机电一体化技术在智能制造中的应用初探

收稿日期：2023-11-25

作者简介：刘瑞峰（1979—），男，山东临沂人，硕士研究生，高级工程师、高级经济师，研究方向：能源综合管理服务、智能微电网技术与应用。

摘 要：随着我国科技水平的不断提高，机电一体化技术模式获得了蓬勃的进步，并且在运用时取得了良好的效果，尤其是在智能制造中，利用机电一体化技术不仅可以提高制造的效率，还有助于保证制造的品质，因此相关工作人员需要加强对机电一体化技术的科学融入，创新智能制造模式，促进行业的发展和进步。

关键词：机电一体化技术；智能制造；应用方法

中图分类号：TH39；U41                           文献标识码：A                              文章編号：2096-6903（2024）03-0049-03

0 引言

在智能制造中，融入机电一体化技术时，需要根据实际制造要求筛选正确的技术方案，加强对整个智能制造过程的科学监督以及调整，防范诸多风险问题，营造良好的制造环境，实现机电一体化技术和智能制造之间的深入融合。

1 机电一体化技术在智能制造中的应用特点

1.1 可靠性

可靠性指的是在一定时间和环境条件下，系统或设备能够不间断地正常运行的能力。可靠性是机电一体化技术在智能制造中的重要特点之一。随着技术的不断发展和应用的不断拓展，人们对于智能制造设备和系统的可靠性要求也越来越高。在智能制造领域，可靠性是确保工业生产正常运行和生产效率的关键因素。机电一体化技术的应用使得生产设备和系统更加智能化、自动化，从而提高了生产效率和质量，减少了人力和时间成本，但同时也对可靠性提出了更高的要求。

机电一体化技术的应用带来了更复杂的系统结构，在传统的工业生产中，机械设备和电气设备往往是独立运行的，彼此之间的协调和配合相对简单。在机电一体化技术的应用下，机械和电气元素紧密结合，形成了一体化的智能系统。这种复杂的系统结构增加了故障发生的可能性，对可靠性提出了更高的要求。

机电一体化技术的应用需要充分考虑设备和系统的耐用性。耐用性是指设备或系统在长时间连续运行下仍能保持高效性能的能力。智能制造需要设备和系统能够长时间、高强度地工作，因此耐用性是确保可靠性的关键因素之一。机电一体化技术在设计和制造过程中要充分考虑材料的选择、工艺的优化和结构的合理性，以提高设备和系统的耐用性。

机电一体化技术的应用还需要考虑设备和系统的故障检测和维修能力。智能制造设备和系统的故障可能会带来较大的生产损失，因此及时发现故障并进行维修非常重要。机电一体化技术可以实现设备和系统的自动故障检测，并提供相应的维修方案，不仅提高了故障处理的效率，减少了生产停机时间，还能够降低维修人员的工作强度和技术要求，从而提高了维修的可靠性[1]。

1.2 安全性

机电一体化技术在智能制造中的应用特点之一是安全性。随着智能制造的快速发展，人们对于生产过程中的安全问题越来越重视。而机电一体化技术则在提高生产效率的同时，通过智能化的安全措施，保障了工作环境的安全与稳定。

机电一体化技术在智能制造中的应用，通过自动化与智能化的手段，降低了人工操作所带来的安全风险。传统的制造过程中，人工操作是不可避免的，而人为因素往往是事故发生的主要原因之一。机电一体化技术的应用，可以将许多复杂、危险的操作交由机器人来完成，从而避免了人工操作中的潜在危险。机电一体化技术可以让机器人完成焊接、喷涂等工艺，降低了工人接触有害物质的风险，这种自动化的操作不仅提高了生产效率，也保障了工人的安全。

机电一体化技术在智能制造中的应用，通过智能监测与预警系统，实现对生产过程的全方位监控。传统的生产过程中，监测与预警往往是依赖人工来完成，容易出现疏漏或延误。机电一体化技术的应用可以通过传感器、摄像头等设备，实时采集数据，并通过智能算法进行分析，准确判断生产过程中的安全状态。一旦发现异常情况，系统能够及时发出警报，并采取相应的措施，防止事故发生。机电一体化技术可以通过智能监测与预警系统，及时检测生产线上的温度、湿度等参数，确保产品的质量与安全。

机电一体化技术在智能制造中的应用，要注重人机安全交互的设计与优化。传统的机械设备往往存在操作繁琐、难以掌握的问题，容易引发人为错误。机电一体化技术通过人机界面的优化设计，简化了操作流程，提高了设备的易用性与安全性。机电一体化技术可以通过人机界面的直观显示与友好交互，让操作人员能够轻松掌握机器人的状态与操作方式，降低了操作失误的风险，保障了工作人员的安全[2]。

2 机电一体化技术在智能制造中的具体应用

2.1 控制数控生产过程

机电一体化技术是智能制造领域中的一项重要技术，它将机械和电子技术有机地结合在一起，实现自动化生产过程的高效控制，其重要的应用领域之一就是控制数控生产过程。

数控是一种通过计算机控制机床进行加工的技术，它通过预先编程的方式，实现对机床的精准操作和控制。传统的机床加工需要由操作员手动操作，存在人为因素的干扰，而数控技术通过使用计算机系统，能够更加精确地控制机床的运动轨迹和加工参数，从而提高生产效率和产品质量。

机电一体化技术在控制数控生产过程中实现了机械和电子系统之间的紧密结合。通过将传感器、执行器和控制器等电子元件与机床设备紧密集成，实现了对机床运动、加工参数等多种信息的实时监测和控制。操作员通过计算机界面对机床进行编程和控制，可以实时了解机床的状态，从而提高了操作的便捷性和灵活性，机电一体化技术在控制数控生产过程中实现了自动化操作。

传统的数控系统需要操作员通过繁琐的输入编程指令，才能实现机床的控制，操作难度相对较高。而机电一体化技术则通过智能化的控制系统，实现了自动化的编程和控制。操作员只需通过计算机界面进行简单的操作和指令输入，机电一体化系统就能够自动将其转换为机床的运动轨迹和加工参数，大大简化了操作的流程，减少了人为因素的干扰。

机电一体化技术还能够实现对数控生产过程的智能化监控和优化。通过集成传感器和数据采集系统，实时监测机床的运行状态和加工过程中的各种参数，并将数据反馈给控制系统。控制系统可以根据这些数据进行分析和计算，自动调节机床的运行参数，以达到最佳的加工效果和产品质量[3]。同时可提前判断机床的故障和异常情况，提醒操作员进行维护和修复，减少故障发生和停机时间，提高生产效率。

2.2 利用传感器技术

在智能制造领域，利用传感器技术是机电一体化技术的重要组成部分。传感器技术通过感知环境中的信息，将物理量转化为电信号，进而实现对设备状态、工艺参数等的监测与控制。传感器技术在智能制造中的应用广泛而多样。

2.2.1 利用传感器技术实现设备的智能监测

通过在设备上安装传感器，可以实时监测设备的运行状态、温度、振动等参数。这些信息可以通过数据采集和处理系统进行分析，及时发现设备故障和异常，并通过智能算法进行预警和诊断，提前进行维护和修复，从而降低生产线停机的风险，提高生产效率和设备利用率。

2.2.2 利用传感器技术实现产品质量的在线检测

在生产过程中，通过在关键位置上布置传感器，可以对产品的尺寸、形状、表面质量等进行实时监测和检测。传感器可以准确地感知产品的各项参数，并将数据传输给控制系统，实现对生产过程的实时控制和调节，确保产品质量的稳定和一致性。

2.2.3 利用传感器技术实现环境监测与节能控制

通过在生产车间或厂房中布置温度传感器、湿度传感器等，可以对环境的温湿度、照明等参数进行监测和控制。根据监测数据，可以调节空调、照明等设备的工作状态，实现对环境的精确控制，提高能源利用效率，降低生产成本。

传感器技术在物流管理中，通过在货物上安装传感器，可以实现对货物的实时定位和追踪，提高物流的准确性和效率。在机器人技术中，通过安装传感器，可以实现对机器人周围环境的感知，提高机器人操作的精确性和安全性。

2.3 网络模糊计算

网络模糊计算作为一种新兴的计算方法，在机电一体化技术的应用中展现出了巨大的潜力。它以模糊逻辑理论为基础，结合了神经网络和集成电路技术，可以处理具有模糊性和不确定性的问题，为智能制造提供重要的支持。

机电一体化技术涵盖智能机器人、自动化生产线、智能交通等诸多领域，这些领域中往往存在着大量的数据信息和复杂的实时控制需求，传统的计算方法往往无法很好地处理这些问题，而网络模糊计算则可以有效地应对这些挑战。网络模糊计算的核心思想是建立模糊推理模型，通过对输入数据进行模糊化处理来获得具有模糊性的输出结果。在这个过程中，模糊逻辑的规则和模糊集合的运算被应用进来，使得计算能够更加贴近现实世界的情况。

在智能机器人的控制中，往往需要根据感知信息来做出决策。传统的方法可能只能给出一个确定的结果，而网络模糊计算则考虑到感知信息的不确定性，可以给出一个模糊的结果。比如，在遇到障碍物的情况下，传统的方法可能只能选择停止或继续前进，而网络模糊计算可以根据距离和速度等因素，给出“稍微减速”或“稍微避开”这种模糊的结果。网络模糊计算的优势不仅仅在于它可以处理不确定性的问题，还在于它可以处理多变量、多目标的情况。

在智能制造中，往往需要考虑到多个因素的综合影响，而网络模糊计算可以通过建立多输入多输出的模糊系统，实现对多个因素的综合考虑和分析。网络模糊计算还可以通过模糊控制器和神经网络的结合，进一步提高计算的准确性和性能。神经网络可以通过学习和训练，提取数据的特征，进一步优化模糊控制器的输出结果。这种结合可以在实际应用中，使得网络模糊计算更加精确和高效。网络模糊计算作为一种新兴的计算方法，具有广泛的应用前景。在机电一体化技术中，它可以处理模糊性和不确定性的问题，提供智能化的控制和决策支持。通过建立模糊推理模型和结合神经网络，网络模糊计算可以更好地解决复杂的实时控制问题，推动智能制造的发展。

2.4 创新机械制造模式

创新机械制造模式是指通过引入新的技术、理念和方法，改变传统的机械制造过程，实现生产效率和品质的提升。机电一体化技术是将传统机械与电子、控制、信息等各个领域的技术结合在一起，实现机械系统的自动化和智能化，为创新机械制造模式的实施提供了有力支持。

随着机电一体化技术的广泛应用，机械制造模式发生了巨大变革。以往的机械制造过程通常需要大量的人工操作和生产线布局，效率低下且容易出现质量问题。但现代化的智能制造设备可以通过传感器、控制系统和网络技术实现全自动化操作和监测。这不仅提高了生产的效率和质量，还降低了人力成本和生产环境的风险。在传统机械制造中，产品的设计、制造和销售是独立进行的，而创新的机械制造模式将这些环节紧密联系起来。通过机电一体化技术，制造企业可以在产品设计阶段就考虑到制造和销售的要求，快速响应市场需求。

机电一体化技术还可以将产品的制造过程数字化，实现实时监测和追踪，提供数据支持和决策参考，进一步提高生产效率、优化质量管理。创新机械制造模式的一个重要特点是灵活化生产。传统的机械制造模式通常是大规模的批量生产，而现代机电一体化技术可以实现小批量、个性化甚至定制化的生产。通过灵活化生产，企业可以更好地满足不同客户的需求，实现个性化定制和快速交付。这不仅增强了企业的市场竞争力，更提升了客户满意度和品牌形象。

创新机械制造模式还可以帮助企业降低能源消耗和环境污染。以機电一体化技术为基础的智能制造设备，通常具有能源管理和环境监测的功能，通过优化和控制生产过程中的能源利用和废弃物排放，可实现资源的节约利用和环境保护[4]。这对于可持续发展和企业社会责任来说具有重要意义。创新机械制造模式的出现为传统的机械制造注入了新的活力和动力，机电一体化技术的应用为智能制造打开了广阔的发展空间。通过引入新的技术和理念，改变传统的机械制造过程，创新机械制造模式将提升生产效率、优化产品质量、快速响应市场需求，并促进企业可持续发展。

3 结束语

在智能制造中融入机电一体化技术的作用较为突出，有助于智能制造朝着自动化和数字化的方向进步，规避制造中的各项风险，因此相关企业要加强对机电一体化技术的科学融入，创新智能制造模式，使行业能够焕发全新的活力，获得更高的经济效益。

参考文献

[1] 朱江丽.机电一体化技术在智能制造中的应用[J].南方农机， 2022，53（21）：148-150.

[2] 李成伟.机电一体化技术在智能制造中的应用[J].现代工业经济和信息化，2022，12（10）：110-111+114.

[3] 陈利，胡茂凌.机电一体化技术在智能制造中的应用研究与分析[J].机电产品开发与创新，2022，35（5）：178-180.

[4] 张来高.机电一体化技术在智能制造中的应用分析[J].石河子科技，2022（4）：36-37.