摘要：機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡(jiǎn)述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
　　關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化，技術(shù)，現(xiàn)狀，產(chǎn)品，制造技術(shù)，發(fā)展趨勢(shì)
　　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。
　　1機(jī)電一體化概要
　　機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、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。但其基本特征可概括為：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(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。
　　2基礎(chǔ)階段在基礎(chǔ)工程施工中出現(xiàn)問題及處理方法
　　基礎(chǔ)階段在基礎(chǔ)工程施工時(shí),應(yīng)及時(shí)配合土建做好強(qiáng)、弱電氣專業(yè)的進(jìn)戶電纜穿墻管及止水擋板的預(yù)留預(yù)埋工作。這一方面要求電氣專業(yè)應(yīng)趕在土建做墻體防水處理之前完成避免電氣施工破壞防水層造成墻體今后滲漏;另一方面要求格外注意預(yù)留的軸線、標(biāo)高、位置、尺寸、數(shù)量用材規(guī)格等方面是否符合圖紙要求。進(jìn)戶電纜穿墻管和預(yù)留預(yù)埋是不允許返工修理的,返工后土建二次做防水處理很困難也不易,所以電氣專業(yè)施工人員應(yīng)特別留意與土建的配合。按慣例尺寸大于300mm的孔洞一般在土建圖紙上標(biāo)明,由土建負(fù)責(zé)預(yù)留,這時(shí)電氣工長(zhǎng)應(yīng)主動(dòng)與土建工長(zhǎng)聯(lián)系,并核對(duì)圖紙,保證土建施工時(shí)不會(huì)遺漏。配合土建施工進(jìn)度,及時(shí)做好尺寸小于300mm、土建施工圖紙上未標(biāo)明的預(yù)留孔洞及需在底板和基礎(chǔ)墊層內(nèi)暗配的管線及穩(wěn)盒的施工。
　　3驗(yàn)收不是終點(diǎn)
　　目前在智能建筑領(lǐng)域存在設(shè)計(jì)要求高，而實(shí)際開通率低的問題。很多智能建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求很高，技術(shù)全面先進(jìn)，達(dá)到了很高的標(biāo)準(zhǔn)。但在項(xiàng)目驗(yàn)收交付使用一段時(shí)間以后，實(shí)際應(yīng)用中智能化程度卻越來越低。這種情況具有一定的代表性，使一些人對(duì)智能化項(xiàng)目的必要性，或至少對(duì)是否有必要采用全面和先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行建設(shè)發(fā)生了疑問。
　　實(shí)際上，這并不是由于智能化系統(tǒng)在技術(shù)上太超前，而是后期支持和維護(hù)沒有跟上。一般情況下，國內(nèi)一些實(shí)力較強(qiáng)的知名集成商在項(xiàng)目實(shí)施和驗(yàn)收的過程中，都能夠按照投標(biāo)要求和競(jìng)標(biāo)承諾完成項(xiàng)目實(shí)施，通過驗(yàn)收。但在項(xiàng)目交付之后的智能化系統(tǒng)使用和維護(hù)過程中，出于成本等考慮，通常業(yè)主并不會(huì)有一個(gè)專業(yè)化的隊(duì)伍來管理。特別是在樓宇自控領(lǐng)域，對(duì)使用者和管理者的專業(yè)性要求很高，一旦發(fā)生問題，不能及時(shí)、有效的解決，就會(huì)影響智能化系統(tǒng)功能的發(fā)揮。
　　針對(duì)這一問題，系統(tǒng)集成商應(yīng)提供培訓(xùn)以幫助用戶正確的使用智能化系統(tǒng);同時(shí)，定期巡檢、回訪，及時(shí)發(fā)現(xiàn)使用中遇到的問題，幫助用戶解決;還可以利用專業(yè)廠商的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采取樓宇智能化管理外包的思路，這樣可以有效的減少成本，讓用戶以更少的投入實(shí)現(xiàn)維護(hù)和管理，充分發(fā)揮智能化系統(tǒng)的功能。
　　有專家算過這樣一筆帳，通過建筑智能化提高能源利用效率，減少的能耗方面的成本將在5到7年之內(nèi)覆蓋初期的智能化投入。減少能耗還只是智能化系統(tǒng)功能的部分體現(xiàn)，只有充分利用智能化系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，才能發(fā)揮其最大價(jià)值。
　　4機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
　　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(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。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(jí)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(cè)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(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)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、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(homenet)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N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(shì)。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)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(shì)。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(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，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。
　　4.6系統(tǒng)化
　　系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)研制出來的。
　　4.7IT技術(shù)化
　　未來智能建筑的設(shè)計(jì)、實(shí)施者應(yīng)該扮演什么樣的角色?我們認(rèn)為未來的智能建筑服務(wù)商應(yīng)該重視IT新技術(shù)的應(yīng)用給客戶帶來的價(jià)值。從國內(nèi)眾多大型工程的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)來看，大型綜合智能化項(xiàng)目建設(shè)，不僅需要滿足客戶提出的要求，還需要服務(wù)商幫助挖掘更多對(duì)智能化應(yīng)用的需求，需要服務(wù)商以整體規(guī)劃意識(shí)為指導(dǎo)去發(fā)現(xiàn)并滿足這些需求。未來的智能建筑服務(wù)商，要用IT手段實(shí)現(xiàn)樓宇智能化的應(yīng)用創(chuàng)新，應(yīng)該超越工程設(shè)計(jì)、實(shí)施等單一層次。如果沒有IT技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用來引領(lǐng)客戶需求，那樣的智能建筑服務(wù)商存在的價(jià)值和意義就值得商榷了，更談不到發(fā)展的層次上。
　　5結(jié)語
　　綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，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(shì)將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
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