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【關(guān)鍵字】機電,發(fā)展歷程,一體化
(一)機電一體化"的發(fā)展歷程:1.數(shù)控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;2.微電子技術(shù)為"機電一體化''帶來勃勃生機; 3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機電一體化"提供了堅強基礎(chǔ);4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機電一體化"躍上新臺階.
(二)機電一體化"發(fā)展趨勢:
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此,引進光學(xué)技術(shù),實現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2.自律分配系統(tǒng)化――柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”,有較強的“柔性”,能較好地應(yīng)付突發(fā)事件,被設(shè)計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中,各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù),同時具有本身的“自律性”,可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體“行動”是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性),又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化――智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),也變簡單的“從上到下”的形勢而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.微型機電化――微型化。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時,就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”,機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學(xué)是機電一體化的重要發(fā)展方向。
機電一體化工作主要包括兩個層次:一是用微電子技術(shù)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(shù)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。
(一)我國“機電一體化”工作面臨的形勢
1. 我國用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度
2. 我國用機電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力。
3. 我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)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(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題,有企業(yè)的“故土難離”“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(guān)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(shè)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)。
另外,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。
(二) 我國“機電一體化”工作的任務(wù)。我國在機電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話:一句話是廣泛深入地用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品,促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代??偟哪康氖谴龠M機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻。
我國發(fā)展“機電一體化”的對策:
(一)加強統(tǒng)籌安排,協(xié)調(diào)發(fā)展計劃。目前,我國從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。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(guān)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(quán)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(zé)成有關(guān)單位在進行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)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)上重復(fù),生產(chǎn)上撞車!
(二)強化行業(yè)管理,發(fā)揮“協(xié)會”作用。目前,我國“機電一體化”較熱,而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制,“政出多門”是難哆的。因此,我國有必要明確一個“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,我們建議,盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設(shè),賦予其行業(yè)管理職能。“協(xié)會”要進一步擴大領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)――理事會的代表層面和復(fù)蓋面,要加強辦公室、秘書處的建設(shè);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(dǎo)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(guān)項目的發(fā)標、招標工作……
自電子技術(shù)一問世,電子技術(shù)與機械技術(shù)的結(jié)合就開始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機電一體化"技術(shù)之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.
(一)"機電一體化"的發(fā)展歷程
1.數(shù)控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術(shù)為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機電一體化"提供了堅強基礎(chǔ);
4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機電一體化"躍上新臺階.
(二)"機電一體化"發(fā)展趨勢
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此,引進光學(xué)技術(shù),實現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”,有較強的“柔性”,能較好地應(yīng)付突發(fā)事件,被設(shè)計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中,各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù),同時具有本身的“自律性”,可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體“行動”是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性),又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),也變簡單的“從上到下”的形勢而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定,但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時,生物便“死亡”,而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時,生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體,但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”,而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體,不可分割??磥?,機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時,就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”,機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學(xué)是機電一體化的重要發(fā)展方向。
二、典型的機電一體化產(chǎn)品
機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎(chǔ)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。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。
三、北京發(fā)展“機電一體化”而臨的形勢和任務(wù)
機電一體化工作主要包括兩個層次:一是用微電子技術(shù)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(shù)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。
(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢
1.北京用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度
(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中,有60%以上的企業(yè)用微電子技術(shù)改造機床設(shè)備、工業(yè)窯爐、風(fēng)機電泵、生產(chǎn)過程的任務(wù)還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設(shè)備亟需用微電子技術(shù)進行改造;在已改造的近6500臺機床設(shè)備中,大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術(shù)進行改造;且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應(yīng)用模糊技術(shù)進行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)CAD應(yīng)用還有較大差距。目前,北京工業(yè)品設(shè)計,CAD應(yīng)用率僅17%(而美、日等國已超過85%;國內(nèi)先進地區(qū)也超過了30%);CAD的覆蓋率才達到11%(而全國CAD應(yīng)用工程領(lǐng)導(dǎo)小組指出,“八五”期間大中型企業(yè)要達到35%,中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%;到“九五”時,按國務(wù)委員宋健的要求,基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風(fēng)機電泵裝機容量50萬千瓦,尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進行改造的任務(wù),占總?cè)蝿?wù)量的99.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年,北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市,1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為2.47噸,比上海的1.57噸高57%,比天津的2.15噸高14%,比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此,北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務(wù)非常重,而電力電子技術(shù)是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種,每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種,更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要,影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。
1993年,北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品約837種,在當年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中:機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種,機電一體化產(chǎn)品不到150種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強;儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種,機電一體化產(chǎn)品210種,機電一體化產(chǎn)品所占比例為60%;輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種,機電一體化、智能化產(chǎn)品15種,機電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%;汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元,每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約300元,不是總成本的1%;與國外約28%的先進水平相差甚遠;與國內(nèi)先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重,有意義。在北京工業(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,且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(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(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題,有企業(yè)的“故土難離”“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(guān)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(shè)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)。
另外,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。
(二)北京“機電一體化”工作的任務(wù)
北京在機電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話:一句話是廣泛深入地用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品,促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻。
1.北京應(yīng)用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點
(1)大力采用模糊技術(shù),工業(yè)爐窯改造應(yīng)上新臺階
國內(nèi)外成功的范例表明,應(yīng)用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和PID技術(shù)好的多。因此,我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應(yīng)用模糊技術(shù),到2000年,對應(yīng)該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊技術(shù)等先進電子信息技術(shù)改造完畢,其中采用模糊技術(shù)改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術(shù),機床高備改造要達新水平
對機床設(shè)備的改造重點應(yīng)放在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用上。根據(jù)需要和可能,到1995年,北京應(yīng)該改造的機床設(shè)備(8420臺)的改造率要達80%以上,到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術(shù),風(fēng)機電泵改造要攀新高度
風(fēng)機、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上,效果十分顯著。因此,在今后幾乎,北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用作為重點來抓。到1995年,應(yīng)該采用變頻調(diào)速技術(shù)改造的風(fēng)機、電泵要改造完60%;到本世紀末,北京的風(fēng)機、電泵和其它調(diào)速電機要普遍;采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)。
(4)優(yōu)先應(yīng)用CAD/CAM技術(shù),工業(yè)設(shè)計水平提高要有新目標
北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢,設(shè)計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前,北京工業(yè)系統(tǒng)CAD的應(yīng)用率為17%,CAD的覆蓋率為11%,到1995年應(yīng)分別達到20%和15%,本世紀末,要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標
(1)總體目標:到1995年全市的機電一體化產(chǎn)品數(shù)應(yīng)不少于800種,2000年,應(yīng)不少于2000種,機電產(chǎn)品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標:
機床數(shù)控化率:1995年,產(chǎn)量數(shù)控化率達5%,產(chǎn)值數(shù)控化率達16%;2000年,分別達12%和40%。
汽車電子化程度:1995年,平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費用不少于1000元,在整車成本中所占比例不低于3%;到2000年分別不少于3000元,不低于8%。
PLC的開發(fā)生產(chǎn)能力:“八五”期間,開發(fā)能力要穩(wěn)居全國首位;“九五”北京要成為全國主要的PLC生產(chǎn)基地之一。
“電力電子”開發(fā)生產(chǎn)能力:“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術(shù)和第三代電力電子器件的開發(fā)技術(shù)。“九五”期間第三代電力電子器件的生產(chǎn)要形成經(jīng)濟批量。在電力電子產(chǎn)品應(yīng)用方面,“八五”期間,開關(guān)電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品;交流變頻調(diào)速裝置要達到批量生產(chǎn)程度;高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯;“九五”,北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
模糊控制器的開發(fā)生產(chǎn)能力:“八五”要把北京建成全國模糊技術(shù)控制器的開發(fā)生產(chǎn)基地,開發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造,壓力、溫度、流量控制的模糊技術(shù)控制系統(tǒng)典型產(chǎn)品來;交逐步將模糊技術(shù)應(yīng)用于家用電器中。1995年,空調(diào)器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風(fēng)扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末,北京家用電器模糊技術(shù)普及率要達到50%以上。
其它機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)能力:微機控制多色印刷機要穩(wěn)居全國第一;電子醫(yī)療儀器的開發(fā)、生產(chǎn)爭取在“八五”有較大突破,“九五”在品種和產(chǎn)量上全國領(lǐng)先;在“八五”期間,以30萬千瓦汽輪發(fā)電機組為代表的發(fā)電設(shè)備要形成綜合配套能力,打出規(guī)模效益來;數(shù)字化、智能化儀器儀表,自動化裝置要上品種、上批量……
總之,機電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力,又是開啟北京機電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發(fā)展兩方面的目標,那么,到本世紀末,北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產(chǎn)業(yè)。其中,數(shù)控機床、機電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設(shè)備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元;“電力電子”的銷售額可超過20億元;PLC模糊控制器等銷售額可超過15億元;汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產(chǎn)品銷售額可超過25億元。機電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍,也是機電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。
四、北京發(fā)展“機電一體化”的對策
(一)加強統(tǒng)籌安排,協(xié)調(diào)發(fā)展計劃
目前,北京地區(qū)從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套發(fā)展策略和計是。同時,市政府各有關(guān)委、辦、局(總公司)也有不少相應(yīng)的發(fā)展計劃與規(guī)劃。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,市政府各主管部門的有關(guān)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,全市缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此,建議市政府責(zé)成有關(guān)機構(gòu)在進行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上,制定出北京統(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)上重復(fù),生產(chǎn)上撞車!
(二)強化行業(yè)管理,發(fā)揮“協(xié)會”作用
目前,北京“機電一體化”較熱,而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制,“政出多門”是難哆的。因此,北京有必要明確一個“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,我們建議,盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設(shè),賦予其行業(yè)管理職能。
“協(xié)會”要進一步擴大領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)——理事會的代表層面和復(fù)蓋面,要加強辦公室、秘書處的建設(shè);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(dǎo)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(guān)項目的發(fā)標、招標工作……
(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度
優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾,造成一種社會上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機電一體化”發(fā)展的氛圍,如盡快為外商到北京投資發(fā)展“機電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便;盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開綠燈;盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。
增大支持力度,在技術(shù)政策上,要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展,對未采用機電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強制淘汰;大力提倡用機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造,對有關(guān)機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造,對有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用項目優(yōu)先立項、優(yōu)先支持,對在技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進行表彰獎勵等。
在經(jīng)濟政策上,要多給機電一體化科研攻關(guān)課題、開發(fā)應(yīng)用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會;銀行發(fā)設(shè)貸款要多向機電一體化技術(shù)改進、生產(chǎn)合資和機電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)模化建設(shè)項目上傾斜;成立“機電一體化”發(fā)展基金,支持機電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。
(四)突出發(fā)展重點,兼顧“兩個層次”
機電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣,而我們的財力、人力和物力是有限的,因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘,而應(yīng)分清主次,大膽取舍,有所為,有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作,即用電子信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造,在傳統(tǒng)的機電設(shè)備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置,使“機械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個層次是“提高”工作,即在新產(chǎn)品設(shè)計之初,就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮,使“機械”與“電子”密不可分,深度結(jié)合,生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。
我們認為,北京“機電一體化”發(fā)展,當務(wù)之急,重中之重是:
抓緊開發(fā)生產(chǎn)GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應(yīng)用裝置——交流變頻調(diào)速器、逆變焊機、高頻電子鎮(zhèn)流器等,用電力電子技術(shù)進行的節(jié)能、節(jié)材為主要目的的技術(shù)改造;
抓緊推廣應(yīng)用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng),改造機床設(shè)備;開發(fā)生產(chǎn)低、中檔數(shù)控系統(tǒng);
關(guān)鍵詞:機電一體化;發(fā)展背景;趨勢
【分類號】:TU855
前言:近些年來,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,推動了不同學(xué)科的相互交叉與滲透,并引發(fā)了幾乎所有工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。再加之微電子技術(shù)的飛速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透,機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能、生產(chǎn)方式及其管理體系均發(fā)生了巨大變化,目前,關(guān)于“機電一體化”含義尚未取得統(tǒng)一的定義,較為普遍的提法是“日本機械振興協(xié)會”經(jīng)濟研究所對機電一體化概念所做的解釋:“機電一體化是在機械主功能、功力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術(shù),并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。”隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,“機電一體化”還被不斷地賦予新的內(nèi)容。但其基本概念的含義可概括為:機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),將機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)等在系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)上有機地加以綜合,實現(xiàn)整個系統(tǒng)最優(yōu)化而建立起來的一種新的科學(xué)技術(shù)。它使生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化,機電產(chǎn)品智能化,極大地提高了生產(chǎn)效率。一場“機電一體化”革命蓄勢待發(fā)。
一。機電一體化的發(fā)展背景
隨著機電一體化技術(shù)的快速發(fā)展,機電一體化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機電產(chǎn)品的趨勢,這完全取決于機電一體化技術(shù)所存在的優(yōu)越性和潛在的應(yīng)用性能。
(一) 使用安全性和可靠性提高
機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中,遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時,能自動采取保護措施,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。機電一體化產(chǎn)品由于采用電子元器件,減少了機械產(chǎn)品中的可動構(gòu)件和磨損部件,從而使其具有較高的靈敏度和可靠性,產(chǎn)品的故障率低,壽命得到了提高。
(二)生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高
機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能,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,通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預(yù)定的動作,使之不受機械操作者主觀因素的影響,從而實現(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,由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作的自動化,使得生產(chǎn)能力大大提高。
(三)使用性能改善
機電一體化產(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)指揮實現(xiàn),系統(tǒng)可重復(fù)實現(xiàn)全部動作。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序,實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作
二.形勢。
我國用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度我國用機電一體化技術(shù)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(shù)含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)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(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題,有企業(yè)的“故土難離”“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(guān)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(shè)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)。
另外,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。
三.機電一體化的發(fā)展趨勢
(一) 智能系統(tǒng)化
所謂智能系統(tǒng)化,是指機電產(chǎn)品系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用模式化和開放式的總線結(jié)構(gòu),機電系統(tǒng)各部分可以靈活組態(tài),進行任意組合,這是機電一體化和傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一。另外,機電產(chǎn)品的通信功能大大加強,局部網(wǎng)絡(luò)開始被大范圍地使用??傊?,未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機電產(chǎn)品開始往著生物系統(tǒng)化的方向發(fā)展。
(二) 微型化
未來的機電一體化將會高度融合微機械技術(shù)、軟件技術(shù)和微電子技術(shù),所以未來的機電產(chǎn)品系統(tǒng)能進行精細操作,在航空航天、生物醫(yī)學(xué)和信息技術(shù)等領(lǐng)域都將有廣闊的應(yīng)用前景。
(三) 規(guī)范化
由于機電一體化產(chǎn)品種類繁多,研制和開發(fā)工作相當復(fù)雜,所以需要制定一系列標準來規(guī)范生產(chǎn)過程。在這種形勢背景下,機電一體化開始向著規(guī)范化的方向發(fā)展,如此一來,不僅可以迅速開發(fā)新產(chǎn)品,而且還可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。
(四)網(wǎng)絡(luò)化趨勢
計算機技術(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)等領(lǐng)域都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)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(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?,F(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)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(shù)帶來的便利與快樂,因此機電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是為大勢所趨。
(五)綠色化趨勢
工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。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(yīng)運而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)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(shè)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。
(六) 集成化 集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合,又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率,應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次,使系統(tǒng)功能分散,并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn),然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來,使其性能最優(yōu)、功能最強。
(七) 帶源化 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。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 人性化 機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人,如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要,機電一體化產(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,如家用機器人的最高境界就是人機一體化。
摘要:本文主要對傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造和機械自動化相比較,提出了具有智能化的特征是現(xiàn)代機械和傳統(tǒng)的機械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。根據(jù)機械自動化在各行各業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展,顯現(xiàn)出了機械自動化產(chǎn)品的優(yōu)點和效益。即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源,不斷滿足人們生活和生產(chǎn)多元化需求。文章從系統(tǒng)的觀念出發(fā),綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù),自動化技術(shù),及過控技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。著重例舉了鍋爐汽包水位的控制和冷卻劑流量和氣氨排量的最佳控制方案。提出了過程自動化控制今后的主要目標,指明了機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:設(shè)計制造 自動化 產(chǎn)品 發(fā)展 方向
1 機械自動化的科學(xué)技術(shù)
機械設(shè)計制造及其自動化是機械技術(shù)和電子技術(shù)為主體,多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物,是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科,機械自動化使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)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“機械電器化”邁入了以“機械自動化”為特征的發(fā)展階段。
它的發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,還將不斷被賦予新的內(nèi)容。但其最基本的特征可概括為:機械自動化的設(shè)計制造是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感檢測技術(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)功能目標和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標,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)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。
2 機械設(shè)計制造及自動化的符合設(shè)計原則
2.1 滿足對機器的功能要求
任何一種產(chǎn)品都是為滿足人們的某種需要而開發(fā)的,都必須具有某種主要功能,不同的產(chǎn)品具有不同的主要功能。概而言之,都能對輸入的物質(zhì)、能量和信息(即所謂工業(yè)三大要素)進行某種處理,輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息。因此,機械自動化系統(tǒng)也必須具有對輸入的物質(zhì)、能量和信息進行某種處理,從而輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息的主功能。如上所述,機械自動化系統(tǒng)是一個綜合的概念,包含了機電一體化技術(shù)和機電一體化產(chǎn)品兩個方面的內(nèi)容。作為產(chǎn)品,又包含著設(shè)計、制造和特定的功能以滿足使用要求,而功能是由其內(nèi)部有機聯(lián)系的結(jié)構(gòu)所決定的。
2.2利用先進技術(shù)不斷創(chuàng)新
根據(jù)產(chǎn)品或系統(tǒng)的主功能不同,可對產(chǎn)品或系統(tǒng)進行分類。
以物料搬運、加工為主。輸入物質(zhì)、能量和信息,經(jīng)過加工處理,主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)(或產(chǎn)品)稱為加工機。如各種機床、交通運輸機械、食品加工機械、起重機械、紡織機械、印刷機械、輕工機械等。
以能量轉(zhuǎn)換為主,輸入能量和信息,輸出不同能量的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)稱為動力機,其中輸出機械能的為原動機。如電動機、水輪機、內(nèi)燃機等。
以信息處理為主,輸入信息和能量。主要輸出某種信息。如數(shù)據(jù)、圖像、文字、聲音等的產(chǎn)品稱為信息機。如各種儀器、儀表、計算機、傳真機以及各種辦公機械等。
機械自動化系統(tǒng)除了具備上述必須的主功能外,還應(yīng)具體備其它內(nèi)部功能、即動力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。
基于上述的功能構(gòu)成原理,既有利于設(shè)計或分析各種機械自動化的產(chǎn)品,又有利于開拓思路,便于創(chuàng)造發(fā)明和創(chuàng)新。例如,根據(jù)3種不同的主功能及其不同的輸入,組合起來可形成9大類型的系統(tǒng)產(chǎn)品。
3 機械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
生產(chǎn)過程中,對各個工藝過程的物理量(或工藝變量)有著一定的控制要求。有些工藝變量直接表現(xiàn)生產(chǎn)過程,對產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量起著決定性的作用。例如,精餾塔的塔頂或塔釜溫度,一般在操作壓力不變的情況下必須保持一定,才能得到合格的產(chǎn)品;加熱爐出口溫度的波動不能超過允許范圍,否則將影響后一工段的效果;化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度必須保持平穩(wěn),才能使效率達到指標。有些工藝變量雖不直接地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量,然而保持其平穩(wěn)卻是使生產(chǎn)獲得良好控制的前提。
4 機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點與效益
隨著機械自動化技術(shù)的快速發(fā)展,機械自動化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機電產(chǎn)品的趨勢,與傳統(tǒng)機電產(chǎn)品相比,機械自動化產(chǎn)品具有高的功能水平和附加值,它將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來社會、經(jīng)濟效益。機械自動化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能,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,通過自動化控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預(yù)定的動作,使之不受機械操作者主觀因素的影響,從而實現(xiàn)最佳操作,保證最佳的工作質(zhì)量和較高的產(chǎn)品合格率。同時,由于機械自動化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作自動化,所以生產(chǎn)力大大提高。例如:數(shù)控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高,生產(chǎn)效率比普通機床提高5~6倍。柔性制造系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備利用率可提高1.5~3.5倍,機床數(shù)量可減少約50%,節(jié)省操作人員約50%,縮短生產(chǎn)周期40%,使加工成本降低50%左右。此外,由于機械自動化工作方式具有可通過調(diào)整軟件來適應(yīng)需求的良好柔性,特別適合于多品種、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)、是縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、加速更新?lián)Q代的重要途徑。
5 結(jié)語
因為現(xiàn)代機械自動化在設(shè)計和制造上具有多功能、高質(zhì)量、高可靠性,低能耗的意義所以機械的設(shè)計、制造、都是圍繞著機械自動化來進行的。
機械自動化技術(shù)所面臨的共性關(guān)健技術(shù)是傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、自動化控制技術(shù)、接口技術(shù)、精密機械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等。所以說,機械自動化系統(tǒng)就是機電一體化系統(tǒng)。機電一體化的發(fā)展就是機械自動化的發(fā)展,所以廣大設(shè)計人員應(yīng)清醒的認識到機械設(shè)計制造只有向機械自動化設(shè)計制造方向發(fā)展,才是機械工業(yè)發(fā)展的唯一出路。所以設(shè)計人員不能只熱衷于技術(shù)引進,不能僅僅安心于作為新技術(shù)的傳播者,而應(yīng)該作為新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)造者。為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟廣闊的天地。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:高職高專;機電一體化;模塊教學(xué)
一、機電理論和實踐一體化教學(xué)體系
1.合理設(shè)置機電一體化課程
(1)樹立綜合職業(yè)能力的課程觀,確立適合地域經(jīng)濟發(fā)展的機電專業(yè)的培養(yǎng)目標?,F(xiàn)代職業(yè)教育的課程觀主要體現(xiàn)在以下幾個方面:第一,課程目標由“知識主體”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生主體”。教學(xué)目標是學(xué)生個體以及他們心理和行為的變化。為此要研究學(xué)生的認識和學(xué)習(xí)規(guī)律,要使學(xué)生的各種學(xué)習(xí)任務(wù)與學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律保持一致。第二,教育導(dǎo)向要逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤捌髽I(yè)專家導(dǎo)向”。傳統(tǒng)的課程設(shè)計通常由教育部門來決定,由于角色和角度的約束,課程往往側(cè)重學(xué)科知識的系統(tǒng)性,易脫離市場實際。一體化本位課程則要求更多地聽取、采納機電行業(yè)專家們的意見和建議,以更好地把握職業(yè)崗位現(xiàn)在和將來對從業(yè)人員的能力要求。第三,綜合職業(yè)教育能力課程的中心是學(xué)生,教師將成為學(xué)習(xí)的促進者和組織者。為適應(yīng)個體差異,學(xué)生可以有不同的課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)進度。
(2)正確處理課堂教學(xué)與實踐教學(xué)的關(guān)系。高職部分學(xué)生對純理論性的東西接受困難,有的甚至對課堂和作業(yè)有逆反心理,他們對技能型的知識卻很感興趣。在課程設(shè)置時,應(yīng)降低掌握純理論知識的要求,讓學(xué)生在實際訓(xùn)練中掌握相關(guān)知識。實踐教學(xué)要注意科學(xué)性、系統(tǒng)性和時效性。機電專業(yè)學(xué)生的職業(yè)技能包括專業(yè)技能、技術(shù)應(yīng)用或綜合技能訓(xùn)練以及從事專業(yè)工作所必需的技能,要不斷地充實實踐教學(xué)內(nèi)容,以職業(yè)崗位能力為目標,大量增加與生產(chǎn)崗位相近的實際操作性實訓(xùn),減少傳統(tǒng)教學(xué)中的演示性、驗證性實驗項目,使學(xué)生逐步掌握基本的綜合實踐能力、專業(yè)技術(shù)應(yīng)用及操作能力。高職教育強調(diào)學(xué)生的操作能力,畢業(yè)生直接面對生產(chǎn)和管理第一線,工作中擔(dān)負著將他人的科研成果轉(zhuǎn)化成具體的產(chǎn)品,或?qū)⒏叩燃夹g(shù)直接應(yīng)用于生產(chǎn)實踐的基本任務(wù)。在教學(xué)中,要采用到企業(yè)進行參觀實習(xí)、在校內(nèi)車間進行實訓(xùn)、進行模擬操作訓(xùn)練、到企業(yè)進行頂崗實習(xí)等形式。
2.構(gòu)建“相互平行、融合交叉”的理論和實踐一體化教學(xué)體系。借鑒德國同類院校教學(xué)模式的基礎(chǔ),結(jié)合自身辦學(xué)的條件,采取分段教學(xué)、模塊訓(xùn)練型課程模式,逐漸由基礎(chǔ)向?qū)I(yè)發(fā)展,分基礎(chǔ)教學(xué)、專業(yè)教學(xué)、專長教學(xué)、畢業(yè)設(shè)計與專業(yè)實習(xí)四個層面,基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和主體學(xué)習(xí)兩個階段應(yīng)在整個三年的教學(xué)過程內(nèi),專業(yè)技術(shù)技能培訓(xùn)模塊不斷線,這稱之為“四層兩段一貫穿”的課程結(jié)構(gòu)體系。實行分階段進行實踐教學(xué)、模塊訓(xùn)練型課程模式,由基礎(chǔ)向?qū)I(yè)、專長最后到實踐應(yīng)用方面發(fā)展,專業(yè)技能的訓(xùn)練則在整個學(xué)習(xí)過程中貫穿始終。在此基礎(chǔ)上,再將課程進行有機整合,形成了上下貫通的理論和實踐教學(xué)體系,兩個教學(xué)體系相互平行、融合交叉,把核心技術(shù)的綜合應(yīng)用能力、實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為交叉點和教學(xué)重點。相互平行是指兩套體系的教學(xué)計劃相互平行,課程流程相互平行;相互融合是指課程知識內(nèi)容與技術(shù)、技能培養(yǎng)相互融合,理論和實踐教學(xué)場所相互融合;相互交叉是指兩套體系的功能相互交叉,知識、技術(shù)和技能培養(yǎng)的落腳點相互交叉。一個完整的實踐教學(xué)體系必須具備驅(qū)動、受動、調(diào)控和保障功能才能有序、高效地運轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)目標。從實踐教學(xué)最本質(zhì)、最基礎(chǔ)的要素出發(fā),任何實踐教學(xué)體系都會包括教師、課程與學(xué)生這三個因素,離開了這三個要素便不能稱其為實踐教學(xué)。從廣義的概念來說,高職院校機電專業(yè)實踐教學(xué)體系是由高職院校機電專業(yè)實踐教學(xué)目標體系、內(nèi)容體系、管理體系和條件支撐體系所構(gòu)成的整體,在高職院校機電專業(yè)實踐教學(xué)體系運行中,各個亞體系既要發(fā)揮各自的作用,體現(xiàn)各自的功能,又要相互協(xié)調(diào)和配合,以實現(xiàn)高職院校機電專業(yè)實踐教學(xué)體系的總體目標。
二、機電模塊式一體化教學(xué)的具體方法
1.劃分小組。小組人數(shù)以3~6人為宜,推選組長。組與組之間大體上要平衡。教師必須對學(xué)生做深入細致的調(diào)查研究,如對學(xué)生的思想表現(xiàn)、各科的入學(xué)成績、家庭背景、性格愛好等都應(yīng)心中有數(shù)。一般采用互補方式,如成績好的學(xué)生與成績差的學(xué)生相搭配,既有利于差生的轉(zhuǎn)化,又有利于促進優(yōu)等生的靈活變通;不同知識結(jié)構(gòu)的學(xué)生相搭配,可以取長補短、相互借鑒;不同認知方式的學(xué)生相搭配,在各自發(fā)揮其優(yōu)勢的情況下,相互學(xué)習(xí),使認知風(fēng)格相互強化。
2.確定內(nèi)容。一節(jié)課的教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容,需要通過完成一項或幾項具體的任務(wù)融合到教學(xué)過程中,從任務(wù)中引出教學(xué)目標,使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)知識的興趣。一項好的任務(wù)是完成教學(xué)目的的關(guān)鍵,要把知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度的目標融入任務(wù)中,使任務(wù)有利于學(xué)生個性的發(fā)展。教師要認真分析教材,確定教學(xué)的目標、內(nèi)容、重點、難點、疑點,找準教學(xué)的切入點,要考慮學(xué)生的心理特征和興趣愛好,以便確定相應(yīng)的任務(wù)。
3.布置任務(wù)。確定要完成的任務(wù)后,教師要向?qū)W生具體詳細地講清任務(wù),充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生認清了自己要完成的任務(wù)后,如果覺得對此力所能及,便自然愿意去完成。
4.學(xué)生實施。向?qū)W生講明要做什么后,教師不能采取“放鴨式”的管理原則。教學(xué)組織者、實施者是教師,教學(xué)的指揮、調(diào)度仍掌握在教師手中,教師要讓學(xué)生知道怎么做,指導(dǎo)學(xué)生想辦法、找出路,特別是對有困難的學(xué)生要給予必要的指導(dǎo),使每個學(xué)生都能順利完成任務(wù)。這一階段,教師是“學(xué)習(xí)伙伴”“導(dǎo)航者”,學(xué)生在親切友好、和諧平等的氣氛中進行知識、技能的意義構(gòu)建。