工作計(jì)劃格式參考論文

1、淺析機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)廖相員（九江學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院B0413班332005）【摘要】：工程機(jī)械行業(yè)占有一席之地，必須加強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新，而機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，加速實(shí)現(xiàn)主導(dǎo)產(chǎn)品的機(jī)電一體化，增加產(chǎn)品的技術(shù)含量，開發(fā)出具有國(guó)際領(lǐng)先水平的高附加值產(chǎn)品。產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須緊緊圍繞產(chǎn)品上市時(shí)間、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品成本及服務(wù)來(lái)開展。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(guó)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)。1. 【關(guān)鍵詞】：機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)市場(chǎng)開發(fā)緒論現(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)科的交義與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命

2、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。2. 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(lái)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)

3、、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。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，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)以及其它新技術(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)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屆傳統(tǒng)機(jī)械，其主要

4、功能依然是代替和放大的體力。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，還能賦予許多新的功能，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。即機(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眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。3. 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，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺(jué)不自覺(jué)地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。但那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。因此電子技術(shù)的發(fā)展未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與

5、電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。20世紀(jì)90年代后期，開始了機(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。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，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(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年代初才開始在這

6、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，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。3.機(jī)電一體化的研究趨勢(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)科的交義綜合，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)電一體化的主要研究方向如下：3.1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，

7、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(chéng)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，則是完全可能而乂必要的。3.2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)

8、十分復(fù)雜但乂是非常重要的事。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(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過(guò)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(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)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。3.3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

9、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(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?，F(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)（computerintegrated叩pliancesystem,CIAS）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)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)

10、展。3.4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(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）,泛指幾何尺寸不超過(guò)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。3.5綠色化工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)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

11、，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(guò)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(wú)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。3.6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夕卜，還有RS485、DCS人格化。未來(lái)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)

12、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(lái)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(lái)的。機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)用方法4.1機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)（整機(jī)）和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD/CAM系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。4.2資源創(chuàng)新資金、信息及高水平人才是產(chǎn)品創(chuàng)新開

13、發(fā)的基本保證。必要的資金是開展科研開發(fā)及其成果產(chǎn)業(yè)化的保障。必須采取多種方法和措施，不斷增加科技投入，集中用于企業(yè)技術(shù)開發(fā)及其成果產(chǎn)業(yè)化等的資金需求。市場(chǎng)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及法規(guī)等信息是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的來(lái)源和基礎(chǔ)。全球Internet網(wǎng)及企業(yè)Intranet網(wǎng)是獲取產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)信息的快捷有效途徑，在科學(xué)技術(shù)日新月異，新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品層出不窮的今天，現(xiàn)代信息技術(shù)成為加速產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)的助推器。人力資源（人及其組織）是影響產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。必須采取有效措施發(fā)揮技術(shù)人員的創(chuàng)造能力，建立吸引周層技術(shù)人才并讓其在技術(shù)研究及廣品開發(fā)中發(fā)揮核心作用的用人機(jī)制，站在企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略高度合理使用和培養(yǎng)高層次技術(shù)

14、人才。為實(shí)現(xiàn)企業(yè)的近、遠(yuǎn)期目標(biāo)，建立相應(yīng)的技術(shù)開發(fā)體系（組織），實(shí)施多層次的技術(shù)開發(fā)，并有相應(yīng)機(jī)構(gòu)對(duì)技術(shù)開發(fā)經(jīng)費(fèi)的使用及項(xiàng)目進(jìn)行管理和評(píng)估。4.3開發(fā)手段創(chuàng)新傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法大多是模仿或經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)手段落后。初級(jí)CAD的應(yīng)用主要在計(jì)算機(jī)繪圖、改圖、編制明細(xì)表等方面，而三維CAD設(shè)計(jì)、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、信息與電子技術(shù)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論方法在工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)中的應(yīng)用仍然很少，造成品種單一、結(jié)構(gòu)陳舊，由此帶來(lái)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益低下。提高和增強(qiáng)企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)手段，是增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力的有效方法。信息及其它高新技術(shù)的發(fā)燕尾服和成熟應(yīng)用，為企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)手段創(chuàng)新開辟了有效的途

15、徑。隨時(shí)著以CAD技術(shù)為代表的信息技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)中的深入應(yīng)用，將開創(chuàng)嶄新的產(chǎn)品開發(fā)模式一數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，由此帶來(lái)設(shè)計(jì)觀念、設(shè)計(jì)方法、組織形式的全面創(chuàng)新，將迎來(lái)工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化。4.4開發(fā)組織形式的創(chuàng)新在信息技術(shù)的支持下，產(chǎn)品開發(fā)的組織形式正向并行設(shè)計(jì)模式發(fā)展。所謂并行設(shè)計(jì)是對(duì)產(chǎn)品開發(fā)中的每一個(gè)過(guò)程都盡早考慮相關(guān)的各種因素。并行設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)的申行工作方法,使得在設(shè)計(jì)階段就可能有制造和行銷服務(wù)人員的介入和彼此信息交互，可以避免失誤，避免反復(fù)，拉強(qiáng)綜合協(xié)同，以提高產(chǎn)品開發(fā)全過(guò)程（設(shè)計(jì)/工藝/制造/市場(chǎng)/服務(wù)）的質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和降低產(chǎn)品整個(gè)生命周期的成本。并行設(shè)計(jì)是對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)組織

16、方式的創(chuàng)新，是激烈的市場(chǎng)信息競(jìng)爭(zhēng)的必然產(chǎn)物。4.5保護(hù)和利用知識(shí)產(chǎn)權(quán)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)就是要應(yīng)用和體現(xiàn)自身的專有技術(shù)，并以專利的形式來(lái)保護(hù)創(chuàng)新成果。企業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)研究的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)專利應(yīng)有強(qiáng)烈的意識(shí)。決策技術(shù)開發(fā)方向時(shí)，要廣泛了解國(guó)內(nèi)外專利發(fā)展動(dòng)態(tài)；研究開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)檢索專利文獻(xiàn)，以提高創(chuàng)新開發(fā)起點(diǎn)，確保項(xiàng)目具有先進(jìn)水平；研究開發(fā)新技術(shù)和新產(chǎn)品過(guò)程中，要注意技術(shù)保密，并及時(shí)申請(qǐng)專利，以保護(hù)企業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)；開發(fā)新產(chǎn)品過(guò)程中，應(yīng)利用新技術(shù)（包括專利技術(shù)）為企業(yè)服務(wù)。4.6必須提高“三化”水平多品種、小批量是工程機(jī)械典型的生產(chǎn)組織形式。因此，要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，必須提高創(chuàng)新產(chǎn)品

17、的“三化”水平。工程機(jī)械產(chǎn)品“三化”一標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，可提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)管理水平，減少零件種類，避免重復(fù)設(shè)計(jì)。同時(shí)，有利于工藝編制、生產(chǎn)管理和零件制造，能夠有效地降低成本，縮短設(shè)計(jì)、制造周期，對(duì)于多品種、小批量的工程機(jī)械產(chǎn)品有重大的實(shí)用意義。4.7試驗(yàn)方法和手段的創(chuàng)新激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，要求新產(chǎn)品的性能和可靠性試驗(yàn)，必須改變過(guò)去用戶試驗(yàn)的落后模式，對(duì)創(chuàng)新成果要認(rèn)真進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)和工業(yè)性可靠性試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)方法和手段的創(chuàng)新，提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力，提高產(chǎn)品的可靠性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。工業(yè)化國(guó)家在工程機(jī)械發(fā)展過(guò)程中，十分重視產(chǎn)品的工業(yè)性可靠試驗(yàn)，設(shè)置建造各種試驗(yàn)臺(tái)和試驗(yàn)室，不僅對(duì)各部件的材料、強(qiáng)度、物理、化學(xué)特性等進(jìn)行多項(xiàng)試驗(yàn)研究，而且從