机电一体化技术在智能制造中的实践运用

蔡少敏

（广州因明智能科技有限公司，广州 510000）

在多种科学技术、制造技术不断改进和创新的影响下，制造产业加快自动化、智能化、现代化发展已成为时代主流趋势。传统制造业应认识到历史发展的必然性，运用机电一体化技术的效益性，主动探索寻求基于先进科学技术的转型发展之路，才能在新一轮产业革命中扎稳脚步，实现可持续发展和高质量发展。因此，在智能制造中运用机电一体化技术是当前和未来一段时间内的主要发展潮流。传统制造业应树立正确、客观的认知理解，注重机电一体化技术的实践运用，增强参与市场竞争的主动性和积极性，为稳步提升经济效益提供可靠的技术支持和保障。因此，文章将重点对机电一体化技术在智能制造中的实践运用进行分析和研究。

1 机电一体化技术与智能制造概述

1.1 机电一体化技术

机电一体化（Mechatronics）又被称为机械电子工程，属于机械工程与自动化的一种。机电一体化技术是将多种技术有机结合并运用于实践操作的综合型技术，包括机械技术、微电子技术、信息处理技术、电工电子技术、传感器技术以及信号转换技术等。制造业运用的现代化自动生产设备基本都涉及机电一体化技术。基于机电一体化技术构成的系统通常由5项要素组合而成，包括结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素和职能组成要素。机电一体化系统又分为5项基本组成部分，分别为机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器和动力源。从实践运用角度分析，科学运用机电一体化技术可以针对技术管理方案进行优化和调整，利用调整技术参数降低制造生产环节对机电一体化系统及其他设备产生的压力，最大限度地发挥现有技术的作用和价值，在实践运用中实现精准、有效管控，对系统整体资源进行统筹管理。这不仅能够强化资源配置效果，实现降本增效、节能减排的目的，而且可以提高系统运行效率。机电一体化技术应用于制造业，有助于提升制造生产环节技术管控成效，保障生产制造的精准性和安全性[1]。

1.2 智能制造

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）起源于人工智能技术研究，包括智能制造技术和智能制造系统，是一种由智能设备和具体人员组成的人机一体化智能系统，负责在生产制造阶段实施智能化行为，如智能分析、智能判定等。通过智能制造可以大幅解放劳动力，尤其是生产制造期间的脑力劳动，能够将自动化生产制造扩展实现智能化、柔性化和高度集成化，显著提高生产制造效率和质量。本质上，智能制造是基于人工智能技术、计算机技术、信息处理技术等多种现代技术的新型技术系统。通过预先设定技术参数，包括制造内容、制造要求、制造流程等，使智能制造技术系统可以模拟人类管理行为、管理规律以及人类思维，实现程序化、自动化和智能化管控，以完成生产制造多个环节。从制造技术发展规律的角度分析，智能制造技术系统是对传统制造技术的改革和创新，需要依赖以往的制造数据分析不同环节、要求、目标以及内容之间的关联性，按照既定参数协调、管控不同设备的运行，实现自动化和智能化生产制造维护管理[2]。

2 机电一体化技术在智能制造中的实践价值

根据生产制造实践运用情况来看，机电一体化技术在智能制造中的实践价值主要体现在两个方面。一方面，它弥补了智能制造存在的不足。综合机电一体化技术和智能制造技术的核心技术分析存在多种交叉互通技术，如信息处理技术、机械技术以及信号转换技术等，给机电一体化技术与智能制造的有机结合提供了技术支持。另一方面，实践中应用机电一体化技术能够弥补智能化技术实施模拟管控时存在的不足。例如，智能制造技术出现故障时，机电一体化技术可以实时监测预警问题，便于相关人员处理故障，从而提高智能制造技术系统运行效率和质量，防止生产制造过程中缺乏可靠的技术监测而引发安全生产问题[3]。

3 机电一体化技术在智能制造中的实践运用

3.1 传感技术

传感技术是机电一体化技术在智能制造中的核心技术，主要用于捕捉、传输生产制造中形成的数据信息。因此，当机电一体化技术运用于智能制造时，要考虑传感技术的结构设计、运用需求以及技术作用，有效体现机电一体化技术的价值[4]。从智能制造实践运用来看，在生产制造过程中，部分零件的参数和生产信息无法真正实现自动化采集、整合、分析，不利于严格把控产品生产质量。若产品质量出现问题且未及时修正，将直接影响生产制造效益。运用传感技术并结合相关的传感设备、软件系统，可以针对生产制造全过程实现动态化监测管理，有效监控各个生产环节，及时获取生产制造过程中产生的各类数据信息，并结合预设的既定参数审核产品质量，确保生产制造实现全过程监控。传感技术原理，如图1所示。此外,可以结合生产过程形成的数据信息实施整合、存储、分析，准确掌握生产制造各个流程的细节，保障产品生产质量，有助于及时针对生产设备进行维护管理。总体来看，传感技术在智能制造中发挥了极大作用，对提高智能制造准确性和机电一体化技术水平具有关键作用。

图1 传感技术原理

3.2 数控技术

数控技术是结合数字信息、借助计算机编程完成生产制造过程自动化控制的制造技术，包括机械技术、计算机软件技术等。数控技术依托于数控机床（如图2所示）开展具体运用。制造业是运用数控技术的早期产业之一，因此数控技术是智能制造的关键技术，在促进智能制造实现创新发展方面具有重要作用。数控技术在智能制造中的运用优势主要体现在两个方面。一方面，保证生产制造精准度。数控技术需要依托精密设备和自动化控制系统才能发挥应有的作用，因而数控技术在实践运用中能够获得可靠的精密性和自动性支持，保证智能制造生产的产品与设计预期保持高度一致。在数控系统支撑下，可以补偿制造过程形成的误差，以提高生产加工精准度，确保产品质量。另一方面，保证智能制造生产效率。有效运用数控技术可以大幅提高机床生产加工效率，通过多种自动化控制功能缩短生产加工时间。

图2 数控机床

3.3 智能机器人

人工智能主要针对模拟、延伸、扩展人类智能的理论、技术、实践进行研究、开发以及应用，分属于计算机科学。人工智能技术通过对人类行为、思维等方面的研究、开发以及应用，利用计算机程序的输入输出实现对人类行为的高度还原，旨在利用人工智能技术解决人类不便处理与应对的各种难题。在智能制造中运用智能机器人技术，可以根据生产制造的具体需求调整智能机器人编程内容，结合计算机技术对智能机器人实现远程管理和控制，确保智能机器人能够根据预先设定的程序高效、有序地完成生产制造工作，确保生产过程顺利开展。

3.4 柔性制造

柔性制造系统需要传输系统的支持。传输系统能够有效连接生产制造系统的各个设备，将待加工零部件传输至其他设备完成生产加工流程。柔性制造系统一般包括3个部分：一是加工设备，包括数控机床和零部件加工中心；二是存储和移动设备，负责零部件及待加工物料的存储和移动；三是信息处理和控制设备，主要采用核心系统群控，负责生产加工全过程控制，包括各项指令传递、生产加工数据信息反馈、生产加工计划拟定以及产品各项参数管理等。从智能制造的角度分析，运用柔性制造系统的优势和价值体现在两个方面。一方面，柔性制造系统有较为良好的生产加工能力，即使生产加工机床发生故障，系统也可以自动绕过故障，确保生产加工连续。另一方面，柔性制造系统可以保障产品质量，实现高效、顺畅的产品生产、加工、移动全流程，有效保障产品质量和产品精确度。

4 机电一体化技术在智能制造中的运用发展趋势

在长期的实践运用和技术研究下，机电一体化技术在智能制造中的实践运用得到了长足发展，获得了较为理想的成果，推动了我国制造产业加快实现创新发展、高质量发展和可持续发展。伴随着技术研究的持续深入，机电一体化技术将愈发完善，在智能制造中的实践运用空间愈发广阔。结合现阶段机电一体化技术在智能制造中的运用情况来看，它的主要发展趋势为微型化和人性化。

一方面，朝着微型化方向发展。在智能制造中如何使机电一体化技术发挥更灵活、多样的作用，减少机电一体化系统设备空间占用，是急需进行优化和研究的重点内容。随着微型化的发展，机电一体化设备体积逐渐缩小，进一步提升了使用便捷性、安装灵活性，可以在完成同样工作的基础上消耗更少资源，实现降本增效[5]。

另一方面，朝着人性化方向发展。在智能制造中运用机电一体化技术的目的之一为减轻人员工作负担。机电一体化技术在未来发展中将更切合人类需求，使机电一体化设备具有人性化特征，在完成生产制造各项要求的前提下满足人员需求，从而在智能制造中展现以人为本的生产理念，促进制造产业实现可持续发展。

5 结语

在实践运用中，智能制造有机结合机电一体化技术，可以弥补智能制造存在的不足，突破智能制造局限性，使机电一体化技术与智能制造技术、智能制造系统充分融合，大幅提升智能制造的实践效果和生产制造成效。智能制造与机电一体化技术具有良好的互通性，因此在实践运用中不存在过多问题，也不会产生高额的费用，且获得的经济效益十分可观。持续提高智能制造水平，将推动我国制造产业实现高质量发展，有利于制造业在国民经济发展中展现出更大的经济效能，提供先进的技术支持。