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摘要:本文笔者详细阐述机电一体化技术的核心技术组成,综述了国内外机电一体化的应用领域,指出集成化,模块化、智能化、网络化、微型化、绿色化是机电一体化技术的发展趋势。
关键词:机电一体化;核心技术;应用领域;发展趋势;
前言:
随着信息化技术、自动化水平以及管理水平的提高,机电安装工程面临的困境机电安装工程项目是一项投资大、技术质量要求高、管理复杂的工程,具有建设一次性的特点,其立项决策、工程采购、设计、施工和运营等各阶段往往形成各自独立的管理过程,并由不同的单位执行,容易出现互相脱节的现象;在整个建设期内涉及到施工计划、施工安全、施工进度、施工质量、设备安装、文档管理等众多内容,并且工程建设牵涉多方面人员共同参与,因此在大量分工协作的工作中会产生很多重要数据,只有这些数据及时、准确地在各专业之间传输,才能完成工程预期的质量、成本、工期等控制目标。
一.机电安装工程管理的复杂性给管理者的事务处理、数据处理及项目管理工作带来了挑战主要问题有:
3.项目太多,不能有效进行管理和监控。传统项目管理缺乏项目范围和项目系统的管理,原因是对工艺设计过程的分析和项目管理的分析不够,结果容易造成分项工程的范围过大或过小。通过信息技术的广泛应用,项目的进度计划管理、合同管理、质量管理等迈入了崭新的阶段,它提供了简单且方便的管理手段,使项目管理人员可以高效地处理这些变化,大幅度地减轻项目管理人员的重复性劳动。
4.建设单位间知识经验无法共享、积累,项目经验的重用性不高。由于缺乏整体项目的知识管理运作平台,各项目之间、各单位问的知识经验无法共享。应用信息技术,构建工程项目知识库,为知识的积累、共享和创新提供一个平台,实现企业内部各类型的知识整理、存储、发布、使用。
三机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为了加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手。1.机械本体技术:机械本体包括机械传动和机械结构装置。机械本体必须从高精度、轻量化、和高可靠性等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为基础材料,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑采用复合材料或非金属材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。
2.传感技术:传感器的问题集中在提高可靠性、线性度、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。
3.信息处理技术:机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰问题。
4.驱动技术常用的执行机构可分两类:一是电气式执行部件;二是液压式执行部件目前电动机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的步进电机以及控制专用组件一传感器一电机三位一体的伺服传动系统。
四机电一体化技术的主要应用领域
1.数控机床与数控技术:用数字化信息实现机械设备控制的一种方法,在数控加工技术方面得到了广泛的应用,具体表现在:a.自动化程度高,开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。b.WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真。并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。c.大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。d.生产效率高,能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。e.具有加工复杂形状零件的能力,系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。f.易于建立计算机通信网络,以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。
2.计算机集成制造:系统简单地说,就是用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造。CIMS通过计算机、网络、数据库等硬件、软件将企业的产品设计、加工制造、经营管理等活动集成起来,大幅度提高产品质量,缩短产品开发、生产周期性,提高生产效率,降低
生产成品。CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。
3.柔性制造系统:主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。采用柔性制造系统后,可显著提高劳动生产率,大大缩短制造周期,因而使成本大为降低。
五机电一体化技术的发展方向
机电一体化的发展有一个自发状况向自为方向发展的过程,现状和高新技术的发展动向,正朝着智能化、型化、系统化、模块化、网络化、绿色化以下几个方向发展。
1.智能化:近几年,容量越来越大,算速度的提高、感器系统的集成化与CNC系统的智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,有某种程度的判断推理、辑思维和自主决策能力,从而取造工程中人的部分脑力劳动,力劳动,可以预见,兴的智能化将会在关系到全国人类国民生计的各个领域发挥越来越大的作用。
2.微型化:微型机电一体化技术融合,科交叉的作用。软件技术,机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过lcm,并正向微米、米级方向发展。由于机电一体化系统具有体积小、能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,在家用电器、办公自动化设备、汽车、工农业乃至国防等领域,有广阔的应用前景。
3.系统化系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,RS232等常用通信方式外实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,其向着生物系统化方向发展。
4.模块化:模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,一项重要而艰巨的工程。于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,需要制订一系列标准,各部件、元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。
5.网络化:网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
6.绿色化:工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,态环境受到严重污染,是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现造业的可持续发展模式。
结论
机电一体化技术是一门多学科交叉形成的复合技术。是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然结果。它促使机械工业发生战略性的变革使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。
关键词:机电一体化;核心技术;应用领域;发展趋势;
前言:
随着信息化技术、自动化水平以及管理水平的提高,机电安装工程面临的困境机电安装工程项目是一项投资大、技术质量要求高、管理复杂的工程,具有建设一次性的特点,其立项决策、工程采购、设计、施工和运营等各阶段往往形成各自独立的管理过程,并由不同的单位执行,容易出现互相脱节的现象;在整个建设期内涉及到施工计划、施工安全、施工进度、施工质量、设备安装、文档管理等众多内容,并且工程建设牵涉多方面人员共同参与,因此在大量分工协作的工作中会产生很多重要数据,只有这些数据及时、准确地在各专业之间传输,才能完成工程预期的质量、成本、工期等控制目标。
一.机电安装工程管理的复杂性给管理者的事务处理、数据处理及项目管理工作带来了挑战主要问题有:
1.业务和流程管理脱节,跨部门协调困难。
2.缺乏以项目执行过程贯穿组织业务的项目管理、跟踪、报告,跨部门工作的系统。传统项目管理没有将信息技术、项目管理软件和项目管理流程构成一个有机结合的信息系统,没有形成网络效益、反馈效益和管理知识共享的效益,造成运作效率低下,领导如想了解工程情况主要靠出差、听汇报,靠人为的思维判断,易造成对设计,施工,监理等建设单位的控制不足,而且对内部也缺乏控制,因此而造成不可预见的风险大。3.项目太多,不能有效进行管理和监控。传统项目管理缺乏项目范围和项目系统的管理,原因是对工艺设计过程的分析和项目管理的分析不够,结果容易造成分项工程的范围过大或过小。通过信息技术的广泛应用,项目的进度计划管理、合同管理、质量管理等迈入了崭新的阶段,它提供了简单且方便的管理手段,使项目管理人员可以高效地处理这些变化,大幅度地减轻项目管理人员的重复性劳动。
4.建设单位间知识经验无法共享、积累,项目经验的重用性不高。由于缺乏整体项目的知识管理运作平台,各项目之间、各单位问的知识经验无法共享。应用信息技术,构建工程项目知识库,为知识的积累、共享和创新提供一个平台,实现企业内部各类型的知识整理、存储、发布、使用。
二、机电安装工程应用信息技术的工作思路
完备的机电安装工程信息化管理,必须是在建立科学管理制度的基础上,源于：论文提纲格式www.udooo.com
建成一个涵盖工程管理各部门的工程管理信息系统,形成对水电站机电安装工程的计划和进度、成本、质量、业主资金、工程技术和文件、材料设备采购、工程施工及合同管理等高效统一规范协调的管理和控制体系,形成一个从水电站工程管理的实施层、管理层到决策层以及各种层次对外联系的信息体系,从而提高水电站工程整体管理水平并为决策层提供分析决策所必须的准确及时的信息具体言之。三机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为了加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手。1.机械本体技术:机械本体包括机械传动和机械结构装置。机械本体必须从高精度、轻量化、和高可靠性等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为基础材料,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑采用复合材料或非金属材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。
2.传感技术:传感器的问题集中在提高可靠性、线性度、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。
3.信息处理技术:机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰问题。
4.驱动技术常用的执行机构可分两类:一是电气式执行部件;二是液压式执行部件目前电动机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的步进电机以及控制专用组件一传感器一电机三位一体的伺服传动系统。
四机电一体化技术的主要应用领域
1.数控机床与数控技术:用数字化信息实现机械设备控制的一种方法,在数控加工技术方面得到了广泛的应用,具体表现在:a.自动化程度高,开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。b.WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真。并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。c.大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。d.生产效率高,能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。e.具有加工复杂形状零件的能力,系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。f.易于建立计算机通信网络,以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。
2.计算机集成制造:系统简单地说,就是用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造。CIMS通过计算机、网络、数据库等硬件、软件将企业的产品设计、加工制造、经营管理等活动集成起来,大幅度提高产品质量,缩短产品开发、生产周期性,提高生产效率,降低
生产成品。CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。
3.柔性制造系统:主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。采用柔性制造系统后,可显著提高劳动生产率,大大缩短制造周期,因而使成本大为降低。
五机电一体化技术的发展方向
机电一体化的发展有一个自发状况向自为方向发展的过程,现状和高新技术的发展动向,正朝着智能化、型化、系统化、模块化、网络化、绿色化以下几个方向发展。
1.智能化:近几年,容量越来越大,算速度的提高、感器系统的集成化与CNC系统的智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,有某种程度的判断推理、辑思维和自主决策能力,从而取造工程中人的部分脑力劳动,力劳动,可以预见,兴的智能化将会在关系到全国人类国民生计的各个领域发挥越来越大的作用。
2.微型化:微型机电一体化技术融合,科交叉的作用。软件技术,机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过lcm,并正向微米、米级方向发展。由于机电一体化系统具有体积小、能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,在家用电器、办公自动化设备、汽车、工农业乃至国防等领域,有广阔的应用前景。
3.系统化系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,RS232等常用通信方式外实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,其向着生物系统化方向发展。
4.模块化:模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,一项重要而艰巨的工程。于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,需要制订一系列标准,各部件、元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。
5.网络化:网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
6.绿色化:工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,态环境受到严重污染,是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现造业的可持续发展模式。
结论
机电一体化技术是一门多学科交叉形成的复合技术。是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然结果。它促使机械工业发生战略性的变革使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。