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論機械制造的智能化技術(shù)與機電一體化的結合發(fā)展及趨勢
摘要：隨著(zhù)計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統的制造業(yè)開(kāi)始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資。對現代制造技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，提出了全新的制造模式。
關(guān)鍵詞：機械制造；智能化技術(shù)；機電一體化；核心技術(shù)；發(fā)展進(jìn)程；發(fā)展趨勢
機械制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、加工制造、銷(xiāo)售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個(gè)過(guò)程的工程學(xué)科,是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標,包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展,人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、價(jià)格要合理、外形要美觀(guān)、自動(dòng)化程度要高、售后服務(wù)要好、要滿(mǎn)足人們越來(lái)越高的要求, 就必須采用先進(jìn)的機械制造技術(shù)。
機電一體化技術(shù)是面向應用的跨學(xué)科技術(shù)，是機械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術(shù)發(fā)展飛速，機電一體化產(chǎn)品更日新月異。
1 機械制造技術(shù)智能化發(fā)展裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現代化程度決定著(zhù)整個(gè)國民經(jīng)濟的水平和現代化程度，數控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“各種經(jīng)濟時(shí)代的區別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數控技術(shù)又是當今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數控技術(shù)及數控裝備列為國家的戰略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政策�？傊�，大力發(fā)展以數控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
數控技術(shù)是用數字信息對機械運動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數控裝備是以數控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動(dòng)控制技術(shù)；（4） 伺服驅動(dòng)技術(shù)；（5） 傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等。
我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結構調整中，我國制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì )嚴重影響我國現代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。
從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰略需求和國民經(jīng)濟的市場(chǎng)需求為導向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標，用系統的方法，選擇能夠主導21 世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內容，實(shí)現制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。
在高精尖裝備研發(fā)方面，要強調產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶(hù)的緊密結合，以“做得出、用得上、賣(mài)得掉”為目標，按國家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國家之急需。在競爭前數控技術(shù)方面，強調創(chuàng )新，強調研究開(kāi)發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續發(fā)展奠定基礎。
2 機械制造與機電一體化向智能化邁進(jìn)工業(yè)發(fā)達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS），實(shí)現了柔性自動(dòng)化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化階段，柔性制造單元和系統僅在少數企業(yè)使用。
20 世紀90 年代后期，各主要發(fā)達國家開(kāi)始了機電一體化技術(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)入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(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，為機電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅實(shí)的基礎。
未來(lái)機械制造與機電一體化的主要發(fā)展方向有：
�。�1）智能化：是21 世紀機械制造與機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數學(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。
�。�2）網(wǎng)絡(luò )化：20 世紀90 年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)帶來(lái)了革命性的變革。產(chǎn)品設計、物料選擇、零件制造、市場(chǎng)開(kāi)拓與產(chǎn)品銷(xiāo)售都可以異地或跨越國界進(jìn)行。此外，網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)的快速發(fā)展，加速技術(shù)信息的交流、加強產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的合作和經(jīng)營(yíng)管理的學(xué)習，推動(dòng)了企業(yè)向著(zhù)既競爭又合作的方向發(fā)展。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì )暢銷(xiāo)全球。
因此，機電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展。
�。�3）自動(dòng)化：自動(dòng)化是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術(shù)和系統技術(shù)、人機一體化制造系統、制造單元技術(shù)、制造過(guò)程的計劃和調度、柔性制造技術(shù)和適應現代化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等方面。制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網(wǎng)絡(luò )化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。
�。�4）綠色化：綠色制造與機電一體化產(chǎn)品的綠色化則通過(guò)綠色生產(chǎn)過(guò)程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過(guò)綠色處理后加以回收利用。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷(xiāo)毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護和人類(lèi)健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。
�。�5）系統化：其表現特征之一就是系統體系結構進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線(xiàn)結構。系統可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現多子系統協(xié)調控制和綜合管理。
表現特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來(lái)的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。一是如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產(chǎn)品。
結語(yǔ)
制造技術(shù)不僅是衡量一個(gè)國家科技發(fā)展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點(diǎn)。
我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期, 制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節。只有跟上發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的世界潮流,將其放在戰略?xún)?yōu)先地位,并以足夠的力度予以實(shí)施, 才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距,才能在激烈的市場(chǎng)競爭中立于不敗之地。
總之, 在我國研究和發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)勢在必行。所以，機電一體化的發(fā)展不是孤立的，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來(lái)越明顯，機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應用也將更加廣闊。
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