文/吳恩來(lái)

工程機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)水平在很大程度上影響著我國(guó)生產(chǎn)力水平，其融合了機(jī)械工程、電子技術(shù)、傳感器工程以及信息工程等多種工程技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展可以促進(jìn)工程機(jī)械設(shè)備向現(xiàn)代化和信息化方向發(fā)展。對(duì)工程機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)方式以及管理模式上都有一定程度的改革。在目前國(guó)際市場(chǎng)環(huán)境下，智能化成為了工程機(jī)械設(shè)備發(fā)展的必然趨勢(shì)，這也在一定程度上提高了社會(huì)以及企業(yè)對(duì)于機(jī)電一體化專業(yè)人才的重視。為了在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，提高智能化水平，工程機(jī)械設(shè)備制造商必須充分認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)工程機(jī)械設(shè)備的深遠(yuǎn)影響。選擇高質(zhì)量的機(jī)電專業(yè)人員使機(jī)電一體化技術(shù)成為工程機(jī)械生產(chǎn)的巨大價(jià)值。

1 機(jī)電一體化的概念

機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)電子學(xué)科領(lǐng)域，它結(jié)合了機(jī)械技術(shù)和電子控制技術(shù)等各種學(xué)科，如控制科學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)和制造以及自動(dòng)化技術(shù)。具有較強(qiáng)的綜合性。機(jī)電一體化技術(shù)在早期主要被應(yīng)用在電力生產(chǎn)企業(yè)中，目前則在設(shè)備自動(dòng)化、機(jī)器人以及設(shè)備故障監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

在發(fā)展過(guò)程中，機(jī)電一體化技術(shù)已逐步將工程技術(shù)融入機(jī)械工程，電子工業(yè)，傳感器和信息技術(shù)等眾多科學(xué)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備是在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)手動(dòng)操作生產(chǎn)的，生產(chǎn)效率不高。在后來(lái)工程機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中大規(guī)模應(yīng)用了流水線作業(yè)方式，在流水線作業(yè)方式中，生產(chǎn)人員只需要專精自己負(fù)責(zé)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)就可以大幅提高工程機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品的總體生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，勞動(dòng)力的價(jià)格逐漸提高，企業(yè)為了增加工程機(jī)械產(chǎn)品的產(chǎn)能，與工程機(jī)械生產(chǎn)有關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)大量引進(jìn)，這些生產(chǎn)設(shè)備大多采用機(jī)電一體化技術(shù)。

2 工程機(jī)械設(shè)備中的機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷以及緊急停車系統(tǒng)。

2.1 機(jī)電一體化技術(shù)在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用

在工程機(jī)械和設(shè)備的生產(chǎn)中，可以通過(guò)過(guò)程控制系統(tǒng)進(jìn)行整個(gè)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷。因此，機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性可以在一定程度上得到改善。過(guò)程控制系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中的系統(tǒng)故障并診斷、對(duì)設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)故障的識(shí)別振幅，推斷故障時(shí)間，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)故障趨勢(shì)。過(guò)程監(jiān)測(cè)可以通過(guò)解析模型的方式來(lái)監(jiān)測(cè)設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中的故障，但這種監(jiān)測(cè)方式由于涉及到的設(shè)備以及技術(shù)難度較高，所以在目前還未得到普遍應(yīng)用；過(guò)程監(jiān)測(cè)還可以基于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中的故障監(jiān)測(cè)，這種過(guò)程控制方法較為實(shí)用，但仍存在一定的局限性?；诟鞣N診斷方法，相關(guān)人員結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)分析和校正，形成了新的設(shè)備安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，稱為設(shè)備過(guò)程監(jiān)控和模糊診斷系統(tǒng)。在這種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，其可以將故障發(fā)生的部分事實(shí)以及主元分析結(jié)果一同發(fā)送到中央處理計(jì)算機(jī)中，通過(guò)專家人為的分析診斷對(duì)故障發(fā)生情況進(jìn)行決策。

2.2 機(jī)電一體化技術(shù)在緊急停車系統(tǒng)中的應(yīng)用

緊急停機(jī)系統(tǒng)的主要任務(wù)是監(jiān)控設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中主要生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵參數(shù)和工作條件。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有危害生產(chǎn)過(guò)程中的異常工作行為時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行緊急停車。一般情況下在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中緊急停車的方式和作用都是大不相同的。正常停車是因設(shè)備需要檢修以及維護(hù)等原因所進(jìn)行的有原因、有計(jì)劃的停車；當(dāng)發(fā)生設(shè)備損壞或當(dāng)?shù)貦C(jī)械設(shè)備生產(chǎn)工作區(qū)停機(jī)和突然停電等事故時(shí)，部分緊急停車是一種臨時(shí)停車行為;綜合緊急停車是生產(chǎn)過(guò)程中突然斷電，水源和氣源被切斷引起的全面停機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，緊急停車系統(tǒng)與機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)安全直接相關(guān)，因此必須保證緊急停車系統(tǒng)的可靠性。因此，緊急停車系統(tǒng)具有三個(gè)串聯(lián)的工作單元：檢測(cè)單元，邏輯單元和執(zhí)行單元串聯(lián)在一起工作，避免在發(fā)生緊急情況時(shí)因?yàn)槟骋粏卧霈F(xiàn)故障而造成停車失靈，以確保緊急停車系統(tǒng)的可靠性。在三個(gè)單元的工作過(guò)程中，其需要遵循獨(dú)立設(shè)置、中間環(huán)節(jié)最少、冗余以及故障安全等四項(xiàng)基本原則。

3 工程機(jī)械設(shè)備機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 集成化

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)把其他系統(tǒng)如MIS、綠色設(shè)計(jì)系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)等設(shè)備系統(tǒng)與機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備加工過(guò)程中的數(shù)據(jù)共享和傳輸，從而融入到整個(gè)企業(yè)集成制造系統(tǒng)中以便于更好的決策。

3.2 并行化

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)將工程機(jī)械設(shè)備加工系統(tǒng)與機(jī)械類設(shè)計(jì)軟件 CAD、ERP、MRP等相聯(lián)，從而使得在產(chǎn)品的生命周期中的其各種產(chǎn)品因素例如質(zhì)量、成本以及生產(chǎn)進(jìn)度等都得到了全面的考慮，這是機(jī)械設(shè)備加工技術(shù)并行性的體現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的工程機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)由于其設(shè)備老舊以及科研水平導(dǎo)致設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中的工作效率、安全性以及穩(wěn)定性較差。機(jī)電一體化技術(shù)因其優(yōu)質(zhì)加工、低能量消耗以及無(wú)人控制的優(yōu)點(diǎn)成為了機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要方向，今天，在中國(guó)加速傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型中，機(jī)電一體化的作用變得越來(lái)越重要。在相關(guān)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中，有必要逐步提高機(jī)電一體化的投資比例。政府部門也可以給予一定的優(yōu)惠政策，以加快中國(guó)制造業(yè)的機(jī)電一體化進(jìn)程。