机电自动化的实际应用思考

文/郁艳霞

机电自动化可以提升生产效率，提升资源利用率，实现规模化生产，正因此在很多行业中都能看到机电自动化设备，然而其和欧美相比还差很大的距离，总结短板对于提升其应用水平大有裨益。

1 机电自动化基本运行机制机及三种表现形式

最初的机电自动化技术指的是由操作系统、传感系统和执行系统为核心的机械设备。操作人员在操作系统输入参数，传感系统以参数为依据实现机械手臂或者其他组成位移、抓取等动作。随着世界科技进步，比如计算机系统、传感技术的不断升级，机电自动化程度越来越高，在有的生产单位已经实现了全面的自动化生产，节省了大量人力同时，提高了生产效率。机电自动化目前主要有以下三种形式：

1.1 集成自动化

即通过一个小小的芯片便可以调动复杂的机械结构，实现稳定高效的生产。或者说根据生产企业特点，融合企业管理模式以及生产情况，针对性制造出对应的操作系统，从而提升了机械的生产效率。

1.2 柔性自动化

即以数控技术为核心实现各种技术融合，可以针对企业生产情况自由安排生产线，从而实现各种机电自动化设备的兼容性。这种兼容可以提高生产效率，确保生产安全，也能实现设备软件升级和硬件扩充。

1.3 机电智能化

这是建立在机电自动化基础上，以计算机技术实现的更高级的一种技术，其可以模拟人的行为模式，代替人去操作机械，其能够根据各种信息来判定周围环境情况从而做出正确的操作，往往这种技术应用到比较危险的岗位，比如矿山勘探等。

万物发展都是从低级向高级逐渐演变，机电自动化也是如此，其目前在生产领域内还存在不少问题，但最终要向机电智能化发展。自动化和智能化是两种不同概念，前者是后者的基础。

2 煤矿行业机电自动化技术使用状况

目前机电自动化应用比较密集的行业当属矿业。矿山开采因为涉及到了能源开发，所以其生产能力也备受社会关注，加上国家对矿山企业的重视，使其自动化设备水平有所提升，有一部分矿山已经从劳动密集型向自动化转变。矿山行业的机械自动化技术主要应用到以下几个方面：

2.1 动力系统

动力系统，即前文所述的压缩机。压缩机为矿山所有设备供电，但是原始压缩机不具有自动化性能，不能根据设备负载对发电量予以调节，最终导致很多设备空转，从而浪费了大量电费。而且这样的供电模式对压缩机本身也是一种伤害。机电自动化技术应用在压缩机当中，会使得其结合设备负载情况，合理调整电量，且能匹配电量，让设备对电能充分利用。

2.2 换气系统

矿山开发地下挖掘时需要不断地更换空气，传统的换气系统工作效率低下，耗电较高。使用机电自动化技术之后，可以利用传感系统，对空间氧气、人氧化碳、瓦斯等形成计算，从而将命令传输给换气系统调整角度，更能够根据地下人数多寡、井下有害气体浓度而调整通气量。

2.3 运输系统

运输系统，包括矿井提升机、输送机等。传统设备耗电高，产生热能高，设备老化快。而机电自动化技术的嵌入，可以改良这些弊端，实现动态供电，避免设备空转，降低热能产生，从而延长设备寿命。

山西作为产煤大省，其在机电一体化方面拥有丰富心得，例如某煤矿公司传统换风效率低下，每年电费多达二百余万元，而采用了机电自动化技术的换风机之后，因为能够实现变频，可以根据井内有害气体浓度来调整通气量以及转换角度，一天下来仅仅这方面电费就能节省六七十万元。也有资料显示，山西某煤矿单位，在利用机电变频技术来改良压缩机，一年下来电费节省百余万，而且其他设备也避免了空转磨损，这些利益是巨大的。也有煤矿单位利用机电一体化挖掘机实现减员，每年可以节省数十万元资金。另外，据山西新闻网数据显示，我国目前在提升机方面总体拥有1700多台，其中绝大部分是交流电形式的，少有编程提升机，不过随着PLC可编程控制器的普及，编程式提升机、换气机、压缩机等将会在短时间内得到普及。

不仅山西省煤矿企业如此，现如今机电一体化已经在该行业成为热门话题，因为这是一个决定企业年生产量，并且能够节能减排，塑造绿色矿业的基本技术，谁能够实现大规模机电自动化谁便会在行业中站在顶端，拥有一定的话语权。以内蒙古为例，广纳煤业为内蒙古知名矿业公司，在2017年该集团公司便大力采购了现代机电一体化挖掘机CAT@320总计170台，每台售价105万元，仅此一项投入就达到了十多亿元。据悉这种挖掘机集合了最先进的机电一体化技术，拥有灵活的挖掘机械手臂，工作效率照比其他挖掘机提高了40%。

不过，现阶段煤业公司当中也只有那些大型实力雄厚的公司可以实现一定规模的机电一体化设备，剩下的很多的煤业公司都是局部实现，规模相比差了很多。笔者总结煤业公司机电一体化现状，认为，主要存在以下问题：设备彼此关联性并不强，提升了企业成本。另外创新程度不足，使得整体设备不能优化。其实和人才缺乏有一定关系。关于煤矿业机电一体化人才稀缺，从各招聘网中便可看到一斑，一般自动化操作员年薪达到了十二万，仍然难以招到。但是进一步研究会发现，煤矿业不能实现规模机电一体化设备，更多的则是因为机械制造和矿山行业的脱节造成的。前者研发技术不足，不能实现矿业井下各种设备之间通信，从而实现设备之间的协作。

3 促进机电自动化应用水平提升的策略

3.1 培养人才

正如前文所述，矿业当中不能实现大规模机电一体化设备，是因为机械制造业缺乏人才，不能结合煤业生产需要而研发产品。由此可见培养人才已经成为制约机电自动化技术应用的关键。培养此方面人才需要国家、高校、社会的统一协作，要确保国家提供政策，高校执行政策，而社会落实政策，做到人才的专项培养、定向工作，提升从业人员稳定性。高校培养人才过程中，需要结合社会需要，努力地将最新的技术知识灌输给学生，避免传统的机械化教学，导致学生所学知识落后社会需要，造成教育上的滞后性，浪费社会资源，阻碍国家发展。社会企业要积极地接纳人才，并能够提供继续教育，确保企业人才结构最优化。

3.2 创新观念

即和机电自动化有关各主体的思想创新，比如政府管理思想创新，高校教育创新、社会企业用人思维的创新。当然更包括机电自动化人才的知识结构、技能的创新。比如矿业机电自动化当中，因为缺乏创新而不能实现设备间的关联，导致机电自动化效益受到影响。如果能够用通讯手段实现设备间对接，保证设备工作的彼此配合，便实现了矿业机电自动化向一体化甚至于智能化转变，提升其产量，开发出更多能源，满足各行业对能源的需求。

3.3 市场介入

机械制造掌握着机电自动牛耳，然而该行业也面临着竞争，但是现如今市场竞争机制并没有完全地进入到该行业，导致其竞争机制并没有建立起来，很多企业的经营思想、技术手段、人才培养等都相对不足。因此，国家有必要进一步在机械制造业放手，让市场介入进来，使得行业竞争加剧，从而优胜劣汰，只有如此才能保证该行业积极地去提升自己、改造自己，去不断地创新技术创新设备，使得产品能够紧密联系各行业生产所需。最重要的是，市场介入盘活了机械制造行业，间接地促进了百业发展。

3.4 5G应用

5G技术是最新的通信技术，是物联网技术的核心，是智能设备彼此关联的纽带。笔者认为实现企业内机电自动化设备的彼此兼容，软性链接，硬性扩充，都离不开该技术。以矿山为例，该技术介入之后，便能够使得压缩机、提升机、运输机、采掘机、勘探机等设备彼此信息交互，从而能够实现各部门协同生产，使得挖掘出来的煤炭能够及时运出，并能够于指定位置存放，同时有智能化设备来对煤堆进行检测防止自燃。又以汽车制造为例，在5G技术之下，可以实现一条龙生产，并能够对设备进行状态维修，从而确保生产线的流畅，提升企业效益。

3.5 数据库管理

这里所谓的数据库管理指的是，社会企业信息集中采集分析，从而能够形成对机电自动化技术需求的一种共性，针对共性来研发相关产品，确保产品能够满足各个企业生产所需，这个工作应该由机械制造企业或者政府来完成。

4 总结

总而言之，从本论文角度来讨论机电自动化技术应用，其价值比讨论机电自动化具体应用，比如其由操作系统、执行系统、传感系统组成这种更具有社会意义，因为具体技术的实现并不难，难的是如何确保机电自动化技术促进社会发展。通过以上讨论内容，以期抛砖引玉引发讨论，不仅用于学术，更希望对实际技术的研发和利用能有一丝借鉴之用。