智能制造中机电一体化技术的应用

2023-01-03杨宏

科教导刊·电子版 2022年23期

杨宏

（武汉铁路职业技术学院，湖北武汉 430205）

0 引言

在我国国民经济组成中，工业制造业一直是推动经济发展的重要组成部分之一，在当前日益激烈的国际竞争环境中，提高工业制造业的智能化和自动化水平，推动传统企业转型升级，对关键核心生产技术进行改革创新能够使我国工业提升在国际市场上的竞争力。因此在工业制造生产中加大对机电一体化技术的应用，是提高工业生产智能制造水平，提高工业生产效率和质量的有效措施。

1 机电一体化技术的相关概述

1.1 概念和特征

所谓机电一体化生产系统就是指在生产中运用机械动力设备，信息技术手段，控制中心等技术，实现生产系统的机械设备管理功能，信息处理功能，控制功能，软件组合功能有机统一而构成的系统总称。该技术的核心就是将传统机械技术与现代信息技术进行结合，通过网络信息设备对传统机械设备进行远程监控，提高设备的使用效率，从而增加生产收益。值得注意的是，机电一体化技术并不是单纯地用计算机技术去取代机械技术，而是在将机械技术与现代信息化技术有机结合，形成两者的最大化效益，减少出错率，充分保障安全。因此机电一体化是把微电子的信息技术为主要应用手段，将多种高新技术手段应用于机械设备的控制设计之中，从而形成的一种高质量，高效率，高性价比的综合性生产技术。机电一体化也是对机械、自动化控制技术、微电子技术、传感监测、信息处理编程等多种技术进行有机统一的综合性技术，以实现生产系统的功能优化为目标，对各个功能模块进行合理分配和布局，实现质量高、性能优秀、能耗低、安全性高的自动化控制应用，通过机械与电子信息技术的有机融合，互相补充，相辅相成，而形成了更具科学性和系统性的机电一体化生产系统，体现了生产技术的进步，使机电一体化产品在当前环境下的市场竞争力和灵活适应性。

机电一体化技术有以下几个鲜明的特征：第一，具有广泛的实用性。机电一体化技术是以机械技术为基础，有机结合计算机信息技术实现对机电产品的高效率生产和控制，这种技术不受到行业、种类、企业规模的限制，能够广泛应用于各个行业的机械工程生产系统，并且不断开发优化，具有广泛而强大的实用性。第二，具有鲜明的系统化和层次性。机电一体化技术是将各种技术有机整合并协同运作，形成电子管理集合系统，对机械工程的生产和控制形成了完整的、多功能的多层次系统。第三，能够实现生产过程的最优性。综合运用机电一体化技术，能够实现在机械工程中节能减排，降低污染，提高生产效率，保障机械产品的高品质高性能，体现出生产过程的整体最优性。第四，操作门槛低，清晰直观。对于缺乏高精尖人才的一线生产车间来说，清晰直观的操作系统，能够大大提高使用机电一体化产品的有效性，实现机电一体化技术的强大功能。

1.2 发展趋势

随着目前生产活动的发展，对生产技术和控制水平的要求越来越高，在此背景下，机电一体化生产系统的出现是适应现代化生产要求的必然产物，并且随着信息技术的不断进步，机电一体化生产系统还将进一步呈现良好的发展趋势，比如：第一，实现控制的系统化。过去控制系统缺乏系统性和网络化，无法有效提高生产的效率和抗风险能力，因此机电一体化生产系统呈现出网络化发展趋势，系统控制更具有灵活性，能够实现对功能模块灵活重组，适应各种生产环境。第二，实现人工智能化。人工智能是近年来信息技术发展的一大方向，在计算机控制理论的基础上，增加计算机科学，心理学，深度学习等方法，能够让生产系统具备学习能力，自主推理和处理，实现系统控制的智能化、自动化。第三，实现系统的全息化。随着生产系统的智能化水平越来越高，系统结构会由原来的平面化结构升级为更为复杂的全息系统，实现多向联系，进一步提高机电一体化的高性能，提高生产效益。

2 智能制造中机电一体化技术的应用

2.1 传感技术的应用

机电一体化技术中传感技术的应用占据重要的地位，要实现自动化的控制和监测，就离不开运用传感技术对所要控制的机械设备进行数据采集与分析，因此可以说应用传感器是不是实现机电一体化智能制造的前提和基础，同时传感技术也对当前机电一体化技术发展的方向起到了主导作用，尤其是在智能制造行业当中传感技术可以提供更为精确地控制，让工业制造的结构规格以及外形尺寸更加符合生产标准，从而提升了智能制造的水平和质量。而要真正实现自动化控制的应用，就需要把传感技术和信息技术结合起来，建立一个具有网络的传感平台，同时利用网络信息平台，能够对机械制造设备的数据进行采集，分析与传输，从而实现提升智能制造效率与质量的目的。现阶段我国应用范围较广的传感技术主要是光纤传感器，光纤传感器具有稳定的性能，其数据的可靠性较高，并且具有较高的兼容性，能够与行业规范相统一，避免了由于智能控制系统的设计不同而引起的兼容性障碍。

2.2 数控生产技术的应用

数控生产技术是智能制造中的重要内容，主要是运用对机械设备的数据信息进行操控从而实现智能制造生产，提高生产效率以及产品的精准度，数控生产技术是推动工业制造迈向自动化与智能化过程的重要部分。应用该技术主要分为两方面的内容：一方面是运用数字模型模拟处理数据信息。数控生产技术在应用模拟数据信息处理的过程中，能够通过模拟中的数据分析并输出在机电一体化智能制造中所形成的数据信息，从而提高产品制造的效率和精准度。另一方面通过数控生产技术和计算机信息技术的有机结合，能够让数控技术在智能制造中的应用范围更加广泛，主要运用在加工处理信息，模拟分析数据和输出控制数据信息等内容上，通过应用数控技术能够及时发现工业生产中出现异常的数据信息，并且分析异常原因并进行错误信息处理，保证工业智能制造的顺利运行。

2.3 自动化生产线的应用

在机电一体化技术中，自动化生产线是能够有效提升智能制造工作效率的重要技术，通过事先设置好工业制造中的每一个工艺环节能够实现生产线的自动化，大大提升智能制造的工作效率，减少工作人员的劳动强度和工作压力。在大规模的生产车间中，对自动化生产线的监督与维护，仅需要较少的工作人员，节约了人力资源，同时也降低了系统生产设备的操作难度，能够实现大批量的机械生产，从而提高智能制造的工作效率。除此之外，自动化生产线还能够通过控制系统以及传感监视器等平台，来实现对生产过程的自动控制、故障检测以及报警、自动修复隐藏的故障风险、断开故障电路等操作，提升了智能制造过程的安全性，同时也保证了生产管理水平的提高。自动化生产线的有效应用是我国的工业制造业朝着微控化、智能化以及集成化的方向发展。

2.4 智能工业机器人的应用

随着机电一体化技术的快速发展，我国的工业制造业已经开始运用数字化、信息化以及智能化的高科技生产设备，越来越多不同类型的智能工业机器人也开始利用于智能工业制造之中，实现了工业加工制造的现代化信息化以及智能化的发展，并且在智能工业制造中发挥出巨大的应用价值。智能工业机器人融合了人工智能，信息传感，数据加工处理等技术，是现代化科技的创新产品，具备极高的智能化价值。在智能制造中应用智能工业机器人，能够保障工业机器人实现对生产数据的自动识别，并且对其中的关键信息进行分析和处理，最后通过控制系统输出，控制整个操作系统的生产过程，提高了生产管理的高效率，保障了工业生产过程中的精确性和安全性。同时智能工业机器人能够快速地完成较为复杂的工作任务与程序，大大提高了智能制造的效率和质量水平。