時(shí)間：2022-03-13 23:36:26
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機(jī)電一體化技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時(shí)，能自動(dòng)采取保護(hù)措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。
（二）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時(shí)，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化，使得生產(chǎn)能力大大提高。例如，數(shù)控機(jī)床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5～6倍。
（三）使用性能改善。機(jī)電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)最優(yōu)化操作。
（四）具有復(fù)合功能并且適用面廣。機(jī)電一體化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制，具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)和智能化等多種功能，能應(yīng)用于不同的場合和不同領(lǐng)域，滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。例如，電子式空氣斷路器具有保護(hù)特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時(shí)電流的測量、顯示和故障自動(dòng)診斷等功能，使其應(yīng)用范圍大為擴(kuò)大。
（五）調(diào)整和維護(hù)方便。機(jī)電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí)，可通過改變控制程序來實(shí)現(xiàn)工作方式的改變，以適應(yīng)不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對象，只需給定一個(gè)代碼信號輸入，即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。機(jī)電一體化產(chǎn)品的自動(dòng)化檢驗(yàn)和自動(dòng)監(jiān)視功能可對工作過程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)采取措施，使工作恢復(fù)正常。
機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛，涉及到工業(yè)生產(chǎn)過程的所有領(lǐng)域，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能，可以將其分成下述幾類。
①數(shù)控機(jī)械類。主要產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以及全自動(dòng)洗衣機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械裝置。
②電子設(shè)備類。主要產(chǎn)品包括電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、超聲波加工機(jī)以及激光測量儀等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置。
③機(jī)電結(jié)合類。主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機(jī)、形狀自動(dòng)識(shí)別裝置、CT掃描診斷機(jī)以及自動(dòng)售貨機(jī)等。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置和機(jī)械裝置的有機(jī)結(jié)合。
④電液伺服類。主要產(chǎn)品為機(jī)電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬能材料試驗(yàn)機(jī)。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置，控制機(jī)構(gòu)是接受電信號的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產(chǎn)品包括傳真機(jī)、磁盤存儲(chǔ)器、磁帶錄像機(jī)、錄音機(jī)、復(fù)印機(jī)等。這類產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機(jī)電技術(shù)的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機(jī)電融合型三類。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)化、智能化和多功能的特性，而實(shí)現(xiàn)這種多功能一般需要機(jī)電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力功能、檢測功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實(shí)現(xiàn)這些功能的各個(gè)組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
（一）機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、框架、機(jī)械傳動(dòng)和聯(lián)接等機(jī)械部分。這部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)，因此對機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。
（二）動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能，去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動(dòng)力系統(tǒng)包括電、液、氣等動(dòng)力源。機(jī)電一體化產(chǎn)品以電能利用為主，包括電源、電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路等。
（三）傳感與檢測系統(tǒng)。傳感器的作用是將機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測定的物理量，同時(shí)利用檢測系統(tǒng)的功能對這些物理量進(jìn)行測定，為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統(tǒng)的功能一般由測量儀器或儀表來實(shí)現(xiàn)，對其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測精度高、抗干擾等。
（四）信息處理及控制系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求，信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測系統(tǒng)反饋的信息，并對其進(jìn)行相應(yīng)的處理、運(yùn)算和決策，以對產(chǎn)品的運(yùn)行施以按照要求的控制，實(shí)現(xiàn)控制功能。機(jī)電一體化產(chǎn)品中，信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)的軟件和硬件以及相應(yīng)的接口所組成。
（五）執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控制信息的作用下完成要求的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般是運(yùn)動(dòng)部件，常采用機(jī)械、電液、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)因機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對象不同而有較大的差異。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者，其性能好壞決定著整個(gè)產(chǎn)品的性能，因而是機(jī)電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分。機(jī)電一體化產(chǎn)品的五個(gè)組成部分在工作時(shí)相互協(xié)調(diào)，共同完成所規(guī)定的目的功能。在結(jié)構(gòu)上，各組成部分通過各種接口及其相應(yīng)的軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。
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)電信號到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件，對系統(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
縱觀國內(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)對話功能，設(shè)置智能I／O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，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，近期很難制定國際或國內(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，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)，還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機(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疃紟砹司薮蟮淖兏铩８鞣N網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。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)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，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)，使人們在家里分享各種高技術(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。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，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，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，產(chǎn)品的綠色化更成為適應(yīng)未來發(fā)展的一大特色。
根據(jù)上文所述，接口技術(shù)在機(jī)電一體系統(tǒng)中的分類主要包含機(jī)電接口和人機(jī)接口兩種，對接口技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)用進(jìn)行具體的分析，也應(yīng)該根據(jù)接口技術(shù)的不同類型進(jìn)行有效的分析。
1機(jī)電接口在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用
首先，機(jī)電接口被應(yīng)用在機(jī)電一體化系統(tǒng)中能夠作為模擬信號的輸入接口而存在，通常在機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，對于機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信號的傳遞是由傳感器或者變送器負(fù)責(zé)，而接收并且模擬機(jī)械系統(tǒng)的輸出信號的則是機(jī)電接口。其原因是由于運(yùn)行狀態(tài)的信號多為模擬的電壓或者電流信號，而電子系統(tǒng)對這些信號無法做到有效的識(shí)別和控制，只有通過機(jī)電接口對這些信號進(jìn)行接收以及模擬，才能通過電子系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行有效的分辨，達(dá)到將機(jī)械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)兩者有效結(jié)合形成一個(gè)整體的目的。其次，機(jī)電接口被應(yīng)用在機(jī)電一體化系統(tǒng)中能夠作為模擬信號的輸出接口而存在，在機(jī)電一體化系統(tǒng)的正常運(yùn)行過程中，不僅電子系統(tǒng)對于機(jī)械系統(tǒng)的輸出信號無法有效的識(shí)別和控制，機(jī)械系統(tǒng)對于直接由電子系統(tǒng)的輸出信號也無法做到有效的識(shí)別和控制，智能有機(jī)電接口來實(shí)現(xiàn)兩者之間的有效連接，機(jī)電接口能夠?qū)τ?jì)算機(jī)的輸出信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械系統(tǒng)能夠識(shí)別的模擬電壓信號或者模擬電流信號，幫助電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對機(jī)械系統(tǒng)的智能化和信息化控制，完成機(jī)電一體化系統(tǒng)正常運(yùn)行的目的。最后，機(jī)電接口能夠作為機(jī)電一體化系統(tǒng)中的開關(guān)信號通道接口而存在。在機(jī)電一體化系統(tǒng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不僅要對機(jī)械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)連接做好接口設(shè)置工作，還有許多需要需要處理的開關(guān)閉合和斷開信號、指示燈的顯示與熄滅信號、繼電器和接觸器的吸合與釋放信號等等需要處理，這些信號的模擬、輸入以及輸出同樣需要用到機(jī)電接口。因此機(jī)電接口也能夠作為保證機(jī)電一體化系統(tǒng)中的開關(guān)信號的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的開關(guān)信號通道接口而存在。
2人機(jī)接口在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用
人機(jī)接口在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用主要是負(fù)責(zé)將技術(shù)人員的指令翻譯成相關(guān)的信號輸送到機(jī)電系統(tǒng)中，進(jìn)行控制指令與動(dòng)作指令之間的信息交換，保證機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠在工作人員的控制和管理下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此人機(jī)接口在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用主要是作為拔盤輸入接口、鍵盤輸入接口以及鍵盤輸出接口而存在。其中撥盤輸入接口的功能主要是負(fù)責(zé)機(jī)電一體化系統(tǒng)中系統(tǒng)參數(shù)的修正與控制作用，能夠幫助工作人員對機(jī)電一體化系統(tǒng)中的諸多參數(shù)信息完成相關(guān)的調(diào)整工作，而鍵盤輸入接口則是作為向電子技系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)鍵盤輸入和輸出接口而存在，其能夠幫助電子系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)與鍵盤之間的有效連接，其中電子系統(tǒng)的鍵盤又可以分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤，兩者分別具有不同的優(yōu)勢和劣勢，然而總體都能夠滿足電子系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的諸多功能上的要求。
3結(jié)語
總體來講，接口技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用主要可以分為機(jī)電接口和人機(jī)接口在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的不同運(yùn)用，幫助機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)諸多不同的功能，以上功概括來講就是幫助機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的有效連接，實(shí)現(xiàn)兩者在連接過程中各個(gè)功能模塊的連接要求和運(yùn)轉(zhuǎn)要求，從而有效的提升機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高機(jī)電一體化系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量。
作者：楊志威單位：廣東省輕工業(yè)高級技工學(xué)校
協(xié)會(huì)深刻認(rèn)識(shí)到，在這輪全球性金融危機(jī)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的大潮中，行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)施越早，轉(zhuǎn)型升級就能越快。作為為下游行業(yè)提供加工裝備的縫制機(jī)械行業(yè)，實(shí)施結(jié)構(gòu)調(diào)整的核心就是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和產(chǎn)品技術(shù)的升級，通過調(diào)整和升級去滿足下游行業(yè)的發(fā)展需求。而行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向就是發(fā)展智能、高效的機(jī)電一體化縫制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、省人工；產(chǎn)品技術(shù)的升級就是提升產(chǎn)品的技術(shù)和質(zhì)量發(fā)展水平，推動(dòng)產(chǎn)品由中低端向中高端升級，提高市場競爭力和品牌影響力。為此，近年來，協(xié)會(huì)抓住發(fā)展機(jī)電一體化高效縫制機(jī)械這條產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整主線不動(dòng)搖，推動(dòng)行業(yè)步入增量取代存量的發(fā)展新周期，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)平穩(wěn)復(fù)蘇和持續(xù)發(fā)展，取得了較為明顯的調(diào)整成效。
一、多管齊下引導(dǎo)行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向
機(jī)電一體化方向快速調(diào)整
1. 通過編制《行業(yè)“十二五”科技開發(fā)指南》，明確將光機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用研究列為“十二五”關(guān)鍵領(lǐng)域，將高效電腦平縫機(jī)、電子花樣機(jī)等設(shè)備列為優(yōu)先研發(fā)項(xiàng)目，引導(dǎo)企業(yè)向光機(jī)電一體化產(chǎn)品方向傾斜。
2. 通過協(xié)會(huì)主辦的國際展會(huì)鼓勵(lì)企業(yè)展示機(jī)電一體化新品。協(xié)會(huì)將2011、2013CISMA展會(huì)主題分別定為“質(zhì)量、效益、綠色”和“品質(zhì)、效率、智能”，通過舉行優(yōu)秀新產(chǎn)品評選，以新產(chǎn)品獲獎(jiǎng)等級來適當(dāng)減免企業(yè)參展攤位費(fèi)用的舉措進(jìn)行資金獎(jiǎng)勵(lì)，支持鼓勵(lì)企業(yè)創(chuàng)新和展示高效、環(huán)保的縫制設(shè)備。如，在CISMA2013優(yōu)秀新產(chǎn)品評選中，獲獎(jiǎng)的52個(gè)產(chǎn)品100%為機(jī)電一體化新產(chǎn)品。據(jù)協(xié)會(huì)對參力CISMA2013的40家骨干整機(jī)企業(yè)展示的產(chǎn)品進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)顯示，機(jī)電一體化產(chǎn)品的展示比重已經(jīng)由2011年的60%快速提升至 2013年的90%。
3. 定期舉辦行業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)交流和《機(jī)電一體化技術(shù)研究與創(chuàng)新優(yōu)秀論文》征文與評選表彰活動(dòng)。自2011起，協(xié)會(huì)依托電子電控專業(yè)委員會(huì)工作，每年舉辦機(jī)電一體化技術(shù)交流，組織行業(yè)科技人員開展技術(shù)交流；連續(xù)舉辦了兩屆機(jī)電論文征文與評選表彰活動(dòng)，征集論文上百篇，其中40余篇優(yōu)秀論文被推薦至各類核心及國家學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。較好的發(fā)揮了促進(jìn)電控技術(shù)研究和交流提升的目的。
4. 在國家發(fā)改委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》等產(chǎn)業(yè)政策層面，積極將“機(jī)電一體化高效節(jié)能縫制機(jī)械”列為優(yōu)先和鼓勵(lì)發(fā)展目錄，發(fā)揮了重要的產(chǎn)業(yè)調(diào)控和政策導(dǎo)向作用。
通過以上工作引導(dǎo)和推動(dòng)，行業(yè)近年來產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，機(jī)電一體化產(chǎn)品占比大幅提升。據(jù)協(xié)會(huì)2013年最新行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，機(jī)電一體化高效節(jié)能縫制機(jī)械總產(chǎn)量占工業(yè)縫制機(jī)械總量的比例已由2009年的10%提升到目前的49%；平、包、繃等大宗主導(dǎo)產(chǎn)品中機(jī)電一體化產(chǎn)品占比由2009年的15%提升到目前的55%。其中，電腦平縫機(jī)2013年總產(chǎn)量高達(dá)270萬臺(tái)，同比猛增80%，首次超過機(jī)械型普通平縫機(jī)產(chǎn)量。
二、以實(shí)施行業(yè)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目為著力點(diǎn)
推動(dòng)產(chǎn)品技術(shù)升級
為促進(jìn)行業(yè)產(chǎn)品技術(shù)升級，創(chuàng)造具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)與產(chǎn)品，提升行業(yè)整體技術(shù)發(fā)展水平，在中輕聯(lián)的組織領(lǐng)導(dǎo)下，協(xié)會(huì)2008年聯(lián)合骨干企業(yè)向國家科技部申報(bào)了《高效節(jié)能縫制設(shè)備》國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，該項(xiàng)目于2010年正式批準(zhǔn)立項(xiàng)實(shí)施。三年來，參與典型高效節(jié)能縫制設(shè)備課題研究的主要企業(yè)均已完成了各自負(fù)責(zé)的高性能電腦平縫機(jī)、電子花樣機(jī)和電控上袖機(jī)的整機(jī)產(chǎn)品試制、定型及示范生產(chǎn)線的建設(shè)。參與伺服控制系統(tǒng)課題研究的主要企業(yè)均已各自建成具備標(biāo)準(zhǔn)軟硬件接口及靈活定制功能的多軸縫制設(shè)備電控系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，完成了典型產(chǎn)品的測試、定型、優(yōu)化，建成了年生產(chǎn)能力1萬臺(tái)以上高性能多軸縫制機(jī)械伺服控制系統(tǒng)生產(chǎn)示范線。
經(jīng)攻關(guān)成果聯(lián)合測試，高效電腦平縫機(jī)可實(shí)現(xiàn)5000針/分鐘，電子花樣機(jī)可實(shí)現(xiàn)2800針/分鐘、電子上袖機(jī)可實(shí)現(xiàn)3500針/分鐘的最高縫紉速度，產(chǎn)品平均節(jié)電30%，效率提升20%以上，機(jī)器噪音、振動(dòng)等各項(xiàng)主要技術(shù)性能指標(biāo)完全達(dá)到了國外先進(jìn)技術(shù)水平。同時(shí)，該課題還累計(jì)14篇，申請專利16項(xiàng)，計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán) 4項(xiàng)，開發(fā)完成面向電子套接機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件1套，縫制機(jī)械參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件1套，完成制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)，參與制修訂國際標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，國家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)。
通過組織實(shí)施行業(yè)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，各參與企業(yè)累計(jì)配套投入科研資金近1200萬元，購置了一批先進(jìn)高精密的試驗(yàn)儀器與設(shè)備，培養(yǎng)了一批既有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)又有豐富理論知識(shí)的青年科技人才，科研成果在提升各企業(yè)自身科研技術(shù)實(shí)力的同時(shí)，也通過新產(chǎn)品的市場配套和示范推廣，有力帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平。如，北京大豪公司在課題研發(fā)過程推出的HSC高壓閉環(huán)系統(tǒng)、綿陽58所的HDSC全伺服系統(tǒng)、鮑麥克斯公司的MT系列多軸伺服系統(tǒng)、中捷股份公司W(wǎng)R系列系統(tǒng)在國內(nèi)外市場上配套電子套結(jié)機(jī)、花樣機(jī)、曲折縫、鎖眼機(jī)、自動(dòng)縫制單元等機(jī)器累計(jì)逾4萬多臺(tái)，創(chuàng)造產(chǎn)值近10億元人民幣，有效填補(bǔ)了行業(yè)中高端縫制設(shè)備電控系統(tǒng)領(lǐng)域的空白。
目前該課題已經(jīng)結(jié)題并進(jìn)入全面驗(yàn)收環(huán)節(jié)，協(xié)會(huì)下步重點(diǎn)組織做好科研成果的行業(yè)示范和推廣，加快行業(yè)高效節(jié)能縫制設(shè)備的全面升級和更新?lián)Q代。
三、以實(shí)施產(chǎn)品質(zhì)量提升工程為抓手打造
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 發(fā)展趨勢 機(jī)械工業(yè)
1前言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展．極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域．由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化．使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)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(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。論文 畢業(yè)論文
2機(jī)電一體化的優(yōu)點(diǎn)
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)．將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱 其涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面．是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)．而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊．這是機(jī)電一體化與機(jī)械+電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別機(jī)械工程技術(shù)由純機(jī)械發(fā)展到機(jī)械電氣化．仍屬傳統(tǒng)機(jī)械．其主要功能依然是代替和放大的體力 但是發(fā)展到機(jī)電一體化后．其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外．還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)等 即機(jī)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。機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別是智能化 機(jī)電一體化產(chǎn)品的典型例子有：數(shù)控加工中心、機(jī)器人以及具有檢測控制性能的數(shù)碼相機(jī)等。總之．一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)主要是由機(jī)械裝置、執(zhí)行裝置、動(dòng)力源、傳感器、計(jì)算機(jī)這五個(gè)要素構(gòu)成。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展歷史
2O世紀(jì)6O年代以來．人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能后．刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，再后來計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展更進(jìn)一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ) 大約到20世紀(jì)8O年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)：機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展：各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持：2O世紀(jì)9O年代后期．開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段．機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化．微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳．出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法．機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。
我國是從20世紀(jì)8O年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。許多大專院校、研究機(jī)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．取得了一定成果，但與歐美、日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合。它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。
機(jī)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(xué)科．隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展．還將被賦予新的內(nèi)容。
4 機(jī)電一體化發(fā)展趨勢的分析
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下：
4．1 智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(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)。誠然使機(jī)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(jī)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。
4．2 模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。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。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)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(jī)械裝置。這樣可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，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(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，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
4．3 網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。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、教育等人們?nèi)粘Ｉ疃紟砹司薮蟮淖兏铩８鞣N網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。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)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，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)(computer integrated appliancesystem，CIAS)，使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4．4 微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1cm。的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)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(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
4．5 綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)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(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，綠色化是時(shí)代的趨勢。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，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，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。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。
摘要：機(jī)電一體化是一項(xiàng)交叉密集型技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展，本文對機(jī)械一體化在該領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行探究。本文立足于機(jī)電一體化內(nèi)涵等理論，分析機(jī)電一體化的多元具體化應(yīng)用，并對應(yīng)用趨勢進(jìn)行展望。
關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；機(jī)電一體化；應(yīng)用
引言
伴隨著現(xiàn)代社會(huì)不斷發(fā)展，各種科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，完善。各類的學(xué)科融合也愈加密切。通過多種學(xué)科技術(shù)融合發(fā)展，極大的促進(jìn)了工作效率，精化了發(fā)展途徑。舉個(gè)例子，就目前來看，機(jī)電一體化技術(shù)在多種領(lǐng)域的實(shí)際技術(shù)操作中都應(yīng)用到。通過其技術(shù)的精確性和操作便捷性性等來大力的推進(jìn)，改良了當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)，技術(shù)，管理層面的模式操作。需要注意的是，目前針對于此的技術(shù)操作仍屬于初級發(fā)展階段，還需后續(xù)不斷的研究深化。本文通過對其技術(shù)應(yīng)用的分析為后續(xù)的研究發(fā)展做先行探索。
一、機(jī)電一體化內(nèi)涵及作用
（一）機(jī)電一體化內(nèi)涵
“機(jī)械電子學(xué)”，也就是機(jī)電一體化的學(xué)科表達(dá)，機(jī)電一體化技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的新型技術(shù)。通過將計(jì)算機(jī)，機(jī)械制造，機(jī)械控制技術(shù)等技術(shù)融合貫通，互相聯(lián)系。來達(dá)成更為高效的操作需求。從上個(gè)世紀(jì)中期，就有開始將電子技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械操作中的實(shí)例，并取得一定的實(shí)踐成果。在后來的發(fā)展中，電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)不斷的融合發(fā)展。伴隨著機(jī)電一體化進(jìn)程的不斷深入，更智能，更高效成為了后續(xù)發(fā)展的主旋律。以機(jī)電一體化為大綱發(fā)展，囊括機(jī)械制造，電子信息技術(shù)，機(jī)械控制，系統(tǒng)傳感服務(wù)等等，逐漸運(yùn)用到了更多的領(lǐng)域。
（二）機(jī)電一體化作用
通過運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，在機(jī)械制造領(lǐng)域來說能夠更好的去設(shè)計(jì)，匹配符合人們需求的機(jī)械產(chǎn)品。從而進(jìn)一步推動(dòng)當(dāng)前的機(jī)械智能發(fā)展。結(jié)合實(shí)際的運(yùn)用所需，當(dāng)前運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)制造的產(chǎn)品多符合輕便，易于操作，攜帶等特點(diǎn)，能夠更好的為人們提供信息服務(wù)。伴隨著人工智能的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，控制自動(dòng)化，電子產(chǎn)品自動(dòng)化，以及智能機(jī)器人等等不斷問世，推動(dòng)了行業(yè)發(fā)展。從大環(huán)境來看推動(dòng)了當(dāng)前的國體經(jīng)濟(jì)發(fā)展，優(yōu)化了當(dāng)前的生產(chǎn)模式。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)
（一）自動(dòng)檢測
機(jī)電一體化技術(shù)與計(jì)算機(jī)操作技術(shù)密切相關(guān)。通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來對機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，操作指示，同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)也運(yùn)用在機(jī)電一體化技術(shù)的檢測，修正環(huán)節(jié)。通過對機(jī)械制造，機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的信息采集，數(shù)據(jù)分析。來對其進(jìn)行技術(shù)檢測，針對操作過程中出現(xiàn)的程序錯(cuò)誤和異常情況檢索，并通過計(jì)算機(jī)技術(shù)演算制定相應(yīng)的應(yīng)對方案。以警報(bào)預(yù)警的形勢對外傳送，便與操作人員發(fā)現(xiàn)處理。在通過計(jì)算機(jī)技術(shù)管理下進(jìn)行機(jī)械制造，機(jī)械設(shè)計(jì)更具有安全性，穩(wěn)定性與操作便易性。
（二）高精度
作為新型的機(jī)電融合技術(shù)，機(jī)電一體化具有高精度，高效率的特點(diǎn)，在進(jìn)行機(jī)械制造，機(jī)械設(shè)計(jì)之前對其所需數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)控配比，保證操作步驟的準(zhǔn)確性，極大的提升了操作效率。現(xiàn)代的設(shè)計(jì)，制造業(yè)不斷的完善發(fā)展自身生產(chǎn)的流程穩(wěn)定性，準(zhǔn)確性。保障了生產(chǎn)準(zhǔn)確度，提升整體的操作規(guī)范性。舉個(gè)例子，在進(jìn)行建筑施工時(shí)需要進(jìn)行混凝土攪拌，其中投入的物料比是一個(gè)需要精確度較高的操作。而通過電子計(jì)算機(jī)技術(shù)對其實(shí)際的物料比調(diào)控，再結(jié)合機(jī)械按配比投入，保障了混凝土質(zhì)量。整體而言，此種高精度的操作環(huán)節(jié)極大的提升了工程建設(shè)效率。
（三）低耗能
除此之外，機(jī)電一體化技術(shù)還有著損耗低的優(yōu)勢，舊式的工程建設(shè)過程中，由于缺少計(jì)算機(jī)的精確管控，不能及時(shí)更進(jìn)管理建設(shè)信息，在實(shí)際建設(shè)中出現(xiàn)問題時(shí)需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行每個(gè)操作環(huán)節(jié)的技術(shù)檢測。此種工作模式不僅浪費(fèi)人工成本，還不能完全保障其檢測質(zhì)量，操作效率低下。而計(jì)算機(jī)技術(shù)下通過即時(shí)使用的最低損耗量來進(jìn)行工程建設(shè)，最大限度的降低了物料，建設(shè)成本損耗。
三、機(jī)電一體化具體應(yīng)用領(lǐng)域分析
（一）監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用
不僅僅是提升整體的工程建設(shè)效率，機(jī)電一體化技術(shù)還能維護(hù)建設(shè)過程中的設(shè)備運(yùn)行，通過一體化技術(shù)來對工作環(huán)境中的建設(shè)儀器，設(shè)備進(jìn)行技術(shù)，故障檢測，一般情況下，當(dāng)出現(xiàn)檢測故障時(shí)情況時(shí)，檢測儀器通過警示，聲音，調(diào)節(jié)亮度等對外播報(bào)，便與技術(shù)維修人員更快的針對故障部位進(jìn)行維修，在保障建設(shè)效率的同時(shí)降低建設(shè)損耗。而監(jiān)控管理過程也能更為直觀的了解到建設(shè)進(jìn)程從而依此制定后續(xù)的建設(shè)方案。
（二）調(diào)整施工精度領(lǐng)域應(yīng)用
在過去傳統(tǒng)的工程建設(shè)中，在面臨建設(shè)精確數(shù)據(jù)時(shí)需要進(jìn)行更多的人工演算，在出現(xiàn)設(shè)計(jì)誤差和偏差情況下，都有可能差之毫厘失之千里。從而影響到整體的工程建設(shè)質(zhì)量。而引入機(jī)電一體化技術(shù)后，能夠更好的對建設(shè)施工過程進(jìn)行精確調(diào)控。
（三）節(jié)能領(lǐng)域應(yīng)用
在減少能源損耗，最大限度的運(yùn)用已有材料方面，機(jī)電一體化技術(shù)可以很好的通過精確的電子計(jì)算來對現(xiàn)有物料配比，分配其建設(shè)任務(wù)。保持當(dāng)前的各項(xiàng)建設(shè)數(shù)值維持在臨界工作值，在保證建設(shè)效率的同時(shí)最大限度的節(jié)省了建設(shè)生產(chǎn)所需材料。與舊式的工程建設(shè)相比，不僅是建設(shè)效率的提高，建設(shè)材料的節(jié)省，還能將當(dāng)前的建設(shè)材料最大限度的使用，將各級建設(shè)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合。
四、機(jī)電一體化應(yīng)用領(lǐng)域趨勢與發(fā)展方向
（一）機(jī)電一體化的應(yīng)用趨勢
就目前來看，機(jī)電一體化技術(shù)在今后的網(wǎng)絡(luò)信息安全維護(hù)，微電子技術(shù)，傳感器方面的應(yīng)用將會(huì)有較好的發(fā)展前景。
伴隨著當(dāng)前社會(huì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)受眾越來越廣。所以，結(jié)合時(shí)展大環(huán)境，將機(jī)電一體化技術(shù)同網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)捆綁發(fā)展。實(shí)現(xiàn)一加一大于二的發(fā)展建設(shè)。在保障機(jī)電一體化技術(shù)的市場競爭力的同時(shí)，更為便易的為網(wǎng)絡(luò)用戶服務(wù)，保障其活躍用戶黏性。而機(jī)電一體化技術(shù)與微電子領(lǐng)域相結(jié)合，將其使用模式優(yōu)化，更加靈巧，輕便。除此之外，機(jī)電一體化技術(shù)與傳感器的聯(lián)合應(yīng)用，提高了操作精確性。
（二）機(jī)電一體化的發(fā)展方向
長久來看，機(jī)電一體化的今后發(fā)展延生方向有微型化，系統(tǒng)化和智能化三類。伴隨著當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，成熟，人們更傾向于使用便捷，操作簡單，輕巧靈便的工具。通過運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)將其與微型設(shè)計(jì)結(jié)合，必將受到人們喜愛，推廣。從工程建設(shè)方面來看，整體的操作流程繁瑣復(fù)雜，為了達(dá)成對各個(gè)操作建設(shè)環(huán)節(jié)的進(jìn)度了解，從而更好的制定后續(xù)的建設(shè)方案，采用機(jī)電一體化技術(shù)對其調(diào)控，管理，整合建設(shè)施工的各項(xiàng)建設(shè)任務(wù)。此外，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，各項(xiàng)行業(yè)，建設(shè)設(shè)計(jì)都講求人工智能。在人工智能領(lǐng)域，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展，提高生產(chǎn)效率，降低能源損耗。
結(jié)語
結(jié)合上述，本文文章旨在探討在工程建設(shè)，機(jī)電制造，設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化技術(shù)的合理應(yīng)用。在了解機(jī)電一體化運(yùn)用技術(shù)后將其合理科學(xué)的結(jié)合到工程建設(shè)環(huán)節(jié)，提高建設(shè)效率降低物料損耗，提高建設(shè)精確性。在今后的發(fā)展過程中可與微型電子，人工智能領(lǐng)域相結(jié)合。彰顯其良好的發(fā)展前景。同時(shí)，通過本篇文章的表訴，為后續(xù)的研發(fā)人員做前行調(diào)查。望后續(xù)能有更多的專家學(xué)者投身于新型機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用不同的建設(shè)領(lǐng)域中。促進(jìn)機(jī)械，機(jī)電建設(shè)行業(yè)發(fā)展。
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[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化 技能大賽 中職 機(jī)電專業(yè) 教學(xué)改革 技能實(shí)訓(xùn)
中等職業(yè)學(xué)校技能比賽并不是社會(huì)新鮮事物，很多年前它就是我國技術(shù)學(xué)校、中專和大學(xué)內(nèi)部選拔人才的一種方式，很多勞動(dòng)模范和技術(shù)能手從技能比賽中脫穎而出。隨著職業(yè)教育不斷發(fā)展以及企業(yè)職業(yè)崗位對人才規(guī)格、能力要求的提高，傳統(tǒng)的中等職業(yè)學(xué)校對學(xué)生的培養(yǎng)方式已經(jīng)無法滿足企業(yè)對人才提出的技能要求。所以，在國家教育部的指導(dǎo)下，全國中等職業(yè)學(xué)校技能大賽作為一種新的制度出現(xiàn)，開拓出一條“以就業(yè)為導(dǎo)向，以大賽促專業(yè)建設(shè)改革”的職業(yè)學(xué)校，不斷提升教學(xué)質(zhì)量的革新之路。
大賽在推進(jìn)職業(yè)教育教學(xué)改革方面進(jìn)行了很多有效的探索和嘗試，取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，得到了學(xué)校和社會(huì)的認(rèn)可，逐步形成了“普通教育有高考，職業(yè)教育有大賽”以及將技能大賽“覆蓋所有中等職業(yè)學(xué)校、覆蓋所有專業(yè)、覆蓋所有教師、覆蓋所有學(xué)生”的良好局面。大賽檢閱了職業(yè)教育的教學(xué)成果，同時(shí)展示了職教學(xué)生的精湛技能、認(rèn)真負(fù)責(zé)的職業(yè)態(tài)度，體現(xiàn)了學(xué)生既有專業(yè)知識(shí)，又有拓展能力和實(shí)際操作能力的綜合素養(yǎng)。本人作為一名中職學(xué)校教師，從事機(jī)電專業(yè)教學(xué)已有6年，連續(xù)3年帶領(lǐng)學(xué)生參加青海省中等職學(xué)校技能大賽，經(jīng)本人指導(dǎo)過的學(xué)生在青海省中等職業(yè)學(xué)校技能大賽中取得了優(yōu)異的成績。現(xiàn)在此談?wù)剻C(jī)電一體化技能大賽如何為我校機(jī)電專業(yè)教學(xué)指明了方向。
機(jī)電一體化技能大賽促進(jìn)職業(yè)教育模式的轉(zhuǎn)變。
技能大賽促進(jìn)了職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式的根本轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)了職業(yè)教育的根本特性，實(shí)現(xiàn)了引導(dǎo)職業(yè)教育科學(xué)發(fā)展。它不僅檢驗(yàn)了學(xué)生的技能水平，檢驗(yàn)了學(xué)校的師資力量，同時(shí)也檢驗(yàn)了學(xué)校的課程建設(shè)和管理水平，是一場從學(xué)生到學(xué)校的全方位檢驗(yàn)。
我校地處青海省互助縣，學(xué)校堅(jiān)持以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向的辦學(xué)方針，在落實(shí)“培養(yǎng)我省產(chǎn)業(yè)群急需的一線技術(shù)工人”這個(gè)辦學(xué)目標(biāo)上，把“工學(xué)結(jié)合、校企合作”作為人才培養(yǎng)模式的切入點(diǎn)，嘗試探索推進(jìn)“1+1+1”的辦學(xué)模式，工學(xué)交替，半工半讀，把學(xué)生技能比賽、學(xué)科建設(shè)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)與職業(yè)資格取證作為工作重點(diǎn)，提高學(xué)生的職業(yè)能力與綜合素質(zhì)，幫助學(xué)生順利完成由學(xué)生身份到企業(yè)員工身份的轉(zhuǎn)變與適應(yīng)，把學(xué)校辦成特色鮮明、效果明顯、能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的技術(shù)工人的培養(yǎng)基地。
打造職業(yè)教育特色專業(yè)，培養(yǎng)技能型人才。
依據(jù)機(jī)電一體化大賽指導(dǎo)思想，調(diào)整課程模塊化設(shè)置在機(jī)電專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中提出培養(yǎng)目標(biāo)是“應(yīng)用型、技能型實(shí)用人才”，除此之外，還要增加競爭意識(shí)的培養(yǎng)和創(chuàng)造思維的培養(yǎng)，突出職業(yè)道德教育，加強(qiáng)綜合職業(yè)能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。另外，要體現(xiàn)使一部分學(xué)生畢業(yè)后升入高等職業(yè)教育繼續(xù)深造的目標(biāo)要求。所以，課程設(shè)計(jì)要通過教育思想、體制、內(nèi)容、方法、手段的創(chuàng)新，根據(jù)我省產(chǎn)業(yè)需求進(jìn)行開發(fā)。結(jié)合我校情況，將課程設(shè)置分為幾個(gè)模塊：文化基礎(chǔ)模塊、專業(yè)理論模塊、技能實(shí)訓(xùn)模塊和崗位訓(xùn)練模塊。學(xué)生在學(xué)完文化基礎(chǔ)課和基本專業(yè)理論課后，設(shè)置鉗工、車工、維修電工、電子電器四個(gè)技能實(shí)訓(xùn)模塊。不但要訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手操作能力，而且要求學(xué)生取得相應(yīng)模塊的職業(yè)資格等級證書，這樣有利于學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生更貼近于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。
根據(jù)機(jī)電一體化大賽考核內(nèi)容，提出技能教學(xué)方法為使教學(xué)過程更加符合當(dāng)代中專生的特點(diǎn)，突出中等職業(yè)學(xué)生的職業(yè)技能培養(yǎng)，針對機(jī)電專業(yè)職業(yè)技能教學(xué)要求，提出技能教學(xué)方法。把以學(xué)習(xí)課程為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)會(huì)技術(shù)、完成任務(wù)為中心，以項(xiàng)目形式體現(xiàn)其教學(xué)內(nèi)容。全國大賽機(jī)電一體化項(xiàng)目的主要形式就是用PLC編程實(shí)現(xiàn)任務(wù)控制，所以，我在《PLC技術(shù)及應(yīng)用》課程教學(xué)中主要采用項(xiàng)目教學(xué)為手段，不斷提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)控制，制定相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，讓學(xué)生分組完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，是學(xué)生不斷提高解決實(shí)際問題的能力。以PLC（Fx2n系列）為例，首先讓學(xué)生用學(xué)過的指令實(shí)現(xiàn)各種電氣控制線路圖，模擬實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)控制中的小項(xiàng)目，如電機(jī)順序控制、工業(yè)洗衣機(jī)、自動(dòng)軋鋼線、郵件分揀系統(tǒng)等；然后在機(jī)電氣一體化實(shí)訓(xùn)臺(tái)進(jìn)行分塊練習(xí)，熟練掌握每一個(gè)單元的自動(dòng)控制功能；最終目標(biāo)是將各單元組合為能夠?qū)崿F(xiàn)不同生產(chǎn)要求的控制系統(tǒng)。這些技能訓(xùn)練都來自我們身邊的生活和生產(chǎn)，學(xué)生對教學(xué)課題感興趣，認(rèn)識(shí)到所學(xué)的東西非常有用，能解決現(xiàn)實(shí)問題，學(xué)習(xí)熱情自然高漲起來，從而學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性也隨著提高。教師積極利用這一點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思維，開始由教師提出問題，激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、解決問題，再逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生提出問題、自行分析問題和解決問題。這樣，不但提高了學(xué)生學(xué)習(xí)PLC知識(shí)的興趣，而且還提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
分析機(jī)電一體化大賽出題形式，開展實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)。
縱觀近幾年全國技能大賽機(jī)電一體化項(xiàng)目的試題，都是模擬企業(yè)中自動(dòng)化控制要求較高的流水線生產(chǎn)設(shè)備設(shè)定的控制要求。當(dāng)然，對這些題目我們在平時(shí)教學(xué)中不可能遇到，但是對于這樣的任務(wù)要求，可以拆分為幾個(gè)子項(xiàng)目進(jìn)行處理，這就是我們近年來研究的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)。筆者結(jié)合近幾年的機(jī)電專業(yè)課教學(xué)實(shí)踐，將實(shí)訓(xùn)內(nèi)容劃分成若干個(gè)可獨(dú)立進(jìn)行的基本訓(xùn)練單元，每個(gè)訓(xùn)練單元對應(yīng)一個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。以《維修電工》課程為例。這門課有一個(gè)明顯的特點(diǎn)，就是計(jì)算少，理解內(nèi)容較多，動(dòng)手能力訓(xùn)練項(xiàng)目較多。那么，如何使學(xué)生更快、更容易、更輕松地學(xué)好這門課程呢？本人主要采用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行學(xué)生的技能訓(xùn)練。首先要圍繞專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃要求，根據(jù)實(shí)訓(xùn)室的具體條件設(shè)置維修電工實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；接著按照基本技能訓(xùn)練、專業(yè)技能訓(xùn)練、綜合應(yīng)用訓(xùn)練模塊進(jìn)行分類（其中綜合應(yīng)用訓(xùn)練項(xiàng)目可獨(dú)立設(shè)置為實(shí)訓(xùn)課程，如電機(jī)與電器控制），以一個(gè)可獨(dú)立進(jìn)行的、有完整教學(xué)內(nèi)容的訓(xùn)練單元作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，并要求有成果展示。學(xué)生要根據(jù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的任務(wù)要求，包括實(shí)訓(xùn)目的、方法、步驟、要求、達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)以及所需的儀器、設(shè)備、工具、材料等，進(jìn)行獨(dú)立的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。最后，學(xué)生完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目并寫出實(shí)訓(xùn)報(bào)告；教師要給出此次實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的評價(jià)。經(jīng)過幾年的教學(xué)摸索，結(jié)合平時(shí)的實(shí)際技能的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，這種項(xiàng)目教學(xué)法使教學(xué)效果有了明顯的提高。
從技能大賽中發(fā)現(xiàn)問題，加強(qiáng)教師的實(shí)踐能力。
隨著我省的開發(fā)開放，我校不斷探索推進(jìn)“1+1+1”的辦學(xué)模式，即一年基礎(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)、一年動(dòng)手實(shí)踐能力培訓(xùn)、一年到企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)。在頂崗實(shí)習(xí)中，學(xué)生帶著任務(wù)按照崗位技能的要求參加鍛煉，企業(yè)按照準(zhǔn)職工進(jìn)行管理，讓學(xué)生參與具體的生產(chǎn)實(shí)際操作。同時(shí)，教師要與學(xué)生共同下企業(yè)，不僅把學(xué)生管理從學(xué)校延伸到企業(yè)，而且促進(jìn)了“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)，讓學(xué)生和教師在企業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下熟悉掌握新知識(shí)、新技術(shù)和新工藝，在生產(chǎn)實(shí)踐中得到鍛煉，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和職業(yè)能力。教師也可以接受新的專業(yè)知識(shí)和信息，掌握專業(yè)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，了解企業(yè)和社會(huì)對本專業(yè)的需求。教師從技能大賽中發(fā)現(xiàn)問題并在企業(yè)實(shí)踐中尋求學(xué)習(xí)路徑和解決辦法，這是提高教師參加企業(yè)實(shí)踐的關(guān)鍵所在。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是促進(jìn)教師學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)、提高專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)能力的有效途徑。學(xué)校通過校企合作，積極開展技術(shù)攻關(guān)或產(chǎn)品研發(fā)，也可以利用本專業(yè)的技術(shù)力量，開展科技服務(wù)活動(dòng)，培養(yǎng)教師的科研素質(zhì)、創(chuàng)新能力和技術(shù)應(yīng)用能力，提高教師的實(shí)踐能力。
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，教育的方法和手段應(yīng)適應(yīng)這一發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的純理論教學(xué)已不能適應(yīng)新的教育目標(biāo)，加強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的教育已勢在必行。本論文所探討的機(jī)電一體化課程教學(xué)方法及其教學(xué)改革策略的應(yīng)用研究，是結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)中等職業(yè)學(xué)校機(jī)電一體化類課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置及其實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀而提出來的，能夠有效地提高機(jī)電一體化類課程的教學(xué)效果，對于這一類的理論知識(shí)多且深、動(dòng)手實(shí)踐能力要求高的課程而言，必須要不斷加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的份量，而本論文也是重點(diǎn)探討如何開展實(shí)踐動(dòng)手能力的訓(xùn)練，對于進(jìn)一步提高機(jī)電一體化類課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)效果無論是在理論方面還是在實(shí)踐方面都具有較好的借鑒和指導(dǎo)意義。
技能大賽是對我國職業(yè)教育成果的大檢閱，它不僅引導(dǎo)人們重新認(rèn)識(shí)職業(yè)教育，而且讓社會(huì)重視和支持職業(yè)教育。中職學(xué)校以此促進(jìn)教育模式改革、課程教學(xué)改革、人才培養(yǎng)、“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)和實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，形成了“普教有高考，職教有大賽”的新局面。
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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；方法論
引言
機(jī)電設(shè)備往往是多工程應(yīng)用領(lǐng)域綜合產(chǎn)品，需要研發(fā)人員及從業(yè)使用人員具備多學(xué)科的背景知識(shí)。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論從系統(tǒng)全局的角度出發(fā)，全面闡述機(jī)電一體化的設(shè)備設(shè)計(jì)過程，對于研發(fā)機(jī)電設(shè)備具有極其重要的指導(dǎo)意義。在當(dāng)今工業(yè)4.0背景下，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論被賦予了更多時(shí)代使命，需要解決更多實(shí)際問題。國內(nèi)外學(xué)者的相關(guān)理論研究成果早已層出不窮，本文將研究分析國內(nèi)外關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論的發(fā)展現(xiàn)狀。
1機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論的發(fā)展階段
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論與機(jī)電一體化的發(fā)展密切相關(guān)，而機(jī)電一體化的發(fā)展歷史目前可以分為四個(gè)階段。1950—1970年代，在第三次工業(yè)革命的大背景下，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化已處于萌芽階段，但相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)沒有獲得成功與認(rèn)可。1970—1990年代，得益于集成電路和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，控制和通訊等技術(shù)得到突破性進(jìn)展，同時(shí)自動(dòng)化水平大大提高，機(jī)電一體化已形成獨(dú)立學(xué)科，處于初步發(fā)展階段。1990—2010年代，由于計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等技術(shù)進(jìn)一步極速發(fā)展，光學(xué)、智能算法等更多領(lǐng)域知識(shí)融入機(jī)電一體化學(xué)科，機(jī)電一體化處于高速發(fā)展階段。2010年至今，在工業(yè)4.0的大背景下，由于計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真、網(wǎng)絡(luò)信息等技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)處于繁榮發(fā)展階段，將對社會(huì)生產(chǎn)力作出更大貢獻(xiàn)。相應(yīng)地，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論也隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)。從1970年代開始，最初的理論研究集中在如何定義機(jī)電一體化系統(tǒng)，主要觀點(diǎn)來自歐美和日本。從1980年代末期學(xué)者開始對機(jī)電一體化進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論研究，主要是從系統(tǒng)的組成劃分角度出發(fā)，更加注重各部分的功能描述、物理特性及其相互間的邏輯關(guān)系，使人們更加深入了解機(jī)電一體化系統(tǒng)。1990年代開始，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的極速發(fā)展與大規(guī)模普及，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論開始有了新的發(fā)展方向，主要是從基于系統(tǒng)建模技術(shù)的仿真平臺(tái)出發(fā)，能夠模擬機(jī)電一體化系統(tǒng)，大幅節(jié)省機(jī)電產(chǎn)品研發(fā)周期與成本。
2機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論的主要觀點(diǎn)
表1～3列出了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論發(fā)展各個(gè)階段對應(yīng)的主要觀點(diǎn)。不難看出，表1是各國研究組織對機(jī)電一體化的定義，其從最初的機(jī)械與電子簡單相疊加，發(fā)展到包含機(jī)械、電子、電氣、通訊、控制、網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科交叉融合，并且直到現(xiàn)在仍在不斷更新，一直在反映著工業(yè)科技和理論研究的最新方向，但缺點(diǎn)是未能對機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論進(jìn)行深入的研究。相比于表1對應(yīng)的僅僅定義機(jī)電一體化階段，表2對機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行了深入的設(shè)計(jì)方法論研究，都各自提出了自己的設(shè)計(jì)理論，更加全面地闡述了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵。例如德國達(dá)姆施塔特大學(xué)的RolfIsermann在自己的研究論文里提出機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)五塊論，把機(jī)電一體化系統(tǒng)比作人，由五個(gè)部分組成，包括控制、動(dòng)力、傳感、操作和結(jié)構(gòu)，分別對應(yīng)大腦、心臟、五官、四肢及軀體，不過缺點(diǎn)是對各部分的特點(diǎn)和融合設(shè)計(jì)考慮較少。表2中的方法論缺點(diǎn)在于太偏重于理論方面研究，雖然嘗試著引入數(shù)學(xué)物理模型，但不能較好地描述實(shí)際系統(tǒng)，面對日益復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)越來越吃力。如表3所示，由于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中起到了越來越大的作用，而仿真軟件平臺(tái)的核心技術(shù)理論在于建模，研究者紛紛提出基于各自建模理論的機(jī)電仿真設(shè)計(jì)平臺(tái)或系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論，部分軟件在機(jī)電設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用和商業(yè)化，例如20-Sim、AMESim和Dymola等。
3機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方法論發(fā)展趨勢預(yù)測
從機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論的發(fā)展來看，未來方向會(huì)越來越圍繞計(jì)算機(jī)仿真為核心來建設(shè)，主要發(fā)展趨勢如下：
3.1多個(gè)軟件聯(lián)合仿真成為方法論關(guān)鍵技術(shù)
在計(jì)算機(jī)技術(shù)日益進(jìn)步的今天，很多商業(yè)機(jī)電仿真軟件建模模型庫更加接近物理實(shí)際，算法更加豐富，界面更利于互動(dòng)，操作更加容易，兼容性和穩(wěn)定性更好，功能越來越強(qiáng)大，但是在多學(xué)科仿真方面還不夠完善。而機(jī)電產(chǎn)品往往涉及到機(jī)械、電氣、電子、氣動(dòng)、液壓、熱力學(xué)、磁場、光學(xué)等多學(xué)科，目前單一的仿真軟件無法擅長上述所有學(xué)科建模，因此將各機(jī)電軟件自身最擅長的學(xué)科聯(lián)合起來，取長補(bǔ)短，對機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真，提出相應(yīng)方法論，可以達(dá)到最佳效果。
3.2方法論更加注重機(jī)電系統(tǒng)各組成部分邏輯
由于仿真軟件模型越來越能反映實(shí)際物理模型，機(jī)電系統(tǒng)模型更加真實(shí)，方法論對于基于純數(shù)學(xué)工具建立機(jī)電模型的能力要求在逐步削弱，而基于機(jī)電仿真的設(shè)計(jì)方法論會(huì)更加注重機(jī)電系統(tǒng)各組成部分的邏輯建設(shè)，使各軟件或各理論模型更加融會(huì)貫通地結(jié)合。
3.3方法論更加注重機(jī)電系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)
方法論應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段提出評價(jià)方法，利于優(yōu)化設(shè)計(jì)評估。由于機(jī)電仿真軟件功能的強(qiáng)大，進(jìn)行機(jī)電設(shè)計(jì)時(shí)可以利用軟件自帶的優(yōu)化算法，在關(guān)鍵設(shè)計(jì)階段不斷進(jìn)行優(yōu)化。或者直接提出相應(yīng)的系統(tǒng)優(yōu)化方法，在設(shè)計(jì)流程中，把仿真和試驗(yàn)作為其中的工具或步驟，來達(dá)到高效優(yōu)化的目的。
3.4方法論更加注重機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)
借助于計(jì)算機(jī)仿真，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論能夠更加快速地融合各學(xué)科知識(shí)，機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的周期必然變短，方案種類變多，創(chuàng)新元素也必然更容易產(chǎn)生、表達(dá)和實(shí)現(xiàn)，從而能更加高效地實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
3.5工業(yè)4.0將會(huì)在方法論中得到體現(xiàn)
工業(yè)4.0的重要特征是大數(shù)據(jù)化，本質(zhì)上是廣義工業(yè)智能物聯(lián)網(wǎng)信息共享交互，這也將在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論的發(fā)展中成為必然趨勢。例如方法論可以在設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、優(yōu)化過程中每一個(gè)步驟都被數(shù)據(jù)化記錄，和機(jī)電產(chǎn)品在生產(chǎn)、運(yùn)維和退役過程中表現(xiàn)出來的性能優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向物聯(lián)，可以在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中預(yù)測問題、解決問題以及優(yōu)化設(shè)計(jì)。
4結(jié)語
【論文關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化教學(xué)改革專業(yè)特色
【論文摘要】針對機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)不能滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求這一現(xiàn)狀，提出了以實(shí)踐為導(dǎo)向的機(jī)電一體化教學(xué)改革。闡述了機(jī)電教學(xué)改革的必要性、思路和方法，提出在實(shí)踐環(huán)節(jié)深化改革，在專業(yè)培養(yǎng)方案上努力突出專業(yè)特色的重要性，淡化了原專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的界限，對課程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了改革，體現(xiàn)了機(jī)電教學(xué)的特色。
（一）引言
隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，由氣動(dòng)技術(shù)、液壓技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通訊技術(shù)等學(xué)科的強(qiáng)烈相互滲透而形成的機(jī)電一體化技術(shù)，已成為當(dāng)今工業(yè)科技的重要組成部分。長期以來機(jī)電專業(yè)基本上是按照傳統(tǒng)的理論體系以學(xué)科為核心來組織教學(xué)，把傳授系統(tǒng)的理論知識(shí)作為組織教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，作為教學(xué)過程的主線和質(zhì)量考核的主要標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生系統(tǒng)地掌握理論知識(shí)，開發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品是有利的。但是也存在不足之處，學(xué)生畢業(yè)后大部分被分配在生產(chǎn)第一線，所從事的工作不是研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)、決策等，而是操作設(shè)備、制定工藝、籌劃工裝卡具、調(diào)整試車、查找故障和排除故障，在學(xué)校學(xué)的知識(shí)相當(dāng)一部分用不上，而現(xiàn)場工作所必需的工作能力又不具備。
（二）改革的必要性
隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長，社會(huì)對人才的需求也開始增長，社會(huì)對人才特別是機(jī)電一體化專業(yè)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)提出了新的要求。舊的辦學(xué)模式在人才培養(yǎng)的方法和途徑上受到很大的制約，無論是人才的培養(yǎng)規(guī)格、課程體系的設(shè)置，還是實(shí)踐性教學(xué)體系的安排，都沒有完全擺脫傳統(tǒng)教育的模式，呈現(xiàn)出本科教育的“壓縮版”，使畢業(yè)生在理論研究的領(lǐng)域里“缺乏理論”，在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)“缺乏應(yīng)用”。有的專業(yè)由于課時(shí)設(shè)置不合理、教學(xué)方法陳舊等諸多原因，學(xué)生理論知識(shí)學(xué)習(xí)不扎實(shí)，又缺乏必要的社會(huì)實(shí)踐與動(dòng)手能力，以至于課程結(jié)束后，了解的只是一些課本上的理論知識(shí)。在當(dāng)前的教學(xué)中主要存在以下幾方面問題：1.學(xué)時(shí)太少。隨著教學(xué)改革的深入，機(jī)電專業(yè)課程和其它的專業(yè)課一樣，教學(xué)課時(shí)被明顯的縮減，存在著教學(xué)內(nèi)容多、課時(shí)少的矛盾，如何在較短的時(shí)間內(nèi)最大程度的提高教學(xué)質(zhì)量是教學(xué)面臨的一大難題。2.教學(xué)模式單一。傳統(tǒng)的教學(xué)模式，往往只注重理論教學(xué)，在電機(jī)知識(shí)的介紹中，概念抽象，理論繁瑣，跟數(shù)學(xué)、物理及電路等相關(guān)課程的聯(lián)系很緊密。在電氣控制電路的原理分析、基本控制環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)思想的敘述一般都較清楚。但由于原理圖多、文字?jǐn)⑹鲚^抽象，學(xué)生又無實(shí)物接觸，在學(xué)習(xí)過程中普遍感到枯燥乏味，而且有關(guān)安裝位置圖、面板開孔圖、電氣接線圖及安裝、調(diào)試等工藝設(shè)計(jì)方面幾乎均未涉足，理論教學(xué)與實(shí)際的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造要求存在著一定的差距。3.理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)。近年來PLC技術(shù)的迅速的發(fā)展，被廣泛地應(yīng)用于多種場合，基于PLC的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)無論其運(yùn)行過程還是運(yùn)行結(jié)果只能通過對控制對象的觀察得以了解，因此PLC教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)更應(yīng)強(qiáng)調(diào)對象模型的實(shí)例化與控制流程的動(dòng)態(tài)演示。但受控對象往往由于其體積大、重量重、價(jià)格高、維護(hù)難等因素，難以大量裝備于實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中無法感受到工程實(shí)踐中的趣味性、知識(shí)性和實(shí)驗(yàn)成功后的成就感，在很大程度上挫傷了學(xué)生的積極性。4.生源整體素質(zhì)下降。由于連年大幅擴(kuò)招，生源整體素質(zhì)有所下降，在接受能力和學(xué)習(xí)的積極性等方面都比過去的相對降低，許多基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)，給本課程的教學(xué)帶來了很大的困難。
（三）改革的思路
1.制定適應(yīng)新形勢的教學(xué)內(nèi)容。制定符合現(xiàn)代化建設(shè)要求的機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，遵循國家、省教委的有關(guān)文件精神，以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為主線。圍繞培養(yǎng)目標(biāo)，對知識(shí)、能力、素質(zhì)等方面進(jìn)行合理的綜合安排，力求整體優(yōu)化，培養(yǎng)實(shí)用的職業(yè)技術(shù)人才。（1）關(guān)于“機(jī)電一體化”內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)。機(jī)電一體化技術(shù)從學(xué)科角度來看，它是集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣技術(shù)、信息技術(shù)的有機(jī)統(tǒng)一體，而不是機(jī)械技術(shù)、電氣技術(shù)的簡單組合體；從機(jī)電一體化技術(shù)的成果或最終體現(xiàn)來看，它則是在計(jì)算機(jī)控制下由機(jī)械本體、電、氣、液壓以及光電器件組成的產(chǎn)品或設(shè)備，是一個(gè)自動(dòng)化的工作系統(tǒng)。（2）培養(yǎng)目標(biāo)。機(jī)電一體化專業(yè)應(yīng)培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展，熱愛祖國，熱愛本職崗位，具有不斷追求新知識(shí)、實(shí)事求是、獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新、踏實(shí)苦干的精神，掌握基本文化科學(xué)知識(shí)和機(jī)電一體化專業(yè)必需的基本理論、基本技能，對現(xiàn)代機(jī)電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整有較強(qiáng)適應(yīng)能力的應(yīng)用型高級技術(shù)人員、技藝型操作維護(hù)人員。
2.先進(jìn)教學(xué)手段的應(yīng)用。（1）運(yùn)用多媒體進(jìn)行直觀教學(xué)。課程中的原理圖、梯形圖、程序及電路圖較多，利用Authorware、Powerpiont制作成多媒體課件，集文字、圖片、動(dòng)畫和聲音于一體，不僅僅大大減少了老師課堂上畫圖的時(shí)間，而且學(xué)生興趣倍加，容易理解，提高了教學(xué)效率，增大了課堂教學(xué)的信息量。（2）聯(lián)系生活，啟發(fā)學(xué)生思維。課堂教學(xué)重在理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用生活中的實(shí)例，既有助于學(xué)生對理論知識(shí)的掌握，又有益于提高學(xué)生的興趣和對實(shí)際問題的思考能力。如在講解三相異步電機(jī)的變頻調(diào)速時(shí)，結(jié)合變頻空調(diào)原理和特點(diǎn)，來分析變頻空調(diào)與普通空調(diào)之間的區(qū)別，從而闡述變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，學(xué)生增加了生活知識(shí)和學(xué)習(xí)的趣味性。（3）與時(shí)俱進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的求知欲。教師應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，了解課程最新的技術(shù)動(dòng)態(tài)，并把它傳授給學(xué)生，只有這樣才能激發(fā)學(xué)生的求知欲，真正的把課教好。如在介紹直流電機(jī)中，運(yùn)用高速磁懸浮列車的例子給學(xué)生進(jìn)行了講解，從而大大提高了學(xué)生的興趣、求知欲和學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
3.改革優(yōu)化實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)是技術(shù)應(yīng)用能力形成的重要環(huán)節(jié)，也是高職專業(yè)教育教學(xué)的重點(diǎn)。為了培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)能力，改革傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式，將實(shí)踐教學(xué)分為三個(gè)階段進(jìn)行：（1）實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練主要包括專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用，基本數(shù)據(jù)的測量、采集和基本實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用。（2）單項(xiàng)技能訓(xùn)練。單項(xiàng)技能訓(xùn)練主要包括金工實(shí)習(xí)、數(shù)控實(shí)訓(xùn)等，學(xué)生進(jìn)行基本技能(鉗工、機(jī)加工、電工)、職業(yè)基本素質(zhì)(數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心的編程和操作)的訓(xùn)練。通過訓(xùn)練使學(xué)生掌握相應(yīng)的技能，參加職業(yè)資格考核取得數(shù)控工藝員或數(shù)控車、銑、加工中心操作工等級職業(yè)資格證書。（3）綜合技能訓(xùn)練。綜合技能訓(xùn)練主要包括生產(chǎn)實(shí)習(xí)、頂崗實(shí)習(xí)等，學(xué)在實(shí)訓(xùn)中，采用邊教、邊學(xué)、邊做的教學(xué)方法，通過典型零件數(shù)控加工案例引導(dǎo)教學(xué)設(shè)計(jì)，針對實(shí)際零件數(shù)控加工任務(wù)討論工藝解決方案，并在加工現(xiàn)場實(shí)施，形成不同零件加工效果的直觀比較和認(rèn)識(shí)，以合作完成實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程。融“理論、示范、練習(xí)、反饋”于一體，將“教、學(xué)、做”合而為一。有效培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。生根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)，在不同的崗位上完成實(shí)踐任務(wù)，畢業(yè)后實(shí)現(xiàn)“零距離上崗”。
（四）建設(shè)特色課程
在課程設(shè)置上根據(jù)對企業(yè)人才需求情況和對近幾年畢業(yè)生就業(yè)情況的調(diào)查，以工作過程為導(dǎo)向，以工作任務(wù)或產(chǎn)品為載體，根據(jù)學(xué)生就業(yè)崗位群的任職要求，參照相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，通過與企業(yè)有關(guān)人員共同論證，進(jìn)行課程設(shè)置。課程內(nèi)容的確立與工作過程各階段的任務(wù)密切相關(guān)，在與企業(yè)的深度耦合中，通過對職業(yè)崗位群從業(yè)人員和與職業(yè)崗位群有關(guān)的人員及專家進(jìn)行調(diào)查，通過對在職業(yè)崗位上工作的學(xué)生的描述，經(jīng)過分析、歸納、整理、綜合，確立職業(yè)崗位工作過程中不同階段的工作任務(wù)，將工作任務(wù)和內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)領(lǐng)域的課程內(nèi)容，通過對工作過程各階段的各級工作任務(wù)的使用頻率和難易程度進(jìn)行分析，確定適用于不同層次的專業(yè)核心課程內(nèi)容和學(xué)時(shí)安排。
關(guān)鍵詞 高職 機(jī)電類專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)-頂崗實(shí)習(xí)一體化
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Graduation Design Guidance and Practice of Mechanical and
Electrical Majors in Higher Vocational Schools
CAO Jianjun
(Changzhou Textile Garment Institute, Changzhou, Jiangsu 213164)
AbstractThis paper analyzes the importance of graduation designs in mechanical and electrical majors for higher vocational education, summarizes experience of guiding graduation designs in mechanical and electrical majors adopted mode of Integration of graduation design and working practice, and characteristics of graduation designs in mechanical and electrical majors for higher vocational education were embodied.
Key wordshigher vocational education; mechanical and electrical majors; integration of graduation design and working practice
1 高職機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的目的與意義
2004年教育部辦公廳14號文《關(guān)于加強(qiáng)普通高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作的通知》指出，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。其在培養(yǎng)大學(xué)生探求真理、強(qiáng)化社會(huì)意識(shí)、進(jìn)行科學(xué)研究基本訓(xùn)練、提高綜合實(shí)踐能力與素質(zhì)等方面，具有不可替代的作用，是教育與生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合的重要體現(xiàn)，是培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。①
機(jī)電類專業(yè)是高職教育中專業(yè)技術(shù)性強(qiáng)、就業(yè)行業(yè)口徑最寬專業(yè)之一,專業(yè)技術(shù)性、綜合性突出，其畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)技術(shù)與行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的綜合，是各單項(xiàng)技術(shù)、單項(xiàng)技能的綜合運(yùn)用，是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)技術(shù)問題，從文獻(xiàn)、技術(shù)資料、生產(chǎn)實(shí)踐和調(diào)查研究中獲取信息，分析問題、并解決問題能力的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)。另外對提高學(xué)生寫作基本技能，提高學(xué)生綜合素質(zhì)有著重要作用，可為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展提供源動(dòng)力。
2 機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作指導(dǎo)與實(shí)踐
筆者自2005年以來，一直擔(dān)任我校機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)、電氣自動(dòng)化技術(shù)專畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師，并負(fù)責(zé)畢業(yè)設(shè)計(jì)的管理工作，對于采用“畢業(yè)設(shè)計(jì)+頂崗實(shí)習(xí)” 一體化模式，介紹一下我們的做法。
2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)與頂崗實(shí)習(xí)一體化
（1）時(shí)間安排一體。高職教育一般三年制，時(shí)間短，教學(xué)課程多，把畢業(yè)設(shè)計(jì)安排在頂崗實(shí)習(xí)期間，學(xué)生邊頂崗，邊畢業(yè)設(shè)計(jì)，時(shí)間上得到了保證。
（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)、頂崗實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師一體。頂崗實(shí)習(xí)期間，學(xué)生是雙重身份，既是企業(yè)新員工，又是學(xué)校學(xué)生。畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師同時(shí)也是頂崗實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)同時(shí)，進(jìn)行學(xué)生崗位指導(dǎo)，使其更好的適應(yīng)工作崗位。
（3）畢業(yè)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容與崗位工作一體。一般來說，課題由指導(dǎo)教師與學(xué)生一起探討確定。常見課題可分為以下幾類情況：層次較高的技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)類，比如：RS智能繞絲機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、鋼鐵生產(chǎn)火焰切割機(jī)PLC改造、基于TPC7062K觸摸屏的微生物發(fā)酵PLC控制系統(tǒng)等；裝配調(diào)試類: 高鐵用電器組件的裝配、單晶爐控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試、橇裝式加油機(jī)的安裝與調(diào)試等；維護(hù)管理類：變電所系統(tǒng)管理及維護(hù)、英派斯跑步機(jī)使用及維護(hù)等；操作生產(chǎn)類：包裝機(jī)操作與維護(hù)、電纜生產(chǎn)操作流程、計(jì)算機(jī)主板SMT的生產(chǎn)工藝流程、二極管生產(chǎn)工藝等；技術(shù)文獻(xiàn)類：硬盤原理及其修復(fù)技術(shù)、機(jī)電一體化在紡織行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展等。
可見，每一個(gè)課題均涉及不同的行業(yè)、企業(yè)，且與崗位工作密切相關(guān)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)+頂崗實(shí)習(xí)一體化模式下，畢業(yè)論文內(nèi)容與企業(yè)行業(yè)實(shí)際相結(jié)合，體現(xiàn)了工學(xué)結(jié)合的教改思路，體現(xiàn)了教學(xué)過程的實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性。②
2.2 校內(nèi)師生雙選、校企共同指導(dǎo)
校內(nèi)指導(dǎo)教師實(shí)行雙選，教研室公示每位指導(dǎo)教師的基本情況、擅長的領(lǐng)域，學(xué)生選擇適合的老師, 而教師選擇專業(yè)和方向?qū)诘膶W(xué)生。教研室根據(jù)學(xué)生工作單位、學(xué)生崗位、教師指導(dǎo)人數(shù)集中協(xié)調(diào)，確定每位學(xué)生的校內(nèi)指導(dǎo)教師。企業(yè)教師一般由企業(yè)安排的師傅、班組長、部門負(fù)責(zé)人擔(dān)當(dāng)，學(xué)生把相關(guān)師傅信息上報(bào)給校內(nèi)指導(dǎo)教師，校內(nèi)指導(dǎo)教師在走訪學(xué)生時(shí)，要與企業(yè)師傅詳細(xì)交流，了解學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的詳細(xì)情況。
2.3 規(guī)范畢業(yè)設(shè)計(jì)格式標(biāo)準(zhǔn)
高職畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，雖然在內(nèi)容深度上降低了要求，但在邏輯性、規(guī)范性方面對培養(yǎng)學(xué)生文字書寫、表達(dá)水平，提升學(xué)生文案處理能力方面具有重要意義。高職畢業(yè)設(shè)計(jì)格式一直沒有自己獨(dú)到標(biāo)準(zhǔn)，一直以來都向本科設(shè)計(jì)看齊。我們在本科院校的基礎(chǔ)上，加以調(diào)整，形成自己的格式標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施中，適當(dāng)降低語句表達(dá)要求，但是論文層次、邏輯條理、文字格式、圖表格式嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的工作作風(fēng)。
2.4 多形式組織答辯
提高教師服務(wù)意識(shí)，采用多樣化的答辯方式。大部分在學(xué)校周邊參加頂崗實(shí)習(xí)學(xué)生，返校參加集中答辯。人數(shù)相對較多的企業(yè)學(xué)生，可以申請企業(yè)現(xiàn)場答辯，教研室業(yè)余時(shí)間組織教師深入企業(yè)，與企業(yè)師傅共同進(jìn)行。個(gè)別學(xué)生因參軍、異地工作，采用書面答辯方式，提交答辯報(bào)告。
2.5 立體化指導(dǎo)、檢查監(jiān)督
畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)教師采用電話、QQ、飛信、Email等方式加強(qiáng)聯(lián)系指導(dǎo)、督促，要求學(xué)生嚴(yán)格按畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃實(shí)施，學(xué)生要定期向指導(dǎo)教師匯報(bào)階段成果。規(guī)定指導(dǎo)教師要利用業(yè)余時(shí)間，走訪學(xué)生。教研室統(tǒng)一組織中期檢查，加強(qiáng)檢查監(jiān)督，每月要求指導(dǎo)教師上報(bào)指導(dǎo)學(xué)生狀態(tài)數(shù)據(jù)，如所指導(dǎo)的學(xué)生工作單位、工作崗位、企業(yè)指導(dǎo)師傅及電話、課題名稱、進(jìn)度等信息，督促教師加強(qiáng)指導(dǎo)。
同時(shí)，學(xué)校組織實(shí)施“百名教師下百企業(yè)”專項(xiàng)畢業(yè)工作檢查，組織教師們交叉檢查學(xué)生設(shè)計(jì)情況及教師指導(dǎo)情況。學(xué)校教務(wù)對每屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文開展抽查、優(yōu)秀論文評選活動(dòng)，優(yōu)秀論文推薦參加省級評選，起到了很好的監(jiān)督、促進(jìn)作用。
3 成效及思考
采用一體化的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，大大提高了學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的積極性，打破由教師出題，學(xué)生擇題，理論完善，缺乏實(shí)踐的傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，較好地實(shí)現(xiàn)了每人一題，起到了師生互動(dòng)交流及教學(xué)相長效果。這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生，獨(dú)立思考能力強(qiáng)，專業(yè)發(fā)展?jié)摿Υ螅陙淼漠厴I(yè)生就業(yè)跟蹤調(diào)查，充分證明了這一點(diǎn)。
“畢業(yè)設(shè)計(jì)+頂崗實(shí)習(xí)” 一體化模式，適應(yīng)高職學(xué)生現(xiàn)狀，可操作性強(qiáng)，也體現(xiàn)了機(jī)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的高職特色，對實(shí)現(xiàn)專業(yè)目標(biāo)培養(yǎng)目標(biāo)起到了很好的促進(jìn)。然而，從最終形成的文章上來看，內(nèi)容上包括學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)工作，又不僅是學(xué)生簡單的勞作總結(jié)，而是結(jié)合行業(yè)、崗位、工作內(nèi)容及專業(yè)技術(shù)的再學(xué)習(xí)、再提升、再應(yīng)用。這種總結(jié)性、應(yīng)用性的文章書寫過程，幫助學(xué)生在平凡、簡單的崗位上，充分認(rèn)識(shí)自己所從事的工作意義，更深入的了解企業(yè)、了解行業(yè)，從而更好地實(shí)現(xiàn)專業(yè)技術(shù)、職業(yè)技能的應(yīng)用。但是，筆者認(rèn)為，這樣的文章深度、廣度、設(shè)計(jì)性、原創(chuàng)性存在不足，嚴(yán)格意義上說，不能叫設(shè)計(jì)，筆者個(gè)人認(rèn)為稱之為頂崗實(shí)結(jié)更為合適。
可以這么說，通過機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，提升了學(xué)生技術(shù)、技能、管理的可持續(xù)發(fā)展力，為其事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展和提升打好了基礎(chǔ)。希望不久將來，高等職業(yè)技術(shù)教育的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠形成自己的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，更好地指導(dǎo)一線教學(xué)實(shí)踐。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化列車車輛檢修 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
中圖分類號：TV85文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、機(jī)電一體化概念
“機(jī)電一體化”名稱是日本安川電機(jī)公司在19世紀(jì)60年代末的商業(yè)注冊時(shí)創(chuàng)用的，由機(jī)械學(xué)(mechanic)詞頭和電子學(xué)((electronics)詞尾組合而成mechatronics。目前已在世界范圍內(nèi)得到認(rèn)同，成為一正式英文名詞。機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)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)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高叮靠性、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)上程技術(shù)。其中，機(jī)電一體化涵蓋技術(shù)和產(chǎn)品兩個(gè)方面，各種技術(shù)的相勺_關(guān)系如圖1所示。機(jī)械一體化產(chǎn)品小僅是人類肢體的延仲，還是人類感官與頭腦的延仲，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
圖1 機(jī)電一體化技術(shù)
二、機(jī)電一體化在鐵路車輛中的應(yīng)用
早在18世紀(jì)，鐵路開始之初，鐵路車輛設(shè)計(jì)主要由機(jī)械工程師完成，并無電子學(xué)或反饋控制的引入。鐵路行業(yè)屬于成本密集型，軌道基礎(chǔ)設(shè)施的鋪造和維護(hù)、新車的研制與維修等都是大資金投入，都制約著鐵路行業(yè)，讓其謹(jǐn)慎前行。為提高鐵路與其他交通模式的競爭力，鐵路系統(tǒng)應(yīng)逐步降低成本和能耗，這即意味著車輛應(yīng)更加輕巧，機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡易
鐵路車輛懸掛發(fā)展的前125年，其特性都是利用試驗(yàn)方法來表征。
1809年，車輛轉(zhuǎn)向架就已獨(dú)立命名，但歐洲花了將近40年才在公共鐵路中使其規(guī)律化。自從19世紀(jì)60年代車輛動(dòng)力學(xué)的出現(xiàn)，車輛懸掛系統(tǒng)的有效分析才算真正開始，計(jì)算機(jī)也越來越多地應(yīng)用于完整車輛性能的分析和預(yù)測中，并在機(jī)械結(jié)構(gòu)上獲得了獨(dú)特創(chuàng)新，如交叉支承、迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架和單軸轉(zhuǎn)向架等。“主動(dòng)懸掛”的到來，才真正預(yù)示著車輛設(shè)計(jì)進(jìn)入“機(jī)電一體化設(shè)計(jì)階段。
1、擺式列車
擺式列車，是一種特殊主動(dòng)二系懸掛實(shí)例，其傾擺機(jī)構(gòu)是機(jī)電一體化的典型結(jié)構(gòu)，是小半徑曲線線路提速車輛的最佳選擇，可使車輛在普通路軌上的彎曲路段高速駛過而無需減速。歐洲國家大部分都發(fā)展了此類車輛，意大利的Pendolino,瑞典的X2000、西班牙的Talgo,德國VT611動(dòng)車組以及瑞士的SIG。
圖2典型擺式列車截面 圖3擺式列車設(shè)計(jì)發(fā)展
擺式車輛通過曲線時(shí)，主動(dòng)向曲線內(nèi)側(cè)傾斜，降低乘客所感受的離心加速度。圖2是瑞典ADtranz設(shè)計(jì)的X2000車輛截面圖，車輛兩側(cè)空簧作為二系懸掛，安裝于傾擺搖枕之上，通過傾斜擺桿與轉(zhuǎn)向架連接，形成傾擺運(yùn)動(dòng)。傾斜擺桿能有效傾斜車體，且傾斜中心在車體地板面上。在歐洲，極力推薦采用機(jī)電作動(dòng)器來取代早期使用的液壓作動(dòng)器。圖3是意大利Pendolino截面，由Fiat提出，2000年用于瑞典，2001年用于英國。早期采用兩鋼彈簧簧作二系，液壓作動(dòng)器垂直安裝于車輛中，受電弓通過一機(jī)械結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)向架相連，以避免與車體一同傾斜而導(dǎo)致的弓網(wǎng)離線問題。在SIG設(shè)計(jì)上，中間安裝一個(gè)大囊式空簧作為二系，用環(huán)形滾軸梁取代機(jī)械傾擺桿，設(shè)計(jì)獨(dú)立控制作動(dòng)器對受電弓進(jìn)行傾擺補(bǔ)償，作動(dòng)器選擇上主要采用快速響應(yīng)的機(jī)電作動(dòng)器。
傾擺“硬件”―機(jī)械結(jié)構(gòu)在小斷地改進(jìn)，那么傾擺“軟件”―傾擺控制策略又是如何改變的呢？現(xiàn)代的控制理論發(fā)展都很成熟，關(guān)鍵在于軟硬件與實(shí)際錯(cuò)綜復(fù)雜上況的配合，尤其對于控制系統(tǒng)的輸入提取剛開始，采用最直觀的控制方法，在車體上安裝加速度傳感器，計(jì)算橫向加速度調(diào)節(jié)量，驅(qū)動(dòng)同向的作動(dòng)器，采用經(jīng)典的負(fù)反饋逐步調(diào)節(jié)。但突然消失的橫向加速度會(huì)使乘客感覺車輛存在運(yùn)動(dòng)問題，且傾擺機(jī)構(gòu)在緩和曲線段反應(yīng)慢。其后，則將加速度傳感器裝于不傾斜的結(jié)構(gòu)―轉(zhuǎn)向架上，在反饋環(huán)中測試傾擺角再提供傾擺角度命令信號，抵消60一70%的曲線通過時(shí)疊加的離心加速度。但傳感器測試值包括曲線加速度以及由軌道小平順引起的橫向加速度，則需要濾波，否則將影響直線運(yùn)行乘坐舒適度。此策略由會(huì)導(dǎo)致曲線進(jìn)入?yún)^(qū)段的判定延遲。最后，利用車端信號的提前預(yù)測設(shè)計(jì)，以避免此問題的發(fā)生，較合理地實(shí)現(xiàn)了和機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。
2、主動(dòng)二系懸掛
若不大改變車輛結(jié)構(gòu)，又要更進(jìn)一步改善更高速車輛對軌道不平順的響應(yīng)，提高乘坐質(zhì)量，則關(guān)鍵設(shè)計(jì)是車輛二系懸掛的阻尼設(shè)計(jì)，目前較多應(yīng)用機(jī)電控制，使普通的阻尼器變?yōu)樽枘峥勺兦铱煽氐臏p振器，“天棚阻尼”就是一典型設(shè)計(jì)。天棚阻尼控制是由美國D. Karnopp教授提出，是對車輛橫向振動(dòng)進(jìn)行控制。假設(shè)在車體和一個(gè)“固定墻”之間安裝一個(gè)虛擬的“天棚減振器”(如圖4所示)，這個(gè)虛擬減振器在列車運(yùn)行時(shí)始終提供這樣的阻尼力:力的大小只與車體絕對速度有關(guān)，與轉(zhuǎn)向架和車體之間的相對速度無關(guān)、“天棚阻尼”控制因不需要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型且極易實(shí)現(xiàn)，從而得到廣泛應(yīng)用。
圖4天棚阻尼控制原理圖
可變阻尼減振器阻尼的調(diào)節(jié)通常有兩種方法―---調(diào)節(jié)減振器的節(jié)流孔大小和液體黏度大小，實(shí)際操作中，則因控制策略和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同，而產(chǎn)生了不同類型的主動(dòng)、半半動(dòng)懸掛方式，尤其在日本、法國、瑞典(ABB)和英國等研究較多。目前，最優(yōu)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制和智能控制等現(xiàn)代控制理論都在逐步應(yīng)用于車輛懸掛控制，電磁作動(dòng)器以及磁流變作動(dòng)器等也都不斷改進(jìn)，軟硬件同步發(fā)展和應(yīng)用，不斷提升著車輛機(jī)電一體化水平。
當(dāng)下機(jī)電一體化設(shè)計(jì)理念最創(chuàng)新的當(dāng)屬主動(dòng)車輪的設(shè)計(jì)。近兩個(gè)世紀(jì)的車輛布置，都是1個(gè)車體、2個(gè)轉(zhuǎn)向架和4個(gè)輪軸固接輪對(固接式），固定的結(jié)構(gòu)始終存在一世界難題―蛇行，一二系懸掛系統(tǒng)也僅是抑制運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)，調(diào)優(yōu)車體內(nèi)部乘坐舒適度。而主動(dòng)車輪/獨(dú)立車輪/輪對的構(gòu)想，打破了原有機(jī)械結(jié)構(gòu)，兩車輪旋轉(zhuǎn)獨(dú)立，分別控制，直線運(yùn)行與曲線通過同時(shí)兼顧，運(yùn)用了更多的機(jī)電控制。但，因車輛速度提升限制、控制硬件―傳感器、控制器與作動(dòng)器的相互協(xié)調(diào)問題、機(jī)電一體化單元的可靠性、復(fù)雜的車輛運(yùn)行工況的難以預(yù)測問題以及車輛單元部件的繁多等，目前此設(shè)計(jì)應(yīng)用推廣范圍尚窄。
另外，車輛的牽引和制動(dòng)系統(tǒng)，這部分與電力電子更加相關(guān)，電力驅(qū)動(dòng)、交流電機(jī)、輪轂電機(jī)以及電力再生設(shè)備都是高度集成，功能性強(qiáng)，都嘗試?yán)孟冗M(jìn)的電力控制來操作輪軌粘滑特性，整合控制系統(tǒng)來優(yōu)化對接觸斑的利用。更加特殊的磁懸浮車輛中，更加繁雜地運(yùn)用了機(jī)電一體化思想，將電、磁、機(jī)都很好的結(jié)合在一起，但此設(shè)計(jì)的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值一直受到質(zhì)疑，有待技術(shù)的逐步成熟來緩解。當(dāng)然，除了鐵路車輛本身，與之相配套的設(shè)備，如線路、售票系統(tǒng)(鐵路客票制票機(jī)和移動(dòng)補(bǔ)票系統(tǒng)等)、車站以及車輛維修基地等，都有機(jī)電一體化系統(tǒng)的參與。
三、車輛檢修管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)
建立數(shù)據(jù)庫是開發(fā)車輛檢修管理信息、系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)最基本的4個(gè)概念。
數(shù)據(jù)庫(database,DB)是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的倉庫，隨著信息技術(shù)和市場的發(fā)展，數(shù)據(jù)管理不再僅僅是存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，而轉(zhuǎn)變成用戶所需要的各種數(shù)據(jù)管理的方式。數(shù)據(jù)庫有很多種類型，比如最簡單的存儲(chǔ)有各種數(shù)據(jù)的表格以及能夠進(jìn)行海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(database systems,DBS)是由數(shù)據(jù)庫及其管理軟件組成的系統(tǒng)。它是一個(gè)實(shí)際可運(yùn)行的存儲(chǔ)、維護(hù)和應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，是存儲(chǔ)介質(zhì)、處理對象和管理系統(tǒng)的集合體。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(database management system,DBMS)是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。它是位于用戶和操作系統(tǒng)之間的一個(gè)數(shù)據(jù)管理軟件。它對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性。用戶通過DBMS訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫管理員也通過DBMS進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作。
數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)(database application system,DBAS)是指系統(tǒng)開發(fā)人員利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源開發(fā)出來的面向某一類事件應(yīng)用的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，如工資管理系統(tǒng)、本文的車輛檢修管理信息系統(tǒng)等.
圖5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)示意圖
2、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，保障數(shù)據(jù)的完整性及一致性，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的有力保障。通過上一章的需求分析，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟要求，在確定了本系統(tǒng)中的實(shí)體后，所設(shè)計(jì)的車輛檢修管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。
圖6系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)結(jié)構(gòu)圖
由圖6可知，在MySQL數(shù)據(jù)庫中建立并存放了5個(gè)表，信息表(liewei -info )、菜單信息表(menu- info )、檢修計(jì)劃表C overhaulplan_ info )、系統(tǒng)用戶表(user-info)和用戶菜單表分別是:列位(user-menu)。
1）列位信息表(liewei info )
列位信息表存放了列位管理、調(diào)車管理、入庫管理、出庫管理及移庫管理所包含的數(shù)據(jù)項(xiàng)，例如列位號，車號，在停車狀態(tài)，列車出入庫時(shí)間等。該表結(jié)構(gòu)如表1所示。
表1列位信息表
2）菜單信息表(menu -info)
菜單信息表存放系統(tǒng)所有菜單，包括名稱、id、點(diǎn)擊后的對應(yīng)操作等。該表結(jié)構(gòu)如表2所示。
表2菜單信息表
3）檢修計(jì)劃表(overhaulplan-info )
檢修計(jì)劃表存放關(guān)于檢修計(jì)劃的相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)，比如列車號、修程、受檢停車列位、承修班組、工單號等。
表3計(jì)劃檢修表
4）系統(tǒng)用戶表(user info)
系統(tǒng)用戶表存放系統(tǒng)用戶信息，包括用戶類型、賬號(工號)及密碼。
表4系統(tǒng)用戶表
5）用戶菜單表(user menu
用戶菜單表存放用戶各自擁有的菜單，也就是對系統(tǒng)的操作權(quán)限。
表5用戶菜單表
結(jié)語：
隨著我國軌道交通規(guī)模的不斷擴(kuò)大，一方面車輛檢修工作量會(huì)越來越大，另一方面，為運(yùn)營安全提供保障作用的車輛檢修工作的重要性更加突出。而傳統(tǒng)的車輛檢修模式是按照規(guī)定的固定周期進(jìn)行的周而復(fù)始的計(jì)劃檢修模式，檢修工作監(jiān)管不力，檢修效率低，流程的隨意性大。因此，有必要建立一套完整的車輛檢修管理信息系統(tǒng)，并將其運(yùn)用到車輛段的檢修工作中去，進(jìn)行系統(tǒng)管理，以期提高車輛檢修效率及質(zhì)量，保障車輛運(yùn)行安全，提升車輛運(yùn)行品質(zhì)。
參考文獻(xiàn)：
[1]許平洋.基于可靠性的城軌車輛維修模式及應(yīng)用.電力機(jī)車與城軌車輛，2008.06.
[2]冷慶君.我國軌道交通車輛檢修模式及建議.我國軌道車輛，2011.01
論文摘 要： 概括說明機(jī)械電子控制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況，重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械電子控制產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域以及工業(yè)生產(chǎn)制造和人們?nèi)粘Ｉ钪械膹V泛應(yīng)用。
0 引言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的變革，同時(shí)給相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的影響，提高了生產(chǎn)水平和技術(shù)。隨著各種技術(shù)之間相融合的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)為核心的機(jī)電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來更多的實(shí)際應(yīng)用。
1 計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況
1.1 計(jì)算機(jī)控制理論的形成與技術(shù)的發(fā)展
忽略數(shù)字信號的量化效應(yīng)，可以將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)看成采樣控制系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，將其中連續(xù)的環(huán)節(jié)離散化，則整個(gè)系統(tǒng)又可看成由不同的離散系統(tǒng)構(gòu)成。計(jì)算機(jī)控制理論的發(fā)展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態(tài)空間理論和系統(tǒng)辨識(shí)自適應(yīng)控制等理論綜合應(yīng)用到控制技術(shù)中，使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有了初步發(fā)展。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、時(shí)變的非線性系統(tǒng)，控制系統(tǒng)則融入了魯棒控制、模糊控制、預(yù)測控制等多種新型理論，逐步形成了工業(yè)過程控制系統(tǒng)的一個(gè)新方向。
自世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問世后，計(jì)算機(jī)首先被用來自動(dòng)檢測化工生產(chǎn)過程的過程參量并進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，同時(shí)也研究了計(jì)算機(jī)的開環(huán)控制。到二十世紀(jì)六十年代，出現(xiàn)了用于過程控制的計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了直接數(shù)字控制。后經(jīng)集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的以微處理器為核心的分層式控制系統(tǒng)控制，通過計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和管理控制等。伴隨著計(jì)算機(jī)處理器等技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)也隨之發(fā)生相應(yīng)的變革，最終應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中并對其產(chǎn)生巨大影響。
1.2 機(jī)械和電子控制技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀
在生產(chǎn)、科研等諸多領(lǐng)域里，有大量的物理量需要按某種變化規(guī)律進(jìn)行控制。在二十世紀(jì)三十年代之前，工業(yè)生產(chǎn)多處于手工操作的狀態(tài)。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內(nèi)，初步有了對工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械控制實(shí)踐。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，直接實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過程的數(shù)字控制。計(jì)算機(jī)的微型化使控制技術(shù)更加智能化，同時(shí)將機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的機(jī)電一體化技術(shù)也得到迅猛發(fā)展，且越來越被廣泛的應(yīng)用到各生產(chǎn)領(lǐng)域。目前主要形成并應(yīng)用的機(jī)電控制技術(shù)主要有pid控制，pid是經(jīng)典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢，形成了自適應(yīng)pid和非線性pid等更利于控制的變種pid控制器。另外還有模糊控制（flc）、變結(jié)構(gòu)控制等，均隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用
2.1 機(jī)電一體化的簡介和生產(chǎn)應(yīng)用
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)集合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)等對各生產(chǎn)領(lǐng)域的控制過程進(jìn)行監(jiān)督操作。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)控機(jī)床，通過相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)，在工業(yè)操作上結(jié)構(gòu)、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多cpu和多主線的體系結(jié)構(gòu)，豐富了數(shù)控功能，也提高了生產(chǎn)效率。
柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造系統(tǒng)在機(jī)電控制工業(yè)的應(yīng)用，是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)。它主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化倉庫等組成。在工業(yè)上，它可以隨機(jī)地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產(chǎn)。
交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展也是隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)上有了重要的應(yīng)用，尤其是在鋼鐵工業(yè)中，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，無論是大容量電機(jī)還是小容量電機(jī)現(xiàn)均可使同步電機(jī)或者異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆滑調(diào)速。也使交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。
可編程控制器（plc）是集計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制化技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)解決了工業(yè)控制系統(tǒng)中大量開關(guān)控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統(tǒng)。隨著plc技術(shù)的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域更是不斷擴(kuò)大，可采集存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。此外，隨著工廠網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的發(fā)展，plc可實(shí)現(xiàn)通信及聯(lián)網(wǎng)功能，更有助于工業(yè)生產(chǎn)的控制過程的監(jiān)控。如今，plc技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)。
2.2 計(jì)算機(jī)在機(jī)械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用實(shí)例
計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械電子控制技術(shù)一體化的有機(jī)結(jié)合，不斷使相關(guān)的新技術(shù)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中去，這些應(yīng)用到的領(lǐng)域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn)，更多技術(shù)是切身關(guān)系到我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕睢Ｏ旅媾e幾個(gè)具體實(shí)例來介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電控制相結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用。
plc實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手移動(dòng)工件的控制過程。隨著世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，人類活動(dòng)的范圍不斷擴(kuò)大，機(jī)器人的應(yīng)用正迅速向社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展，并從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域，各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。隨著機(jī)器人的生產(chǎn)和大量應(yīng)用，很多領(lǐng)域，許多單一、重復(fù)的機(jī)械工作由機(jī)器人（也稱機(jī)械手）來完成。工業(yè)機(jī)器人是一種能進(jìn)行自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機(jī)，廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有重要意義。與計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。
農(nóng)業(yè)方面，機(jī)械作業(yè)過程中駕駛室內(nèi)的儀表盤正迅速由電子監(jiān)視儀表取代并逐步由單一參數(shù)顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機(jī)交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端（virtual display terminal），它代表了當(dāng)代儀器與控制裝置發(fā)展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機(jī)組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息，顯示數(shù)據(jù)、圖形、語音等多媒體信息。另外，還可以將數(shù)據(jù)信息動(dòng)態(tài)存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，將農(nóng)業(yè)作業(yè)過程的數(shù)據(jù)信息通過智能卡帶回辦公室，由計(jì)算機(jī)應(yīng)用高級軟件進(jìn)行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機(jī)上的智能控制終端，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制農(nóng)機(jī)的操作。
plc在自動(dòng)售貨機(jī)中的應(yīng)用。自動(dòng)售貨機(jī)通過顧客選擇商品開關(guān)，投入的硬幣值由plc驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，經(jīng)過光傳感器識(shí)別，通過判斷，進(jìn)行下一步操作，經(jīng)過plc的系統(tǒng)控制和信號輸出完成售賣過程。計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電自動(dòng)控制在自動(dòng)售貨機(jī)中的這項(xiàng)應(yīng)用極大方便了人們的生活，也使plc的應(yīng)用更加廣泛。
交通信號燈系統(tǒng)也是微機(jī)軟件應(yīng)用到電子控制系統(tǒng)中的典型實(shí)例。通過主要應(yīng)用plc技術(shù)控制十字路口的信號燈動(dòng)作。準(zhǔn)確無誤的完成信號燈的變燈動(dòng)作來控制時(shí)間，這項(xiàng)應(yīng)用更是極大方便了人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ鞯某鲂小?/p>
電腦橫機(jī)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給機(jī)械編織行業(yè)帶來了巨大的變革。現(xiàn)在的電腦橫機(jī)是一種涉及到計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子、控制等諸多領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。電腦橫機(jī)的編織是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，最初的橫機(jī)是手動(dòng)橫機(jī)，只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到電腦橫機(jī)中，通過電腦的自動(dòng)控制，設(shè)計(jì)人員可對編織花型進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)數(shù)字直接控制機(jī)械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應(yīng)的機(jī)械編織動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)指令控制系統(tǒng)完成整個(gè)設(shè)計(jì)的編織，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。
與機(jī)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，以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
3 總結(jié)
在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融入發(fā)展，機(jī)電一體化的形成是機(jī)械工業(yè)中的重要變革。通過不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。
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