機電一體化技術在智能制造中的應用初探

收稿日期：2023-11-25

作者簡介：劉瑞峰（1979—），男，山東臨沂人，碩士研究生，高級工程師、高級經濟師，研究方向：能源綜合管理服務、智能微電網技術與應用。

摘 要：隨著我國科技水平的不斷提高，機電一體化技術模式獲得了蓬勃的進步，并且在運用時取得了良好的效果，尤其是在智能制造中，利用機電一體化技術不僅可以提高制造的效率，還有助于保證制造的品質，因此相關工作人員需要加強對機電一體化技術的科學融入，創新智能制造模式，促進行業的發展和進步。

關鍵詞：機電一體化技術；智能制造；應用方法

中圖分類號：TH39；U41? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2024）03-0049-03

0 引言

在智能制造中，融入機電一體化技術時，需要根據實際制造要求篩選正確的技術方案，加強對整個智能制造過程的科學監督以及調整，防范諸多風險問題，營造良好的制造環境，實現機電一體化技術和智能制造之間的深入融合。

1 機電一體化技術在智能制造中的應用特點

1.1 可靠性

可靠性指的是在一定時間和環境條件下，系統或設備能夠不間斷地正常運行的能力?？煽啃允菣C電一體化技術在智能制造中的重要特點之一。隨著技術的不斷發展和應用的不斷拓展，人們對于智能制造設備和系統的可靠性要求也越來越高。在智能制造領域，可靠性是確保工業生產正常運行和生產效率的關鍵因素。機電一體化技術的應用使得生產設備和系統更加智能化、自動化，從而提高了生產效率和質量，減少了人力和時間成本，但同時也對可靠性提出了更高的要求。

機電一體化技術的應用帶來了更復雜的系統結構，在傳統的工業生產中，機械設備和電氣設備往往是獨立運行的，彼此之間的協調和配合相對簡單。在機電一體化技術的應用下，機械和電氣元素緊密結合，形成了一體化的智能系統。這種復雜的系統結構增加了故障發生的可能性，對可靠性提出了更高的要求。

機電一體化技術的應用需要充分考慮設備和系統的耐用性。耐用性是指設備或系統在長時間連續運行下仍能保持高效性能的能力。智能制造需要設備和系統能夠長時間、高強度地工作，因此耐用性是確?？煽啃缘年P鍵因素之一。機電一體化技術在設計和制造過程中要充分考慮材料的選擇、工藝的優化和結構的合理性，以提高設備和系統的耐用性。

機電一體化技術的應用還需要考慮設備和系統的故障檢測和維修能力。智能制造設備和系統的故障可能會帶來較大的生產損失，因此及時發現故障并進行維修非常重要。機電一體化技術可以實現設備和系統的自動故障檢測，并提供相應的維修方案，不僅提高了故障處理的效率，減少了生產停機時間，還能夠降低維修人員的工作強度和技術要求，從而提高了維修的可靠性[1]。

1.2 安全性

機電一體化技術在智能制造中的應用特點之一是安全性。隨著智能制造的快速發展，人們對于生產過程中的安全問題越來越重視。而機電一體化技術則在提高生產效率的同時，通過智能化的安全措施，保障了工作環境的安全與穩定。

機電一體化技術在智能制造中的應用，通過自動化與智能化的手段，降低了人工操作所帶來的安全風險。傳統的制造過程中，人工操作是不可避免的，而人為因素往往是事故發生的主要原因之一。機電一體化技術的應用，可以將許多復雜、危險的操作交由機器人來完成，從而避免了人工操作中的潛在危險。機電一體化技術可以讓機器人完成焊接、噴涂等工藝，降低了工人接觸有害物質的風險，這種自動化的操作不僅提高了生產效率，也保障了工人的安全。

機電一體化技術在智能制造中的應用，通過智能監測與預警系統，實現對生產過程的全方位監控。傳統的生產過程中，監測與預警往往是依賴人工來完成，容易出現疏漏或延誤。機電一體化技術的應用可以通過傳感器、攝像頭等設備，實時采集數據，并通過智能算法進行分析，準確判斷生產過程中的安全狀態。一旦發現異常情況，系統能夠及時發出警報，并采取相應的措施，防止事故發生。機電一體化技術可以通過智能監測與預警系統，及時檢測生產線上的溫度、濕度等參數，確保產品的質量與安全。

機電一體化技術在智能制造中的應用，要注重人機安全交互的設計與優化。傳統的機械設備往往存在操作繁瑣、難以掌握的問題，容易引發人為錯誤。機電一體化技術通過人機界面的優化設計，簡化了操作流程，提高了設備的易用性與安全性。機電一體化技術可以通過人機界面的直觀顯示與友好交互，讓操作人員能夠輕松掌握機器人的狀態與操作方式，降低了操作失誤的風險，保障了工作人員的安全[2]。

2 機電一體化技術在智能制造中的具體應用

2.1 控制數控生產過程

機電一體化技術是智能制造領域中的一項重要技術，它將機械和電子技術有機地結合在一起，實現自動化生產過程的高效控制，其重要的應用領域之一就是控制數控生產過程。

數控是一種通過計算機控制機床進行加工的技術，它通過預先編程的方式，實現對機床的精準操作和控制。傳統的機床加工需要由操作員手動操作，存在人為因素的干擾，而數控技術通過使用計算機系統，能夠更加精確地控制機床的運動軌跡和加工參數，從而提高生產效率和產品質量。

機電一體化技術在控制數控生產過程中實現了機械和電子系統之間的緊密結合。通過將傳感器、執行器和控制器等電子元件與機床設備緊密集成，實現了對機床運動、加工參數等多種信息的實時監測和控制。操作員通過計算機界面對機床進行編程和控制，可以實時了解機床的狀態，從而提高了操作的便捷性和靈活性，機電一體化技術在控制數控生產過程中實現了自動化操作。

傳統的數控系統需要操作員通過繁瑣的輸入編程指令，才能實現機床的控制，操作難度相對較高。而機電一體化技術則通過智能化的控制系統，實現了自動化的編程和控制。操作員只需通過計算機界面進行簡單的操作和指令輸入，機電一體化系統就能夠自動將其轉換為機床的運動軌跡和加工參數，大大簡化了操作的流程，減少了人為因素的干擾。

機電一體化技術還能夠實現對數控生產過程的智能化監控和優化。通過集成傳感器和數據采集系統，實時監測機床的運行狀態和加工過程中的各種參數，并將數據反饋給控制系統?？刂葡到y可以根據這些數據進行分析和計算，自動調節機床的運行參數，以達到最佳的加工效果和產品質量[3]。同時可提前判斷機床的故障和異常情況，提醒操作員進行維護和修復，減少故障發生和停機時間，提高生產效率。

2.2 利用傳感器技術

在智能制造領域，利用傳感器技術是機電一體化技術的重要組成部分。傳感器技術通過感知環境中的信息，將物理量轉化為電信號，進而實現對設備狀態、工藝參數等的監測與控制。傳感器技術在智能制造中的應用廣泛而多樣。

2.2.1 利用傳感器技術實現設備的智能監測

通過在設備上安裝傳感器，可以實時監測設備的運行狀態、溫度、振動等參數。這些信息可以通過數據采集和處理系統進行分析，及時發現設備故障和異常，并通過智能算法進行預警和診斷，提前進行維護和修復，從而降低生產線停機的風險，提高生產效率和設備利用率。

2.2.2 利用傳感器技術實現產品質量的在線檢測

在生產過程中，通過在關鍵位置上布置傳感器，可以對產品的尺寸、形狀、表面質量等進行實時監測和檢測。傳感器可以準確地感知產品的各項參數，并將數據傳輸給控制系統，實現對生產過程的實時控制和調節，確保產品質量的穩定和一致性。

2.2.3 利用傳感器技術實現環境監測與節能控制

通過在生產車間或廠房中布置溫度傳感器、濕度傳感器等，可以對環境的溫濕度、照明等參數進行監測和控制。根據監測數據，可以調節空調、照明等設備的工作狀態，實現對環境的精確控制，提高能源利用效率，降低生產成本。

傳感器技術在物流管理中，通過在貨物上安裝傳感器，可以實現對貨物的實時定位和追蹤，提高物流的準確性和效率。在機器人技術中，通過安裝傳感器，可以實現對機器人周圍環境的感知，提高機器人操作的精確性和安全性。

2.3 網絡模糊計算

網絡模糊計算作為一種新興的計算方法，在機電一體化技術的應用中展現出了巨大的潛力。它以模糊邏輯理論為基礎，結合了神經網絡和集成電路技術，可以處理具有模糊性和不確定性的問題，為智能制造提供重要的支持。

機電一體化技術涵蓋智能機器人、自動化生產線、智能交通等諸多領域，這些領域中往往存在著大量的數據信息和復雜的實時控制需求，傳統的計算方法往往無法很好地處理這些問題，而網絡模糊計算則可以有效地應對這些挑戰。網絡模糊計算的核心思想是建立模糊推理模型，通過對輸入數據進行模糊化處理來獲得具有模糊性的輸出結果。在這個過程中，模糊邏輯的規則和模糊集合的運算被應用進來，使得計算能夠更加貼近現實世界的情況。

在智能機器人的控制中，往往需要根據感知信息來做出決策。傳統的方法可能只能給出一個確定的結果，而網絡模糊計算則考慮到感知信息的不確定性，可以給出一個模糊的結果。比如，在遇到障礙物的情況下，傳統的方法可能只能選擇停止或繼續前進，而網絡模糊計算可以根據距離和速度等因素，給出“稍微減速”或“稍微避開”這種模糊的結果。網絡模糊計算的優勢不僅僅在于它可以處理不確定性的問題，還在于它可以處理多變量、多目標的情況。

在智能制造中，往往需要考慮到多個因素的綜合影響，而網絡模糊計算可以通過建立多輸入多輸出的模糊系統，實現對多個因素的綜合考慮和分析。網絡模糊計算還可以通過模糊控制器和神經網絡的結合，進一步提高計算的準確性和性能。神經網絡可以通過學習和訓練，提取數據的特征，進一步優化模糊控制器的輸出結果。這種結合可以在實際應用中，使得網絡模糊計算更加精確和高效。網絡模糊計算作為一種新興的計算方法，具有廣泛的應用前景。在機電一體化技術中，它可以處理模糊性和不確定性的問題，提供智能化的控制和決策支持。通過建立模糊推理模型和結合神經網絡，網絡模糊計算可以更好地解決復雜的實時控制問題，推動智能制造的發展。

2.4 創新機械制造模式

創新機械制造模式是指通過引入新的技術、理念和方法，改變傳統的機械制造過程，實現生產效率和品質的提升。機電一體化技術是將傳統機械與電子、控制、信息等各個領域的技術結合在一起，實現機械系統的自動化和智能化，為創新機械制造模式的實施提供了有力支持。

隨著機電一體化技術的廣泛應用，機械制造模式發生了巨大變革。以往的機械制造過程通常需要大量的人工操作和生產線布局，效率低下且容易出現質量問題。但現代化的智能制造設備可以通過傳感器、控制系統和網絡技術實現全自動化操作和監測。這不僅提高了生產的效率和質量，還降低了人力成本和生產環境的風險。在傳統機械制造中，產品的設計、制造和銷售是獨立進行的，而創新的機械制造模式將這些環節緊密聯系起來。通過機電一體化技術，制造企業可以在產品設計階段就考慮到制造和銷售的要求，快速響應市場需求。

機電一體化技術還可以將產品的制造過程數字化，實現實時監測和追蹤，提供數據支持和決策參考，進一步提高生產效率、優化質量管理。創新機械制造模式的一個重要特點是靈活化生產。傳統的機械制造模式通常是大規模的批量生產，而現代機電一體化技術可以實現小批量、個性化甚至定制化的生產。通過靈活化生產，企業可以更好地滿足不同客戶的需求，實現個性化定制和快速交付。這不僅增強了企業的市場競爭力，更提升了客戶滿意度和品牌形象。

創新機械制造模式還可以幫助企業降低能源消耗和環境污染。以機電一體化技術為基礎的智能制造設備，通常具有能源管理和環境監測的功能，通過優化和控制生產過程中的能源利用和廢棄物排放，可實現資源的節約利用和環境保護[4]。這對于可持續發展和企業社會責任來說具有重要意義。創新機械制造模式的出現為傳統的機械制造注入了新的活力和動力，機電一體化技術的應用為智能制造打開了廣闊的發展空間。通過引入新的技術和理念，改變傳統的機械制造過程，創新機械制造模式將提升生產效率、優化產品質量、快速響應市場需求，并促進企業可持續發展。

3 結束語

在智能制造中融入機電一體化技術的作用較為突出，有助于智能制造朝著自動化和數字化的方向進步，規避制造中的各項風險，因此相關企業要加強對機電一體化技術的科學融入，創新智能制造模式，使行業能夠煥發全新的活力，獲得更高的經濟效益。

參考文獻

[1] 朱江麗.機電一體化技術在智能制造中的應用[J].南方農機， 2022，53（21）：148-150.

[2] 李成偉.機電一體化技術在智能制造中的應用[J].現代工業經濟和信息化，2022，12（10）：110-111+114.

[3] 陳利，胡茂凌.機電一體化技術在智能制造中的應用研究與分析[J].機電產品開發與創新，2022，35（5）：178-180.

[4] 張來高.機電一體化技術在智能制造中的應用分析[J].石河子科技，2022（4）：36-37.