時間:2023-08-04 17:25:26
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電一體化基礎,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵字:機電一體化技術發展方向
中圖分類號:TH-39 文獻標識碼:A 文章編號:
一、引言
現代科學技術的不斷發展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,造就了工程領域的技術革命與改造。機電一體化技術始于電子技術的發展及電子技術與機械技術的結合,尤其是大規模集成電路出現,促進機電一體化技術發展并引起廣泛注意。數控機床的問世寫下機電一體化技術新篇章;微電子技術為機電一體化技術帶來勃勃生機;可編程序控制器“電力電子”的發展為機電一體化技術提供堅實基礎;激光技術模糊技術、信息技術等高新技術的發展使機電一體化技術躍上新臺階。
二、機電一體化的發展狀況
機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。由于技術的局限性已經開發的產品也無法大量推廣。20世紀70-80年代為第二階段,可稱為蓬勃發展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展,為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。機電一體化技術和產品得到了極大發展。20世紀90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,機電一體化進入深入發展時期。由于人工智能技術、神經網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展的廣闊天地。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面進行研究和應用。但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化的技術分類
1.網絡計算機信息技術。各種信息資料之間交換、運算、存儲、判斷和決定以及專家系統和智能網絡都是計算機信息處理技術。
2.機械技術。機電一體化的基礎技術就是機械技術。它和機電一體化相互促進,完成了結構和功能上的改革,同時它的重量減輕,體積相對以前更小,精度也得到了提高,它的性能指標也更加的適應人類的需要,努力地利用高科技來更新著機電一體化的概念。
3.自動化技術。自動化技術是在自動控制理論的基礎上,先進性系統的設計然后再經過仿真調試,它可以進行高精度和速度的控制,還能進行自我的調制、診斷和修補。
4.系統技術。系統技術是以整體趨勢和目標為基礎,利用整體概念組織和各種相關的技術,利用總分的觀念來將整體分成為好多有一定關聯的小單元,其中的接口技術是紐扣是實現各小部分進行連接的保證。
5.感應技術。現在的感應技術在社會生活中的應用十分普遍,機電一體化也應用了感應檢測技術。要想實現系統的自動控制和自動調節,傳感檢測技術是必不可少的,它向人類的皮膚那樣,是整個系統的感受器官,而且他的功能越是強大那么系統的自動化程度就越高。
四、機電一體化的發展方向
1.智能化。人工智能在機電一體化中越來越受到人們的重視,它是在理論得以控制上,讓機電一體化的產品具有一定的智能,在這其中還有人工智能、計算機學、生命科學等一些新的思想和新的方法,它雖然不能達到人類那樣的水平,但也可以進行一些簡單的推理判斷和邏輯決策。當然,要想真正的像人一樣是不可能的,它只能進行低級智能或人的部分智能。
2.模塊化。模塊化的工程任重而道遠。實現機電一體不僅可以利用標準單元迅速開發出新產品,還可以擴大生產規模,從這一點來說不管是對于任何機電一體化化的企業,模塊化將帶來一個美好的前景,并且它的潛力是無窮的。
3.網絡化。網絡技術的發展給社會各方面的發展都帶來了巨大的變革,全球化的趨勢也無可阻擋,機電一體化新產品無疑會暢銷全球,而且網絡化可以在一定基礎上促進智能化的應用,他可以以計算機為中心把一系列的家用電器連成一個系統,讓人們真切的感受到現代高科技帶來的便利,因此機電一體化的網絡化是發展的必然結果。
4、微型化。現在社會上大多數的產品都在走向微型化,機電一體化也是順應時代的潮流。機電一體化正在向微型精確的方面發展它在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。
5.綠色化。綠色環保是世界的主題,現在的環境狀態是資源減少,生態環境受到嚴重污染,于是人們呼吁保護環境資源的呼聲更加高漲,時展的要求是可以設計一不污染環境的綠色化的機電一體化產品,讓綠色路線在產品中一路暢通,這也就成為了機電一體化最符合人類社會發展的一個發展方向。
6.人性化。人性化是各類產品的必然發展方向。機電一體化的產品在具有一定完整性能的基礎上,對于外觀設計以及它的外觀視覺也有著相應的要求,這可以讓產品與外在環境更加的適應,讓人們使用產品更加的貼心,更加的自然,更接近生活習慣。
機電一體化與電子之間深度結合,并且與各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,機電一體化技術是國民經濟發展所急需的優勢學科方向。機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。所以要緊緊抓住人才需求變化的大趨勢,準確定位,嚴謹制定人才培養計劃,使教學緊跟機電一體化技術發展變化的趨勢,為培養出符合機電一體化技術崗位實際需要的、高素質、強能力的合格人才。
【關鍵詞】 機械制造技術 機電一體化專業 課程體系
【Abstract】 The revision of professional personnel training programs, and adjusting the curriculum system, is an important part of the professional construction. What position is "Mechanical manufacturing technology" in the mechanical and electrical integration technology professional In view of the doubt of this technology function, this paper analyzes the background of the construction of the mechanical and electrical integration technology, and emphatically expounds the foundation supporting function of "mechanical manufacturing technology".
【Key words】 mechanical manufacturing technology; Mechanical and electrical integration professional; Curriculum system
1 概述
機械制造技術是人類歷史上發展最早的實用技術之一。在社會經濟高速發展過程中,機械制造技術能真實反映一個國家的機械化水平,是機電一體化專業重要組成部分,是機電一體化專業在“設備自動化”和“機器換人”戰略中的基礎支撐。
1.1 機械制造技術概述
機械制造技術是實現產品設計、完成產品生產、保證產品質量、提高經濟效益的共性技術和基礎技術。機械制造技術是隨人類文明的發展而發展,最早可追溯至石器時代,再到紡紗、戰爭武器、運輸工具、生產設備等等,都離不開機械制造技術,并隨機電一體化技術的發展而發展。20世紀70年代后,計算機與信息技術、系統技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服驅動技術的迅速發展,帶來許多新技術、新工藝,帶動機械制造技術產生質的飛躍,其正朝著自動化、精密化、敏捷化和可持續發展方向發展。
1.2 機電一體化技術概述
20世紀70年代,日本企業最早提出“機電一體化技術”慨念,即機械技術與電子技術結合應用。隨著經濟、科學技術突飛猛進的發展,極大的促進了機電一體化技術的發展與創新。目前,機電一體化是一門融合多種技術的獨立技術,其將計算機技術、機械技術、微電子技術、接口技術、傳感傳動技術、自動控制技術、系統技術、伺服驅動技術等進行綜合應用,使機械產品在一定程度上實現智能化、網絡化、數字、化模塊化,提高了產品的質量和可靠性。現在正向光機電一體化技術方向發展,應用范圍越來越廣,技術越來越成熟。
2 機械制造技術在機電一體化專業中的基礎與支柱作用
機電一體化技術在現代產業升級的大潮中具有廣闊的發展前景,在東莞市政府主導的“機器換人”中需要大量的掌握機電一體化技術的人才。“機”是機電一體化技術的重要組成部分,“機械制造技術”即為這個“機”的最基礎最主要的技術。那么,“機械制造技術”就順其自然地成為“機電一體化技術”專業必備的知識模塊,是該專業三大支柱之一。
2.1 機械制造技術是機電一體化的基礎作用
機電一體化技術專業是以“機與電”為核心知識模塊的綜合性強的專業。機電一體化在國外被稱為Mechatronics,是在20世紀70年代初日本人提出來的,是將英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分結合在一起構成的一個新詞,意思是機械技術和電子技術的有機結合。機電一體化技術又稱為機械電子技術,是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。認識到這點,對于高職院校的機電一體化技術專業的建設很重要,幫助理清機電一體化技術專業主線,歸納提煉專業的核心能力,配置對應的理論與實踐能力模塊,分配各能力模塊之合理的學時與學分的“黃金”比例,形成系統的專業課程體系,制定專業教學課程標準,讓機電一體化技術專業的學生不偏不移地朝著掌握“機電一體化技術”方向前進。
2.2 機械制造技術在機電一體化專業的支柱作用
若說機電一體化技術專業教學過程需要二條腿走路,那么,機械制造技術即為其中的一條腿。有了這條腿,能很好區別電氣工程專業與機電一體化技術專業。
(1)機電一體化技術專業崗位群與能力模塊。在東莞及珠三角地區,機電一體化技術專業學生職業規劃與能力要求如下:
主要就業單位:機電產品、設備制造或設計公司,家具、印刷、玩具、服裝、手機等制造等設備生產公司。
主要就業部門:設計部門、工程部門、生產部門、維修部門或銷售部門。
主要工作崗位:自動機或自動線操作員、機電設備維修與裝調員、設備機械研發與改造員、電氣工程人員、產品銷售員。崗位與其對應的主要工作任務和職業證書要求分析如表1所示。
主要工作能力:專業能力、團隊協作等社會能力、查閱資料等方法能力。
通過上面的對機電一體化技術專業的分析,可見“機械制造技術”的支柱作用。若將機電一體化系統比作一個“人”的話,那么機械制造技術就是要完成“人”骨架的構建。
(2)機電一體化技術專業崗位能力模塊與課程體系如表2所示。
3 崗位能力中“機”知識的培養過程-機電一體化技術專業典型載體中“機械制造技術”的應用過程
機電一體化技術專業最為典型的載體為自動化生產線,應用范圍最為廣泛。比如,世界品牌的“SWAROVSKI”包裝盒制作的“自動化生產線”。它包含了機電一體化技術專業的各類知識模塊,比如氣動控制技術、機械技術(機械傳動、機械連接等)、傳感器應用技術、PLC控制和組網技術、步進電機位置控制技術,以及和變頻器技術等。以此為例,以下展現“機”知識的培養過程,看到“機械制造技術”的功勞與作用如圖1所示。
包裝盒生產線主要包括主要包含了四個工作站,每一個站是包裝盒制作中“折盒”的一道工序。下面以一個工作站為例,展現“機械制造技術”在整個設備生產中的作用。
要完成該工作站的設計、制造,必須熟練掌握機械制造技術。如加工氣缸安裝板,在完成安裝板的零件設計后,見圖2(安裝板簡圖),應按以下步驟進行加工:如表3所示。
(1)零件圖分析。由零件圖獲取毛坯尺寸、零件主要特征、技術要求等信息。(2)編制加工工藝卡。根據零件圖獲取的信息合理編制加工工藝卡。(3)準備工、量、刀具及毛坯材料。根據工藝卡要求準備。(4)編制工序卡。以工藝卡為依據,遵循機械加工規律,科學編制工序卡。(5)加工操作。遵循安全操作規程,依照工序卡對零件進行機械加工。
4 結語
要搞好機電一體化技術專業建設與教學,必須以正確的態度認識“機械制造技術”的重要位置。很好掌握一般機械或零件的加工工序及加工方法,更有助于設計生產機電一體化產品。
機械制造技術在機電一體化技術專業建設中不可或缺!
參考文獻
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【關鍵詞】機電一體化 發展過程 智能化
機電一體化源于西方國家,最早主要是集合了機械技術、電子技術以及計算機技術,后期經過多年的發展也被引入到我國的機電行業中。機電一體化技術在國外的發展比較早,近些年經過不斷的發展和完善,國外在該領域的理論知識和實際應用都比較成熟,所以其應用也比較廣泛,且應用效果較顯著。但是相對于西方發達國家,我國的機電一體化技術發展的比較晚,所以理論知識可能還不是很系統,但是相關領域的工作人員一直致力于對這方面內容的研究,部門領域也取得了不錯的成效。然而現代社會是智能化社會,要確保機電一體化的有效發展,就必須分析機電一體化向智能化邁進的趨勢,以此保障其發展方向的正確性。
1 機電一體化概述
正如上文所講最早機電一體化技術只是融合了機械、電子以及計算機技術,但在現代社會的影響下,很多新型的微控電子技術、智能自動化等也被融入到機電一體化技術中。按照有關理論基礎研究,也可認為其是結合各系統的功能特點對組成要素進行系統性的分析和研究,然后將其融合起來進行有效的工作,在系統中通過信息流動實現對微電子系統地控制,最終產生規律性的能量與物質運動。
2 機電一體化的發展進程
2.1 數控機床階段
數控機床階段,起源于上世紀六十年代,但是人們自然會用電子技術的初步結果改善機械產品性能,數控機床就是此階段的重要產物,但因電子技術的發展限制使得開發的產品應用不是很廣泛。
2.2 微電子技術階段
這一階段機電一體化技術開始被用在工業設計與制造中,對促進了工業化生產的發展。比如在當時的汽車行業中微電子產品基本占產品總數的七成以上,后來又引入了集成電路,進而提升了制造精度,基本實現了信息化應用。
2.3 PLC控制階段
進入這一發展階段顯示了機電一體化的可編程控制發展。第三階段的發展時間比較長,主要是完成了單機向多CPU控制轉變的發展過程。PLC機電一體化的常用控制有SCADA、DCS及ESD系統。在PLC控制階段的發展后期,其還完成了現場總線布設,實現了網絡化應用。
2.4 新技術階段
在PLC階段的發展基礎上機電一體化最終完成了新技術的應用。第四階段的新技術主要是:
2.4.1 信息技術
信息技術,即應用信息處理的方式獲得并加工機電信息,以此提升機電一體化技術的經濟效益,比如傳感技術及通信技術都屬于信息技術。
2.4.2 模糊技術
模糊技術,顧名思義其主要是處理模糊信息,突破傳統固定的邏輯思維約束。
2.4.3 激光技術
激光技術,提升了技術的集中控制度,主要用在穿孔和打孔中。
3 機電一體化向智能化的邁進趨勢分析
在上世紀九十年代后期,國外的很多發達國家逐步開始了機電一體化向智能化方向邁進的趨勢。當時的微控制器發展為機電產品數字化發展奠定了良好的基礎,再加上計算機網絡技術的迅猛發展,整體上就為數字化設計和制造提供了很好的平臺,比如虛擬設計技術以及計算C集成制造技術等。但是要實現數字化,在機電一體化產品的可靠度、操作性等方面的要求就會更高一些。為滿足上述種種要求,就要保證機電一體化產品的智能性,主要是確保其能具備和人類思維邏輯相似的功能,以此進行判斷推理、自主決策,還能方便遠程操作、診斷以及維修。舉例說明,比如在CNC數控機床上增添人機對話功能,同時還布設智能I/O接口以及工藝數據庫,這樣就能方便后期的操作級維護。近幾年,在模糊控制、小波理論以及混神經網絡等智能技術的影響下機電一體化技術的發展又進入了新的階段。因為不論如何機電一體化產品的使用者都是人類,所以怎樣賦予機電一體化產品一定的情感,使其更加人性化就顯得很重要,這同樣也就要求后期發展中不僅要關注產品性能,還應該重視其色彩、形態等內容與環境的協調性,這樣人類使用時就會有藝術享受,家用機器人就是一種典型的代表。另外現代社會的主要問題是資源短缺和環境惡化,所以,為保證實現可持續發展,在機電一體化發展中也應該注意綠色產品概念。對這點而言也就是要求設計、制造的產品使用時不會造成環境污染,而且在產品報廢后還能進行分解和再生利用。綜上所述,在機電一體化向智能化邁進地過程中,還應該注重產品的環保化,這樣才能保障機電一體化技術發展的有效性和正確性。
4 結束語
總而言之,智能化是現代社會整體的發展方向,所以確保機電一體化技術能符合時展的要求,就必須研究其智能化邁進的趨勢,這同樣也是機電一體化技術發展地必然趨勢,為此要求相關人員應該在明確機電一體化基礎內容的基礎上,結合其發展進程加強對其智能化邁進趨勢地進一步研究,以此促進機電一體化技術的更好更快發展。
參考文獻
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【關鍵詞】機電一體化 現狀 發展方向
一、機電一體化的特點
(一)效率得到提高
機電一體化的產品大都具有信息自動處理的功能和自動控制的功能。新產品的檢測和控制的靈敏度、范圍以及精度都有了很大的提高。機電一體化的產品通過自動控制的系統對機械進行控制,使機械規范的進行工作,可以精確的完成來自控系統設定的動作,從而得到最佳的操作,使其不受操作者的主觀因素的影響。不但可以提高生產的效率,也大大的提高了產品的質量。
(二)使用性能得到提高
機電一體化的設備基本上都是采用了程序控制和數字顯示的方式,操作臺上的操作按鈕以及操作手柄都已經在逐漸的減少,這樣做可以使操作人員進行操作的時候簡單、方便。機電一體化的產品是以程序為根本,電子控制系統根據已設定好的程序進行指揮實現操作,系統支持重復操作。
(三)功能得到提高
機電一體化的設備具有復合功能并且得到了廣泛的應用,適用面也比較廣泛。原有的機械只具有單一的功能、單一的技術,機電一體化的設備技術不再是單純的只是單一技術,單一功能了,具有了復合的技術與功能,使得產品的自動化和功能水平上都有了很大的提高。
(四)維護得到提高
機電一體化產品維護和調整都變的方便了很多,產品在進行安裝和調試的時候,是可以通過改變程序的控制來達到改變工作方式的目的。因此,更加的適應不同對象的需要以及現場的參數發生變化時的需求。機電一體化的的產品具有自動監視的功能和自動化檢驗的功能,可以在工作的過程中針對所出現的問題自動采取措施,使其恢復正常的工作狀態。
二、機電一體化產品的結構
(一)機電一體化產品的機械系統
機械系統主要包括機身、機械傳動、框架以及連接等部分。機械系統部分是實現產品功能最基礎的部分,因此對于機械的結構要求也就更高了,需要在材料、結構、幾何尺寸以及工藝加工等方面來實現產品的多功能、高效率、節能、可靠以及小型輕量等要求。
(二)機電一體化產品的動力系統
機電一體化產品的動力功能和能量都是由動力系統來完成的。動力的系統主要包括電、氣、液等一類的動力源,一般的都是以電力為主的,比如電源、驅動電路、電動機等。
(三)機電一體化產品的傳感與檢測的系統
機電一體化產品在運行中所需要的自身和外在環境的各種各樣的參數進行轉換,使其成為能夠測定的物理量,這個過程都是由傳感器完成的。而檢測的系統就是對這些物理量進行精確的測定,從而為機電一體化產品提供運行控制所需要的各個種類的信息。
(四)機電一體化產品的控制系統以及信息處理
為了滿足機電一體化產品的功能和要求,信息處理以及控制系統接收到了檢測和傳感系統發送的信息,然后對這些信息進行一些處理、運算和一些決策,對正在運行按照要求進行控制,達到控制的功能。在產品中,信息處理以及控制系統只要是用計算機的軟件、計算機的硬件以及各種接口組成的。
(五)機電一體化產品的執行機構
機電一體化產品的執行機構想要完成要求的動作,控制信息占據這重要的地位,只有在控制信息的作用下才能完成產品的主功能。機電一體化產品的執行機構基本都是運動部件,經常性的采用電液、機械、氣動等機構。
三、機電一體化未來的發展方向
(一)機電一體化的智能化
機電一體化技術中一個重要的發展方向就是智能化。智能系統廣泛應用得到了機電一體化的研究建設的重視,最重要的應用體現在數控機床與機器人的智能化,以控制理論為基礎,融合了人工智能、計算機科學、運籌學、心理學、模糊學、混沌動力學等新的思想與方法,對人類智能進行模擬,致使新一代的產品具有了推理、自主決定、邏輯思維等各種能力,得已達到更高的控制目標,更好的為工業加強效率。
(二)機電一體化的模塊化
由于現在生產機電一體化產品的廠家與種類比較多,所以十分有必要研制和開發有著標準的機械接口、電力接口、電氣接口、環境接口模塊。同時還需要制定各項標準,這樣可以方便各個部件,單元的匹配和接口。模塊化將會為機電一體化企業鋪墊一條暢通的大道。
(三)機電一體化的網絡化
網絡技術在20世紀90年代是計算機等最為突出的成就。機電一體化的新產品一旦問世,只要是擁有獨特的功能,并且可靠性比較高,質量能夠保證,相信很快就會風靡全球。現在的網絡以及得到了普及,以網絡為基礎的各種遠程操控和監控技術正在興盛的時期,而遠程的終端本身就是一種機電一體化的產品,因此機電一體化肯定也會向著網絡的方向發展。
(四)機電一體化的微型化
微型化興起于20世紀80年代末,是指機電一體化向微型化的方面發展,國外稱之為微電子,它的特點是體積小,耗能少,運動靈活。
四、小結
經過本文的分析,可以看出,機電一體化并不是一個孤立的個體,是一個由很多科學與領域交叉融合后的產物,隨著時代的發展以及生產力的需求,機電一體化的發展是必然的,因此機電一體化的技術將會有著廣闊的發展前景。
關鍵詞:機電一體化;現狀;發展
中圖分類號:TU85文獻標識碼: A
一、機電一體化技術簡介
機電一體化又稱機械電子學,英語名稱為Mechatronics,它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。機電一體化技術即結合應用機械技術和電子技術于一體,是在以微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展向機械工業領域迅猛滲透并與機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上,綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術,從系統理論出發根據系統功能目標和優化組織結構目標,以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎,對各組成要素及其間的信息處理,接口耦合,運動傳遞,物質運動,能量變換進行研究,使得整個系統有機結合與綜合集成,并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下,形成物質的和能量的有規則運動,在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。典型機電一體化系統功能原理構成實例如下圖:
二、機電一體化技術的發展現狀
1、初級發展階段
二十世紀六十年代以前的時間是機電一體化技術發展的初級階段,在初級發展階段,人們開始能夠自覺利用電子技術的成果完善機械產品的性能,在二戰之后,戰爭在使科技發展滯后的同時,也促進了電子技術和機械產品的結合,在戰爭期間這種結合主要應用與軍事,在戰爭結束夠,電子技術與機械產品的結合用于經濟發展中,并為經濟的發展帶來了巨大的作用,由于機電一體化技術剛剛產生,人們對這種技術的認可程度還不高,機電一體化技術還未得到廣泛運用,這個階段的機電一體化技術還算不上是真正的機電一體化技術。
2、深入發展階段
從二十世紀六十年代到九十年代后期,機電一體化技術到了迅速發展階段,在這一階段,機電一體化技術逐漸智能化,并在迅速發展的基礎上不斷深入。這一時期,機電一體化技術中又加入了光學和通信技術,微細加工技術在初現在機電一體化技術中,同時,對機電一體化的系統分析和學科體系也進入了深入發展的階段,神經網絡技術、人工智能技術、光線技術的發展為機電一體化技術拓寬了發展前景,促進了機電一體化技術的發展與進步。這個階段的機電一體化技術為當前的機電一體化發展打下了堅實的基礎。
3、規劃發展階段
在二十世紀八十年代初期,國家就對機電一體化技術進行了研究,并且國務院還把機電一體化技術列入了863計劃中,還成立了專門的機電一體化領導小組,由于國際機電一體化技術在飛速的發展過程中,我國充分考慮到國外技術的發展對我國的影響,還把機電一體化技術的發展方向與影響納入九五規劃和發展綱要中,不僅是國家對機電一體化技術非常重視,很多高等院校、國家企業也對機電一體化技術進行了研究與應用,并取得了一定的成果。當前階段的機電一體化發展為我國的綜合國力的提升做出了重要的貢獻。
三、機電一體化技術的發展趨勢
1、綠色化趨勢
工業革命以后,機械領域的技術革新給人們帶來了巨大的方便,對人們的生活、工作產生的深遠的影響,但是,在給人們帶來方便的同時,也帶來了嚴重的環境污染和資源的浪費。于是,人們對環保型的設計、制造有著很高的呼聲,符合綠色化的產品應當在適用時對環境的污染降到最低、對資源的利用提到最高,同時在報廢后還能都回收利用。機電一體化的綠色產品要充分考慮到環保的特性,在設計之初就要將環保理念考慮進去,使設計的產品在使用過程中能夠做到對資源的最大利用和對環境的最小危害。
2、智能化趨勢
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數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。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能。
3、系統化趨勢
系統化發展的特點是采用開放化和模式化的系統體系結構,形成設備的系統發展,通過多種模式的組合和剪裁建立起機械設備的整體發展和設計系統,并且能夠在系統整體發展和設計的基礎之上實現子系統的系統管理和綜合控制。系統化的機電一體化技術還能推動更為有效而便捷的通信技術發展模式的形成,從而實現更為有效的信息傳播和個性化的設備管理、使用方式,為在人性化的設備管理原則之上設計生產出以使用個體需求為主的機電一體化設備提供有利條件。
4、網絡化趨勢
隨著網絡技術的不斷發展,網絡產品價格日益下降,為其的普及工作帶來了便利條件。以網絡為基礎的各類遠程監控技術逐漸發展起來。其遠程控制終端便是機電一體化產品,當發展到一定程度時,人們可以利用家庭網絡對家庭中的各項電氣設備進行計算機集中管理,進而享受更加現代化的生活。
5、模塊化趨勢
由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產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出新產品,同時也可以擴大生產規模。顯然,從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業,規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
6、微型化趨勢
微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢,國外稱其為微電子機械系統(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品,并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術,微機電一體化產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。
四、結束語
科學技術的進步為機電一體化的產生和發展創造了條件,社會需求則為之提供了動力。反過來,機電一體化的發展又不斷促進科學技術的進步和社會需求。機電一體化已經顯示出了強大的生命力,并正以空前的速度和力度沖擊著傳統的技術思想、生產方式和方法以及傳統的機電產品和產業結構,國民經濟的各個領域都將因此而發生深刻變革。
參考文獻:
[1]張建寶. 淺談煤礦機電一體化技術的發展趨勢及展望[J]. 科技信息.2013(18)
關鍵詞:機電一體化技術;現狀;發展趨勢
中圖分類號: TH-39 文獻標識碼: A 文章編號:
現代的科學技術正以迅猛之勢進行發展,極大的推動了不同領域之間的交叉滲透與融合,機電一體化就是不同領域之間交融的產物。機電一體化產品是在原有的機械產品的基礎上,融合了微電子技術與計算機的技術所生產出的新產品。機電一體化的產品應用在工業上,大大提高了工作效率以及工作的質量,已經在工業中得到了普遍的使用。
一、關于機電一體化技術的特點
1、性能得到提高
機電一體化的生產設備在原有的基礎上加以改進,使得它在生產安全以及可靠性的方面都有了很大的提高。機電一體化的產品一般都具有報警、自動監視、自動保護、自動診斷等功能。在工作期間如果遇到了一些突發的狀況,比如過載、過流、短路等一些問題,機電一體化的產品能夠自動采取保護的措施,盡可能的避免或者是減少設備和人身的事故,對于設備使用的安全性有了顯著的提高。
2、效率得到提高
機電一體化的產品大都具有信息自動處理的功能和自動控制的功能。新產品的檢測和控制的靈敏度、范圍以及精度都有了很大的提高。機電一體化的產品通過自動控制的系統對機械進行控制,使機械規范的進行工作,可以精確的完成來自控系統設定的動作,從而得到最佳的操作,使其不受操作者的主觀因素的影響。不但可以提高生產的效率,也大大的提高了產品的質量。
3使用性能得到提高
機電一體化的設備基本上都是采用了程序控制和數字顯示的方式,操作臺上的操作按鈕以及操作手柄都已經在逐漸的減少,這樣做可以使操作人員進行操作的時候簡單、方便。機電一體化的產品是以程序為根本,電子控制系統根據已設定好的程序進行指揮實現操作,系統支持重復操作。
4、功能得到提高
機電一體化的設備具有復合功能并且得到了廣泛的應用,適用面也比較廣泛。原有的機械只具有單一的功能、單一的技術,機電一體化的設備技術不再是單純的只是單一技術,單一功能了,具有了復合的技術與功能,使得產品的自動化和功能水平上都有了很大的提高。
5、維護得到提高
機電一體化產品維護和調整都變的方便了很多,產品在進行安裝和調試的時候,是可以通過改變程序的控制來達到改變工作方式的目的。因此,更加的適應不同對象的需要以及現場的參數發生變化時的需求。機電一體化的的產品具有自動監視的功能和自動化檢驗的功能,可以在工作的過程中針對所出現的問題自動采取措施,使其恢復正常的工作狀態。
二、機電一體化產品的結構
機電一體化的產品是通過自身內部各個組成部分功能的綜合與協調來實現它自身的功能。從機電一體化產品的結構方面來看,該產品具有智能化、自動化以及多功能等特點,但是想要實現這種多功能基本需要該類產品中擁有五種內部的功能,就是主功能、檢測功能、動力功能、控制功能以及執行的功能,而機電一體化產品或者系統都是由這些功能的組成部分和技術構成的。
1、 機電一體化產品的機械系統
機械系統主要包括機身、機械傳動、框架以及連接等部分。機械系統部分是實現產品功能最基礎的部分,因此對于機械的結構要求也就更高了,需要在材料、結構、幾何尺寸以及工藝加工等方面來實現產品的多功能、高效率、節能、可靠以及小型輕量等要求。
2、 機電一體化產品的動力系統
機電一體化產品的動力功能和能量都是由動力系統來完成的。動力的系統主要包括電、氣、液等一類的動力源,一般的都是以電力為主的,比如電源、驅動電路、電動機等。
3、 機電一體化產品的傳感與檢測的系統
機電一體化產品在運行中所需要的自身和外在環境的各種各樣的參數進行轉換,使其成為能夠測定的物理量,這個過程都是由傳感器完成的。而檢測的系統就是對這些物理量進行精確的測定,從而為機電一體化產品提供運行控制所需要的各個種類的信息。
4、機電一體化產品的控制系統以及信息處理
為了滿足機電一體化產品的功能和要求,信息處理以及控制系統接收到了檢測和傳感系統發送的信息,然后對這些信息進行一些處理、運算和一些決策,對正在運行按照要求進行控制,達到控制的功能。在產品中,信息處理以及控制系統只要是用計算機的軟件、計算機的硬件以及各種接口組成的。
5、 機電一體化產品的執行機構
機電一體化產品的執行機構想要完成要求的動作,控制信息占據這重要的地位,只有在控制信息的作用下才能完成產品的主功能。 機電一體化產品的執行機構基本都是運動部件,經常性的采用電液、機械、氣動等機構。
三、機電一體化未來的發展方向
1 機電一體化的智能化
機電一體化技術中一個重要的發展方向就是智能化。智能系統廣泛應用得到了機電一體化的研究建設的重視,最重要的應用體現在數控機床與機器人的智能化,以控制理論為基礎,融合了人工智能、計算機科學、運籌學、心理學、模糊學、混沌動力學等新的思想與方法,對人類智能進行模擬,致使新一代的產品具有了推理、自主決定、邏輯思維等各種能力,得已達到更高的控制目標,更好的為工業加強效率。
2機電一體化的模塊化
由于現在生產機電一體化產品的廠家與種類比較多,所以十分有必要研制和開發有著標準的機械接口、電力接口、電氣接口、環境接口模塊。同時還需要制定各項標準,這樣可以方便各個部件,單元的匹配和接口。模塊化將會為機電一體化企業鋪墊一條暢通的大道。
3機電一體化的網絡化
網絡技術在20世紀90年代是計算機等最為突出的成就。機電一體化的新產品一旦問世,只要是擁有獨特的功能,并且可靠性比較高,質量能夠保證,相信很快就會風靡全球。現在的網絡以及得到了普及,以網絡為基礎的各種遠程操控和監控技術正在興盛的時期,而遠程的終端本身就是一種機電一體化的產品,因此機電一體化肯定也會向著網絡的方向發展。
4機電一體化的微型化
微型化興起于20世紀80年代末,是指機電一體化向微型化的方面發展,國外稱之為微電子,它的特點是體積小,耗能少,運動靈活。
5機電一體化的系統化
系統化的特征之一就是將系統的體系結構更進一步采用開放式與模式化的總線結構。系統可以進行靈活的組態,裁剪和組合,同時尋求實現多子系統的協調控制以及進行綜合管理。第二個特征就是它的通信功能得到了加強。
總結:
經過本文的分析,可以看出,機電一體化并不是一個孤立的個體,是一個由很多科學與領域交叉融合后的產物,隨著時代的發展以及生產力的需求,機電一體化的發展是必然的,因此機電一體化的技術將會有著廣闊的發展前景。
參考文獻:
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關鍵詞:機電一體化 工程施工 影響
1、機電一體化的發展背景
從總體上看,機電一體化技術的發展可以分成三個階段:20世紀60年代以前是第一階段,運用機電一體化技術開發出來的產品不能夠被廣泛的推廣。但是,人們在有意無意的情況下已經開始運用簡單的電子技術來完善產品的機械性能,尤其是在戰爭時期,電子技術和機械產品的完美結合,使得這項軍用技術發揮出了重要的作用。戰爭結束后,這項技術由以前的軍用轉為民用,促進了戰后經濟的快速發展。第二階段的發展是在20世紀70~80年代,在這一發展時期,機電一體化技術不僅得到了來自通信技術、計算機技術和控制技術等提供的技術基礎,而且由于微型計算機和大規模集成電路的飛速發展,機電一體化還得到了充分的物質基礎。由此可見,蓬勃發展的機電一體化技術必將運用于國內外的各行各業中。20世紀90年代以來,機電一體化技術己經開始向智能化的新階段邁進,在這個深入發展的階段里,一些人工智能技術、光纖技術以及神經網絡技術如雨后春筍般的迅速發展,給機電一體化技術打開了一片新的發展天地。除此之外,機電一體化技術還涵蓋了光學、通信技術以及微細加工技術等。
2、機電一體化的發展趨勢
2.1綠色化。在如今高科技技術飛速發展的時代背景下,人們對生活水平的要求越來越高,在我們享受著美好環境帶來的快樂的同時,也要注意對環境的保護,避免生態環境的破壞以及物質資源的減少。所以,工業生產發展的綠色化標準是我們共同追求的目標。綠色機電一體化的技術產品在當今時代一定會非常受歡迎。
2.2智能化。如今是一個智能化水平相對較高的社會,要想跟上社會的步伐,就要在機電一體化技術當中加入人工智能,實現機電一體化的智能化。實現智能化的方法包括加設一些控制理論基礎以及引進源自于多方面的思維和方法,如計算機科學技術、心理學等。雖然說機電一體化的產品是無法達到與人同等智能水平的,不過其中高性能的微處理器具是絕對可以生產出低級智能產品的。
2.3網絡化。網絡技術的產生和發展給我們的日常生活帶來了很多的方便。隨著網絡技術的發展普及,在網絡技術的基礎上產生的高科技技術也影響著我們的生活。比如說機電一體化體系中產品的遠程監控終端設備在很多的領域中都有所體現,隨著計算機技術的使用和不斷推廣,人們足不出戶就可以享受到機電一體化技術帶來的優越性,所以機電一體化技術逐步走向網絡化是必然的發展趨勢。
2.4模塊化。機電一體化中的各項內容種類繁多,對其進行研究或開發難度很大,因此將機電一體化產品進行模塊分割,劃分單元是非常重要的,這雖然是一項非常困難而又復雜的工作,但也是一項具有發展前景的工作。
3、機電一體化在現代工程中的應用及影響
機電一體化由于其全面性、高效率性的特點在現代工程中得以廣泛應用。特別是在電子技術方面,在機電一體化發展初期,就是電子技術與機械設備相結合,實現了機電一體化。現如今,機電一體化對電子技術的影響也最為廣泛。機電一體化的應用實現了電子技術機械的可操作性、安全性。促進了電子技術的發展。機電一體化對現代工程的影響貫穿整個施工過程。以下將分為施工前、施工中兩個方面分別介紹機電一體化對現代工程的影響。
3.1機電一體化在工程施工前的影響
(1)使施工需要準備的數據更加具有科學性。在施工前需要施工的要求設計施工圖紙,同時也需要和實際施工現場相結合。有了機電一體化技術,有關圖紙設計人員在進行現場勘察時,能夠利用準確性能高的精準儀器對工程的關鍵部位進行實際測量,確保圖紙的可操作性并減少圖紙與施工現場的誤差。這樣能夠有效的提高圖紙的精度和質量。(2)為選擇施工單位和施工材料提供了相應依據。施工單位進行投標時,需要根據設計圖紙編制工程預算和施工組織設計。施工單位在進行施工組織設計工作的時候,可以根據高精度的檢測儀器對現場進行精準的測量,這樣能夠減少施工與設計的誤差,使施工設計更加規范。有關建設單位在進行招標時可以通過觀察投標單位所提交的施工組織設計的規范性來判斷這個施工單位對機電一體化技術的應用,甚至可以看出整個施工單位的資質。而施工單位對施工材料的選擇也是這個原理,要選取與機電一體化設備相適應的施工材料,能夠在雙重方面提高工程的質量。
3.2機電一體化在工程施工中的影響
(1)在施工過程中對機電一體化技術的應用提高了施工工藝。隨著經濟的發展,人們的生活水平有了顯著的提高。對現代建筑的要求也有了提高,不再僅僅滿足于過去御寒的基本要求,而是在此基礎上,更加注重房屋建筑的環保性能、舒適性、采光性等多方面的高品質要求。機電一體化技術的應用就能夠滿足人們對房屋建筑的高品質要求。由于機電一體化操作起來在很大程度上符合人們的思維方式,產出的建筑物也比較美觀。(2)提高工程的準確度和速度。由于機電一體化綜合了各方面的工程技術,并實現機械自動化,其在施工過程中的應用有效的提高了施工的效率,節省了施工時間,縮短了工期,減少了因為延誤工期而賠償的費用;運用了機電一體化的設備操作起來更加靈活,施工單位不用話費時間和成本去培養專門的設備操作人員;機電一體化的運用讓機械設備的操作結果更加精準,減少了與設計圖紙之間的誤差,提高了工程的質量。(3)機電一體化技術大都實現了自動化或者半自動化,加上其中計算機技術的應用,機械設備在施工現場的監測過程中,如果發現施工人員或者施工技術出現了問題,能夠啟動自動報警工能,這樣一來,能夠有效的減少施工人員的危險和減少施工過程中的質量問題,即使在出現質量問題后,由于機電一體化設備的自動報警,有關人員能夠在第一時間內做出應對措施,減少了施工單位因為時間問題造成的損失。(4)機電一體化之所以能夠提高工程的施工效率是因為在使用了機電一體化技術后,減少了對施工材料、能源的損耗,加上其操作技術快,二者都促進了機電一體化高效率的性質。這樣一來,機電一體化能夠減少施工過程中施工材料的損耗,既節約了成本也保護了環境。同時隨著機電一體化技術的發展,新型環保型建筑材料也得到了發展,被廣泛應用于工程中,減少了對環境的發展,實現了經濟的可持續性發展。同時機電一體化的智能化、區域化、網絡化發展都也促進了經濟的發展。
4、結語
在工程施工機械中,機電一體化得到廣泛的應用,其使用價值也越來越高,機電一體化正逐步成為機械領域的發展方向,同時也為傳統的機械行業帶來了新的發展空間。在科學技術的各個分支高度發展以后,各分支之間的相互交融滲透是必不可少的,以機械技術、信息技術、電子技術為基礎的機電一體化技術正是眾多學科相互滲透融合的產物。
參考文獻:
關鍵詞:機電一體化;本科教學;人才培養;項目教學法
作者簡介:王昊(1972-),男,安徽泗縣人,上海電力學院能源與機械工程學院,副教授;吳懋亮(1970-),男,山東萊蕪人,上海電力學院能源與機械工程學院,副教授。(上海 200090)
基金項目:本文系2011年上海市教委重點課程機電一體化原理項目(項目編號:20115301)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0075-02
為了滿足電力行業對機械類專門人才的需求,各電力高校均開設了機械設計制造及其自動化本科專業。該專業的主要特色是培養能夠適應電力行業的機械類相關崗位的人才。前幾年,該專業畢業生的就業形勢喜人,但是,由于制造類相關行業廣受金融危機的影響,導致近年來畢業生的就業情況不太理想。面對無法預知的金融危機以及制造業界不太樂觀的就業形勢,作為專業教師,應該思考怎樣才能使學生更從容地面對求職擇業問題。
機電一體化作為機械、電子和信息等多科內容融合的學科,在拓寬機械類學生知識面和就業面等方面將起到重要作用。加強該課程的學習,能明顯提高學生素質,從而增加學生在機電一體化行業內的就業機會。本文認真思考了機電一體化原理在本科教學中的若干問題,以“機電一體化原理”教學為基礎,論述該課程對學生的重要性并指出目前存在的問題,提出以拓寬學生的就業面為目的嶄新的教學思路,并輔以項目教學法的教學改革方案,以及增設“機電一體化原理”課程設計的設想。
一、引導學生認識“機電一體化原理”的重要性
學生在學習“機電一體化原理”的時候,由于缺乏實際經驗,加上該課程牽涉面很廣,學習難度較大,因而學習熱情不足。因此,在教學過程中,教師要想方設法、千方百計地引導和吸引學生充分認識“機電一體化原理”這門課程的重要性,從而激發學生的學習熱情。
首先,應使學生明確,機電一體化是多學科交叉,相互滲透的綜合性課程,廣泛涉及機械技術、信息處理技術、自動控制技術、伺服驅動技術、檢測傳感技術和系統總體技術等方面的內容。機電一體化技術是給傳統機械加上“大腦”(計算機信息處理與控制),極大限度地延伸了機械的概念,使機電一體化產品幾乎無處不在。例如,“機器人”作為最重要的機電一體化產品之一,已經成為現代工業控制的三大支柱之一。[1]
其次,針對現在機械專業學生機械基礎扎實、電子基礎薄弱的特點,認真學習“機電一體化原理”這門課程,將顯著提高學生在電子方面的素養。通過課程講解、實驗教學、項目教學、課程設計等教學手段,學生深刻體會機電一體化的基本原理和設計方法。
最后,機電一體化的重要性還體現在很多產品,特別是高科技產品,難以將機械和電子部件完全分開。例如,機電設備設計及維護人員既要精通機械方面的知識,又要精通電子方面的知識。因此,掌握機電一體化原理,并將其應用到解決實際工程問題當中,已經成為機械專業的畢業生必須掌握的一項重要技能。
二、增加實驗課時、加強實驗室建設與整合
“機電一體化原理”理論學習固然重要,實驗教學也同樣重要。不少學校現有的“機電一體化原理”的教學大綱中,實驗教學所占學時明顯偏少,而且學生真正能動手完成的實驗更是少之又少。因此,現有實驗安排起不到鍛煉學生的動手和實際操作能力的目的。
此外,很多學校實驗室中的設備和科研條件并沒有充分發揮出來。應該在現有的設備的基礎上,廣泛開拓思路,整合、組合、創造出新的機電一體化實驗,以實現鍛煉學生動手能力的目的。而且,實驗室的工作條件和實驗場所還需要進一步改善。實驗設備也需要對機電一體化實驗教學或輔助教學等方面,進行廣泛市場調研,根據需要進行采購和擴充。
因此,必須在加強實驗室建設的基礎上,適當增加機電一體化的實驗課時,才能真正使學生通過實驗加深對機電一體化理論知識的掌握,體會機電一體化應用的目的。
三、激發學生在機電一體化行業內的就業思路
激發學生產生在機電一體化行業內就業的想法,是教學的重中之重。只有學生真正產生這種想法,才會產生學好“機電一體化原理”的動力。
目前,機械專業畢業生大多將自己的就業方向主觀定位在純機械領域。盡管機械制造業是非常龐大的產業,但就業機會終歸有限。由于能力的欠缺,擇業的時候,面對機電一體化行業廣泛的就業機會,學生更多的是無奈。鑒于此,任課教師必須努力激發學生在機電一體化行業內的就業興趣。
引導學生領悟,若是自己具備很強的機電一體化技術方面的素養,將會拓寬自己的就業面,從而為自己創造更多的就業契機。就算是學生畢業后選擇在機械行業就業,若是在機電一體化方面有比較扎實的基礎,也會開拓自己的視野,何況是現在科學技術、工程技術已經發展到機、電完美結合的階段,完全分開的機械和電子幾乎沒有。
因此,在教學過程中,應該結合機電一體化行業激發學生的學習動力。具體來說,可以結合機械專業學生在機電一體化行業就業的實例,引導和激發學生的學習熱情。另外,在教學過程中,也可以充分結合機電一體化產品的具體設計思路,引導學生如何跨越機械專業的局限,盡可能多地接觸機電一體化領域。通過這些方式,學生們將會自然提升對機電一體化領域的興趣,從而增加在機電一體化行業就業的主觀積極性。
四、開展項目教學法、培養學生綜合能力
為了使學生加強對機電一體化領域的認識,啟發他們在機電一體化行業內就業的熱情,“項目教學法”引入到機電一體化的本科教學工作中去。項目教學法在國外的職業教育中應用較多,目前在本科教學中還很少使用。為了讓機械專業的學生通過項目直接深入到機電一體化領域,教師提出使用項目教學法。
項目教學法是一種在“做中學”的理論基礎上發展起來的一種教和學的模式,這種教學法通過組織學生真實地參加項目設計,履行和管理項目的全過程,在項目實施的過程中完成教學任務,培養學生的實踐能力、分析能力及其他關鍵能力。這種模式突破了傳統的“以課堂為中心,以教師為中心,以教材為中心”的教學模式,強調使用的技能和知識創新,有效地交流課堂與社會生活的聯系,充分展示現代教育“素質教育”的本色。[2,3]
項目教學法主要特點是與現實生活緊密聯系,加強理論聯系實際,有助于培養學生的多方面能力,更重要的是展示學生的創造性,培養了學生解決實際問題的能力。項目教學法的整個教學過程可以分為以下幾個階段:
1.擬定題目
學生自主分組或教師分組,查閱資料、主動思考,充分發揮主觀能動性,擬定本小組的題目。教師在這個過程必須要干預,要求學生選定的題目具有創新性或實用性,特別是要適合該小組的特長和興趣。要求項目既要體現學生的創新性、具備挑戰性,又要切實可行、經過學生的努力可以完成。
2.可行性分析及方案設計
通過項目可行性分析及方案設計、確定項目進程計劃,要求該進程安排基本與課堂教學進度并行,即:按照課堂教學的進度安排項目的實施進度,即首先是機械機構、執行機構,然后是計算機、控制系統和傳感器系統等。教師必須認真檢查各小組的可行性分析及方案設計。
3.項目實施要求學生按照工作進度實施并做階段總結
這一階段,對于學生在項目研究所用到的內容,有可能在課程學習中沒有學到,要求教師指導學生進行再學習,以進一步挖掘學生的創造性思維。項目的實施過程中,學生將有大部分工作需要在實驗室中完成,因此,在第三部分對實驗室進行整合和擴建的過程中就必須要考慮這些問題。
4.項目考評
以小組為單位,認真考核學生完成項目的情況。針對機電一體化項目的各系統的設計、實現方式、功能和項目報告等進行考評。考評中要特別注意學生在完成項目的過程中發現問題和解決問題的能力。
5.項目拓展
建議學生以研究報告、學術論文的形式呈現本小組的研究成果。對于考評成績優秀的小組可以組織學生以申報專利、參加競賽的形式進一步拓展項目。
項目教學法可以極大提高學生的興趣,激發學生的學習熱情,挖掘學生的創造性思維,同時使學生以真正項目的方式接觸到機電一體化的產品設計和項目管理。這種項目管理的經驗,發現問題、解決問題和總結問題的能力和經驗對學生而言非常寶貴。項目考評優秀的學生的科研論文和專利申請都將在學生畢業求職時增加不可或缺的砝碼,將成為機電一體化行業的敲門磚。
五、增設“機電一體化原理”課程設計環節
現有的教學手段,還不足以提升學生在機電一體化行業的競爭力。作為項目教學法的補充,還可以通過增加機電一體化原理設計環節,從而更大程度上提高學生的機電一體化產品的設計能力。
課程設計時,要求學生認真回顧教師在課堂上所授要點,分析各要點對產品功能的實現及其特性的影響。希望學生在課程設計過程中,進一步理解、吸收和消化課程理論知識以及在項目教學法中所存在的尚未解決的問題。
課程設計課題要盡可能選擇具有產業背景的實際課題,學生通過原理方案的設計、結構設計、傳動系統的設計、執行機構的設計、控制系統的設計以及總體設計等過程,加深對機電一體化系統的總體認識。在指導過程中,注意培養學生的創新設計能力,充分發揮學生的創新潛能。此外,還要注意課程設計必須與項目教學法互補,對于項目教學法中沒有涉及的部分,要適當加強。[4]
課程設計應著重培養學生熟悉機電一體化行業標準,全面掌握機電一體化產品設計規范和過程,并培養學生扎扎實實的工作作風。
六、結論
本文以拓寬機械類學生的就業面為主要目標,針對“機電一體化原理”本科教學的若干問題,進行了深入探討和思考。以“機電一體化原理”教學為基礎,論述該課程對學生的重要性,以及如何引導學生對該課程的重要性進行再認識。通過加強實驗室建設,增加學生動手實踐的機會,以拓寬學生的就業面為目的,激發學生的學習動力。提出項目教學法的教學改革方案,著重培養學生在機電一體化產品設計中的發現問題和解決問題的能力;該項目教學法與“機電一體化原理”課程設計相輔相成。期待機電一體化課程在提高綜合素質、拓寬畢業生就業面等方面有所建樹。
參考文獻:
[1]張建民.機電一體化系統設計[M].北京:北京理工大學出版社,2006.
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關鍵詞: 機電一體化 現狀 發展趨勢
一、機電一體化的產生與應用
20世紀60年代以來,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能后,刺激了機械產品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期,機電一體化技術和產品得到了極大發展。各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持,20世紀90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,機電一體化進入了深入發展時期。光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳,出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容。
二、機電一體化的發展現狀
機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間,戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合,這些機電結合的軍用技術,戰后轉為民用,對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展,已經開發的產品也無法大量推廣。
20世紀70年代~80年代為第二階段,可稱為蓬勃發展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展,為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。
20世紀90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,機電一體化進入深入發展時期。一方面,光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳,出現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的建模設計、分析和集成方法、機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時,由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步,更為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。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。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用也做了大量的工作,雖然取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化的發展趨勢
(一)智能化趨勢
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數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。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能。
(二)模塊化趨勢
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產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出新產品,也可以擴大生產規模,制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業,規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
(三)網絡化趨勢
計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產等領域都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片,企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來,只要其功能獨到,質量可靠,很快就會暢銷全球。由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢,利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統,使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂,因此機電一體化產品朝著網絡化方向發展是為大勢所趨。
(四)微型化趨勢
微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢,國外稱其為微電子機械系統(mems),泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品,并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術,微機電一體化產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。
關鍵字: 機電一體化 集成電路 智能化 微型化 綠色化
一、機電一體化的形成和發展
隨著第三次工業革命的發生,大規模集成電路的出現,特別是微微型計算機的發展,促進了機械技術與電子技術的相互交叉和相互滲透,并使機械技術與電子技術在系統論、信息論和控制論的基礎上有機結合起來,形成了今天的機電一體化的技術。,使機械工業的技術結構、產品機構、功能、構成及生產方式發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
從機械產品發展到機電一體化產品分為四個階段。第一個階段,產品純機械結構。第二階段,在機械產品上添加電機、開關和其他元件形成的機電產品。第三階段,是產品集成了電子技術以致軟件變的有“智能”,此外還可以與上級的控制調節系統的信息流與通信流的相集成。第四個階段,進一步將機械、電子和軟件在空間上集成而形成的機電一體化產品。機電一體化已不是機械裝置和電子裝置的簡單組合,而是機械、電子、控制、光學、信息技術和計算機技術的有機結合。而當到了20世紀90年代后期,機電一體化的概念又發生了重大而深刻的變化,智能控制技術和網絡技術與機電一體化的結合,使它們又擦出了絢爛的火花,機電一體化進入了深入發展時期。
二、機電一體化的技術及其分類
(一) 機電一體化的核心技術
機電一體化技術是多種技術的融合。其核心技術包括計算機與信息處理技術、自動控制技術、傳感與檢測技術、機械制造技術、伺服傳動技術五個方面。
計算機與信息處理技術他不僅僅指計算機的軟件技術和硬件技術,還包括網絡與通信技術、數據技術等。其中近年來蓬勃發展的現場總線技術不僅是一種技術,更重要的是一種思想。
自動控制技術是近年來最活躍的技術領域。繼承典控制理論發展之后,人工智能控制的提出,這都對機電一體化技術產生了深遠的影響。隨著微型機的廣泛應用,自動控制技術越來越多地與計算機控制技術聯系在一起,成為機電一體化中十分重要的關鍵技術。
傳感與檢測裝置是系統的感受器官,它與信息系統的輸入端相連并將檢測到的信息送到信息處理部分。傳感與檢測的關鍵元件是傳感器。傳感器是將被測量變換成系統可識別的、與被測量有確定對應的關系的有用的信號的一種裝置。
機械制造技術是機電一體化技術的基礎。它和其他幾項技術的關系,是皮毛的關系。我們再次強調這一點,是要說明機械技術是機電一體化技術中的重要作用。無論機械設計、機械制造,還是機械工藝,潛力都很大。
伺服傳動包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置,由微型計算機通過接口與這些傳動裝置相連接,控制它們的運動,帶動工作機械運動。伺服傳動技術是直接執行操作技術,而伺服系統是實現電信號到機械動作轉換裝置或部件,對系統的動態性能、控制質量功能和功能具有決定性影響。
(二) 機電一體化分類
機電一體化主要分為兩大分支,即生產過程的機電一體化和機電產品的機電一體化。
生產過程的機電一體化意味著整個工業體系的機電一體化,機械制造過程的機電一體化、冶金生產的機電一體化、化工生產的機電一體化、紡織工業的機電一體化等。生產過程的機電一體化根據生產的特點又可以劃分為離散制作過程機電一體花和連續生產過程的機電一體化。前者以機械制造業為代表,后者以化工生產流程為代表。
機電產品的機電一體化是機電一體化的核心是生產過程機電一體化的物質基礎,傳統的機電產品加上微機控制即可以轉變為新一代的產品而新的產品較之舊產品功能強、性能好、精度高、體積小、更方便可靠。
機電一體化產品根據結構和電子技術與計算機技術在系統中的作用可以分為三類:
(1)原機械產品采用電子技術和計算機控制技術從而產生性能好、功能強的機電一體化的新一代產品,如微電腦洗衣機、機器人等。
(2)用集成電路或計算機及其軟件代替的原機械的部分結構,從而形成的機電一體化產品,如電子縫紉機、電子照相機,用交流或直流調速電機代替原交流電機加速箱的機械結構等。
(3)利用機電一體化原理設計的全新的機電一體化產品如傳真機、復印機、錄象機等。
三、機電一體化發展的方向
1. 智能化
大多數復雜的機械設備存在著大滯后和強非線性,因而難于實現自動控制。所以應該在復雜的機械需要有高度的只能水平人工只能系統以便那些必要的場合能夠代替人去執行各種任務。今后的機電一體化產品智能化特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術、人工智能技術、運籌學的發展。高性能、高速的微處理器使機電一體化產品完全可以代替人類一些簡單而又經常重復的動作。
2.網絡化
網絡技術的興起和飛速發展使各種遠程控制和監視技術帶來巨大的變革,由于網絡的普及,促進了基于網絡的各種遠程控制和監視技術的發展,而且遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網、廣域網技術使機械制造業發生了根本性變化,利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統使人們在家里享愛各種高技術帶來的便利與快樂。
3.模塊化
由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準的機械接口、電氣接口和動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但十分有前途的事。如研制集減速、智能調速、電機與一體的動力單元,具有視覺、圖象處理、識別和測距等功能的控制單元以及完成各種典型操作的機械裝置。由于利益沖突,近期很難制定國內或國際上的這個方面的標準,但可以通過組建大企業來逐漸形成。
4.微型化
微型化興起于20世紀80年代末,是機電一體化的新的發展方向,其表現形式是微電子機械系統。微機電一體化產品,泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品。并向微米、納米發展。當將這一成果用于實際產品時,就沒有必要區分機械部分和控制器了,機械和電子完全可以“融合”,機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起,組成一種自律元件。微機電一體化的產品體積小、耗能少、運動靈活,在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優越性能。
5.自帶能源化
自帶能源化是指機電一體化產品自身帶有的能源,無需外部供電。能源一直是科學家的研究重點。太陽能電池、燃料電池和各種高性能的大容量的電池相繼產生。給許多場合,無法使用電能,而對于運動的機電一體化產品,自帶能源有其特有的好處和優勢。
6.綠色化
工業的發達給人們帶來了巨大的變化。一方面,物質豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態環境受到嚴重的污染。綠色產品在其設計、制造、使用、和銷毀的生命過程中符合特定的環境保護和人類健康的要求,對生態環境無害或危害極少,資源利用率高。設計綠色的機電一體化產品,具有遠大的發展前途,機電一體化產品綠色化主要指,使用時不污染環境。能回收在利用的產品。
總結:
機電一體化技術可以用來設計新型的機電一體化產品,改造舊的機電產品,使機電產品的面貌大大改觀,達到功能增強、體積減小、重量減輕、可靠性提高、性能價格比大大改善的目的。機電一體化已從單純研究機械技術、微電子技術、信息技術、材料技術等發展成為一門有機融合各項技術的一個整體。而融合各種技術的機電一體化技術的優勢將變得越來越明顯,它必將有力的促進機電產品的創新和開發,在高科技和經濟發展中起到舉足輕重的作用。
參考文獻
1.李建勇.機電一體化技術.北京:科學出版社,
2.王中杰。智能控制綜述。基礎自動化
關鍵字:機電一體化核心技術應用范圍發展趨勢
中圖分類號: TU85文獻標識碼:A
機電一體化技術是將機械技術、信息技術、電工電子技術以及其他技術等進行有機結合,并綜合的運用在實際工作中去的一項跨學科綜合技術,在經濟飛速發展的今天,機電一體化技術被廣泛的應用。
一 機電一體化的核心技術
機電一體化是各項技術的綜合,其核心技術主要機械技術、系統技術以及自動控制技術等,下面本文就簡單的介紹機電一體化中的核心技術。
(一)機械技術
可以說,機械技術是機電一體化技術的基礎,該技術的重點是怎樣和機電一體化技術相協調,并利用其新技術來更新自身的發展觀念,實現機械技術在結構上和性能上的轉變,既能夠滿足體積和重量減少的要求,也能夠實現提高精度改善性能的目標。
(二)系統技術
機電一體化中的系統技術就是以整體的概念組織和應用相關的技術,并從全局的角度出發,將總體分解成相互聯系的各個系統單元。在該技術應用中,接口技術是一個關鍵的因素,是實現系統技術中各個部分相互連接的重要保證,因此說對于接口技術需要重點把握。
(三)自動控制技術
自動控制技術就是在自動控制的理論下根據經驗和實際情況進行系統設計,設計后的系統仿真,該技術包括了速度控制系統、高精度定位控制系統以及自適應控制系統等,能夠實現自動的信息記錄和檢索。
(四)計算機技術
計算機技術在機電一體化技術中占據著重要的地位,計算機技術和信息技術相融合,能夠實現信息的高精度交換和存取,運算速度快且精確度高,同時計算機技術還包括了人工智能技術以及神經網絡技術等,這些技術的應用對于機電一體化技術的發展都起到了重要的作用,所以說計算機技術是機電一體化核心技術中的關鍵因素。
(五)傳感檢測技術
傳感檢測技術是機電一體化技術系統中的感受器官,能夠實現自動控制和自動調節,傳感檢測技術的功能越強大,整個系統的自動化程序就越高,因此說要采取措施提升傳感檢測技術的功能強度,促進機電一體化技術的發展。
二 機電一體化技術的主要應用范圍
(一)數控機床
數控機床及相應的技術經過發展已經在結構和功能上獲得了明顯的提升,機電一體化技術的應用更能夠實現操作和控制上的高精確度。如在開放性設計中,實現硬件結構和功能模塊的層次性和兼容性,并符合接口的標準,這樣能夠提高使用效益;再如機電一體化技術能夠為數控機床操作提供面向車間的編程技術,并能夠實現二維和三維加工的動態仿真。除此之外,應用機電一體化技術還能夠實現軟件的模塊化設計,這樣既能夠豐富數控功能,也能夠實現對數控機床操作的多渠道控制。
(二)鋼鐵工業中的應用
機電一體化技術在鋼鐵工業中的應用主要在于交流傳動技術的應用,隨著電力技術的發展,該技術獲得了飛速的發展,數字技術的發展帶動了交流傳動取代直流傳動。現在無論是較大容量的電機或者是較小容量的電機,都能夠使用同步的電機或者是異步電機實現可逆平滑調速。這一進步要得益于機電一體化技術的發展。
(三)制造業中的應用
在制造業中,機電一體化技術中的柔性制造系統能夠帶動制造業的快速發展,該系統是計算機化的制造系統,是由計算機、數控機床以及自動化倉庫等組成的,在機電一體化技術的帶動下,能夠實現隨機的且實時的進行制造生產,并且其生產能力能夠滿足制造業的需求,尤其是適用于多品種的小批量生產中更能夠發揮功效。
三 機電一體化技術的發展趨勢
上文中從機電一體化的核心技術及其廣泛的應用兩個方面進行了論述,隨著科技的進步,機電一體化技術也朝著更為廣闊的空間發展,下面本文就從以下幾個方面論述幾天一體化技術今后的發展趨勢。
(一)數字智能化
計算機網絡技術的發展為機電一體化的數字智能化設計奠定了堅實的基礎,例如虛擬設計、集成制造等都將在今后的發展中成為可能。數字智能化要求機電一體化技術產品需要具備高可靠性、可維護性以及便捷操作性的特點,同時,高性能以及高速的處理使得機電一體化的產品具有一定程度的人工智能也是可能的,由此可見,數字智能化是機電一體技術今后發展不可避免的一大趨勢。
(二)微型化
微型化是指機電一體化技術想著微型機器以及微觀領域的方向發展,微型化起源于上世紀八十年代,隨著技術的不斷進步已經獲得了較快的發展,微機電一體化的產品具有體積小的特點,這樣能夠大大的降低生產的能耗,節約生產成本,同時由于體積小運動靈活,能夠廣泛的在軍事及醫療方面應用,具有其他技術不能夠比擬的優勢。由此可見,機電一體化技術向著微型化的方向在不斷發展,有可能實現超精密技術的突破。
(三)模塊化
機電一體化技術下的產品種類繁多,生產廠家眾多,要研制出具有標準接口、動力接口等的機電一體化產品十分困難,但是有十分必要,因此說模塊化是機電一體化技術發展中十分艱巨的任務,但是也是不可避免的一種趨勢。例如研制出具有智能調速的機電一體化動力單元,具有圖像處理和測距等功能的控制模塊,這樣能夠更加清晰的進行操控,也能夠在這些模塊的基礎上研發新型的產品,能夠為機電一體化產品的生產廠商提供廣闊的發展前景。
(四)集成化
機電一體化技術的集成化發展,這其中既包括了其核心技術的相互融合和滲透,也包含了各種產品的優化和組合,集成化能夠實現機電一體化產品在生產中的同時加工、裝配以及檢測等多道工序,提高加工效率。為此可以將機電一體化系統中的各種功能進行分解,使各環節在實現協調運轉的基礎上再通過各項技術措施和硬件基礎將各個功能層次實現聯合,達到集成化發展的狀態,這樣能夠使其性能和功能實現最大化。今后機電一體化的產品向著多品種和小批量自動高效生產的方向發展,為了保證生產順利,集成化是一個具有潛力的發展趨勢,能夠將機電一體化技術的功能充分的發揮。
(五)綠色化
科學技術在帶來便利的同時也會造成一定程度的污染,給生態環境造成破壞,所以可持續發展已經成為當前各行各業發展的大趨勢,所以機電一體化技術的發展也要朝著綠色化的方向發展,實現產品生產的低能耗、低污染,產品使用之后還能夠循環利用,高技術的綠色化發展不僅是今后發展的趨勢,也是技術發展不能夠忽視的一個關鍵因素。
結束語:機電一體化是一項綜合性很強的技術,它融合了機械技術、信息技術等多個學科的知識,隨著技術的不斷進步各種技術的有點相互融合實現了機電一體化技術的不斷發展。本文就以此為出發點,從機電一體化技術的核心技術、在實際中的應用以及該技術今后的發展方向三個方面進行了論述。技術的進步帶動了機電一體化技術的發展,希望其在今后的發展中能夠有更廣闊的前景。
參考文獻:
[1] 阮瑞雪 淺談機電一體化技術及其發展趨勢 科技信息,2011年第17期
[2] 關善武 淺談機電一體化技術的現狀和發展趨勢 新課程(中),2009年第S1期
[3] 張克明 淺談機電一體化技術發展狀況與趨勢 中國科技博覽,2012年第19期
【關鍵詞】機電一體化技術 人才需求 調研
【中圖分類號】G717 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2015)17-0027-05
一 調研目的
調研吳中區及周邊機電類企業,通過對企業的用人標準、用人層次、招聘途徑、員工培訓以等各個方面的調研,分析企業對機電一體化專業人才需求、崗位要求、素質能力等方面的要求,探尋機電一體化專業人才培養中的關鍵問題和教學體系設計的思路,調整我校機電一體化專業下一步建設和發展的方向,為我校機電一體化專業辦出特色、辦出成效,為人才培養目標的修訂奠定基礎。
二 調研對象
調研對象為機電類國有、民營、外資等企業人事經理、部門經理、技術骨干、我校機電專業畢業生。具體企業有蘇州新火花機床有限公司、蘇州寶瑪數控設備有限公司等企業。
三 調研方法
1.典型調研
重點調查與我校機電專業長期緊密合作的企業。調研該企業的生產崗位,崗位要求,企業招聘要求,員工的學歷結構,企業管理制度,企業文化生活等。采用企業參觀、企業骨干訪談等形式。
2.重點調研
重點調查近兩年機電一體化專業畢業生。調研畢業生所在的企業、工作崗位、崗位要求、企業管理、企業文化等。
3.抽樣調研
針對開辦本專業來,抽樣采集優秀企業生的典型案例。調研優秀畢業生成長過程中,基本素養、知識結構、能力結構等要素與個人成才的關系。
四 調研內容
1.現狀及發展趨勢
機電一體化技術是制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎,是提高現代化制造產品質量和勞動生產率的重要手段。隨著高新技術的快速發展,機電一體化技術在現代工業生產中得到廣泛的應用,機電一體化產品的種類變得越來越廣泛,在各行各業自動化生產、制造、運行與維修及其他環節中都占據了極其重要的戰略地位。用高新技術來改造傳統產業,而且新技術本身也要形成產業化。
2.人才供需狀況
調研蘇州產業結構,裝備制造產業內的企業所占比重較高,圖1說明蘇州產業結構中裝備產業內的企業占到35%。
3.崗位技能情況
本次主要調研17家企業,了解企業的主要生產產品,企業的基本性質,企業的主要崗位,以及主要崗位的基本要求等。表1為調研企業的主要信息。
蘇州市教育科學“十二五”規劃課題“中職機電專業‘工學六合一’人才培養模式的實踐研究”(批準號:130502171)
本次對近兩年的畢業生調查中,對于機電一體化技術專業所覆蓋的職業崗位群進行匯總。用人單位對機電一體化技術專業畢業生所開設的崗位分布情況如下表2所示。機電一體化技術專業畢業生主要從事機電一體化設備的運行、安裝、調試、檢測和維護等相關的崗位,也有部分營銷及售后服務和生產管理工作。
在近兩年機電一體化專業畢業生調查中,不同性質的企業對近年來我校畢業生的整體素質和能力基本肯定,各單位對我校機電一體化技術專業畢業生的崗位能力提出不同的要求,見機電一體化專業崗位專項能力表。
五 調研分析
1.從業人員分析
企業中,目前招聘人員的途徑主要是通過傳統媒體廣告招聘、校園招聘會、人才資源中介機構、內部員工推薦、現場招聘會、網絡招聘等形式。職業學校學生主要以校園招聘會招聘為主。圖2為企業員工招聘渠道與招聘數量比例圖。
圖2 企業員工招聘渠道
對于各個崗位人才層次需求,不同類型的企業需求有很大的不同,但是總體趨勢是:技術工人的人才層次集中在高職和中專學生,現場管理人員集中在高職和本科學生;設計人員通常集中在本科生。其中調研的13家企業普遍認為高職學生基本素質好,基本功扎實,自我學習能力強,業務能力提升快,有團隊合作精神,也更便于管理,而且到具體崗位后,上手較快,并能勝任多個崗位需求。圖3為企業員工學歷層次分布圖。
圖3 企業員工學歷層次分布
對于現場管理人員來說,企業偏向選擇高職生和本科生,這部分人員都需要從基層做起,了解具體產品的生產工藝流程,能在現場指導工人解決生產加工中出現的問題。對于選擇高職還是本科生,企業的使用部門更多的是要看其工作中的表現和適應能力,并不是太注重其學歷。圖4為企業員工技能等級分布圖。
圖4 企業員工技能等級分布
2.課程設置分析
根據調研,明確機電一體化專業主要面向的職業與崗位,掌握具體崗位主要業務工作。表4為機電一體化職業崗位分析表。
結合企業具體崗位要求,將其細分于專業課程內,
并機電一體化專業的職業能力與課程相對應。
3.招生就業分析
2013、2014年我校招收的590名五年一貫制學生中,機電一體化技術專業人數穩定于13%。圖5為2013、2014年江蘇省吳中中等專業學校五年制專業招生比例。
近兩年,機電一體化技術專業畢業學生共190人,就業率100%,專業對率92%。在175名專業對口人名中,按機電產品制造、機電產品維修、機電產品銷售三個就業方向,見圖6:機電一體化技術專業就業方向比例圖。
4.同類院校分析
我校周邊開設機電一體化技術專業的職業學校有蘇州高等職業技術學校、蘇州工業園區職業技術學校、蘇州相城中等專業學校,它們都是江蘇省聯合職業技術學院的分院或辦班點,它們具有相同的機電一體化技術專業人才培養方案。我校五年一貫制按江蘇城市職業學院招生,在江蘇城市職業學院機電一體化技術專業的框架內,結合我校的特色,制訂出符合我區及蘇州市對機電一體化專業的需求而開發的人才培養方案。
以開發的兩分人才培養方案進行對比,我校的人才培養方案在修訂中,更具特色,主要呈現以下幾個特點:(1)崗位任務與職業能力更加細化。我校機電一體化技術專業在崗位工作任務與職業能力的分析上,圍繞機電產品安裝與調試、機電設備維護與維修、機械零部件生產、機電產品質量檢驗與管理、機電產品售后服務等核心崗位,更加具體,對職業能力要求與素質更加細化,培養方向更加清晰。(2)職業能力結構更加真實。我校機電一體化技術專業將職業能力培養細分為專業能力、社會能力、方法能力的三個維度,并呈現出具體的內涵。人才培養方案的實施更具可操作性。(3)課程的教學內容與要求更具針對性。我校機電一體化技術專業所包含的課程從課時分配、主要教學內容及要求、教學實施建設、考核方法等方面進行描述,為課程實施帶來更大的便利。
六 調研結論
1.人才培養定位準確
在充分調研的基礎上,我校機電一體化技術專業以“培養與我國社會主義現代化建設要求相適應,德、智、體、美全面發展,具備良好的職業道德和職業素養,從事機電一體化設備的運行、安裝、調試、檢測和維護等相關崗位的技術工作,適應生產、建設、服務和管理一線需要的發展型、復合型和創新型的技術技能人才”,作為人才培養目標,定位清楚,方向明確,符合企業、學生、家長的要求。
2.人才培養途徑有效
我校在該專業的開辦中,主要通過以下途徑來完成人才培養。
第一,以專業建設提升專業內涵。在學校宏觀調控下,機電一體化專業團隊緊抓各種機遇,以專業建設為抓手,全面提升機電一體化專業內涵。在專業建設中,積極參與省市級各項評估,反復錘煉機電一體化專業的辦學能力。近年來,專業教學設施設備得到不斷充實,師資隊伍不斷壯大,教學管理更加規范,學生就業形勢更加喜人。2013年機電一體化專業被評為省品牌專業。
第二,以課程改革促進教學效果。加強校企合作,在“工學六合一”教學模式下,開展課程改革。以機電一體化技術專業人才培養方案為綱領,開發專業課程標準,以建設校級、區級、市級精品課程為抓手,建設校本特色教材、課程資源庫。
以校企聯動、引入企業生產案例改革實訓課程教學。建立學校專業教師與企業工程師聯合教學團隊,指導機電一體化專業學生技能訓練。將企業生產案例引入校園,轉化為教學內容,貫穿于實訓教學中,提高學生技能訓練的針對性與實效性。通過第三方(企業工程師、區技能鑒定員)對技能訓練進行考核,提高考核的公平性。
第三,以技能競賽提升實踐能力。校技能節中車工、鉗工、維修電工等項目的開設,為機電一體化專業學生技能的選擇提供很大的平臺。積極參與蘇州市技能競賽,更大程度地提升師生技能的水平。
第四,以“三創”基地引導創業意識。機電一體化技術專業所在系部,建立了學校“車娛水”洗車行、“衣香坊”洗衣房,為機電一體化專業學生提供了創業平臺。課余時間在“三創”基地工作,提高學生創業意識,增加了創業的機會,提高服務能力。
3.教學改革成效明顯
機電一體化技術專業人才培養目標的要求,推動教學工作必須進行一系列的改革。首先是建設好一支教師隊伍。一方面以名師工作培養班、青年教師培養班的開設,梳理我校教師教育教學理念,增加現代職業教育改革意識。另一方面通過一些培訓,提高教師職業教育的各項能力。其次是大力提升課堂教學效果。結合職業學校學生特點,加強理實一體化、項目化教學,轉換教師角色,實現學生由被動學變為主動學。再次大力改革評價方式。將結果性考核轉變為過程性考核,嘗試學校考核轉變為第三方考核,從而實現學生考核的合理性、公平性。
4.師資實力雄厚
機電一體化技術專業有著一支知識扎實、技能過硬、理念先進的教學團隊,能夠勝任好機電一體化技術專業的各項教育教學工作。第一,校內教學團隊。機電一體化技術專業教師現有24人,師生比1∶16,其中研究生學歷(碩士學位)達到29%,高級職稱達到8.3%以上,獲得機電專業相關的技師資格達到100%。第二,兼職教師團隊。聘用蘇州新火花機床有限公司高級工程師高×強等8名企業專家、蘇州工業職業技術學院溫×芳博士等4名高職校教授參與教育教學工作。外聘教師為該專業教育教學注入更多新鮮的元素,為辦出特色專業提供有力的保障。