,要對能耗高、效率低下、不符合環(huán)保標準的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行限制,加快對落后產(chǎn)品的淘汰。同時,要鼓勵對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實施機電一體化技術改造。其次,我國機電一體化產(chǎn)業(yè)覆蓋面廣,發(fā)展迅速,而我們的財力、人力和物力是有限的,產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展不可能面面俱到,所以我們應建立機電一體化行業(yè)“協(xié)會”性質(zhì)的統(tǒng)管合作機構(gòu),并賦予其職能,既有利于深入的行業(yè)調(diào)查,指導行業(yè)布點布局的調(diào)整,發(fā)展重點項目,又有助于制定出縱覽全局的“機電一體化”發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃,以避免開發(fā)上重復、生產(chǎn)上撞車。再次,通過“協(xié)會”的有效組織和廣泛宣傳,一來可以建立行業(yè)信息平臺,及時分享更多的行業(yè)內(nèi)部信息,二來可以增加產(chǎn)業(yè)在社會上的認知,使行業(yè)內(nèi)外都重視和支持 “機電一體化”的發(fā)展,既可以吸引外商到我國投資發(fā)展“機電一體化”的眼球,又可以更加方便合理調(diào)配資源。同時,盡管人民幣升值短期內(nèi)會減緩我國機電產(chǎn)品出口,但對技術貿(mào)易來講,卻可以利用此時的時機,大量引進相關產(chǎn)業(yè)的先進技術,反哺自身加工業(yè),提高企業(yè)的利潤空間。作為世界上最大的發(fā)展中國家,大力發(fā)展機電一體化技術,用微電子技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),開發(fā)數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,既是振興我國傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力,也是一條促使機電行業(yè)產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整日益完善的捷徑。
2 機電一體化的核心技術
2.1 機械本體技術
機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是采用鋼鐵材料為主創(chuàng)造的,為了減輕質(zhì)量,除了在結(jié)構(gòu)上加以改進外,主要應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了質(zhì)量,才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化,在控制方面才能夠改善快速響應特性,減少消耗能量,提高效率。
2.2 信息處理技術
機電一體化是與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用分不開的。為進一步發(fā)展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性,進而提高處理速度,并解決抗干擾及標準化問題。
2.3 驅(qū)動技術
電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用,但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件―傳感器―電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。
2.4 接口技術
為了與計算機進行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅給信息傳遞和維修帶來方便,而且可以簡化設計。目前,正致力于發(fā)展低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
2.5 傳感技術
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說,目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術。
3 機電一體化的發(fā)展趨勢
3.1 智能化
智能化是21 世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。誠然,使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
3.2 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎,如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人;而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起,為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路。如虛擬設計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。
3.3 微型化
微型化興起于20 世紀80 年代末,指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3 的機電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運動靈活, 在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術,微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術,即超精密技術,它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
3.4 綠色化
工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是,人們呼吁保護環(huán)境資源, 回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品, 具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后能回收利用。
參考文獻:
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關鍵詞:機電一體化 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢
一、機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀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,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結(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70年代~80年代為第二階段,為蓬勃發(fā)展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。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。
20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術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。一方面,光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支;另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法、機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。
二、機電一體化的發(fā)展趨勢
1.智能化趨勢
智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。機電一體化產(chǎn)品不可能具有與人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能。
2.模塊化趨勢
模塊化是一項重要而艱巨的工程,利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,擴大生產(chǎn)規(guī)模,制定各項標準,便于各部件、單元的匹配和接口。從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.網(wǎng)絡化趨勢
計算機技術等的突出成就是網(wǎng)絡技術。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)絡的普及,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品,利用家庭網(wǎng)絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng),使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂,因此機電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展是為大勢所趨。
4.微型化趨勢
微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢,泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。
微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活,具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術,微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術,即超精密技術,它包括光刻技術和蝕刻技術。
關鍵詞:機電一體化 煤礦生產(chǎn) 趨勢
1 機電一體化在煤礦生產(chǎn)中的應用
當前礦山開采中,機電一體化技術占據(jù)著相當重要的位置。它是液壓控制技術、電子技術、機械技術的有機結(jié)合,能夠極大的提高煤礦機械的操作舒適性、可靠性、經(jīng)濟性、安全性以及維護方便性、安裝拆除速度、使用壽命、作業(yè)效率、作業(yè)精度等性能。目前,以微處理器和微機為核心的控制裝置和電子技術,已經(jīng)廣泛應用到煤礦機械中,尤其是電子控制技術,應用更為普遍,如煤礦機械的故障報警、故障自診、在線監(jiān)控、提升機的PLC 系統(tǒng)、采煤機的變頻控制系統(tǒng)等諸多領域,伴隨著對煤礦機械性能要求的進一步提高和科學技術的進一步發(fā)展,在煤礦機械中,電子控制裝置的應用會更加普遍,維護會更專業(yè),結(jié)構(gòu)也會更復雜。
首先是在礦井綜合采煤方面的應用。作為機電一體化技術典型應用的電牽引采煤機,在牽引特性上,要遠遠的優(yōu)于液壓牽引,可以應用在大傾角煤層上,具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)特性好、反映靈敏、使用壽命長、運行可靠的等特點。第二是礦井運輸提升設備的應用。比如帶式輸送機,它是煤礦輸送系統(tǒng)的重要運輸設備,具有易于實現(xiàn)自動化、效率高、運行可靠、輸送量大、可實現(xiàn)長距離連續(xù)運輸?shù)奶攸c。另外還有礦井提升機,它能夠完成全數(shù)字化交直流提升工作,尤其是對內(nèi)裝式提升機,驅(qū)動和滾筒連接成為一個整體,作為典型的機電一體化設備,實現(xiàn)了機械結(jié)構(gòu)的簡化。煤礦供電設備是屬于其他機電一體化設備的范疇,煤礦供電的特點是必須滿足大功率設備要求,質(zhì)量高、運行可靠。所以需要采取就地補償和集中補償兩種方式相結(jié)合的方法來減少無功功率損耗,減少供電系統(tǒng)無功電流,提高功率因數(shù),目前廣泛采用的是“微機保護”開關,網(wǎng)絡功能齊備。此外,煤礦機電一體化技術還包括礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng),作為一項高效合理的措施,能夠?qū)γ旱V管理和安全生產(chǎn),起到積極的支撐和保證作用,它采取的是Windows操作系統(tǒng)軟件,具有連接網(wǎng)絡的功能,能夠提升測控分站的智能化水平。
2 機電一體化的發(fā)展趨勢
2.1 智能化和模塊化
“智能化”是描述機器行為,是基于控制理論的,對人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學等新思想與新方法的全面吸收,通過提高判斷推理、邏輯思維和自主決策等能力,從而實現(xiàn)更高的控制目標。研發(fā)制造具有高性能、高速的微處理機電一體化產(chǎn)品,并賦有其低級智能或者人的部分智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在數(shù)控機床上增加人機對話功能,設置智能I/O 接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫,會給使用、操作和維護帶來極大的方便。模塊化也是一項重要而艱巨的工程。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)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元;具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣,在產(chǎn)品開發(fā)設計時,可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品,從而避免利益的沖突,并能使之標準化、系列化。推動電氣產(chǎn)品的標準化、系列化能夠產(chǎn)生很多好處,無論是對于生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè),還是對于生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè),模塊化都將給他們帶來美好的未來。
2.2 網(wǎng)絡化和微型化
隨著網(wǎng)絡的普及,在網(wǎng)絡基礎上的各種遠程控制和監(jiān)視技術得以迅速發(fā)展和普及,而機電一體化產(chǎn)品就是遠程控制的終端設備,應用現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術,使家電網(wǎng)絡化已形成優(yōu)勢,從而以計算機為中心,利用其把各種家用電器連接成的計算機集成家電系統(tǒng),能夠使待在家里的人們充分感受到各種高技術帶來的便利與快樂。
微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展。在國外稱為微電子機械系統(tǒng),可批量制作的,集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路,直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。一般指不超過1立方厘米的幾何尺寸的機電一體化產(chǎn)品,進而向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化產(chǎn)品具有體積小、耗能低、運動靈活的特點,尤其運用在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面,可以產(chǎn)生無可比擬的優(yōu)勢,對于煤礦生產(chǎn)企業(yè)中的應用也能帶來前所未有的改觀。
2.3 環(huán)保化和自源化
綠色環(huán)保是時展的必然趨勢。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在特定的環(huán)境下,對綠色產(chǎn)品進行設計、制造、使用和銷毀的過程,符合保護環(huán)境和人類健康的要求,不僅有效減少了對生態(tài)環(huán)境的危害,而且極大地提高了資源的利用率。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境,產(chǎn)品壽命結(jié)束時,產(chǎn)品可分解和再生利用。所以說,順應綠色化的發(fā)展趨勢,積極進行綠色機電一體化產(chǎn)品的設計和制造,具有廣闊的發(fā)展前景。自源化是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源,如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能,因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品,自帶動力源具有獨特的好處。
3 結(jié)束語
機電一體化的出現(xiàn)不是偶然的,這些發(fā)展方向是達到一定階段的必然要求,更是滿足需求的必然結(jié)果。隨著社會生產(chǎn)和科學技術的進步與發(fā)展,機電一體化技術正在不斷地深入到各個領域并迅猛地向前推進。礦山機電中,采用先進的一體化設備,具有性能可靠、保護安全、維護方便、操作簡單、體積小、信息化、程序化和高智能化的特點,所以能夠廣泛的應用到煤礦生產(chǎn)中。機電一體化設備不僅能夠提供勞動安全保障、減輕操作人員的勞動負擔、提高上作效率,還能增加礦工的經(jīng)濟收入,增加礦山企業(yè)的市場競爭力,帶動相關企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。在經(jīng)濟全球化的前提下,在礦山機電中,大量投入機電一體化設備,將會創(chuàng)造巨大的效益和經(jīng)濟價值,同時大量使用各種新型的機電一體化產(chǎn)品,必然會不斷的完善和提高其性能和技術,提升我國煤礦生產(chǎn)的綜合國力,為煤礦生產(chǎn)夯實基礎。在不久的未來,機電一體化技術的成熟和廣泛應用,將在國民經(jīng)濟建設、企業(yè)的技術改造和電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代方面發(fā)揮舉足輕重的作用,而其自身的發(fā)展與應用也將具有跨時代的里程碑意義。
參考文獻:
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關鍵詞:機電一體化技術 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢
隨著科技的進步,尤其是電子信息時代的來臨,將電子信息技術充分地與機電技術相整合,成就了現(xiàn)今的機電一體化技術。機電一體化技術的發(fā)展促進了工業(yè)生產(chǎn)向著機械自動化的方向邁進,同時也間接地促進了我國經(jīng)濟的發(fā)展。筆者結(jié)合自身的學習體會先就機電一體化技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢淺談一下自己的看法與觀點:
一、簡述機電一體化技術
機電一體化技術.顧名思義.結(jié)合應用機械技術和電子技術于一體。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用,機電一體化技術獲得前所未有的發(fā)展,成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統(tǒng)技術,應用范圍愈來愈廣。
機電一體化技術具體包括以下內(nèi)容:
(1)機械技術
機械技術是機電一體化的基礎,機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應,利用其它高、新技術來更新概念,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借助于計算機輔助技術,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。
(2)計算機與信息技術
其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統(tǒng)技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術均屬于計算機信息處理技術。
(3)自動控制技術
其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統(tǒng)設計,設計后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場調(diào)試,控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。
(4)傳感檢測技術
傳感檢測技術是系統(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。
(5)伺服傳動技術
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。
二、機電一體化技術的發(fā)展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合,它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展和進步。因此,機電一體化的主要發(fā)展方向如下:
1.智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。誠然,使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2.模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。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)具有標準機械接口、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雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣,可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標準,但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.網(wǎng)絡化
20世紀90年代,計算機技術等的突出成就是網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競爭也將全球化。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)絡的普及,基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術是家用電器網(wǎng)絡化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system, CIAS),使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此,機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。
【關鍵詞】機電一體化技術;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展方向
工業(yè)生產(chǎn)對于人們的生活有重要意義,例如人們?nèi)粘I钪械募矣秒娖骷吧a(chǎn)工作中所用的機械設備等都屬于工業(yè)生產(chǎn),因此工業(yè)的發(fā)展能直接影響人們的生活質(zhì)量。隨著社會的不斷發(fā)展,科學技術逐步滲透到人們生活的各個方面,在推動各行業(yè)技術水平發(fā)展的同時,也進一步推進了工業(yè)技術的發(fā)展。機電一體化技術正是處于這種社會背景之下,機械化生產(chǎn)方式才逐步向智能化、網(wǎng)絡化、環(huán)保節(jié)能化邁進。
一、機電一體化技術的發(fā)展現(xiàn)狀
機電一體化技術的起步較早,從上世紀60年代開始一些發(fā)達國家的工業(yè)生產(chǎn)中就已經(jīng)應用了數(shù)控機床的生產(chǎn)方式,而后有了計算機數(shù)控機床、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、無人化工廠、計算機集成制造系統(tǒng)、納米技術等。隨著科學技術的不斷發(fā)展,我國機電一體化技術也得到了廣泛應用,但是因為許多因素的制約,我國機電一體化技術的總體水平與發(fā)達國家相比還有不小的差距。上世紀60年代我國機械行業(yè)應用的生產(chǎn)機床仍然是最基本的裝備,不僅工藝落后,并且勞動強度較大,生產(chǎn)效率低,嚴重影響企業(yè)自身的經(jīng)濟效益。到90年代后期,機電一體化技術的簡單應用逐漸開始發(fā)展,一直到現(xiàn)在人工智能技術才得到了廣泛的應用,機電一體化技術的發(fā)展也加快了速度。
隨著機電一體化技術研究的不斷深入,該技術在人們生活中得到了廣泛的應用,例如電視機、電腦、洗衣機等等;此外,許多工廠的數(shù)控機床生產(chǎn)功能的控制等也屬于機電一體化應用。目前,隨著我國計算機系統(tǒng)技術的不斷發(fā)展,電子智能技術與機電一體化技術開始逐步結(jié)合,使機電一體化技術在智能化發(fā)展方面有了顯著的進步。例如,智能機器人不僅可以幫助人們清潔家庭衛(wèi)生,為人們帶來樂趣,還可以進行廢墟搜救等工作。雖然智能機器人的發(fā)展還處于初級階段,但是隨著科學技術的發(fā)展,機電一體化技術必將為人類的生活與生產(chǎn)作出更多貢獻。
二、機電一體化技術的未來發(fā)展方向
21世紀是屬于信息化、智能化的新時代,科學技術的發(fā)展速度使各種新型技術處于不斷改革創(chuàng)新的過程中。將機械技術、電子技術、自動處理技術等相互整合發(fā)展產(chǎn)生的新型技術不斷推進機電一體化技術的發(fā)展。因此,我國必須加強這一方面的理論研究與應用研究工作,進一步縮短與發(fā)達國家在機電一體化技術上的差距。以宏觀角度研究我國機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀,科學的預測該技術未來發(fā)展方向,對于提高該技術的研發(fā)能力具有極大的促進作用。
(一)系統(tǒng)化
將機電一體化技術系統(tǒng)的應用開放化、多樣化,不僅能夠提高工業(yè)生產(chǎn)效率,還能更加方便人們的生活。雖然多種單一的機電一體化產(chǎn)品能夠在不同方面滿足市場需求,但是多種機電一體化產(chǎn)品的整合運用,則能同時滿足實際情況中多個方面的市場需求。針對市場的多樣化需求,機電一體化產(chǎn)品也逐漸向系統(tǒng)化方向發(fā)展。努力實現(xiàn)不同種類機電一體化產(chǎn)品的兼容并用,是機電一體化技術的必然發(fā)展方向。
(二)微型化
將機械技術與電子技術以納米尺度相融合所產(chǎn)生的產(chǎn)品,就是微型機電一體化產(chǎn)品。簡單來說,是將傳統(tǒng)尺度的機電一體化產(chǎn)品進行最大限度的縮小,在通常體積上不超過1立方厘米。這種縮小并不是簡單的縮小尺寸,而是將傳統(tǒng)機械制造方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑圃欤@已經(jīng)成為了機電一體化學科中的新型技術。體積小、能耗低、運用靈活等都是微型化機電一體產(chǎn)品的特點,其在醫(yī)學、軍事等領域都已經(jīng)被廣泛運用。例如醫(yī)療過程中的微創(chuàng)技術就屬于微型機電一體化技術;軍事所用的微型間諜竊聽器也是微型機電一體化產(chǎn)品。
(三)智能化
機電一體化技術未來發(fā)展的重要方向之一必定包含智能化發(fā)展。隨著計算機技術的快速發(fā)展,人們正在不斷研發(fā)可以在多種領域替代人類智能活動的產(chǎn)品。機電一體化技術智能發(fā)展,主要表現(xiàn)在機電產(chǎn)品能產(chǎn)生類似人類邏輯思考及自我決策能力等方面。例如,在數(shù)控機床上設置人機對話功能、人類生產(chǎn)模擬程序等,都能給產(chǎn)品的生產(chǎn)操作與維護等工作方面帶來極大便利。因此,智能化發(fā)展在推動機電一體化技術的發(fā)展上可以起到較大的促進作用。
(四)環(huán)保化
隨著社會的不斷發(fā)展,自然界的各種資源物質(zhì)越來越匱乏,環(huán)境破壞問題日益嚴重,人們在尋求發(fā)展的過程已經(jīng)注意到環(huán)境保護的重要性,環(huán)保成為了各行各業(yè)技術發(fā)展的重要考慮因素。所以機電一體化技術的發(fā)展趨勢也必然會朝著環(huán)保化前進。機電一體化產(chǎn)品在設計、生產(chǎn)、包裝、使用、甚至在銷毀的整個過程中,都可以盡量提高對有限資源的利用率,最大限度的減少環(huán)境污染問題,并且保證產(chǎn)品質(zhì)量。環(huán)保化機電一體化產(chǎn)品應具有最大限度利用資源、最小限度破壞壞境的特點,這不僅是技術發(fā)展的趨勢,也是社會可持續(xù)發(fā)展的需要。
(五)網(wǎng)絡化
網(wǎng)絡技術隨著科學技術的進步也在飛速的發(fā)展之中,已經(jīng)全面滲透到人們?nèi)粘I畹母鞣礁髅妫瑸槿祟惿钆c生產(chǎn)提供了極大便利,對其它技術的發(fā)展也起到了促進作用,機電一體化技術的未來發(fā)展方向也必然會趨于網(wǎng)絡化。如今,全球經(jīng)濟的發(fā)展十分迅速,市場經(jīng)濟已經(jīng)逐步由國內(nèi)市場轉(zhuǎn)向國際市場,機電一體化技術想要掌握最新的發(fā)展狀況,就必須充分利用網(wǎng)絡了解最新技術咨詢。研究人員也可以通過網(wǎng)絡進行無國界交流,促進機電一體化技術的發(fā)展。
結(jié)束語
機電一體化技術不僅促進了工業(yè)發(fā)展,也提高了人們的生活質(zhì)量。隨著科學技術的不斷進步,將會有更多的學科技術相互交叉整合,出現(xiàn)更多有利于人類生活與生產(chǎn)的先進技術,機電一體化技術的未來發(fā)展前景也會更加廣闊。
參考文獻
[1]李舜.淺析我國機電一體化技術發(fā)展現(xiàn)狀及走向[J].科技致富向?qū)В?014,03:220.
一、火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化取得重大進展
2005年底,我國建成投產(chǎn)的煙氣脫硫機組容量由2000年的500萬千瓦上升到了5300萬千瓦,增長了近10倍,約占火電裝機容量的14%,正在建設的煙氣脫硫機組容量超過1億千瓦。目前,已有石灰石-石膏濕法、煙氣循環(huán)流化床、海水脫硫法、脫硫除塵一體化、半干法、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化法、活性焦吸附法、電子束法等十多種煙氣脫硫工藝技術得到應用。與國外情況一樣,在諸多脫硫工藝技術中,石灰石-石膏濕法煙氣脫硫仍是主流工藝技術。據(jù)統(tǒng)計,投運、在建和已經(jīng)簽訂合同的火電廠煙氣脫硫工藝技術中,石灰石-石膏濕法占90%以上。總體看,我國煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)已具備了年承擔近億千瓦裝機脫硫工程設計、設備制造及總承包能力。
(一)脫硫設備國產(chǎn)化率已達90%以上。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中的關鍵設備,如漿液循環(huán)泵、真空皮帶脫水機、增壓風機、氣氣換熱器、煙氣擋板等,國內(nèi)已具備研發(fā)和生產(chǎn)加工能力。如石家莊泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的系列脫硫漿液循環(huán)泵已應用于96個脫硫工程;成都電力機械廠生產(chǎn)的脫硫增壓風機已應用于100個脫硫工程;上海鍋爐廠生產(chǎn)的氣氣換熱器已應用于60個脫硫工程。從設備采購費用看,石灰石-石膏濕法脫硫工藝技術設備、材料國產(chǎn)化率達到90%左右,部分煙氣脫硫工程國產(chǎn)化率超過了95%,其它工藝技術的設備國產(chǎn)化率大于90%。
(二)煙氣脫硫主流工藝技術擁有自主知識產(chǎn)權。通過自主研發(fā)和引進、消化吸收再創(chuàng)新,我國已擁有了30萬千瓦級火電機組自主知識產(chǎn)權的煙氣脫硫主流工藝技術,并經(jīng)過了一年以上的工程實踐檢驗。如蘇源環(huán)保工程股份有限公司研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術,已成功應用于太倉港環(huán)保發(fā)電有限公司二期2×300MW煙氣脫硫工程;北京國電龍源環(huán)保工程有限公司在引進德國技術基礎上消化、吸收和再創(chuàng)新,擁有了自主知識產(chǎn)權的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術,并成功應用于江陰蘇龍發(fā)電有限公司三期2×330MW煙氣脫硫工程。以上兩個工程項目經(jīng)過一年多的實際運行檢驗,并通過了工程后評估,專家認為兩公司擁有自主知識產(chǎn)權的煙氣脫硫工藝技術都具有成熟、可靠、適用性強的特點,達到了國際先進水平。其它工藝技術我國大多也擁有自主知識產(chǎn)權,只是應用于機組容量20萬千瓦及以下火電機組,有些剛剛投運或正在施工建設,有待實踐檢驗。
(三)具備煙氣脫硫工程總承包能力。截止2005年底,具備一定技術、資金、人員實力,且擁有10萬千瓦及以上機組煙氣脫硫工程總承包業(yè)績的公司近50家;其中,合同容量超過200萬千瓦裝機的公司有17家,超過1000萬千瓦裝機的公司有7家。北京國電龍源環(huán)保工程有限公司總承包合同容量達到了2471萬千瓦。
(四)脫硫工程造價大幅度降低。由于煙氣脫硫設備國產(chǎn)化率大幅度提高及市場競爭等因素,煙氣脫硫工程造價大幅降低,如30萬千瓦及以上新建火電機組的煙氣脫硫工程每千瓦造價已由最初的1000多元(人民幣,下同)降到目前的200元左右。20萬千瓦及以下現(xiàn)有火電機組的煙氣脫硫工程每千瓦造價也降至250元以下。
二、存在的主要問題
(一)煙氣脫硫技術自主創(chuàng)新能力仍較低。截止目前,我國只有少數(shù)脫硫公司擁有30萬千瓦及以上機組自主知識產(chǎn)權的煙氣脫硫技術,大多數(shù)脫硫公司仍需采用國外技術,而且消化吸收、再創(chuàng)新能力較弱。采用國外技術,要向國外公司支付技術引進費和技術使用費。據(jù)初步測算,已向國外公司支付技術引進費約3.2億元,技術使用費約3億元。
(二)脫硫市場監(jiān)管急需加強。近幾年,由于脫硫市場急劇擴大,一批從事脫硫的環(huán)保公司如雨后春筍般誕生。但行業(yè)準入缺乏監(jiān)管,對脫硫公司資質(zhì)、人才、業(yè)績、融資能力等方面無明確規(guī)定,脫硫公司良莠不齊,一些脫硫公司承建的煙氣脫硫工程質(zhì)量不過關。另外,對煙氣脫硫工程招投標的監(jiān)管不到位或監(jiān)管不力,部分工程招投標存在走過場現(xiàn)象。
(三)部分脫硫設施難以高效穩(wěn)定運行。據(jù)業(yè)內(nèi)人士反映,目前已建成投產(chǎn)的煙氣脫硫設施實際投運率不足60%,減排二氧化硫的作用沒有完全發(fā)揮。主要原因:一是有些脫硫公司對國外技術和設備依賴度較高,沒有完全掌握工藝技術,系統(tǒng)設計先天不足,個別設備出現(xiàn)故障后難以及時修復;二是部分老電廠的脫硫電價政策沒及時到位;三是環(huán)保執(zhí)法不嚴,對脫硫設施日常運行缺乏嚴格監(jiān)管或監(jiān)管不到位;四是部分電廠為獲經(jīng)濟利益,故意停運脫硫設施。
三、建議
(一)加大脫硫技術自主創(chuàng)新力度。國家加大資金投入,支持煙氣脫硫的自主創(chuàng)新。對于引進的脫硫技術,創(chuàng)新的重點是降低工程造價和降低系統(tǒng)能源消耗。對于原始創(chuàng)新的,特別是已完成5萬千瓦及以上機組試驗工程的脫硫技術,創(chuàng)新的重點是適用于更大裝機容量的脫硫技術。對于已有工程業(yè)績的脫硫技術,創(chuàng)新的重點是副產(chǎn)品的有效利用和完全處置。對于關鍵設備,創(chuàng)新的重點是提高設備可靠性和使用壽命。