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中圖分類(lèi)號(hào):TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-8500(2013)01-0065-01
1.網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)。各種信息資料之間交換、運(yùn)算、存儲(chǔ)、判斷和決定以及專(zhuān)家系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡(luò)都是計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
2.機(jī)械技術(shù)。機(jī)電一體化的基礎(chǔ)技術(shù)就是機(jī)械技術(shù)。它和機(jī)電一體化相互促進(jìn),完成了結(jié)構(gòu)和功能上的改革,同時(shí)它的重量減輕,體積相對(duì)以前更小,精度也得到了提高,它的性能指標(biāo)也更加的適應(yīng)人類(lèi)的需要,努力地利用高科技來(lái)更新著機(jī)電一體化的概念。
3.自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)是在自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)上,先進(jìn)性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)然后再經(jīng)過(guò)仿真調(diào)試,它可以進(jìn)行高精度和速度的控制,還能進(jìn)行自我的調(diào)制、診斷和修補(bǔ)。
4.系統(tǒng)技術(shù)。系統(tǒng)技術(shù)是以整體趨勢(shì)和目標(biāo)為基礎(chǔ),利用整體概念組織和各種相關(guān)的技術(shù),利用總分的觀念來(lái)將整體分成為好多有一定關(guān)聯(lián)的小單元,其中的接口技術(shù)是紐扣是實(shí)現(xiàn)各小部分進(jìn)行連接的保證。
5.感應(yīng)技術(shù)。現(xiàn)在的感應(yīng)技術(shù)在社會(huì)生活中的應(yīng)用十分普遍,機(jī)電一體化也應(yīng)用了感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)。要想實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié),傳感檢測(cè)技術(shù)是必不可少的,它向人類(lèi)的皮膚那樣,是整個(gè)系統(tǒng)的感受器官,而且他的功能越是強(qiáng)大那么系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的特征
1.較小靈活,操作方便。機(jī)電一體化技術(shù)讓工作人員可以改變?cè)械膹?fù)雜繁瑣的操作模式,可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序,它的動(dòng)作可由程序一步一步控制實(shí)現(xiàn),甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。所以體積小,重量輕,適應(yīng)性強(qiáng),操作更方便是機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)最明顯的特征。
2.精度功能強(qiáng)大。現(xiàn)在社會(huì)的科技越來(lái)越發(fā)展,其中的準(zhǔn)確度、精確度在各個(gè)領(lǐng)域都要求十分嚴(yán)格,機(jī)電一體化也在朝著這一特征努力,機(jī)電一體化控制水平得以提高,運(yùn)算速度也更加快速,可以精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作,進(jìn)行自行診斷、校正、補(bǔ)償功能,可以減少誤差,達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。
3.軟件功能的應(yīng)用。機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能,使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向“軟件化”和“智能化”。
4.產(chǎn)品可靠壽命長(zhǎng)。傳統(tǒng)機(jī)械裝置由于運(yùn)動(dòng)部件之間產(chǎn)生的工作誤差,會(huì)嚴(yán)重影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。光機(jī)電一體化技術(shù)可以使裝置的運(yùn)動(dòng)部件減少,磨損程度也會(huì)相對(duì)降低,如果沒(méi)有了運(yùn)動(dòng)部件,那么機(jī)械磨損也將會(huì)消失。所以,裝置提高了壽命,降低了故障,產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性就會(huì)得到提高。
5.協(xié)調(diào)性提高。機(jī)電一體化是多種技術(shù)及多個(gè)部分的組合,要想讓機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品擁有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性,那么各個(gè)組成部分之間就得有嚴(yán)格的要求,良好的配合默契,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展方向
1.智能化。人工智能在機(jī)電一體化中越來(lái)越受到人們的重視,它是在理論得以控制上,讓機(jī)電一體化的產(chǎn)品具有一定的智能,在這其中還有人工智能、計(jì)算機(jī)學(xué)、生命科學(xué)等一些新的思想和新的方法,它雖然不能達(dá)到人類(lèi)那樣的水平,但也可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的推理判斷和邏輯決策。當(dāng)然,要想真正的像人一樣是不可能的,它只能進(jìn)行低級(jí)智能或人的部分智能。
2.模塊化。模塊化的工程任重而道遠(yuǎn)。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體不僅可以利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品,還可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)不管是對(duì)于任何機(jī)電一體化化的企業(yè),模塊化將帶來(lái)一個(gè)美好的前景,并且它的潛力是無(wú)窮的。
3.網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給社會(huì)各方面的發(fā)展都帶來(lái)了巨大的變革,全球化的趨勢(shì)也無(wú)可阻擋,機(jī)電一體化新產(chǎn)品無(wú)疑會(huì)暢銷(xiāo)全球,而且網(wǎng)絡(luò)化可以在一定基礎(chǔ)上促進(jìn)智能化的應(yīng)用,他可以以計(jì)算機(jī)為中心把一系列的家用電器連成一個(gè)系統(tǒng),讓人們真切的感受到現(xiàn)代高科技帶來(lái)的便利,因此機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化是發(fā)展的必然結(jié)果。
4、微型化。現(xiàn)在社會(huì)上大多數(shù)的產(chǎn)品都在走向微型化,機(jī)電一體化也是順應(yīng)時(shí)代的潮流。機(jī)電一體化正在向微型精確的方面發(fā)展它在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
5.綠色化。綠色環(huán)保是世界的主題,現(xiàn)在的環(huán)境狀態(tài)是資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染,于是人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源的呼聲更加高漲,時(shí)展的要求是可以設(shè)計(jì)一不污染環(huán)境的綠色化的機(jī)電一體化產(chǎn)品,讓綠色路線在產(chǎn)品中一路暢通,這也就成為了機(jī)電一體化最符合人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)發(fā)展方向。
6.人性化。人性化是各類(lèi)產(chǎn)品的必然發(fā)展方向。機(jī)電一體化的產(chǎn)品在具有一定完整性能的基礎(chǔ)上,對(duì)于外觀設(shè)計(jì)以及它的外觀視覺(jué)也有著相應(yīng)的要求,這可以讓產(chǎn)品與外在環(huán)境更加的適應(yīng),讓人們使用產(chǎn)品更加的貼心,更加的自然,更接近生活習(xí)慣。
機(jī)電一體化與電子之間深度結(jié)合,并且與各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所急需的優(yōu)勢(shì)學(xué)科方向。機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。所以要緊緊抓住人才需求變化的大趨勢(shì),準(zhǔn)確定位,嚴(yán)謹(jǐn)制定人才培養(yǎng)計(jì)劃,使教學(xué)緊跟機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展變化的趨勢(shì),為培養(yǎng)出符合機(jī)電一體化技術(shù)崗位實(shí)際需要的、高素質(zhì)、強(qiáng)能力的合格人才。
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摘要:通過(guò)對(duì)世界技能大賽機(jī)電一體化項(xiàng)目比賽過(guò)程中任務(wù)設(shè)置、賽事安排及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合研究,分析了中國(guó)參加第42屆世界技能大賽機(jī)電一體化項(xiàng)目的整個(gè)競(jìng)賽過(guò)程,提出了以世界技能大賽機(jī)電一體化項(xiàng)目需求標(biāo)準(zhǔn)為引導(dǎo)的中國(guó)職業(yè)院校機(jī)電一體化項(xiàng)目課程改革方向。
關(guān)鍵詞 :世界技能大賽;機(jī)電一體化;課程改革
中圖分類(lèi)號(hào):G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-5727(2014)06-0116-04
世界技能大賽(World Skill Competition,以下簡(jiǎn)稱(chēng)世賽)每?jī)赡昱e辦一屆,是全世界職業(yè)技能最高水準(zhǔn)的一項(xiàng)賽事,已成為職業(yè)技能領(lǐng)域的奧林匹克競(jìng)賽。目前,世界技能組織已經(jīng)擁有50個(gè)成員國(guó)。
我國(guó)在2011年首次參加在英國(guó)倫敦舉辦的第41屆世界技能大賽,2013年參加了在德國(guó)萊比錫舉辦的第42屆世界技能大賽。第43屆世界技能大賽將于2015年在巴西舉辦,我國(guó)準(zhǔn)備參加其中28個(gè)項(xiàng)目的比賽。
在世界技能大賽的項(xiàng)目設(shè)置中,參賽分為六個(gè)領(lǐng)域,分別為運(yùn)輸與后勤、結(jié)構(gòu)與建筑技術(shù)、制造與工程技術(shù)、信息與通訊技術(shù)、創(chuàng)意藝術(shù)和時(shí)尚、社會(huì)及個(gè)人服務(wù)業(yè)等。
機(jī)電一體化技術(shù)作為傳統(tǒng)的競(jìng)賽設(shè)置項(xiàng)目,其項(xiàng)目編號(hào)為04,屬于制造與工程技術(shù)領(lǐng)域。該項(xiàng)目的競(jìng)賽旨在全方位考查參賽選手的機(jī)械、控制、安裝、調(diào)整、調(diào)試、故障排查與維修能力,是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的競(jìng)賽項(xiàng)目。我國(guó)在第42屆世界技能大賽首次派代表隊(duì)參加了該項(xiàng)目競(jìng)賽,成績(jī)處于中上水平,從參賽的過(guò)程分析來(lái)看,我國(guó)的參賽選手在很多方面還有較大的提升空間。
世賽機(jī)電一體化項(xiàng)目的競(jìng)賽過(guò)程與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
(一)世賽機(jī)電一體化項(xiàng)目的競(jìng)賽過(guò)程
世賽機(jī)電一體化項(xiàng)目的競(jìng)賽過(guò)程持續(xù)4天,在此期間,所有參賽選手需要完成6項(xiàng)任務(wù),內(nèi)容包括:針對(duì)一種給定的工業(yè)應(yīng)用開(kāi)展系統(tǒng)設(shè)計(jì);按照文件要求組裝一臺(tái)機(jī)器;以正確的工業(yè)方式連接導(dǎo)線和管路;對(duì)機(jī)械電氣和傳感器系統(tǒng)進(jìn)行安裝、設(shè)置、調(diào)整;按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和文件,使用輔助設(shè)備和PLC(可編程邏輯控制器)調(diào)試一臺(tái)機(jī)器等。在競(jìng)賽過(guò)程中,主辦方為所有參賽選手提供了統(tǒng)一的機(jī)電一體化設(shè)備的模擬生產(chǎn)平臺(tái),將該平臺(tái)拆解為幾個(gè)部分并設(shè)計(jì)為不同的任務(wù),參賽選手必須在各個(gè)項(xiàng)目的規(guī)定時(shí)間段內(nèi)完成相應(yīng)的任務(wù)才能獲得相應(yīng)的評(píng)分,最后得分的高低與任務(wù)完成的程度、精度、時(shí)間都有關(guān)系。
(二)世賽機(jī)電一體化項(xiàng)目的競(jìng)賽評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
世賽機(jī)電一體化競(jìng)賽項(xiàng)目的總分為100分,機(jī)電一體化項(xiàng)目整體分為6個(gè)任務(wù),每個(gè)任務(wù)配分在10.00~24.00分之間,每個(gè)配分又細(xì)化為若干評(píng)分點(diǎn),每個(gè)評(píng)分點(diǎn)低至0.05分,高至3.00分。如下頁(yè)表1所示。
裁判為參賽選手的評(píng)分點(diǎn)打分時(shí),如果符合要求,標(biāo)記為“Y”,代表“Yes”,表示參賽選手達(dá)到了該評(píng)分點(diǎn)要求,可以獲得該分值;如果不符合要求,標(biāo)記為“N”,代表“No”,表示參賽選手未能達(dá)到該評(píng)分點(diǎn)要求,該分值不能獲得。
機(jī)電一體化比賽項(xiàng)目的評(píng)分表共由6個(gè)大的任務(wù)構(gòu)成,在每個(gè)大的任務(wù)內(nèi),評(píng)分細(xì)分為具體的考核指標(biāo),每個(gè)指標(biāo)都為客觀分,且有具體的配分,世賽機(jī)電一體化項(xiàng)目任務(wù)1配分表如表2所示。
(三)成績(jī)分析
從如表3所示的第42屆世界技能大賽機(jī)電一體化項(xiàng)目的成績(jī)表(第42屆世賽機(jī)電一體化項(xiàng)目總得分前10名)可知,機(jī)電一體化項(xiàng)目本屆比賽的金獎(jiǎng)獲得者是巴西,銀獎(jiǎng)獲得者是中華臺(tái)北和挪威,銅獎(jiǎng)獲得者是德國(guó),第5~10名卓越獎(jiǎng)的獲得者分別為瑞典、日本、中國(guó)、韓國(guó)、哥倫比亞和英國(guó)。在獲獎(jiǎng)的前10個(gè)國(guó)家或地區(qū)中,工業(yè)較為發(fā)達(dá)的歐洲國(guó)家占4個(gè)名額,亞洲占4個(gè)名額,南美洲占2個(gè)名額。機(jī)電一體化作為中國(guó)隊(duì)首次參加世賽的項(xiàng)目,在參賽的32個(gè)國(guó)家或地區(qū)中排在第7名。綜合中國(guó)參賽選手的比賽過(guò)程,我們?cè)诩寄芩缴吓c技能強(qiáng)國(guó)尚有一些差距。導(dǎo)致這些差距的原因主要體現(xiàn)在規(guī)則理解、職業(yè)規(guī)范、心理素養(yǎng)、解決問(wèn)題能力等方面,只要在以后的職業(yè)技能培訓(xùn)過(guò)程中重視這些問(wèn)題,我國(guó)選手的成績(jī)還是有提升空間的。
機(jī)電一體化競(jìng)賽的特點(diǎn)及其指導(dǎo)和示范作用
從世界技能大賽機(jī)電一體化項(xiàng)目競(jìng)賽的特點(diǎn)可以看出,在現(xiàn)代生產(chǎn)條件下,機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)體現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的要求。
一是控制的規(guī)范性和一致性。在世界技能大賽的技術(shù)文件中,每位參賽選手拿到的都是已經(jīng)被事先規(guī)定和約束的控制端口表。在整個(gè)任務(wù)實(shí)施過(guò)程中,所有的選手不得改動(dòng)和變更這些端口,因?yàn)橛纱丝赡軙?huì)導(dǎo)致控制失效從而造成設(shè)備或人身安全事故。所有的控制端口都已經(jīng)被規(guī)范,因此所有的選手所完成的任務(wù)的結(jié)果都應(yīng)該是一致的,所不同的是完成任務(wù)所花費(fèi)的時(shí)間及控制效果的精確性,由于控制端口的混亂而造成的安全事故或者導(dǎo)致評(píng)判的不確定性因素不復(fù)存在。這一部分在世界技能大賽中一般不占分?jǐn)?shù),但是卻是整個(gè)系統(tǒng)評(píng)判的前提,也就是說(shuō),如果參賽選手不按照技術(shù)文件規(guī)定的端口連接系統(tǒng),那么將直接失去參與評(píng)判的機(jī)會(huì),而不論你的系統(tǒng)功能有多么完美。
二是功能的正確性和準(zhǔn)確性。在世界技能大賽的技術(shù)文件中,功能的正確性和控制的準(zhǔn)確性的占分比是最高的,一般可以達(dá)到70%左右。技術(shù)文件要求所有的控制作用應(yīng)該按照任務(wù)規(guī)定要求,能夠正確、準(zhǔn)確地執(zhí)行,錯(cuò)誤的動(dòng)作過(guò)程會(huì)導(dǎo)致直接評(píng)判結(jié)束,而不準(zhǔn)確的動(dòng)作(如動(dòng)作不到位或動(dòng)作范圍超過(guò)規(guī)定允許的偏差)將會(huì)導(dǎo)致失分。一般而言,控制的正確性取決于系統(tǒng)控制程序的作用是否能夠滿足任務(wù)書(shū)的要求,要求選手能夠充分利用現(xiàn)場(chǎng)提供的控制核心器,規(guī)劃和編寫(xiě)出正確的控制程序,完成所需要達(dá)到的目標(biāo)要求。系統(tǒng)的準(zhǔn)確性則取決于系統(tǒng)硬件組裝的精度和控制程序中參數(shù)的設(shè)定及整定。所以,機(jī)電一體化項(xiàng)目是一個(gè)融合了機(jī)械裝配和電氣控制的綜合性競(jìng)賽項(xiàng)目,這也是世界技能大賽多年來(lái)一直堅(jiān)持將機(jī)電一體化項(xiàng)目作為經(jīng)典比賽項(xiàng)目的原因之一。
三是運(yùn)行的安全性和可靠性。系統(tǒng)的安全性和可靠性是評(píng)判系統(tǒng)工作是否能夠持續(xù)穩(wěn)定正確工作運(yùn)行的一個(gè)重要考量因素,占分比約為15%左右。在此項(xiàng)評(píng)價(jià)中,主要考察選手是否能夠按照生產(chǎn)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作和調(diào)試,是否考慮到一些未知因素對(duì)系統(tǒng)的不確定影響,并能夠預(yù)知或預(yù)判其對(duì)系統(tǒng)的影響程度,然后利用各種軟件或硬件手段加以抑制或消除。
四是系統(tǒng)的環(huán)保性和節(jié)能性。機(jī)電一體化項(xiàng)目競(jìng)賽對(duì)于系統(tǒng)的環(huán)保性和節(jié)能性也提出了較高的要求,主要表現(xiàn)在是否能夠利用更小的能量實(shí)現(xiàn)所需要的功能。這要求參賽選手能夠?qū)ψ约核瓿傻目刂葡到y(tǒng)進(jìn)行全方位的優(yōu)化和改進(jìn),能夠節(jié)省能源和時(shí)間,一般占分比約為15%左右。
機(jī)電一體化技術(shù)課程的改革方向和方法對(duì)策
(一)職業(yè)素質(zhì)和專(zhuān)業(yè)技術(shù)規(guī)范
為了培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì),學(xué)校應(yīng)從以下幾個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng):首先,將學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)納入人才培養(yǎng)的系統(tǒng)工程,使學(xué)生進(jìn)入職業(yè)院校或者高等院校的第一天,就知道學(xué)校與社會(huì)的關(guān)系、學(xué)習(xí)與職業(yè)的關(guān)系。學(xué)校作為培養(yǎng)人才的主導(dǎo)因素,應(yīng)成立相關(guān)的部門(mén)協(xié)助培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì),向?qū)W生提供職業(yè)教育和實(shí)際的職業(yè)指導(dǎo),最好能結(jié)合相關(guān)的社會(huì)資源。另外,學(xué)校應(yīng)該根據(jù)社會(huì)需求,結(jié)合課程特點(diǎn),改進(jìn)教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的興趣,盡可能向?qū)W生提供正確、新穎的學(xué)科信息。其次,對(duì)學(xué)生進(jìn)行正面積極的職業(yè)心態(tài)和正確的職業(yè)價(jià)值觀教育也是十分必要的,要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到職業(yè)技能人才在社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用,以建立其愛(ài)崗、敬業(yè)、樂(lè)觀、開(kāi)放、合作的職業(yè)信念。
學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)不能僅依靠學(xué)校和學(xué)生本身,社會(huì)資源的作用也很重要,職業(yè)院校和高等院校想要培養(yǎng)具有較高職業(yè)素質(zhì)的畢業(yè)生,企業(yè)的參與也必不可少。作為培養(yǎng)應(yīng)用型技能人才的職業(yè)院校,應(yīng)擴(kuò)大校企合作的范圍,為學(xué)生創(chuàng)造更多的實(shí)習(xí)訓(xùn)練的機(jī)會(huì),在實(shí)際生產(chǎn)操作中提高其職業(yè)技能水平,這是培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才的重要途徑。校企合作是一種互補(bǔ)模式,學(xué)校與企業(yè)雙方的重視程度和參與程度都會(huì)影響合作的效果和深度。在機(jī)電一體化項(xiàng)目競(jìng)賽中取得較好成績(jī)的國(guó)家如德國(guó)、韓國(guó)、日本等,在職業(yè)教育模式中都十分重視企業(yè)和學(xué)校的密切聯(lián)系,企業(yè)參與到學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,甚至起著引導(dǎo)示范作用。因此,職業(yè)院校應(yīng)積極拓展與企業(yè)的合作,為學(xué)生創(chuàng)造良好的專(zhuān)業(yè)技能實(shí)踐的平臺(tái),讓學(xué)生在得到實(shí)際技能訓(xùn)練的同時(shí),也能獲得在技術(shù)崗位上發(fā)揮能力的機(jī)會(huì)。
世賽競(jìng)賽的標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格,體現(xiàn)了對(duì)青年職業(yè)技能人才的職業(yè)素質(zhì)和專(zhuān)業(yè)技術(shù)規(guī)范的雙重考量。在比賽中,參賽選手在競(jìng)賽的過(guò)程中,不僅體現(xiàn)了技能水平的高低,同時(shí)也表現(xiàn)出對(duì)職業(yè)技術(shù)規(guī)范的重視程度。以機(jī)電一體化項(xiàng)目為例,我國(guó)參賽者與日本參賽者相比,在工具儀表的準(zhǔn)備上,日本選手在工具的擺放、使用、拿取方面顯得十分有條理,在工具箱的配置上,韓國(guó)參賽者有工具箱、量具箱各1個(gè),參賽時(shí)在使用工具后將其放回原位,這些良好的職業(yè)素質(zhì)在比賽中都產(chǎn)生了良好的效果。在電氣線路安裝時(shí),護(hù)套線在線槽外應(yīng)去掉外層的護(hù)套層,傳感器在安裝和固定時(shí),近傳感器端需要預(yù)留10cm的長(zhǎng)度為傳感器調(diào)整做準(zhǔn)備,綁扎帶切割不能留余太長(zhǎng),必須小于1mm且不能割手,如此等等,都是世賽考查學(xué)生職業(yè)技術(shù)規(guī)范的著眼點(diǎn)。我國(guó)的參賽者在職業(yè)技術(shù)規(guī)范上與技能強(qiáng)國(guó)的選手相比還存在一定的差距,這從另一方面說(shuō)明職業(yè)院校在培養(yǎng)學(xué)生技能的過(guò)程中淡化了職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。因此,今后在職業(yè)技能應(yīng)用型人才的培養(yǎng)過(guò)程中,應(yīng)該堅(jiān)持職業(yè)素質(zhì)與職業(yè)技能并重的原則。
(二)課程內(nèi)容和質(zhì)量控制
借鑒世賽項(xiàng)目和比賽過(guò)程對(duì)職業(yè)院校和高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展具有重要意義,可以引導(dǎo)職業(yè)院校和高等院校的人才培養(yǎng)工作。從世賽項(xiàng)目的設(shè)置、評(píng)分方法及評(píng)分點(diǎn)不難看出,作為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的院校,在課程設(shè)置上要加大技能學(xué)習(xí)的力度,理論要為實(shí)踐服務(wù),要敢于打破傳統(tǒng)的課程體系和設(shè)置,根據(jù)項(xiàng)目要求靈活調(diào)整課程內(nèi)容和授課方式,突出職業(yè)技能培養(yǎng),重視實(shí)踐能力的提高,同時(shí)要采取理論與實(shí)踐一體化的培養(yǎng)模式,培養(yǎng)理論扎實(shí)、技能熟練的應(yīng)用型人才。世賽機(jī)電一體化項(xiàng)目比賽考核了包括機(jī)械、氣壓工程、數(shù)控系統(tǒng)、編程、機(jī)器人技術(shù)及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等方面的技能,要求機(jī)電一體化技術(shù)人員既要能進(jìn)行機(jī)械維護(hù)及設(shè)備制造,同時(shí)也要能采集設(shè)備信息、部件(傳感器)及調(diào)節(jié)設(shè)備。
從世賽進(jìn)行過(guò)程中可以看出,職業(yè)技能競(jìng)賽對(duì)技能質(zhì)量的要求很高,這對(duì)我國(guó)職業(yè)院校和高等院校人才的培養(yǎng)將產(chǎn)生重要影響。在德國(guó)萊比錫舉行的第42屆世界技能大賽的項(xiàng)目賽事過(guò)程體現(xiàn)了對(duì)質(zhì)量要求的嚴(yán)格,以機(jī)電一體化項(xiàng)目為例,對(duì)選手的電氣接線和電氣裝配考核都有較高的要求,對(duì)安裝的精度和機(jī)械電氣數(shù)據(jù)的測(cè)量精度都有考核。如在工業(yè)機(jī)器人的調(diào)整及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,機(jī)器人及所有輔助器件與周?chē)脑O(shè)備設(shè)施不能發(fā)生接觸或機(jī)械碰撞;選手獲得功能分滿分,且專(zhuān)業(yè)技術(shù)規(guī)范丟分點(diǎn)不能大于三項(xiàng),才可以拿到時(shí)間分和效率分。這些都反映了世界技術(shù)領(lǐng)域?qū)?yīng)用型高級(jí)技能人才培養(yǎng)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。作為培養(yǎng)未來(lái)應(yīng)用型高級(jí)技能人才基地的本科院校和職業(yè)院校,要認(rèn)清我們?cè)诩寄苋瞬排囵B(yǎng)上與世界標(biāo)準(zhǔn)的距離,要借鑒世賽技能強(qiáng)國(guó)在對(duì)學(xué)生質(zhì)量意識(shí)培養(yǎng)方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。學(xué)校抓學(xué)生教育質(zhì)量的關(guān)鍵是要重視提升教學(xué)質(zhì)量,使教師的教學(xué)和技能培訓(xùn)有水平和質(zhì)量的保證,同時(shí)應(yīng)注重提高學(xué)生在技能訓(xùn)練中對(duì)產(chǎn)品技術(shù)精度的要求。
世賽的評(píng)分采用的是不斷反饋測(cè)評(píng)的評(píng)分機(jī)制,如機(jī)電一體化分為6個(gè)工作任務(wù),對(duì)任務(wù)1完成評(píng)分測(cè)試后,給予反饋,選手可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的失分點(diǎn)和需要改善的地方;對(duì)任務(wù)2進(jìn)行評(píng)分測(cè)試時(shí),裁判將對(duì)任務(wù)1再次進(jìn)行檢測(cè),判斷選手是否完成調(diào)整。每個(gè)任務(wù)的打分均采用加分的方式,裁判按照選手完成的測(cè)試點(diǎn)給分,保證了得分的客觀性,確保了評(píng)價(jià)質(zhì)量控制。
(三)綜合能力和節(jié)能環(huán)保
世界技能大賽作為一項(xiàng)國(guó)際化賽事,在考核參賽選手技能水平的同時(shí),也突出了資料信息搜集和整理能力以及英語(yǔ)綜合能力。世賽的前期注冊(cè)、身份確認(rèn)、比賽信息、相關(guān)資料公開(kāi)等幾乎全部通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行。參賽者只有掌握一定的信息搜集、整理和基本的語(yǔ)言溝通能力,才可以順利比賽。世賽的所有題目、圖紙、模型、評(píng)分表均為英文,這要求我們?cè)趯?duì)選手進(jìn)行職業(yè)技能的培訓(xùn)提高時(shí),也要對(duì)選手的基本素質(zhì)及語(yǔ)言能力水平加以重視。因此,職業(yè)院校和高等院校在應(yīng)用型技能人才培養(yǎng)的過(guò)程中,既要重視學(xué)生技能素質(zhì)的提高,同時(shí)語(yǔ)言溝通、信息收集等綜合能力的培養(yǎng)也要加強(qiáng)。
節(jié)能和環(huán)保是當(dāng)今世界技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì),在機(jī)電一體化設(shè)備安裝和調(diào)試過(guò)程中,選手對(duì)耗材的應(yīng)用規(guī)劃和對(duì)加工工藝的選擇,都會(huì)對(duì)能源的消耗產(chǎn)生影響。在機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)行中,可通過(guò)流量計(jì)和電能表對(duì)選手的能源消耗量進(jìn)行計(jì)量,如在氣壓運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整時(shí),系統(tǒng)可正常工作的氣壓范圍為0.4~0.7MPa,日本選手采用的是0.4MPa,韓國(guó)選手采用的是0.45MPa,我國(guó)選手采用的是0.5MPa,這樣完成相同的運(yùn)動(dòng)距離,日本選手消耗的氣量最少,節(jié)約了能源。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝時(shí),還應(yīng)該注意氣管不要過(guò)長(zhǎng),電機(jī)不要頻繁地啟動(dòng),減少不必要的電器通電時(shí)間,合理規(guī)劃?rùn)C(jī)械的動(dòng)作順序,都可以實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)省。另外,機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)械和氣壓設(shè)備的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生噪聲污染,控制噪聲污染也是十分重要的。在完成系統(tǒng)安裝和調(diào)試后,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的清潔以及對(duì)垃圾按照是否可回收的性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)都很重要。在高素質(zhì)技能人才的培養(yǎng)過(guò)程中,節(jié)能環(huán)保意識(shí)應(yīng)該一直貫穿于對(duì)學(xué)生進(jìn)行技能培訓(xùn)的全過(guò)程。
結(jié)語(yǔ)
世界技能大賽是一個(gè)國(guó)際化競(jìng)賽的平臺(tái),更是一個(gè)交流學(xué)習(xí)的平臺(tái),通過(guò)參加世界技能大賽的整個(gè)過(guò)程,能夠很好地了解和學(xué)習(xí)在機(jī)電一體化競(jìng)賽項(xiàng)目上取得較好名次的國(guó)家或地區(qū)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。這些國(guó)家或地區(qū)的選手在競(jìng)賽整個(gè)過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)能力,較好地符合了世界技能大賽的要求,也體現(xiàn)了世界技能大賽的競(jìng)賽內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活的密不可分的關(guān)系。研究世界技能大賽機(jī)電一體化項(xiàng)目競(jìng)賽的整個(gè)過(guò)程,對(duì)于我國(guó)建立完善、科學(xué)、系統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)課程教學(xué)體系,提高職業(yè)技能培訓(xùn)效果具有重要的借鑒意義。
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工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于人們的生活有重要意義,例如人們?nèi)粘I钪械募矣秒娖骷吧a(chǎn)工作中所用的機(jī)械設(shè)備等都屬于工業(yè)生產(chǎn),因此工業(yè)的發(fā)展能直接影響人們的生活質(zhì)量。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)逐步滲透到人們生活的各個(gè)方面,在推動(dòng)各行業(yè)技術(shù)水平發(fā)展的同時(shí),也進(jìn)一步推進(jìn)了工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)正是處于這種社會(huì)背景之下,機(jī)械化生產(chǎn)方式才逐步向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)保節(jié)能化邁進(jìn)。
一、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化技術(shù)的起步較早,從上世紀(jì)60年代開(kāi)始一些發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)中就已經(jīng)應(yīng)用了數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)方式,而后有了計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、無(wú)人化工廠、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、納米技術(shù)等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用,但是因?yàn)樵S多因素的制約,我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的總體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有不小的差距。上世紀(jì)60年代我國(guó)機(jī)械行業(yè)應(yīng)用的生產(chǎn)機(jī)床仍然是最基本的裝備,不僅工藝落后,并且勞動(dòng)強(qiáng)度較大,生產(chǎn)效率低,嚴(yán)重影響企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益。到90年代后期,機(jī)電一體化技術(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用逐漸開(kāi)始發(fā)展,一直到現(xiàn)在人工智能技術(shù)才得到了廣泛的應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也加快了速度。
隨著機(jī)電一體化技術(shù)研究的不斷深入,該技術(shù)在人們生活中得到了廣泛的應(yīng)用,例如電視機(jī)、電腦、洗衣機(jī)等等;此外,許多工廠的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)功能的控制等也屬于機(jī)電一體化應(yīng)用。目前,隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展,電子智能技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)始逐步結(jié)合,使機(jī)電一體化技術(shù)在智能化發(fā)展方面有了顯著的進(jìn)步。例如,智能機(jī)器人不僅可以幫助人們清潔家庭衛(wèi)生,為人們帶來(lái)樂(lè)趣,還可以進(jìn)行廢墟搜救等工作。雖然智能機(jī)器人的發(fā)展還處于初級(jí)階段,但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)必將為人類(lèi)的生活與生產(chǎn)作出更多貢獻(xiàn)。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向
21世紀(jì)是屬于信息化、智能化的新時(shí)代,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度使各種新型技術(shù)處于不斷改革創(chuàng)新的過(guò)程中。將機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)處理技術(shù)等相互整合發(fā)展產(chǎn)生的新型技術(shù)不斷推進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。因此,我國(guó)必須加強(qiáng)這一方面的理論研究與應(yīng)用研究工作,進(jìn)一步縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家在機(jī)電一體化技術(shù)上的差距。以宏觀角度研究我國(guó)機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀,科學(xué)的預(yù)測(cè)該技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向,對(duì)于提高該技術(shù)的研發(fā)能力具有極大的促進(jìn)作用。
(一)系統(tǒng)化
將機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)放化、多樣化,不僅能夠提高工業(yè)生產(chǎn)效率,還能更加方便人們的生活。雖然多種單一的機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠在不同方面滿足市場(chǎng)需求,但是多種機(jī)電一體化產(chǎn)品的整合運(yùn)用,則能同時(shí)滿足實(shí)際情況中多個(gè)方面的市場(chǎng)需求。針對(duì)市場(chǎng)的多樣化需求,機(jī)電一體化產(chǎn)品也逐漸向系統(tǒng)化方向發(fā)展。努力實(shí)現(xiàn)不同種類(lèi)機(jī)電一體化產(chǎn)品的兼容并用,是機(jī)電一體化技術(shù)的必然發(fā)展方向。
(二)微型化
將機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)以納米尺度相融合所產(chǎn)生的產(chǎn)品,就是微型機(jī)電一體化產(chǎn)品。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),是將傳統(tǒng)尺度的機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行最大限度的縮小,在通常體積上不超過(guò)1立方厘米。這種縮小并不是簡(jiǎn)單的縮小尺寸,而是將傳統(tǒng)機(jī)械制造方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑圃欤@已經(jīng)成為了機(jī)電一體化學(xué)科中的新型技術(shù)。體積小、能耗低、運(yùn)用靈活等都是微型化機(jī)電一體產(chǎn)品的特點(diǎn),其在醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域都已經(jīng)被廣泛運(yùn)用。例如醫(yī)療過(guò)程中的微創(chuàng)技術(shù)就屬于微型機(jī)電一體化技術(shù);軍事所用的微型間諜竊聽(tīng)器也是微型機(jī)電一體化產(chǎn)品。
(三)智能化
機(jī)電一體化技術(shù)未來(lái)發(fā)展的重要方向之一必定包含智能化發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,人們正在不斷研發(fā)可以在多種領(lǐng)域替代人類(lèi)智能活動(dòng)的產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)智能發(fā)展,主要表現(xiàn)在機(jī)電產(chǎn)品能產(chǎn)生類(lèi)似人類(lèi)邏輯思考及自我決策能力等方面。例如,在數(shù)控機(jī)床上設(shè)置人機(jī)對(duì)話功能、人類(lèi)生產(chǎn)模擬程序等,都能給產(chǎn)品的生產(chǎn)操作與維護(hù)等工作方面帶來(lái)極大便利。因此,智能化發(fā)展在推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展上可以起到較大的促進(jìn)作用。
(四)環(huán)保化
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,自然界的各種資源物質(zhì)越來(lái)越匱乏,環(huán)境破壞問(wèn)題日益嚴(yán)重,人們?cè)趯で蟀l(fā)展的過(guò)程已經(jīng)注意到環(huán)境保護(hù)的重要性,環(huán)保成為了各行各業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要考慮因素。所以機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)也必然會(huì)朝著環(huán)保化前進(jìn)。機(jī)電一體化產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、使用、甚至在銷(xiāo)毀的整個(gè)過(guò)程中,都可以盡量提高對(duì)有限資源的利用率,最大限度的減少環(huán)境污染問(wèn)題,并且保證產(chǎn)品質(zhì)量。環(huán)保化機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)具有最大限度利用資源、最小限度破壞壞境的特點(diǎn),這不僅是技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),也是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。
(五)網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也在飛速的發(fā)展之中,已經(jīng)全面滲透到人們?nèi)粘I畹母鞣礁髅妫瑸槿祟?lèi)生活與生產(chǎn)提供了極大便利,對(duì)其它技術(shù)的發(fā)展也起到了促進(jìn)作用,機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向也必然會(huì)趨于網(wǎng)絡(luò)化。如今,全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展十分迅速,市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)逐步由國(guó)內(nèi)市場(chǎng)轉(zhuǎn)向國(guó)際市場(chǎng),機(jī)電一體化技術(shù)想要掌握最新的發(fā)展?fàn)顩r,就必須充分利用網(wǎng)絡(luò)了解最新技術(shù)咨詢。研究人員也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)國(guó)界交流,促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。
結(jié)束語(yǔ)
機(jī)電一體化技術(shù)不僅促進(jìn)了工業(yè)發(fā)展,也提高了人們的生活質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,將會(huì)有更多的學(xué)科技術(shù)相互交叉整合,出現(xiàn)更多有利于人類(lèi)生活與生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù),機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展前景也會(huì)更加廣闊。
參考文獻(xiàn)
1.引言
為了提高學(xué)生的綜合能力和專(zhuān)業(yè)素質(zhì),使專(zhuān)業(yè)課教學(xué)更接近于社會(huì)需求,最終能實(shí)現(xiàn)學(xué)生與企業(yè)的就業(yè)崗位零距離對(duì)接。我們學(xué)校一直以來(lái)都很重視專(zhuān)業(yè)課教學(xué)的改革,做出了各種努力和嘗試。多年來(lái),我們?cè)陔娮訉?zhuān)業(yè)課中推行了項(xiàng)目教學(xué)法,經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐表明:通過(guò)教學(xué)項(xiàng)目的優(yōu)化、知識(shí)點(diǎn)的重構(gòu)和整合和課堂的理實(shí)一體化教學(xué)組織,在提高教學(xué)的效率與效果,在培養(yǎng)學(xué)生全面能力等方面,確實(shí)收到了一定的成效,使電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課教學(xué)效果得到了質(zhì)的提升。
2.教學(xué)實(shí)踐
2.1教學(xué)過(guò)程
“項(xiàng)目教學(xué)法”是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng),其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能,提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。基于建構(gòu)主義的項(xiàng)目教學(xué)法與傳統(tǒng)的教學(xué)法相比,有很大的區(qū)別,主要表現(xiàn)在改變了傳統(tǒng)的三個(gè)中心,由以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心,由以教材為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴绊?xiàng)目”為中心,由以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?shí)際經(jīng)驗(yàn)為中心。所以教學(xué)模式上發(fā)生了很大的變化。
現(xiàn)在專(zhuān)業(yè)課教學(xué)采用項(xiàng)目教學(xué)法,使師生以團(tuán)隊(duì)的形式共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。項(xiàng)目以工作任務(wù)的形式出現(xiàn)。通過(guò)工作任務(wù)的完成,能得到一個(gè)具體的、具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品。一般分為五個(gè)教學(xué)階段:(1)確定項(xiàng)目任務(wù);(2)制定計(jì)劃;(3)實(shí)施計(jì)劃;(4)檢查和評(píng)估;(5)歸納或成果應(yīng)用。這種行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)使教學(xué)理論與實(shí)踐操作完全融合為一體。
2.2學(xué)習(xí)形式
項(xiàng)目教學(xué)中的一個(gè)任務(wù)可能需要半天或者更多的時(shí)間,像以前那種兩節(jié)課連上的模式就不適合了,實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)必須為學(xué)生提供充足的時(shí)間,每次課都要完成一定的任務(wù),小組成員和老師要給你打分的,在任務(wù)實(shí)施過(guò)程中遇到問(wèn)題要積極主動(dòng)思考,不能拖小組成員后腿。整個(gè)一次課是在動(dòng)腦筋和動(dòng)手操作過(guò)程中完成,人人都是演員,老師只不過(guò)是導(dǎo)演參與其中,但老師是有指揮權(quán)的,既要保證本次課氣氛活躍,學(xué)生積極討論操作,又要保證整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程要井然有序,不是亂糟糟的,而是高效的。整個(gè)教學(xué)過(guò)程的任務(wù)引領(lǐng),理實(shí)一體化教學(xué)形式。
2.3評(píng)價(jià)體系及考試
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)大多是只看理論考試結(jié)果,雖然也有平時(shí)成績(jī),但是比重不大,不利于客觀的評(píng)價(jià)一個(gè)學(xué)生真實(shí)的情況。這種評(píng)價(jià)方式的弊病是顯然易見(jiàn)的,隨著教學(xué)改革的深入,這種評(píng)價(jià)方式需要徹底的改變。但是究竟用怎樣的評(píng)價(jià)方式才是最理想的,通過(guò)去年我們的實(shí)踐和嘗試,對(duì)于專(zhuān)業(yè)科目來(lái)說(shuō)我想應(yīng)該是實(shí)踐操作加理論的考試相結(jié)合的成績(jī),應(yīng)特別注重在學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)。這樣對(duì)學(xué)生職業(yè)能力的提升有很大好處。
學(xué)生是具有個(gè)體差異的人,評(píng)價(jià)允許異步發(fā)展,應(yīng)該多元化;學(xué)生發(fā)展具有主動(dòng)性,評(píng)價(jià)應(yīng)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與,促進(jìn)其學(xué)習(xí)與發(fā)展。項(xiàng)目式教學(xué)中,其教學(xué)評(píng)價(jià)已是一種過(guò)程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合、學(xué)生自我評(píng)價(jià)與教師評(píng)價(jià)相結(jié)合、個(gè)體評(píng)價(jià)與集體評(píng)價(jià)相結(jié)合的一種綜合性的評(píng)價(jià)。由于項(xiàng)目式教學(xué)是以培養(yǎng)學(xué)生全面能力為目標(biāo)的理論加實(shí)踐的教學(xué),因此學(xué)生的全面能力就成為其評(píng)價(jià)對(duì)象。以此模式,我在電子技術(shù)課程項(xiàng)目教學(xué)中建立了能力為目標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo),它不僅包括了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)理論學(xué)習(xí)能力還包括技術(shù)能力、學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作、責(zé)任心與創(chuàng)新等非技術(shù)能力。要求學(xué)生每完成一個(gè)任務(wù),讓學(xué)生首先進(jìn)行自我評(píng)價(jià),然后由小組進(jìn)行集體評(píng)價(jià),最后由老師作客觀評(píng)價(jià)。如果這三不同角度的評(píng)價(jià)比較趨向一致,即證明評(píng)價(jià)是具有較高的準(zhǔn)確性。但當(dāng)出現(xiàn)三個(gè)評(píng)價(jià)的差異較大的時(shí)候,也不應(yīng)該完全傾向老師的評(píng)價(jià),我們的辦法是通過(guò)學(xué)生小組中同學(xué)間的交流和老師與同學(xué)間的交流來(lái)縮小這些評(píng)價(jià)的差異。在項(xiàng)目教學(xué)中,學(xué)習(xí)過(guò)程成為一個(gè)人人參與的實(shí)踐與創(chuàng)造的活動(dòng),因此評(píng)價(jià)注重的不是最終的結(jié)果,而是完成項(xiàng)目的過(guò)程。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中理解和把握課程要求的知識(shí)和技能,培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思想和方法。在項(xiàng)目實(shí)施時(shí),一般每小組男女生搭配,學(xué)習(xí)好的差的搭配。教師在學(xué)生項(xiàng)目訓(xùn)練中,除了針對(duì)性地指導(dǎo)外,還要記錄學(xué)生學(xué)習(xí)掌握知識(shí)的過(guò)程,作為評(píng)價(jià)的依據(jù)。并適時(shí)督促懶散的學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)。在學(xué)期結(jié)束時(shí),電子技術(shù)項(xiàng)目課程考核采用實(shí)踐操作加理論考試的形式,采用任務(wù)過(guò)程考核,學(xué)生和平時(shí)一樣參加到工作任務(wù)中來(lái)完成項(xiàng)目,不過(guò)考核時(shí)自己獨(dú)立完成,沒(méi)人提醒。結(jié)果表明,考核成績(jī)是相當(dāng)好的,學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目課程的學(xué)習(xí)真的能學(xué)到很多知識(shí),掌握的也很好。
2.4教學(xué)感受體會(huì)
2.4.1重視項(xiàng)目的完成,但不能忽略基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。注意吸取傳統(tǒng)教學(xué)法的長(zhǎng)處,把總目標(biāo)細(xì)分成一個(gè)個(gè)小目標(biāo),每個(gè)小目標(biāo)體現(xiàn)在項(xiàng)目中的小模塊上,從而讓學(xué)生建構(gòu)一個(gè)系統(tǒng)的、全面的知識(shí)框架。
2.4.2強(qiáng)調(diào)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性,并不能認(rèn)為教師的任務(wù)就減輕了。其實(shí)教師的職責(zé)不但沒(méi)有減輕,反而還加重了。因?yàn)榻處煵坏獙?duì)任教科目融會(huì)貫通,隨時(shí)回答各類(lèi)學(xué)生提出的各種問(wèn)題,而且還要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)的情景、培養(yǎng)協(xié)作學(xué)習(xí)的氣氛、審核項(xiàng)目的選取等。
2.4.3學(xué)生分組是一個(gè)容易被忽視的環(huán)節(jié):宜小班化教學(xué),由于采取分組協(xié)作學(xué)習(xí)的方式,所以分組的原則、組員的搭配、工作的分工、成員的數(shù)量等等直接影響著組員的學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)證明,每組人數(shù)應(yīng)控制在5~6人,人多“手腳亂”、意見(jiàn)不一;采取互補(bǔ)方式進(jìn)行搭配,有利于同學(xué)之間互相學(xué)習(xí);組員分工要明確,防止出現(xiàn)依賴思想。
2.4.4教材是一個(gè)問(wèn)題。由于現(xiàn)行的教材基本根據(jù)學(xué)科知識(shí)系統(tǒng)進(jìn)行編寫(xiě),教師實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法時(shí),不能夠完全按照教材一章一節(jié)地講授,所以要求教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí),必須重點(diǎn)選好示范項(xiàng)目,緊密結(jié)合教材內(nèi)容。可以把教材作為學(xué)習(xí)的“字典”,有條件的可以適當(dāng)編寫(xiě)講義,甚至編寫(xiě)教材。
2.4.5項(xiàng)目教學(xué)將會(huì)占用更多的課時(shí),在有限的在校時(shí)間里,給課務(wù)安排帶來(lái)了困難。
2.4.6儀器、設(shè)備的數(shù)量要充足,損壞率提高,維護(hù)任務(wù)重,維修費(fèi)用高了;增加了教學(xué)成本。
3.結(jié)語(yǔ)
總之,項(xiàng)目教學(xué)是一種比較有效的教學(xué)方法。它突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,通過(guò)解決學(xué)生身邊的一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握,大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)法學(xué)習(xí)的學(xué)生,他們的動(dòng)手能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力有很大的提高。這種方法不但適合電子技術(shù)課程教學(xué),尤其適用于學(xué)生水平參差、學(xué)生自控能力比較薄弱、課程的應(yīng)用性比較強(qiáng)的職業(yè)技能教學(xué)。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:
機(jī)械制造業(yè);機(jī)電一體化;發(fā)展
機(jī)械制造業(yè)要得到一個(gè)快速的發(fā)展就需要依賴機(jī)電一體化技術(shù)。隨著科技的發(fā)展機(jī)電設(shè)備的更新?lián)Q代也是非常快的。企業(yè)為了提高其工作效率就需要在機(jī)械制造業(yè)中廣泛的使用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)等等新型的技術(shù)。這樣可以幫助我們的機(jī)械制造業(yè)向著現(xiàn)代化的方向發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)于我們企業(yè)的結(jié)構(gòu)會(huì)有一個(gè)深度的改造。企業(yè)管理者一定要積極的推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)向著機(jī)電一體化的方向發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)是由機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)相互融合而形成的一種新的技術(shù)。這種技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的投入使用使得我們企業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能、企業(yè)的生產(chǎn)方式和管理體系等等都發(fā)生著深刻的變革。在機(jī)電一體化技術(shù)的支撐下具有科技含量的產(chǎn)品不斷的涌現(xiàn)出來(lái),這些產(chǎn)品可以幫助企業(yè)提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
1機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向是機(jī)電一體化
機(jī)械制造業(yè)在科技的推動(dòng)下其產(chǎn)品技術(shù)含量越來(lái)越高,在現(xiàn)代的制造系統(tǒng)中以數(shù)控技術(shù)為代表。這種技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)為基礎(chǔ)的,讓機(jī)械設(shè)備的效率更高、精準(zhǔn)度更高、自動(dòng)化程度更高等等優(yōu)勢(shì)。新的技術(shù)的引進(jìn)可以改變傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)單一化、技術(shù)含量低等一些不足之處,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)集成化的生產(chǎn)、自動(dòng)化的生產(chǎn)以及智能化的生產(chǎn)方式。企業(yè)自身通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化的使用可以提高產(chǎn)品的性價(jià)比,從而創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。當(dāng)前階段客戶對(duì)于產(chǎn)品的要求也是越來(lái)越高的,要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之中取得一席之地滿足客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的高要求就需要改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)手段。目前世界上的發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視本國(guó)對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的研究,鼓勵(lì)企業(yè)開(kāi)發(fā)出更多的機(jī)電一體化產(chǎn)品。我們國(guó)家機(jī)械制造業(yè)的機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較還是有著一定的差距。在目前的機(jī)械制造業(yè)中普遍存在的問(wèn)題是基礎(chǔ)爆弱、技術(shù)相對(duì)落后以及管理不合理。要讓我們機(jī)械制造業(yè)與國(guó)際化市場(chǎng)接軌就需要進(jìn)一步的發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)。
2機(jī)械制造業(yè)向著機(jī)電一體化發(fā)展的方式分析
當(dāng)前階段我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)需要認(rèn)真研究的課題是找到一條真正符合我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)水平的機(jī)電一體化發(fā)展道路。我們最先需要解決的問(wèn)題就是提高產(chǎn)品的質(zhì)量和機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率。首先我們的企業(yè)管理者要加強(qiáng)對(duì)于企業(yè)的機(jī)電一體化的技術(shù)改造,要積極的組織科研人員學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)并且盡快的投入到企業(yè)生產(chǎn)之中。特別是對(duì)于國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)引進(jìn)一定要針對(duì)本企業(yè)的具體情況做適當(dāng)?shù)母牧迹荒苷瞻崛眨@樣盲目的使用國(guó)外技術(shù)是無(wú)法達(dá)到我們預(yù)期的效果。其次要加大對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的科研力量的投入,科研人員要盡快掌握機(jī)電一體化的核心技術(shù)。企業(yè)對(duì)于國(guó)外的機(jī)電一體化技術(shù)的依賴性不能太強(qiáng),要想在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之中取得一席之地就需要有自主開(kāi)發(fā)的技術(shù)。具體方法分析入如下:
2.1依據(jù)當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)做好機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展規(guī)劃
未來(lái)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向是以機(jī)電一體化為主的。國(guó)家應(yīng)該發(fā)揮其宏觀調(diào)控功能對(duì)企業(yè)做出一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)劃,依據(jù)我國(guó)現(xiàn)階段的機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展實(shí)際情況制定出投資少、收效高、環(huán)保節(jié)能的發(fā)展途徑。國(guó)家要對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際使用做出其宏觀上的指導(dǎo)。
2.2積極改造傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備,改善企業(yè)管理狀況
傳統(tǒng)的機(jī)械制造設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)在市場(chǎng)需要,現(xiàn)在微電子技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用領(lǐng)域非常的廣泛,通過(guò)新技術(shù)的引入可以幫助企業(yè)改造傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備。企業(yè)的管理對(duì)于企業(yè)的機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也是非常重要的。比如管理者如果不夠重視技術(shù)上的革新那么我們的機(jī)電一體化技術(shù)很難實(shí)際的運(yùn)用到企業(yè)生產(chǎn)之中。又或者引進(jìn)了技術(shù)和設(shè)備在后期操作和維護(hù)人員分配上管理不到位也很難讓我們的機(jī)電一體化技術(shù)創(chuàng)造應(yīng)有的價(jià)值。
2.3我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)要與國(guó)際市場(chǎng)相融合
目前我們的市場(chǎng)越來(lái)越開(kāi)發(fā),各個(gè)國(guó)家之間的經(jīng)濟(jì)合作也是越加的緊密。所以我們的機(jī)械制造業(yè)要積極的參入到國(guó)際市場(chǎng)之中,這就需要機(jī)械生產(chǎn)者積極的運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)改造企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高其科技含量。要發(fā)展我國(guó)企業(yè)的機(jī)電一體化技術(shù)縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家質(zhì)檢的差距就需要積極攻克機(jī)電一體化關(guān)鍵性的技術(shù)難題。
2.4重視機(jī)電一體化的技術(shù)人才的培養(yǎng)
人才對(duì)于企業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。要推薦機(jī)械制造業(yè)的機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展就需要重視機(jī)電一體化技術(shù)人才的培養(yǎng)。現(xiàn)在機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)的企業(yè)生產(chǎn)之中運(yùn)用得非常的廣泛,我們國(guó)家的現(xiàn)在人才儲(chǔ)備不足以滿足企業(yè)的需求,所以教育單位應(yīng)該改革自己的專(zhuān)業(yè)設(shè)置,增加機(jī)電一體化的專(zhuān)業(yè),并且在我們的專(zhuān)業(yè)課程中加入計(jì)算機(jī)學(xué)、CAD制圖等等更多實(shí)用的課程。鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)電一體化的技術(shù)。企業(yè)也應(yīng)該定期組織機(jī)電一體化技術(shù)人員進(jìn)行定期的培訓(xùn),積極引導(dǎo)技術(shù)骨干人員鉆研機(jī)電一體化技術(shù)。
3結(jié)語(yǔ)
綜上所述,機(jī)電一體化在機(jī)械制造業(yè)之中的作用非常的大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的不斷發(fā)展我們的機(jī)電一體化技術(shù)也在不斷的取得進(jìn)步。機(jī)電一體化技術(shù)的成熟讓機(jī)械制造業(yè)的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)效率得到一個(gè)深刻的改革。未來(lái)的機(jī)電一體化技術(shù)也會(huì)向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向發(fā)展,他將全面的推進(jìn)我們的機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。
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隨著社會(huì)不斷進(jìn)步,機(jī)電一體化技術(shù)不斷發(fā)展完善,極大的提高了社會(huì)生產(chǎn)力。機(jī)電一體化技術(shù)是一門(mén)具有自身體系的學(xué)科,在科技迅速發(fā)展的前提下,不斷賦予一體化技術(shù)新的內(nèi)涵。機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)體部分,主要是機(jī)械部分與電子部分,又通過(guò)信息技術(shù)把這些部分有機(jī)結(jié)合在一起,從而構(gòu)成更為先進(jìn)的產(chǎn)品,具體包括成型和設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、執(zhí)行器和傳感器、智能控制、機(jī)器人、制造、運(yùn)動(dòng)控制、振動(dòng)和噪聲控制、微器件和光電子系統(tǒng)、汽車(chē)系統(tǒng)、其他應(yīng)用等方面內(nèi)容。因此,本文首先分析了機(jī)電一體化產(chǎn)品的優(yōu)越性,接著論述機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向,同時(shí)提出合理化意見(jiàn)和建議。
一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門(mén)有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(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)及電力電子技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求,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。因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。機(jī)電一體化技術(shù)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)及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)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系。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,還被賦予許多新的功能,如自動(dòng)檢測(cè)、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。也就是說(shuō),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延伸,智能化特征是C電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
二、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化在發(fā)展過(guò)程中,涉及很多行業(yè)和學(xué)科,比如計(jì)算機(jī)、光學(xué)、電子以及機(jī)械等。但是就目前的發(fā)展而言,我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面:
1.智能化。智能化成為機(jī)電一體化發(fā)展的重要方向,尤其是人工智能越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用,比如機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用。同時(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊書(shū)序額以及生理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展,給當(dāng)前機(jī)電一體化的智能化發(fā)展提供了更多的新方法和方向。同時(shí)隨著微處理器的性能越來(lái)越完善,為機(jī)電一體化產(chǎn)品智能化創(chuàng)造良好的外部條件。
2.模塊化。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,由于機(jī)電一體化種類(lèi)很多,相應(yīng)的機(jī)械、電氣、動(dòng)力以及動(dòng)力借口也十分的復(fù)雜。因此,要研制智能調(diào)速和機(jī)電一體化的動(dòng)力單元,提高視覺(jué)和圖像等功能的控制單元,最大限度的提高機(jī)械裝置的操作的效率。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)單元,可以有效提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率,促進(jìn)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。另外,為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,還要不斷完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),做好機(jī)電產(chǎn)品的匹配。
3.網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了當(dāng)前生產(chǎn)力的變革,對(duì)促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)一體化起到了重要的推動(dòng)作用,為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供廣闊的市場(chǎng)。比如各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)的終端設(shè)備就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。同時(shí)隨著局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,給社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了極大的便利。因此,機(jī)電一體化技術(shù)也會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4.微型化。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,機(jī)電一體化朝著微觀方向發(fā)展。微型化就是要朝著微米和納米的方向發(fā)展。微型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,占有空間較小,耗能很低,很有很強(qiáng)的量活性,被廣泛的應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)方面,具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。作為機(jī)電一體化技術(shù)的新尖端分支而倍受重視,泛指幾何尺寸不超過(guò)1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并且向微米、納米級(jí)發(fā)展,讓機(jī)電耗能更少,運(yùn)動(dòng)更加的靈活。微型機(jī)電一體化發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)就是微機(jī)械技術(shù),因此,為促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的良性發(fā)展,可以采用超精密技術(shù)。
5.環(huán)保化。隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了翻天覆地的變化,在享受豐富的物質(zhì)生活同時(shí),也面臨著資源不斷減少和環(huán)境污染問(wèn)題,成為制約社會(huì)發(fā)展的主要因素。因此,在機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中,要進(jìn)行綠色環(huán)保設(shè)計(jì),提高機(jī)械系統(tǒng)的可回收性,降低原材料消耗,降低機(jī)械系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的污染,最大限度的保護(hù)環(huán)境,避免對(duì)環(huán)境和人類(lèi)身體健康造成危害,提高資源的利用率,做好資源的循環(huán)利用。因此,節(jié)能、環(huán)保也是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要方向。
6.系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的主要特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式和模式化,要求整個(gè)系統(tǒng)能夠進(jìn)行靈活的組合和裁剪。同時(shí)不斷加強(qiáng)通信功能。就目前而言,機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)更加重視人與產(chǎn)品之間的關(guān)系,賦予產(chǎn)品更多的智能和情感。另外,還要要求產(chǎn)品能夠模仿生物激勵(lì)。
綜上所述,機(jī)電一體化技術(shù)是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,,是社會(huì)生產(chǎn)力客觀要求。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(lái)模擬人類(lèi)專(zhuān)家的智能制造活動(dòng),并會(huì)對(duì)制造中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策機(jī)電一體化技術(shù)將成為機(jī)械工業(yè)的主角,在各方面均可帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此,我國(guó)要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù),促進(jìn)我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)又好又快的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高,機(jī)電一體化不斷得到應(yīng)用和推廣,提高了機(jī)械制造的技術(shù)水平和生產(chǎn)效率,使機(jī)械制造工業(yè)得到了迅速的發(fā)展,使機(jī)械制造從“電氣化”邁向“機(jī)電一體化”的發(fā)展道路,使機(jī)械制造工業(yè)走向一個(gè)新的發(fā)展階段。
1 國(guó)內(nèi)企業(yè)機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)電一體化得到了快速的發(fā)展。機(jī)電一體化是指引進(jìn)電子技術(shù),改革主功能、信息處理功能、動(dòng)力功能和控制功能,在機(jī)械裝置領(lǐng)域中運(yùn)用電子化設(shè)計(jì)和軟件,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的綜合一體化。
機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)企業(yè)中得到不斷的發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)成為一門(mén)自成體系的新學(xué)科,并且隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高而不斷發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)多種技術(shù)的相互配合,使多種技術(shù)手段在一個(gè)完整的系統(tǒng)中取長(zhǎng)補(bǔ)短、相互配合,極大地提高了機(jī)械制造工業(yè)的效率與效益,是一種集科學(xué)性與合理性為一體的科學(xué)技術(shù)。
機(jī)電一體化技術(shù)以微處理機(jī)為技術(shù)核心,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、工控機(jī)、儀表、顯示裝置等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)合并與組裝的方式,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造的綜合一體化,保證了系統(tǒng)控制的可靠性、質(zhì)量和精準(zhǔn)度。機(jī)電一體化技術(shù)在目前我國(guó)的機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用領(lǐng)域可以分為以下幾個(gè)方面:
1.1 智能化控制技術(shù)
現(xiàn)代機(jī)械制造具有高速化、大型化和連續(xù)化的特點(diǎn),傳統(tǒng)的控制技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)發(fā)展的需要,需要積極引進(jìn)與推廣智能化控制技術(shù)。智能化控制技術(shù)由模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專(zhuān)家系統(tǒng)等組成。目前,智能化控制技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)機(jī)械制造企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用,在國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、控制、生產(chǎn)、設(shè)備和質(zhì)量診斷等方面發(fā)揮著重要的作用。
1.2 開(kāi)放式控制系統(tǒng)
開(kāi)放式控制系統(tǒng)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)中的一個(gè)新的發(fā)展方向,也是一種新型的結(jié)構(gòu)體系。開(kāi)放式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)支持一種信息交換的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程,以此來(lái)規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的互換和兼容,起到資源共享的作用。
1.3 分布式控制系統(tǒng)
分布式控制系統(tǒng)由中央計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)控制計(jì)算機(jī)、智能控制單元三個(gè)部分組成,通過(guò)中央計(jì)算機(jī)的指揮形成分級(jí)的管理與控制,可以對(duì)機(jī)械制造的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理、操作、監(jiān)視與分散控制。
1.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)CIMS,通過(guò)CIMS將經(jīng)營(yíng)、管理和控制過(guò)程連成一體,實(shí)現(xiàn)全過(guò)程、全局化、一體化的控制與管理。在目前我國(guó)的機(jī)械制造企業(yè)中,計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)已經(jīng)得到全面的應(yīng)用與推廣,實(shí)現(xiàn)了信息資源共享和統(tǒng)一管理。
1.5 交流傳動(dòng)技術(shù)
交流傳動(dòng)技術(shù)是隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的,具有很大的優(yōu)越性。隨著技術(shù)水平的提高,交流傳動(dòng)技術(shù)也會(huì)朝著直流傳動(dòng)的方向發(fā)展,充分發(fā)揮數(shù)字技術(shù)和矢量控制技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的作用,
1.6 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)通過(guò)連接儀表與控制設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了信息的雙向、數(shù)字式、多站式傳輸,突破了傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸技術(shù),實(shí)現(xiàn)更多信息在控制系統(tǒng)之間的雙向傳輸。
2 國(guó)內(nèi)企業(yè)機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
2.1 智能化
隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高,機(jī)械制造也朝著智能化的方向發(fā)展,使機(jī)械制造技術(shù)具備邏輯思考、自主決策、判斷推理等方面的能力。如CNC數(shù)控機(jī)床就能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)對(duì)話,促進(jìn)了人工智能技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。隨著機(jī)電一體化中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、小波理論、灰色理論、分岔與混沌等技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)一定能夠得到更大的發(fā)展。
2.2 數(shù)字化
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為機(jī)械制造的數(shù)字化發(fā)展奠定了基礎(chǔ),數(shù)字化技術(shù)能夠增強(qiáng)系統(tǒng)軟件的可靠性和易操作性,能夠提高機(jī)械制造過(guò)程的維護(hù)能力和自我診斷能力,同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的遠(yuǎn)程操作。
2.3 網(wǎng)絡(luò)化
機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)運(yùn)用局域網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),實(shí)現(xiàn)家用電器的網(wǎng)絡(luò)化。以計(jì)算機(jī)為中心的家庭網(wǎng)絡(luò)可以將各種家用電器連接為一個(gè)整體,使人們能夠便捷地享受高科技帶來(lái)的好處。因此,機(jī)械制造業(yè)也必須朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展,使人們更便捷地使用機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此,網(wǎng)絡(luò)化是機(jī)電一體化產(chǎn)品發(fā)展的主要方向。
2.4 模塊化
模塊化是機(jī)電一體化的重要發(fā)展趨勢(shì)。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品具有很多的種類(lèi)與生產(chǎn)廠家,需要開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的單元模塊,如動(dòng)力接口、機(jī)械接口、環(huán)境接口,這樣就能夠促進(jìn)機(jī)電一體化新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。
2.5 微型化
微型化是隨著精細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步而興起的,可以集微型傳感器、微型機(jī)構(gòu)、微型執(zhí)行器、信號(hào)處理、控制電路、接口、通信、電源為一體,同時(shí)可以批量制作,提高了機(jī)電一體化產(chǎn)品的效率。
2.6 人性化
機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)逐漸重視人的感受與體驗(yàn),產(chǎn)品也具備人的情感和智能,同時(shí)使產(chǎn)品色彩與造型與環(huán)境相協(xié)調(diào),使用戶享受機(jī)電一體化產(chǎn)品。
2.7 帶源化
帶源化是指機(jī)電一體化產(chǎn)品具備自帶能源,現(xiàn)代的機(jī)電一體化產(chǎn)品有很多自身帶有燃料電池、太陽(yáng)能電池和大容量電池,能夠拓展產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。因此,帶源化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品發(fā)展的方向之一。
3 結(jié)語(yǔ)
總而言之,機(jī)電一體化和機(jī)械制造是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果,也是生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,機(jī)械制造業(yè)也將不斷吸收機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù),實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化和機(jī)械制造的相互融合、相互促進(jìn),不斷提高機(jī)械制造業(yè)的科技水平和生產(chǎn)效率,促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)走向一個(gè)新的發(fā)展階段。
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作者簡(jiǎn)介
一、機(jī)電一體化的產(chǎn)生與應(yīng)用
20世紀(jì)60年代以來(lái),人們利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能,刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。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)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代末期,各國(guó)均開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)給以很大的關(guān)注。20世紀(jì)90年代后期,機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)。目前,機(jī)電一體化已成為一門(mén)有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,在這一時(shí)期,人們利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。但當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,C械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。
20世紀(jì)70年代~80年代為第二階段。這一時(shí)期,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)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。
20世紀(jì)90年代后期,開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。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)電一體化中展露頭腳,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,由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,更為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地。我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。許多大專(zhuān)院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用也做了大量的工作,雖然取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
(一)智能化趨勢(shì)。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(shuō)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、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力。
(二)模塊化趨勢(shì)。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(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開(kāi)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。不過(guò)這樣可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品,也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。
(三)人性化。機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人,如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來(lái)愈重要,機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外,還要在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào),使用這些產(chǎn)品,對(duì)人來(lái)說(shuō)還是一種藝術(shù)享受。
(四)網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)。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(lái)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。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,因此機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是為大勢(shì)所趨。
(五)微型化趨勢(shì)。微型化指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。微型化產(chǎn)品泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm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,具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
(六)綠色化趨勢(shì)。科技的發(fā)展給人們的生活帶來(lái)巨大變化,在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來(lái)資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的問(wèn)題。綠色產(chǎn)品概念在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類(lèi)健康的要求。
(七)帶源化。是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源,如太陽(yáng)能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場(chǎng)合無(wú)法使用電能,因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品,自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。
四、典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展
目前我國(guó)是全世界機(jī)床擁有量最多的國(guó)家(近320萬(wàn)臺(tái)),但數(shù)控機(jī)床只占約5%且大多數(shù)是普通數(shù)控(發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控機(jī)床占10%)。近些年來(lái)數(shù)控機(jī)床為適應(yīng)加工技術(shù)的發(fā)展,在以下幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。
(1)高速化。由于高速加工技術(shù)普及,機(jī)床普遍提高了各方面的速度。車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速有3000~4000r/min提高到8000~10000r/min;銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由4000~8000r/min提高到12000~40000r/min以上;快速移動(dòng)速度由過(guò)去的10~20m/min提高到120m/min;在提高速度的同時(shí)要求提高運(yùn)動(dòng)部件起動(dòng)的加速度,由過(guò)去一般機(jī)床的0.5G(重力加速度)提高到1.5G~2G,最高可達(dá)15G;
(2)高精度化。數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008左右;亞微米級(jí)機(jī)床達(dá)到0.0005mm左右;納米級(jí)機(jī)床達(dá)到0.005~0.01um;最小分辨率為1nm(0.000001mm)的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已問(wèn)世。
(3)復(fù)合加工,新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn),如5軸5面體復(fù)合加工機(jī)床,5軸5聯(lián)動(dòng)加工各類(lèi)異形零件。同時(shí)派生出各種新穎的機(jī)床結(jié)構(gòu),包括6軸虛擬軸機(jī)床,串并聯(lián)絞鏈機(jī)床等。
結(jié)束語(yǔ):綜上所述, 經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界最熱門(mén)、最重要的技術(shù)發(fā)展方向之一,并影響到幾乎全部的工業(yè)行業(yè)。我國(guó)從80年代初對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)始予以重視,先后在國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃、863高科技計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金中列專(zhuān)項(xiàng)對(duì)機(jī)電一體技術(shù)加以研究,并取得了一系列重大科技成果。1990年,國(guó)家將用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)列為“八五”及本世紀(jì)后十年發(fā)展全民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略技術(shù)措施,機(jī)電一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用已取得相當(dāng)進(jìn)展。
參考文獻(xiàn):
中圖分類(lèi)號(hào):TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
隨著科技的進(jìn)步與工業(yè)的發(fā)展,不同學(xué)科之間的相互聯(lián)系共同發(fā)展的現(xiàn)象越來(lái)越普遍,這些都極大的推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步,使工程技術(shù)掀起了一場(chǎng) 革命,促進(jìn)了機(jī)電一體化的形成與發(fā)展。所謂機(jī)電一體化,就是指一種幾種學(xué)科相互交叉形成的復(fù)合技術(shù),其是機(jī)械技術(shù)與其他高科技技術(shù)相互結(jié)合而形成的新的產(chǎn)物,也是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展形勢(shì)下工業(yè)的必然發(fā)展方向。這對(duì)于提高機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、管理模式等都是具有很大推動(dòng)作用的。目前我國(guó)的機(jī)電一體化已經(jīng)取得一定的發(fā)展成果,但相較于其他發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)講,還是有著一定的差距,還必須要不斷的進(jìn)行改革發(fā)展,提高科技水平,以促進(jìn)國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化水平的提高。
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
一般來(lái)講,機(jī)電一體化主要是由兩大部分組成,即軟件技術(shù)與硬件技術(shù)。其中硬件的組成部分大致有機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分,因而若要進(jìn)一步的提高機(jī)電一體化的發(fā)展,就必須要對(duì)這些核心技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與改進(jìn)。
1、機(jī)械本體技術(shù)。機(jī)械本體對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的影響主要體現(xiàn)在其性能的高低、質(zhì)量的和精度的大小等幾點(diǎn)內(nèi)容上,而當(dāng)前的機(jī)械主要是以鋼材為主要的原材料,因而在減輕其質(zhì)量時(shí),可以考慮從更換質(zhì)輕的材料入手,用非金屬的復(fù)合高性能材料作為機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)材料,以此來(lái)減少驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷,以提高控制系統(tǒng)的效率,從而實(shí)現(xiàn)降低能耗、提高機(jī)電效率的目的。
2、傳感技術(shù)。傳感器的最大作用是為了提高其通信能力,即其可靠性的大小、靈敏度與精確度的高低都是影響到機(jī)電一體化的技術(shù)水平水平的。
傳感器的問(wèn)題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來(lái)說(shuō),目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。
3、信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備(特別是微型計(jì)算機(jī))的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化,必須提高信息處理設(shè)備的可靠性,包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性,進(jìn)而提高處理速度,并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。
4、驅(qū)動(dòng)技術(shù)
電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用,但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問(wèn)題。目前,正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專(zhuān)用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。
5、接口技術(shù)
為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前,技術(shù)人員正致力于開(kāi)發(fā)低成本、高速串行的接口,來(lái)解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。
6、軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本,提高生產(chǎn)維修的效率,要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化,包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域:數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、工業(yè)機(jī)器人。
2.機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段:20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱(chēng)為初級(jí)階段。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。20世紀(jì)70-80年代為第二階段,可稱(chēng)為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期,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)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代后期,開(kāi)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(duì)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(shì)都進(jìn)行了深入研究。這些研究,將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專(zhuān)院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國(guó)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,機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展:
1、智能化
智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一,也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類(lèi)智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。
2、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(kāi)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)行任意的剪裁和組合,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)特征之二是通信功能大大加強(qiáng),一般除RS232等常用通信方式外,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
3、微型化
微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國(guó)外稱(chēng)微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過(guò)1cm3,并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn),可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作,故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域,都有廣闊的應(yīng)用前景。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。
4、模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),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(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事,它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
5、網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類(lèi)很多,面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。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。
6、綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染,于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì),其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或危害極小,資源利用率極高。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)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述,機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(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。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革,使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品,不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求,而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開(kāi)辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。
一、機(jī)電一體化的產(chǎn)生與應(yīng)用
20世紀(jì)60年代以來(lái),人們利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)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。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)。20世紀(jì)80年代末期,機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國(guó)均開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持,20世紀(jì)90年代后期,開(kāi)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)入了深入發(fā)展時(shí)期。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)電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始開(kāi)展機(jī)電一體化研究和應(yīng)用。取得了一定成果,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)電一體化已成為一門(mén)有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱(chēng)為初級(jí)階段。在這一時(shí)期,人們利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭(zhēng)刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開(kāi)發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。
20世紀(jì)70年代~80年代為第二階段,可稱(chēng)為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期,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)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路 和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。
20世紀(jì)90年代后期,開(kāi)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)電一體化中展露頭腳,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(duì)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(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,更為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始在這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。許多大專(zhuān)院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用也做了大量的工作,雖然取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
(一)智能化趨勢(shì)
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(shuō)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(lèi)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)。機(jī)電一體化產(chǎn)品不可能具有與人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能。
(二)模塊化趨勢(shì)
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(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開(kāi)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(jué)、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(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品,也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定,無(wú)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(lái)美好的前程。
(三)網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)
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)等領(lǐng)域都帶來(lái)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(lái),只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷(xiāo)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)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)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),使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè),因此機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是為大勢(shì)所趨。
(四)微型化趨勢(shì)
機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合,并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)滲透到機(jī)械化生產(chǎn)的各個(gè)其領(lǐng)域,其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣范,發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。
一、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
1.數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展,在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現(xiàn)在:
(1)總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu),即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
(2)開(kāi)放性設(shè)計(jì),即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn),能最大限度地提高用戶的使用效益。
(3)WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車(chē)間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。
(4)大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì),不僅豐富了數(shù)控功能,同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。
(5)能實(shí)現(xiàn)多過(guò)程、多通道控制,即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力,并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
(6)系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能,加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
(7)以單板、單片機(jī)作為控制機(jī),加上專(zhuān)用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
2.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合,而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門(mén)之間的界線,以制造為基干來(lái)控制“物流”和“信息流”,實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化,各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
3.柔性制造系統(tǒng)(FMS)
柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng),主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤(pán)、自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門(mén)的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
4.工業(yè)機(jī)器人
第1代機(jī)器人亦稱(chēng)示教再現(xiàn)機(jī)器人,它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng),對(duì)工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性;第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件,能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息,通過(guò)計(jì)算機(jī)處理、分析,做出一定的判斷,對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制,表現(xiàn)出低級(jí)智能,已開(kāi)始走向?qū)嵱没坏?代機(jī)器人即智能機(jī)器人,具有多種感知功能,可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng),與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向
縱觀國(guó)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,機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。
1.智能化
智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一,也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類(lèi)智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。
2.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(kāi)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)行任意的剪裁和組合,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)特征之二是通信功能大大加強(qiáng),一般除RS232等常用通信方式外,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
3.微型化
微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國(guó)外稱(chēng)微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過(guò)1cm3,并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn),可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作,故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域,都有廣闊的應(yīng)用前景。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。
4.模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),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(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事,它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
5.網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類(lèi)很多,面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。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。
6.綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染,于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì),其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或危害極小,資源利用率極高。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)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述,機(jī)電一體化是眾多科學(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。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革,使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品,不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求,而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開(kāi)辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。
參考文獻(xiàn):
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