提质培优视域下机电一体化技术在智能制造中的应用策略研究

岑曦

（百色职业学院，广西 百色 533000）

2020 年9 月16 日，教育部等九部门联合印发《职业教育提质培优行动2020-2023 年》（简称《行动计划》）的通知，恰逢“十四五”开局之前，各个地区都将任务承接和“十四五”规划同部署、共落实，通过各项创新举措，保证各项任务可以顺利落地实施。在此背景下，制造业需要以“提质培优”为抓手，尝试转型发展，实现以机电一体化技术为核心的智能化发展，提升制造业生产质量和效率，使得我国制造业能够迈上全新的发展阶段。

1 机电一体化技术和智能制造概述

1.1 机电一体化技术

机电一体化技术是在传统机械技术的基础上，加入了计算机信息技术、自动控制技术以及传感检测技术等多种技术，从而产生的全新工业生产技术。该技术具备了复杂化、自动化以及模块化的基本特征，是实现传统工业生产模式向集约型规模型生产模式转变的推动力量。在制造业中推行机电一体化技术，能够对多个机电产品的生产环节做统一管理，依据既定的流程，加强对流水作业的智能化管控，保证生产的产品更加的合理而又规范，生产质量与水平持续提升。

1.2 智能制造

智能制造作为计算机技术发展的产物，在生产制造中融合了智能技术和智能系统，保证了智能系统实际运行过程中可以根据环境与生产要求，自动调整自身的行为，从而实现自动化运行的目标，保证最终生产和制造出的产品满足标准化的要求。相较传统生产系统，智能制造系统有着更加强烈的智能功能，这些功能包括学习、分析以及自主解决问题的能力，不论是进行产品的设计，还是产品生产、控制，都能够和人脑力活动相互融合，更加理智和灵活地处理各项工作，显著减少人力负担，提升生产效率，推动行业健康发展。

1.3 机电一体化技术与智能制造的相关性

从当前现代化技术的使用情况来看，机电一体化技术和智能制造本身都存在创新性与突破性的优势特征，能够将各种技术手段相互融合，这样才可以充分发挥出集成技术的优势。智能制造要对现有的技术进行组合利用，借此提升应用程序质量以及技术水平。机电一体化技术不管是在信息化还是在自动化方面，都能够保证技术的有效应用，从而全面提升工业生产技术。作为人工智能的重要组成内容，智能制造可以通过模拟人类智慧实现智能化的制造以及生产，以人工智能为基础凸显智能制造目标。智能制造的整个过程中，信息技术和计算机技术是其中比较重要的内容，机械和电子技术同样也是生产制造中尤为重要的关键因素，机械和电子技术被认为是生产制造的基础。人工智能接收和完成各种指令以后，通过和计算机技术以及信息技术的融合，能够直接生成与之相符的操作指令。可见，智能制造未来发展进程中，是将机电一体化技术作为基础，二者之间存在紧密的联系。

2 机电一体化技术的发展

机电一体化技术产生于20 世纪60 年代，开始阶段，机电一体化技术被机械技术和电子技术两个部分，通过二者的有机结合，保证了工业生产中所要求效率与精度目标的实现。初期，机电一体化并不复杂，较为简单，只是利用计算机电子手段介入机械技术中，从而提高机械生产效率。通过多年的发展，现在机电一体化技术已经逐渐完成了和计算机技术的有效融合。21 世纪以来，依托信息技术的发展和计算机、高新技术的不断突破，机电一体化正朝着电子信息技术的智能化、操作便捷化、科技化，为人们提供更高效的生产方式。机电一体化是当代企业生产的竞争资本。该技术将电子与机械相结合，实现机械设备的信息化、智能化。随着科学技术的不断发展，这项技术的应用将越来越广泛，发展前景十分广阔。机电一体化技术是基于人工智能的自主决策能力，利用计算机的模拟功能，使复杂的操作变得简单有效，从而使技术人员实现机械设备的自动化控制，实现生产标准化、高效化。目前，机电一体化发展趋势猛烈，呈现出网络化、智能化、模块化的发展趋势。目前的机电一体化技术几乎涵盖了所有大型控制技术，如电子技术、光学和声学技术以及机械技术。随着全球化的发展，企业生产的竞争压力空前。许多企业将来料市场分布到世界各地。此时，可以采用机电一体化，通过远程控制和监控，实现跨区域管理。相信在未来制造业的发展中，机电一体化技术会有更广阔的发展空间。

3 机电一体化技术在智能制造中的应用策略

3.1 机电一体化技术在数控生产中的应用

（1）机械设计技术在数控生产中的应用。提质培优对机电设备提出了全新的要求，使得机械设备朝着材质更轻盈、精度更高的方向不断发展。所以，需要不断优化传统机械设计技术，从而满足机械工业发展的需求。当前，一些陈旧的数控设备已经无法和现代工业发展相匹配，数控设备中PLC 机电一体化技术的应用日益广泛，其不仅可以提升数控设备的功能和质量，同时还能够实现对数控机床坐标轴和主传动的有效控制，极大地提升设备运行效率，为后续的生产活动打下基础。机电一体化技术在数控设备中的应用表现在以下几个方面。①为了防止切削液外溅造成浪费，需要在数控装备的防护装置上安装应用功能，提升生产安全性。②在数控设备上安装自动排屑装置，提升设备生产效率，保证数控设备能够稳定运行。③机械设备技术被广泛地用于数控设备上，提升了主轴运转的速度，保证了数控设备运行的稳定性与安全性，生产质量也获得保障。

（2）自动化技术在数控生产中的应用。数控设备中广泛使用自动控制技术，不仅能够提升数控设备的自动运行能力，同时还能够降低成本支出，提升数控设备运行效率与成本。此外，PLC 机电一体化要有计算机技术的支持，以此实现数控设备自动化功能，比如，自动输入与自动查询等，提升数控设备智能化、信息化水平，还有利于提升数控设备运行效率。假如电气设备当中普遍使用PLC 机电一体化技术，能够拓展电气设备发展空间，同时也能够得到显著运行效果，推动生产工艺的发展，提升电气机床运行的安全性与可靠性。所以，在实践应用进程中，企业要注重设备的生产环境，对其做合理的开发，充分发挥PLC 控制系统的兼容性与智能化特征，提升设备的工作效率和经济价值。

（3）执行驱动技术在数控生产中的应用。驱动装置和执行元件是驱动技术的重要载体，其可以推动PLC机电一体化技术在数控设备中的有效应用。数控设备在实际运行的进程中，数控装置与执行元件通常会自动连接，从而接受控制系统指令，提升机床运行效率。同时，执行元件还能够利用机械外接口和执行机构连接，确保数控设备主传动和进给传动功能，规范动作的完成。所以，我们能够获取有效的应用驱动技术，既能够提升数控设备操作效果，同时也能够强化对数控设备的控制，提升系统运行能力。在数控设备中，伺候系统多为传达和接收中心系统信息，从而对设备运行能力进行规范。提升数控设备完成效率，保障工业生产质量，实现提质培优的目标。

3.2 机电一体化技术中传感技术的应用

传感技术被认为是机电一体化技术的关键与核心，车辆制造和生产的整个过程中自动调节以及自动化都使用了传感技术。在车辆和零部件的生产进程中，每道工序和任何问题都要依托传感技术进行采集并将其传送到计算机集成系统中，利用集成系统的判断做后续处理，从而快速地生产出客户急需的产品。是否可以实现自动化以及高效率生产的核心在于传感技术的成熟度。当前，最有效同时也是应用比较广泛的传感技术为光电传感，其充分结合了电学以及光学的相关原理，能够对多个引发光电变化的因子实施检测活动，并且记录其发展情况。比如，在汽车产品结构件生产进程中，一个结构件通过某道工序的时候，因为钻头利用频繁度较高，导致产品孔径偏小，在后续工序开始前，会对产品进行检测，产品通过红外光线的时候，因为孔径过小会将更多的光线反射出去，传感器接收信息以后将其传送到集成系统当中，然后通过集成系统进行判断，最后给予特殊化处理。该项技术已经被广泛地用于各个行业当中，在汽车、工业、医疗以及航空航天等相关领域中都有所涉及。

3.3 机电一体化技术在柔性制造系统中的应用

我国制造业2021 年增加值在整个GDP 中的占比为27.45%，多年以来制造业增长总量始终处于世界领先地位。随着工业4.0 时代的来临，国家依托“互联网+”技术提出了提质培优的战略方针，提升了机械制造业人才质量，推动了制造业的高质量发展，特别是机电一体化技术被广泛使用背景下，传统工业产销形式逐渐改变，柔性生产已经成为必然的发展趋势。柔性制造系统中包括了物料储运系统、信息控制系统等相关内容，能够对加工对象进行自动转换，充分体现出智能制造的基本特征。同时，智能制造中广泛使用柔性制造系统，不仅可以深度了解产品生产的整个过程，同时也可以在生产的进程中为各种决策的提出提供相关依据，比如，加工设备的使用、物料的存储等相关内容。比如，在生产环节中，利用柔性制造系统做数字化评估，对需求进行精准化分析，从而根据需要进行科学化生产。再比如，在生产方案的制定过程中，利用工业互联网平台、5G 技术，借助大数据展开分析，AI 做智能决策。除此以外，柔性制造系统还可以提升智能制造供应链以及物流等相关环节的柔性程度，有助于构建协同的关系。比如，通过对物流路径所实施的柔性管理，能够推动资源动态协同，借助精益排产和调度，可以显著提升设备使用效率。供应链柔性则有助于生产流程进行优化，通过精准化生产保证库存的清零目标，降低库存的压力。

3.4 机电一体化技术在智能机械人中的应用

部分企业存在恶劣的生产线环境，在环境以及人为因素的共同影响下，企业经济效益和产品质量不容乐观，需要做进一步提升。通过应用机电一体化技术中的机器人控制论、传感器技术以及仿生学技术，实现对人类思维模式的模仿，并且在系统生产与运行的整个阶段识别和判断各种信息，快速反应，取代人工操作系统。

相较传统的生产模式，机电一体化技术在智能机械人领域中的应用主要凸显以下几点：（1）降低人工成本。传统生产模式下，企业通常需要大量的技术与生产类人员，要付出巨大的薪酬资金，提升了财务负担。使用机电一体化技术，企业通常需要购置一定数量的智能机器人，就可以在保证生产效率的同时，降低了人力资源损耗。（2）提升生产效率。在应用智能机械人的时候，会通过对人类思维模式的模仿，精确地识别和分析各类信息数据，并且高效地实施生产活动。在生产的时候，智能机械人通常不会产生操作失误与注意力不集中的问题，防止了因为人为因素造成的生产效率与质量降低的问题。（3）智能机械人可以在长时间与高负荷的运行状态下依然保持良好的精准度，保证不间断生产。

4 结语

总而言之，在制造业与机电一体化的融合过程中，受到市场变化的影响，该技术实现了不断的创新与优化。目前，机电一体化技术逐渐成了生产制造业的核心力量，其可以让生产制造更加的智能化，并且提升生产质量、效率，帮助企业可以更好地规避各种经营风险，全面推动了经济效益的显著提升，有助于改革传统制造模式。此外，机电一体化在发展进程中会持续创新，推动智能制造行业持续而又稳定的发展。