第一篇：機電一體化發(fā)展趨勢

機電一體化的發(fā)展歷程和發(fā)展趨向系別：

專業(yè)：

學生姓名：

指導老師：

日期：2012年6月2日

1.機電一體化技術發(fā)展歷程

1數(shù)控機床的問世,寫下了“機電一體化”歷史的第一頁。

2微電子技術為“機電一體化”帶來勃勃生氣。

3可編程序控制器、“電力電子”等的發(fā)展為“機電一體化”提供了堅強基礎。4激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使“機電一體化”躍上新臺階。

2.機電一體化發(fā)展趨向

1.數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。

2.智能化

即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。

3.模塊化

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

4.網(wǎng)絡化

由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾。而遠程控

制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

5.人性化

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

6.微型化

微型化是精細加工技術發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

7.集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構的優(yōu)化與復合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。

8.帶源化

是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

9.綠色化

科學技術的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

10.光機電一體化

一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現(xiàn)光學技術的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨向.11.自律分配系統(tǒng)化——柔性化

未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特征是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。

12.全息系統(tǒng)化——智能化

今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。

13.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化

今后的機電一體化裝置對信息的依靠性很大，并且往往在結(jié)構上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物摘要：當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學探究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構可為機電一體化產(chǎn)

品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入探究。這一探究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特征是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割?？磥恚瑱C電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。

14.微型機電化——微型化

目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。

在機電一體化控制中，該執(zhí)行機構集微機技術和執(zhí)行器技術于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機是通過內(nèi)部集成的一體化變頻器來控制，因此，同一臺智能執(zhí)行機構可以在一定范圍內(nèi)具有不同的運行速度和關斷力矩。該智能執(zhí)行機構采用了液晶顯示技術，它利用內(nèi)置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的開、關狀態(tài)和正常運行時閥門的開度，還可以通過菜單選擇運行參數(shù)設定，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能顯示出故障信息?？傊?，該執(zhí)行機構集測量、決斷、執(zhí)行3種功能于一體，順應了電動執(zhí)行機構的發(fā)展趨勢，它的研制成功給電動執(zhí)行機構的研究開發(fā)提供了新的思路。建國以來，我國電力系統(tǒng)繼電保護技術經(jīng)歷了4個時代。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術、通信技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發(fā)展的趨勢。國內(nèi)外繼電保護技術發(fā)展的趨勢為：計算機化，網(wǎng)絡化，保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化，這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設備。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。

第二篇：機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化技術的發(fā)展趨勢

20世紀90年代后期，各發(fā)達國家開始了向智能化方向發(fā)展機電一體化技術這方面邁進。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化行業(yè)，微細加工技術也在其中有了更深層次的發(fā)展，于是出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。從現(xiàn)在來看未來的機電一體化技術的發(fā)展方向大致有以下幾個方面：

一、智能化

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一, 也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。目前, 專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡以及遺傳算法, 是機電一體化產(chǎn)品（系統(tǒng)）實現(xiàn)智能化的4種主要技術，它們各自獨立發(fā)展又彼此相互滲透。隨著制造自動化程度的不斷提高, 將會出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來模擬人類專家的智能制造活動, 并會對制造中出現(xiàn)的問題進行分析、判斷、推理、構思和決策。例如，在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數(shù)學、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。

二、集成模塊化

集成模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢, 也是一項重要而又艱巨的任務。簡單的來說就是將各種接口或單元標準化，有點像機械咀的標準件，由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家都比較多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利

用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品,同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模，這樣更利于制定標準，以便各部件、單元的匹配和接口。

三、微型化

微型化是指機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。它是一個新興的、多學科交叉的高科技領域，面臨許多課題，涉及許多關鍵技術。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故在生物醫(yī)學、航空航天、信息技術、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領域,都有廣闊的應用前景。微型機械加工技術作為微型機械的最關鍵技術，也必將有一個大的發(fā)展。硅加工、LIGA加工和準LIGA加工正向著更復雜、更高深度適合各種要求的材料特性和表面特性的微結(jié)構以及制作不同材料特別是功能材料微結(jié)構，更易于與電路集成的方向發(fā)展，多種加工技術結(jié)合也是其重要方向。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

四、系統(tǒng)化

系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。它的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強,一般除R S232等常用通信方式外,實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關系,如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要以及模仿生物機理等方面的產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構造研究某種新型機體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

五、自源化

自源化是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。

六、環(huán)保化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。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)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，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)展前景。

機電一體化的發(fā)展前景

以微電子技術、軟件技術、計算機技術及通信技術為核心而引發(fā)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、綜合化、個性化信息技術革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟、社會和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。專家預測，機電一體化技術將向以下幾個方向發(fā)展：

1、光機電一體化方向

一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（動力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。

2、柔性化方向

未來機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在這系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的能力，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。

3、仿生物系統(tǒng)化方向

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構上處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產(chǎn)品雖然有仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。

第三篇：淺談機電一體化技術的發(fā)展趨勢

淺談機電一體化技術的發(fā)展趨勢

機電一體化技術是面向應用的跨學科的技術,它是機械技術、微電子技術、信息技術和控制技術等有機融合、相互滲透的結(jié)果。今天機電一體化技術發(fā)展飛速,機電一體化產(chǎn)品更新日新月異。

一、機電一體化技術的發(fā)展歷程

“機電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業(yè)注冊時最先創(chuàng)用的。直到70年代,人們一直把機電一體化看做是機械與電子的結(jié)合。

80年代,信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高,為更高級的機電一體化產(chǎn)品所采用,典型的機電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機床、工業(yè)機器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統(tǒng)后,使機械一電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。

進入90年代,通信技術進入了機電一體化,機器可像機器人系統(tǒng)那樣避控和虛擬現(xiàn)實多媒體等技術緊密聯(lián)系的計算機控制的網(wǎng)絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用,有的在性能上更是多用途的,尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術的發(fā)展,和半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統(tǒng)機電一體化微型化方法的緯合,開創(chuàng)了以精密工程和系統(tǒng)集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”雖然微加工方法尚未成熟,但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個組成部分。之后,機電一體化隨著自動化技術的發(fā)展而日益發(fā)展,穩(wěn)步進入了21世紀。

二,典型機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

(一)數(shù)控機床。目前我國是全世界機床擁有量最多的國家(近320萬臺),但數(shù)控機床只占約5%且大多數(shù)是普通數(shù)控(發(fā)達國家數(shù)控機床占10%)。近些年來數(shù)控機床為適應加工技術的發(fā)展,在以下幾個技術領域都有巨大進步。

1.高速化。由于高速加工技術普及,機床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉(zhuǎn)速有3 000~4 000r/min提高到8 000~10 000r/min快速移動速度由過去的10~20m/min提高到48m/min,60m/min,80m/rain,120m/min:在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度,由過去一般機床的0.5G(重力加速度)提高到1.5G~2G,最高可達15G:直線電機在機床上開始使用,主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機。

2.高精度化。數(shù)控機床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008左右;亞微米級機床達到0.0005mm左右:納米級機床達到0.005~O.Olum最小分辨率為1nm(O.000001mm)的數(shù)控系統(tǒng)和機床已問世。

3.復合加工,新結(jié)構機床大量出現(xiàn)。如5軸5面體復合加工機床,5軸5聯(lián)動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機床結(jié)構,包括6軸虛擬機床,串并聯(lián)絞鏈機床等,采用特殊機械結(jié)構,數(shù)控的特殊運算方式,特殊編程要求。

4.使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機床“如虎天翼”。如內(nèi)冷轉(zhuǎn)頭由于使高壓冷卻液直接冷卻轉(zhuǎn)頭切削刃和排除切屑,在轉(zhuǎn)深孔時大大提高效率。加工剛件切削速度能達1 000m/min,加工鋁件能達5 000m/min。

因此,計算機集成制造、網(wǎng)絡制造、異地診斷、虛擬制造、并行工程等等各和新技術都在數(shù)控機床基礎上發(fā)展起來,這必然成為21世紀制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。

(二)自動機與自動生產(chǎn)線。在國民經(jīng)濟生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產(chǎn)線及各種自動化設備,是當前機電一體化技術應用的又一具體體現(xiàn)。如:各種高速香煙生產(chǎn)線;易拉罐自動生產(chǎn)線:FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)線等等,這些自動機或生產(chǎn)線中廣泛應用了現(xiàn)代電子技術與傳感技術。使用這些自動機和生產(chǎn)線的企業(yè)越來越多,對維護和管理這些設備的相關人員的需求也越來越多。

三、機電一體化技術的發(fā)展趨勢

以微電子技術、軟件技術、計算機技術及通信技術為核心而引發(fā)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、綜合化、個性化信息技術革命,不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟、社會和軍事的發(fā)展,而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。專家預測,機電一體化技術將向以下幾個方向發(fā)展:

(一)光機電一體化方向。一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構等部件組成。引進光學技術,利用光學技術的先天特點,就能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。

(二)柔性化方向。未來機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)育足夠的“冗余度”,有較強的“柔性”,能較好地應付突發(fā)事件,被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在這系統(tǒng)中,各子系統(tǒng)是相互獨立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務,同時具有本身的“自律性”,可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應。

(三)智能化方向。今后的機電一體化化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術與信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發(fā)展。

四、仿生物系統(tǒng)化方向

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結(jié)構上處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定,但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。就目前情況看,機電一體化產(chǎn)品雖然有仿生物系統(tǒng)化七方向發(fā)展的趨勢,但還有―段很漫長的道路要走。

五、微型化方向

目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當這一成果用于實際產(chǎn)品時,就沒有必要再區(qū)分機械部分和控制器部分了。那時,機械和電子完全可以“融合”機體,執(zhí)行結(jié)構、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發(fā)展方向?！?/p>

(編輯/丹桔)

第四篇：機電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

機電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

目 錄

摘要.......................................................1 關鍵詞.....................................................1 第一章、機電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.........................2 第二章、機電一體化的未來發(fā)展................................6 第一節(jié)、全息系統(tǒng)化..........................................6 第二節(jié)、微型機電化..........................................7 第三節(jié)、光機電一體化........................................8 第四節(jié)、產(chǎn)品網(wǎng)絡全球化......................................8 第五節(jié)、產(chǎn)品綠色化..........................................8 第六節(jié)、機電一體化的人格化.................................9 第三章、我國發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢和任務..............10 第一節(jié)、我國“機電一體化”工作面臨的形勢....................10 第二節(jié)、我國“機電一體化”工作的任務.......................11 第四章、發(fā)展機電一體化的對策...............................12 第一節(jié)、加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃.........................12 第二節(jié)、強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用........................12 第三節(jié)、優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度.........................13 第四節(jié)、突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次”......................13 結(jié)束語....................................................14 參考文獻..................................................16

摘 要

在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術結(jié)構、產(chǎn)品機構、功能與構成、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“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階。

關鍵詞：機電一體化發(fā)展系統(tǒng)

第一章

機電一體化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門自成一體的新型學科, 隨著科學技術的不斷發(fā)展, 必將被賦一予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā), 綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、汁算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標, 合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)最終達到最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。

由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),就成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是, 機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術, 而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。

機械工程技術由純技術發(fā)展到機械電氣化, 仍屬傳統(tǒng)機械, 其主要功能依然是代替和放大的體現(xiàn)。但機電一體化的發(fā)展狀況機電一體化的發(fā)展大體可以分為個階段。

世紀年代以前為第一階段, 這一階段稱為初級階段, 在這一時期, 人們不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機 械產(chǎn)品的性能, 特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間, 戰(zhàn)爭極大地刺激了機械產(chǎn)品與電子技術的結(jié)合, 這些機電相結(jié)合的軍用技術, 戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用, 對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起到了積極的作用。從當時研制和開發(fā)的總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平, 機械技術與電子技術的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣使用。

世紀一年代為第二階段, 可稱為蓬勃發(fā)展階段, 這一時期, 計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展, 為機電一體化的發(fā)展奠定了堅實的技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的迅猛發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎。

世紀年代后期, 開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段, 機電一體化進人深人發(fā)展時期。一方面, 光學、通信技術等進人了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳, 出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法,機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時, 由于人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步, 為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。

這些研究, 將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。使人們有更好的發(fā)展，給人類帶來 生活的方便。機電一體化的發(fā)展趨勢機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合, 它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展和進步。

因此, 機電一體化的主要發(fā)展方向如下智能化智能化是世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設的研究日益獲得重視, 機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“ 智能化” 是對機器行為的描述, 是在控制理論的基礎上, 吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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。模塊化是一項重要而艱巨的工程。

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多, 研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元, 具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元, 以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣, 可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品, 同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模這需要制定各項標準, 以便各部件、單元的匹配和接口。

由于利益沖突,近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標準, 但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然, 從電氣產(chǎn)品的標 準化、系列化帶來的好處可以肯定, 無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè), 規(guī)模化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

網(wǎng)絡化世紀年代, 計算機技術等的突出成就是網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育、日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片, 企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來, 只要其功能獨到, 質(zhì)量可靠, 很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡的普及, 基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾, 而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品。因此, 機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

微型化微型化興起于世紀年代末, 指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng), 泛指幾何尺寸不超過的機電一體化產(chǎn)品, 并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術, 微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術, 即超精密技術, 它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

綠色化工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。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)境受到嚴重污染。于是, 人們呼吁保護環(huán)境資源, 回歸自然。綠色產(chǎn)品 概念在這種呼聲下應運而生, 綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中, 符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求, 對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少, 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。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境, 報廢后能回收利用。人們大量倡導綠化工業(yè)能夠給人們帶來的美好的生活，良好的生活品質(zhì)。

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)構進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài), 進行任意剪裁和組合, 同時尋求實現(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, 一般除外, 還有、人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關系, 機電一體化的人格化。

第二章 機電一體化的未來發(fā)展

第一節(jié) 全息系統(tǒng)化

全息系統(tǒng)化也即智能化，是對機器的行為描述，即在控制理論的基礎上，吸收計算機科學、模糊數(shù)學、運籌學、混沌動力學、人工智能、心理學和生理學等新的學科方法、新的設計思想，從而模擬人類的思維能力，使它如同人一樣具有思維、意識等能力，以便達到更高水平的控制目標。隨著機電一體化 技術的發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品智能特征也越來越明顯，智能化水平也是日趨上升，新世紀機電一體化技術中的智能化的快速發(fā)展，人工智能在機電一體化的研究中也日益得到重視，其中機器人與數(shù)控機床的智能結(jié)合就是一項重要應用。當然，要使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能永遠是不可能的，也沒有這個必要，但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品具有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

第二節(jié) 微型機電化

微型機電化在實驗室中，目前，通過半導體蝕刻技術，已經(jīng)制造出亞微米級的機械元件，如果這一成果應用于實際產(chǎn)品時，那么就沒有必要再區(qū)分什么是控制器、什么是機械部分了，這時就完全的實現(xiàn)機械和電子的“融合”，這樣CPU、機體、傳感器、執(zhí)行機構就可以集成在一起，而且體積小，同時組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的一個重要的前進方向，更是機電一體化向微觀領域和微型機器的發(fā)展趨勢，在國外，人們稱其為微電子機械系統(tǒng)，也指外觀尺寸不超過1cm3 的機電一體化產(chǎn)品，一并向微米級、納米級發(fā)展，正因為微機電一體化產(chǎn)品耗能少、體積小、運動靈活，在軍事、生物醫(yī)療、信息等方面占有很高的地位和很大的優(yōu)勢。

第三節(jié) 光機電一體化

光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢，因為機電一體化系統(tǒng)是由機械系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)等部件構成的，因此，在機電一體化技術中引進光學技術，充分利用光學技術的先天優(yōu)點，有效地改進機電一體化系統(tǒng)的能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。

第四節(jié) 產(chǎn)品網(wǎng)絡全球化

計算機網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展帶動了科學技術的巨大發(fā)展，同時給日常生活都帶來了全新的面貌，全球生產(chǎn)、經(jīng)濟被各種網(wǎng)絡連成一片，企業(yè)間的競爭也將出現(xiàn)網(wǎng)絡全球化，一旦研制出機電一體化新產(chǎn)品，只要其質(zhì)量有保證，功能可靠，必然會暢銷全球。因為有了網(wǎng)絡的普及，那么只要是關于網(wǎng)絡的各種遠程監(jiān)視和控制技術也就方興未艾，然而遠程控制的終端設備就是機電一體化產(chǎn)品，因此，機電一體化產(chǎn)品也必然會朝著網(wǎng)絡全球化發(fā)展。

第五節(jié) 產(chǎn)品綠色化

隨著工業(yè)的發(fā)達，人們的生活也發(fā)生了巨大的變化 物質(zhì)需求豐富，生活舒適可用資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞。因為這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，人們開始呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然，那么此時，綠色產(chǎn)品的概念也就應運而生，這是一個時代的綠色化趨勢，在這里，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指：使用時不破壞生態(tài)環(huán)境，報廢后還能回收利用。因此，機電一體化綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中，應完全符合生存環(huán)境和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境盡可能的無害或危害極少，資源利用率要極高。由于這種客觀的存在性，設計綠色的機電一體化產(chǎn)品所需要的技術成本很高，但其具有遠大的發(fā)展空間。

第六節(jié) 機電一體化的人格化

機電一體化的人格化，其有兩層含義：①機電一體化產(chǎn)品的使用對象是人，怎樣將人的智能、情感、人性賦予機電一體化產(chǎn)品顯得越來越重要，尤其是家用機器人，其最高境界就是人機一體化;②模仿生物機理，研制出各種機電一體化產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展，機電一體化裝置對信息的依賴性越來越大，很多時候類似于活的生物:當大腦停止工作時，生物便死亡，而大腦工作時，生物就充滿活力，即信息決定系統(tǒng)的工作與否。目前，在仿生學研究領域中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構，可為機電一體化產(chǎn)品提供新型的機體，但是如何使這些新型機體具有生命力還是研究中的一大難題，這一研究領域被稱 之為“生物———軟件”或者說“生物系統(tǒng)”，而生物的特點正是“肌體(硬件)———大腦(軟件)”一體，不可分割。機電一體化產(chǎn)品向生物系統(tǒng)化發(fā)展是好，但是目前的技術與理論還是有很大的差距，因此，還需要更加倍的努力。

第三章 我國發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢和任務

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術進步提高一步；二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品，促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

第一節(jié) 我國“機電一體化”工作面臨的形勢

1、我國用微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度。

2、我國用機電一體化技術加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。

3、我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責任重，有意義。在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重。近年來我國的工業(yè)結(jié)構、產(chǎn)品結(jié)構雖然幾經(jīng)調(diào) 整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。

第二節(jié) 我國“機電一體化”工作的任務

我國在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品，促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構和產(chǎn)品結(jié)構調(diào)整作貢獻?？傊瑱C電一體化技術既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構、產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整大門的鑰匙。

第四章 發(fā)展機電一體化的對策 第一節(jié) 加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃

目前，我國從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套自己的發(fā)展策略。建議各主管部門責成有關單位在進行深入調(diào)查研究、科學分析的基礎上，制定出統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復，生產(chǎn)上撞車!以后會發(fā)展順利和正確的發(fā)展機電一體化。

第二節(jié) 強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用

目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構。國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神，以及機電一體化行業(yè)特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設，賦予其行業(yè)管理職能?！皡f(xié)會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經(jīng)濟實體，組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制； 指導行業(yè)布點布局的調(diào)整，進行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發(fā)展。

第三節(jié) 優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對未采用機電一體化技術落后產(chǎn)品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，對有關機電一體化技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對有關技術開發(fā)、應用項目優(yōu)先立項、優(yōu)先支持，對在技術開發(fā)、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

在經(jīng)濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發(fā)應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發(fā)設貸款要多向機電一體化技術改進、生產(chǎn)合資和機電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)?；ㄔO項目上傾斜；成立“機電一體化”發(fā)展基金，支持機電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發(fā)展“機電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術企業(yè)開綠燈；盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。搞好綠色化發(fā)展，促使人們提供更好的發(fā)展。第四節(jié) 突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次” 機電一體化產(chǎn)業(yè)復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，在傳統(tǒng)的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結(jié)合。第二個層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設計之初，就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結(jié)合，生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。結(jié)束語

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

結(jié)束語

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

參考文獻

[1]殷際英.光機電一體化實用技術[M].北京：化學工業(yè)出版，2003.[2]芮延年.機電一體化系統(tǒng)設計[M].北京：機械工業(yè)出版，2004.[3]萬遇良.二十一世紀的機電一體化技術[J].機電信息，2005，（10）.[4]李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社,2003.[5]芮延年.機電一體化系統(tǒng)設計[M].北京機械工業(yè)出版社,2004.[6]王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制綜述[J].基礎自動化,2006(6).[7]章浩,張西良,周士沖.機電一體化技術的發(fā)展與應用[J].農(nóng)機化研究,2006(7).[8]梁俊彥,李玉翔.機電一體化技術的發(fā)展及應用[J].科技資訊,2007(9).[9]爾桂花.運動控制系統(tǒng) 清華大學出版社

2002 [10]張宏建，蒙建波.自動檢測技術與裝置

化學工業(yè)出版社

第五篇：某某省機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢[推薦]

某某省機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

一.機電一體化的含義

機電一體化(mechatronics)一詞是英語外來術語,原見于日本的科技書刊。從詞義上看即 機械與電子的結(jié)合,所以有的學術刊物翻譯為機械電子學。但機電一體化并非由機械與電 子技術的簡單疊加或一般的結(jié)合,而是有機的融合。它的一般含義包括技術和產(chǎn)品兩方面。機電一體化技術是機械工程和電子工程,機械技術和電子技術合成的產(chǎn)物。國外較權威 的解釋是:“機電一體化是指在機構的主功能,動力功能,信息處理功能和控制功能上引入 電子技術,并將機械裝置和電子設備以及軟件等有機結(jié)合起來構成的產(chǎn)品或系統(tǒng)”。機電 一體化產(chǎn)品一般是在機械產(chǎn)品的基礎上采用電子技術、控制技術和計算機技術等通過相 互滲透和融合所產(chǎn)生出來的新一代產(chǎn)品和系統(tǒng)。機電一體化的主要研究范圍是工廠自動 化、辦公自動化及家庭自動化。

二．機械工業(yè)和機電一體化的發(fā)展狀況

機械工業(yè)在社會發(fā)展歷史中起著巨大的推進作用,提高著生產(chǎn)社會化的程度,由于發(fā)電機 和電動機的出現(xiàn),以機電一體化為中心的改造傳統(tǒng)工業(yè)的新科技革命自本世紀70年代以來 ,首先在美日西歐等國蓬勃興起,并迅速波及到世界其他主要國家和地區(qū),直接為第一,二 ,三產(chǎn)業(yè)的技術進步提供了大量適用的技術裝備,并滿足了各方面的設備更新及各類生產(chǎn) 技術更新的要求,大大推動了國民經(jīng)濟的發(fā)展,使其產(chǎn)生質(zhì)的飛躍,機電一體化的發(fā)展不僅 是科技革命的內(nèi)容,關系到國民經(jīng)濟的發(fā)展方向。在新科技革命飛速發(fā)展的形勢下,重視 發(fā)展科技,并把發(fā)展科技置于國家發(fā)展戰(zhàn)略的的突出位置,所以,要大力提高機械工業(yè)的現(xiàn) 代化水平就應加強對機電一體化項目的支持。長期以來, 機械工業(yè)最充分體現(xiàn)了技術進 步,它不僅大量吸收科技領域的各項成果,提高本身的科技水平,同時以其創(chuàng)造的先進技術 武裝了國民經(jīng)濟各部門,加速了社會生產(chǎn)的電氣化,科學化,機械化和自動化,加速了國民 經(jīng)濟現(xiàn)代化,并有助于減少資源的消耗,提高社會勞動生產(chǎn)率,從經(jīng)濟發(fā)展來說,機電一體 化是生產(chǎn)力但其本身絕不是簡單就科技談科技,而是同經(jīng)濟,軍事力量的進步的社會的發(fā) 展有著密切的關系,機械工業(yè)的規(guī)模和水平是衡量一個國家科技水平和經(jīng)濟實力的重要標 志。機械工業(yè)是技術密集型加工工業(yè),與一般加工工業(yè)相比,它具有如下特點(1)科技經(jīng)費 比重高(2)科技人員比重大(3)產(chǎn)品更新快(4)技術貿(mào)易額度高(5)機械工業(yè)多數(shù)部門屬于 高技術部門。同時機械工業(yè)又是高附加值和高出口創(chuàng)匯產(chǎn)業(yè),其附加值率普遍高于其他工 業(yè)創(chuàng)匯也高,所以各國都優(yōu)先發(fā)展,同時機械工業(yè)屬于高就業(yè)產(chǎn)業(yè),有較大就業(yè)容量。且與 鋼鐵,橡膠,化工,等多種行業(yè)有關,有助于解決勞動的就業(yè)問題。機械工業(yè)在我國實現(xiàn)工 業(yè)化和現(xiàn)代化的過程中,屬于舉足輕重的地位。

機電一體化產(chǎn)業(yè)是機械工業(yè)中的高科技產(chǎn)業(yè)，融合了機械和電子技術，近年來計算機控 制也滲透于其中。機電一體化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要包括機電一體化研究、機電一體化商業(yè)化 開發(fā)和機電一體化應用擴散三個基本層次。機電一體化的發(fā)展過程實質(zhì)上是一個不斷地 技術創(chuàng)新過程。

并不是全新的技術才可以創(chuàng)造更高的效益，才算是技術創(chuàng)新。事實說明，有些技術在一 定范圍內(nèi)已經(jīng)比較充分地得到利用，但在其他領域的應用潛力卻還很大。在學科和產(chǎn)業(yè) 間進行較大跨度的轉(zhuǎn)移，可能找到許多可以發(fā)揮作用的領域，因此可以說，一項新技術 的發(fā)明和首次創(chuàng)新的成功，只是走過了其生命期的一小段歷程。對于大多數(shù)缺少資金、技術和人才的發(fā)展中國家來說，注重融合型的技術創(chuàng)新，是一個值得注意的問題。創(chuàng)新 的概念一般包括五個方面的內(nèi)容：（1）制造新的產(chǎn)品（2）采用新的生產(chǎn)方法（3）開辟 新的市場（4）獲得新的供應源（5）形成新的組織形式。圍繞這五個方面展開的創(chuàng)新活 動有一個共同的特征，即強烈的利潤動機和潛在的盈利前景。把競爭機制升華為創(chuàng)新機 制，從而使人們更為準確地把握現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的脈搏。目前，國外已形成了8種有代表性 的理論。（1）模仿論（2）市場結(jié)構論（3）企業(yè)規(guī)模論（4）經(jīng)濟增長論（5）線型序列 論（6）擴散模式論（7）源泉論（8）方法論。在機電一體化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中，我們更 需要創(chuàng)新意識，更好地應用創(chuàng)新理論指導產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。

三．我國機電一體化發(fā)展狀況

中國機電工業(yè)在我國實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的過程中,已經(jīng)形成了具有一定實力的比較 完整的生產(chǎn)體系,從六五以來,機電產(chǎn)業(yè)結(jié)構已大大優(yōu)化,為國民經(jīng)濟發(fā)展作出了巨大貢獻。

我國是發(fā)展中國家,經(jīng)濟發(fā)展水平還相當?shù)?工業(yè)化只是初步實現(xiàn),機電企業(yè)產(chǎn)值低 ,效益差,產(chǎn)品質(zhì)量不高,技術含量低,科技附加值在出口創(chuàng)匯中競爭力不強,開發(fā)能力低, 產(chǎn)品層次低,生產(chǎn)不集中,規(guī)模經(jīng)濟效益差,要迎頭趕上世界經(jīng)濟發(fā)達國家,發(fā)展機電一體 化,是刻不容緩的要求

1995年我國機電產(chǎn)品對外貿(mào)易蓬勃發(fā)展,進出口總額過千億,達1030.4億美元,占全國外貿(mào) 總值的36.7%,比上一年增長15.6%,其中出口438.6億,增長37.1%。機電產(chǎn)品出口第一次躍 居出口商品首位,1995年以438.6億,增長37.1%。1995年以438.6億美元的的出口成績超過 了329億美元的紡織服裝出口值。所占比重由上午的26.4%提高到29.6%。

一般貿(mào)易出口機電產(chǎn)品124.5億美元，增長41%，占機電產(chǎn)品出口的28.4%。加工貿(mào)易出口 機電產(chǎn)品306.4億美元，占機電產(chǎn)品出口的70%。以下是我國近6年機電產(chǎn)品出口情況。

年份 機電產(chǎn)品出口創(chuàng)匯總額（億美元）占總出口額百分比 1990

110．9

17．9 1991

1991

1992

1993

141．3

141．3

195．5

221．0

19．6 19．6 23．0 24．7 1994

320．0

26．4 1995

438．6

29．6 技術及資本密集型的機電儀表產(chǎn)品出口比重進一步增大，1995年全國共出口技術技術及 資本密集型的機電儀表產(chǎn)品386.5億美元，增長38.2%，占機電出口總額的88.1%。以數(shù)控 機床為例：95年出口980萬臺，金額達1164萬美元。到1997年，機電產(chǎn)業(yè)日益成為中國擴大對外出口的支柱產(chǎn)業(yè)。1997年機電工業(yè)增長速度主要是靠出口增速。

同時出口市場進一步集中于亞洲，歐洲不變，美洲份額下降，同時國有企業(yè)仍是出口主 力。各地發(fā)展不平衡,如95年廣州省出口達241.21億美元,而某某出口僅有2.81億美元占 全國第12位。

到1997年，機械工業(yè)全行業(yè)共有企業(yè)115334個，產(chǎn)值144929。5億元，工業(yè)增加值3831。03億元，產(chǎn)品銷售收入13651。21億元，利稅總額878。86億元，利潤總額257。66億元。其中機電一體化產(chǎn)業(yè)（包括電氣機械及器材制造業(yè)、儀器儀表及文化辦公機械制造業(yè)）企業(yè)有22966個，產(chǎn)值4085億元，占28。18%，工業(yè)增加值968。23億元占25。27%，產(chǎn)品銷售收入3617。63億元，占26。5%，利稅227。56億元，占25。89%，利潤82。59億元，占73。42%?？傮w表現(xiàn)為企業(yè)數(shù)減少，職工人數(shù)減少，工業(yè)總產(chǎn)值取得較高的增長幅度，工業(yè)增加值增加，利稅增加。

企業(yè)經(jīng)濟類型日趨多元化，1997年機械工業(yè)中，國有經(jīng)濟企業(yè)16739個，占全行業(yè)企業(yè)數(shù) 的14.51%;集體經(jīng)濟企業(yè)81980個，占71.08%;三資企業(yè)8907個，占7.72%。從幾項主要效 益指標對比，集體經(jīng)濟企業(yè)各項指標較好，三資除勞動生產(chǎn)率、工業(yè)成本費用利潤率較 高外，其余方面不占優(yōu)勢。但總的來說，公有經(jīng)濟是主要的。

1998年機電產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟及技術條件，無論是從本行業(yè)還是從當代國際水平來看，明顯偏低。技術進步對產(chǎn)值增長速度的貢獻率只有34%，西方國家一般都在60%以上，新產(chǎn)品產(chǎn)值 率不到30%，西方國家在50%以上，機床產(chǎn)值數(shù)控化率，我國只有25%左右，日本早達70%。技術開發(fā)經(jīng)費1。78%，技術開發(fā)人員占職工比重3。73%，都明顯偏低。所以經(jīng)濟及技術水平低，結(jié)構調(diào)整任務重。

四．我省的機電一體化產(chǎn)業(yè)情況

某某省機電一體化研究起步較早，研究范圍也十分廣泛，據(jù)商品是市場經(jīng)濟的重要 組成部分，在市場經(jīng)濟條件下，省區(qū)經(jīng)濟要求持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展，關鍵是組織好具有鮮明 地方特色和優(yōu)勢的各種產(chǎn)品,機電一體化產(chǎn)品是傳統(tǒng)加工工業(yè)和現(xiàn)代高科技結(jié)合的產(chǎn)物, 也是省區(qū)經(jīng)濟實力的一個重要標志。某某省作為華中地區(qū)重要省區(qū)之一,其機電一體化的 發(fā)展,和機電一體化產(chǎn)品銷售也應立足本省實際情況,制訂科學的長遠規(guī)劃。某某機電產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率分析。

機電一體化的代表產(chǎn)品數(shù)控機床近年產(chǎn)量如下： 年份 1993 1994 1995 1996 1997 1998 產(chǎn)量(臺)269 131 48 36 116 69 但考慮到數(shù)控機床屬大型機電一體化產(chǎn)品，銷售市場容易出現(xiàn)飽和，前一銷售大幅 增長可能導致后一銷售不暢。從表中數(shù)據(jù)我們看出在1993年達到銷售高峰后，連續(xù) 3年產(chǎn)品呈下滑態(tài)勢。1997年有所回升，1998年又下降。而且缺乏與同期全國其它省市同 期水平比較。所以選用多產(chǎn)品品種行業(yè)進行整體趨勢分析較為科學。以電氣機械及器材 制造為例，其全國市場占有率如下: 年份

1985 1990 1991 1992 1993 年份

1985 1990 1991 1992 1993 全國市場占有率(%)3.70 2.75 2.68 2.40 2.25

由數(shù)據(jù)可以看出從1985-1993年機電產(chǎn)品在全國市場上的占有率普遍逐年下降，全省 經(jīng)濟指標在全國的地位也逐年下滑，進入90年代以來，某某機電一體化產(chǎn)品呈調(diào)出外省 市場少，調(diào)入外省市產(chǎn)品增加的趨勢?？闯瞿衬硻C電一體化的產(chǎn)品市場呈萎縮狀態(tài)。

而1993年部分省市電氣機械及器材制造產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率如下： 省份 上海 江蘇 浙江 廣東 山東 遼寧

四川 某某

占有率(%)10.5 14.6 8.7 19.8 5.9 0.4 3.6 2.3 到了1997年,從省市看,總產(chǎn)值江蘇省局第一,利稅總額上海市居第一?？偖a(chǎn)值1997年國內(nèi) 占有率在10%以上的3省市分別是江蘇（16.21），廣東（12.65%）和上海（10.83%）。1994-1997年年均發(fā)展速度在15%以上的省市如下：

省份 海南 安徽 廣東 山東 上海 某某 福建 河北

發(fā)展速度 25．2% 20．3% 19．3% 19.1% 18．2% 16．7% 16．5% 15．5% 全國近55%的工業(yè)品市場被前七省占領，某某產(chǎn)品只有江浙上海的1/4--1/5，廣東的1/8 懸殊很大。而且某某省機電產(chǎn)品發(fā)展速度仍落后于大部分沿海省份。

某某的商品的出口額自1985年以來逐漸增長，機電產(chǎn)品的占全省出口總額的比重也迅 速上升，出口的機電產(chǎn)品中，技術密集并能發(fā)揮機電一體化優(yōu)勢的商品比例上升，占機 電產(chǎn)品出口總額的40%以上，目前已經(jīng)同140多個國家和地區(qū)建立了貿(mào)易關系。以下是部分產(chǎn)品的出口數(shù)據(jù)

我省機械設備出口公司出口額: 年份 1994 1995 1996 1997 出口額(萬元)1942 2733 6004 18000

其中,1995年電機車及設備零件，音像設備及其零件 5432 萬元，醫(yī)療用儀器及設備

其中,1995年電機車及設備零件，音像設備及其零件 5432 萬元，醫(yī)療用儀器及設備，精密儀器及設備82萬元

但和江浙廣東等機電強省相比，某某機電一體化產(chǎn)品出口的增長率要低得多。

到1997年,全省工業(yè)機械系統(tǒng)歸口企業(yè)453個。按企業(yè)規(guī)模劃分,特大企業(yè)1個,大一型企業(yè) 8個,大二型企業(yè)30個,中一型企業(yè)22個,中二型企業(yè)85個,小型企業(yè)307個。全系統(tǒng)完成工 業(yè)總產(chǎn)值329億元,比1996年增長29.6%。主要經(jīng)濟指標見下表。

1997年某某機械工業(yè)系統(tǒng)概況

行業(yè) 企業(yè)數(shù) 全部職工平均人數(shù) 工業(yè)總產(chǎn)值 工業(yè)增加值 產(chǎn)品銷售收入 利潤總額 合計 453 421202 3294151 700130 3141000.5-91696.6 農(nóng)業(yè) 74 41676 163283 45767.9 139109.8-7259 儀器儀表 18 13919 110165 21575.4 70559.7-1558.1 工程機械 8 3276 12754 3206 12217.2 58.5 石化 33 20271 78013 22023.2 59185.9-748.5 重型礦山 19 12514 41582 12054.1 31288.1-1332.6 機床工具 35 31077 51152 10246 49956.7-6388 電工電器 56 44605 261053 72785.2 247677.7 9059.6 機械基礎件 27 24008 84345 29720.1 81845 1700.8 食品包裝 1 247 1801 1086.6 1307.5 1.2 汽車 149 2446958 2446958 468535.1 2409818-84667.3 其他 33 43045 43045 13130.4 38034.8-563.2 全省工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟運行的主要特點:(1)生產(chǎn)步入正軌,呈平穩(wěn)過渡態(tài)勢(2)產(chǎn)銷銜接逐月趨好,庫存有所下降(2)產(chǎn)銷銜接逐月趨好,庫存有所下降

(3)大中型企業(yè)兩極分化(4)經(jīng)濟效益滑坡有所抑制

從上表中可以看出屬于機電一體化產(chǎn)業(yè)的電工電器成為某某省利潤快速增長的新興行 業(yè)。

進入1998年,在機電一體化產(chǎn)業(yè)部分工業(yè)制造業(yè)與1997年比較如下(單位:億元)產(chǎn)業(yè)分組 企業(yè)單位數(shù) 工業(yè)總產(chǎn)值 利潤總額 利稅總額

1997 1998 1997 1998 1997 1998 1997 1998 專用設備制造業(yè) 629 322 86.71 89.41 0.11-1.49 1.59 0.85 電氣機械及器材制造業(yè) 409 107 73.89 70.78-0.19-0.26 0.71 0.43 儀器儀表及文化辦公用機械制造業(yè) 109 66 11.00 13.01-0.59-0.71-0.30-0.39

從上表我們可以看出,某某機電一體化產(chǎn)業(yè)呈萎縮態(tài)勢,利潤利稅大幅度下滑,形勢十分 嚴峻。這一方面是由于國內(nèi)需求不大，經(jīng)濟有待拉動，另一方面也說明某某省機電一體 化產(chǎn)業(yè)結(jié)構不佳，缺乏內(nèi)在推動力。作為工業(yè)強省的某某,如果無法把機電一體化作為支 柱產(chǎn)業(yè)扶持,則會出現(xiàn)工業(yè)水平下滑,競爭力逐年喪失,產(chǎn)業(yè)結(jié)構劣化等惡果。

1998年工業(yè)企業(yè)效益低下的狀況并未改變,1-11月全省綜合工業(yè)指數(shù)下降1.14個百分 點,國有工業(yè)效益下降更為顯著。國有大中型企業(yè)效益下滑尤其嚴重。產(chǎn)業(yè)分組 企業(yè)單位數(shù) 工業(yè)總產(chǎn)值 利潤總額 利稅總額

1997 1998 1997 1998 1997 1998 1997 1998 專用設備制造業(yè) 629 322 86.71 89.41 0.11-1.49 1.59 0.85 電氣機械及器材制造業(yè) 409 107 73.89 70.78-0.19-0.26 0.71 0.43 儀器儀表及文化辦公用機械制造業(yè) 109 66 11.00 13.01-0.59-0.71-0.30-0.39

從上表我們可以看出,某某機電一體化產(chǎn)業(yè)呈萎縮態(tài)勢,利潤利稅大幅度下滑,形勢十分 嚴峻。這一方面是由于國內(nèi)需求不大，經(jīng)濟有待拉動，另一方面也說明某某省機電一體 化產(chǎn)業(yè)結(jié)構不佳，缺乏內(nèi)在推動力。作為工業(yè)強省的某某,如果無法把機電一體化作為支 柱產(chǎn)業(yè)扶持,則會出現(xiàn)工業(yè)水平下滑,競爭力逐年喪失,產(chǎn)業(yè)結(jié)構劣化等惡果。

1998年工業(yè)企業(yè)效益低下的狀況并未改變,1-11月全省綜合工業(yè)指數(shù)下降1.14個百分 點,國有工業(yè)效益下降更為顯著。國有大中型企業(yè)效益下滑尤其嚴重。

五．某某省機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺陷。

某某省機電一體化的發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)化并不盡人意，存在著許多急待解決的問題。

(1)全省沒有一個全面統(tǒng)一的協(xié)調(diào)與管理機構,在機電一體化的發(fā)展上缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和有 效指導,妨礙了機電一體化產(chǎn)業(yè)的合理布局和健康發(fā)展。(2)各種因素制約了某某機電產(chǎn)品競爭力

一般來說，產(chǎn)品競爭力的大小總是受制于產(chǎn)品的質(zhì)量（包括產(chǎn)品的檔次，規(guī)格），價格，和銷售手段（包括銷售方式和售后服務等）這三大要素，而某某發(fā)展機電一體化 產(chǎn)業(yè)，提高市場占有率和出口創(chuàng)匯，并創(chuàng)造效益也要從這幾方面入手。

技術裝備陳舊，制造工藝落后，生產(chǎn)手段測試條件與發(fā)展明顯不適應。

這是某某機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的老大難問題，從“七五”以來，一直制約著某某機電一體 化競爭力的重大因素，因為在商品市場上質(zhì)量與價格（受制于人工。原材料，和能源消 耗水平）的競爭背后是生產(chǎn)技術水平的競爭。

某某省機電工業(yè)固定資產(chǎn)數(shù)量很大，但普遍存在自動化技術程度低，成套生產(chǎn)線少，先進的專用及通用設備和加工中心少，與先進國家和地區(qū)的水平相比，設備和技術手 段都很落后。加上企業(yè)質(zhì)量意識不強，質(zhì)量保證體系不完善，造成機電一體化產(chǎn)品質(zhì)量 差，次品率高，除機器設備陳舊，制造工藝落后，不能保證成品精度外，更多的是產(chǎn)品 質(zhì)量和質(zhì)量管理問題，工藝紀律松懈，規(guī)章制度未切實執(zhí)行。