時間：2022-03-13 23:36:26
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篇機電一體化技術論文，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。
機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。
（二）生產能力和工作質量提高。機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。例如，數控機床對工件的加工穩定性大大提高，生產效率比普通機床提高5～6倍。
（三）使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。
（四）具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。例如，電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使其應用范圍大為擴大。
（五）調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中，而不需要改變產品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產品，可以事先存入若干套不同的執行程序，然后根據不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。
機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業生產過程的所有領域，因此，機電一體化產品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能，可以將其分成下述幾類。
①數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執行機構為機械裝置。
②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。
③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。
④電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電一體化產品還可根據機電技術的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。
二、機電一體化產品的構成及特點
機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。
（一）機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎，因此對機械結構提出了更高的要求，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。
（二）動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。
（三）傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。
（四）信息處理及控制系統。根據機電一體化產品的功能和性能要求，信息處理及控制系統接收傳感與檢測系統反饋的信息，并對其進行相應的處理、運算和決策，以對產品的運行施以按照要求的控制，實現控制功能。機電一體化產品中，信息處理及控制系統主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。
（五）執行機構。執行機構在控制信息的作用下完成要求的動作，實現產品的主功能。機電一體化產品的執行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構。執行機構因機電一體化產品的種類和作業對象不同而有較大的差異。執行機構是實現產品目的功能的直接執行者，其性能好壞決定著整個產品的性能，因而是機電一體化產品中最重要的組成部分。機電一體化產品的五個組成部分在工作時相互協調，共同完成所規定的目的功能。在結構上，各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起，構成一個內部匹配合理、外部效能最佳的完整產品。
機電一體化技術主要包括技術原理和使機電一體化產品(或系統)得以實現、使用和發展的技術。機電一體化技術是一個技術群(族)的總稱，包括檢測傳感技術、信息處理技術、伺服驅動技術、自動控制技術、機械技術及系統總體技術等。
1)機械技術。是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。
2)計算機與信息技術。信息交換、存取、運算、判斷與決策，人工智能技術，專家系統技術，神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
3)系統技術。即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。
4)自動控制技術。其范圍很廣，在控制理論指導下進行系統設計，設計后的系統仿真、現場調試、控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
5)傳感檢測技術。是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程度就越高。
6)伺服傳動技術。包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件，對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
二、機電一體化技術的主要發展趨勢
縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，未來機電一體化技術將朝著智能化、高性能化、網絡化、微型化、模塊化、綠色化等多方向發展。
2.1智能化
人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視。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。即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。隨著制造自動化程度的不斷提高，將會出現智能制造系統控制器來模擬人類專家的智能制造活動，并會對制造中出現的問題進行分析、判斷、推理、構思和決策。例如，在智能化房屋建設上增加人機對話功能，設置智能I／O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、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展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
2.2高性能化
高性能化一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性。它采用多CPU結構，以多總線連接，進行高速數據傳遞，采有精簡指令集機，實時多任務操作系統并進行處理。設置多重緩沖器，故障診斷，自動檢錯、糾錯，系統自動恢復等技術保證該機電一體化產品具有高性能。
2.3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情。例如，研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；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，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品，也可以擴大生產規模。這就需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。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?；瘜⒔o機電一體化企業帶來美好的前程。隨著微處理器性能價格比的迅速提高和微機械電子(MEMS)技術的飛速發展，各種機電一體化模塊將越來越多地出現在市場上。利用這些模塊，可以迅速方便地設計和制造出各種新的機電一體化產品。機電一體化是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。
2.4網絡化
網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活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?，F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(homenet)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(eolnputerintegratedappliancesystem，ClAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。
2.5微型化
微型機電一體化產品向微米、納米級發展，體積小、耗能小、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優越性。微機電系統是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執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。
2.6人性化
機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產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。未來的機電一體化將會加速它們與生命機體的相似性，更加注重產品與人的關系(人一機的協調)并與人共生(人一系統一一體化)，更關注適宜人的使用與操作、人的可靠性及安個性問題。
2.7綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化，同時資源減少、生態環境受到嚴重污染。于是人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生并成為時代的趨勢。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，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品具有遠大的發展前途。綠色化成了時代的趨勢，產品的綠色化更成為適應未來發展的一大特色。
根據上文所述，接口技術在機電一體系統中的分類主要包含機電接口和人機接口兩種，對接口技術在機電一體化系統的運用進行具體的分析，也應該根據接口技術的不同類型進行有效的分析。
1機電接口在機電一體化系統中的運用
首先，機電接口被應用在機電一體化系統中能夠作為模擬信號的輸入接口而存在，通常在機電一體化系統的運行過程中，對于機械系統的運行狀態信號的傳遞是由傳感器或者變送器負責，而接收并且模擬機械系統的輸出信號的則是機電接口。其原因是由于運行狀態的信號多為模擬的電壓或者電流信號，而電子系統對這些信號無法做到有效的識別和控制，只有通過機電接口對這些信號進行接收以及模擬，才能通過電子系統對這些信號進行有效的分辨，達到將機械系統和電子系統兩者有效結合形成一個整體的目的。其次，機電接口被應用在機電一體化系統中能夠作為模擬信號的輸出接口而存在，在機電一體化系統的正常運行過程中，不僅電子系統對于機械系統的輸出信號無法有效的識別和控制，機械系統對于直接由電子系統的輸出信號也無法做到有效的識別和控制，智能有機電接口來實現兩者之間的有效連接，機電接口能夠對計算機的輸出信號轉換成機械系統能夠識別的模擬電壓信號或者模擬電流信號，幫助電子系統實現對機械系統的智能化和信息化控制，完成機電一體化系統正常運行的目的。最后，機電接口能夠作為機電一體化系統中的開關信號通道接口而存在。在機電一體化系統的有效運轉過程中，不僅要對機械系統和電子系統的實時連接做好接口設置工作，還有許多需要需要處理的開關閉合和斷開信號、指示燈的顯示與熄滅信號、繼電器和接觸器的吸合與釋放信號等等需要處理，這些信號的模擬、輸入以及輸出同樣需要用到機電接口。因此機電接口也能夠作為保證機電一體化系統中的開關信號的正常運轉的開關信號通道接口而存在。
2人機接口在機電一體化系統中的運用
人機接口在機電一體化系統中的作用主要是負責將技術人員的指令翻譯成相關的信號輸送到機電系統中，進行控制指令與動作指令之間的信息交換，保證機電一體化系統能夠在工作人員的控制和管理下正常運轉。因此人機接口在機電一體化系統中的運用主要是作為拔盤輸入接口、鍵盤輸入接口以及鍵盤輸出接口而存在。其中撥盤輸入接口的功能主要是負責機電一體化系統中系統參數的修正與控制作用，能夠幫助工作人員對機電一體化系統中的諸多參數信息完成相關的調整工作，而鍵盤輸入接口則是作為向電子技系統中的計算機鍵盤輸入和輸出接口而存在，其能夠幫助電子系統中計算機與鍵盤之間的有效連接，其中電子系統的鍵盤又可以分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤，兩者分別具有不同的優勢和劣勢，然而總體都能夠滿足電子系統中計算機正常運轉的諸多功能上的要求。
3結語
總體來講，接口技術在機電一體化系統中的運用主要可以分為機電接口和人機接口在機電一體化系統中的不同運用，幫助機電一體化系統實現諸多不同的功能，以上功概括來講就是幫助機電一體化系統實現電子系統和機械系統的有效連接，實現兩者在連接過程中各個功能模塊的連接要求和運轉要求，從而有效的提升機電一體化系統的運行效率，提高機電一體化系統的產品質量。
作者：楊志威單位：廣東省輕工業高級技工學校
協會深刻認識到，在這輪全球性金融危機和產業結構調整的大潮中，行業結構調整實施越早，轉型升級就能越快。作為為下游行業提供加工裝備的縫制機械行業，實施結構調整的核心就是產品結構的調整和產品技術的升級，通過調整和升級去滿足下游行業的發展需求。而行業產品結構調整的方向就是發展智能、高效的機電一體化縫制設備，實現節能、省人工；產品技術的升級就是提升產品的技術和質量發展水平，推動產品由中低端向中高端升級，提高市場競爭力和品牌影響力。為此，近年來，協會抓住發展機電一體化高效縫制機械這條產品結構調整主線不動搖，推動行業步入增量取代存量的發展新周期，實現了行業平穩復蘇和持續發展，取得了較為明顯的調整成效。
一、多管齊下引導行業產品結構向
機電一體化方向快速調整
1. 通過編制《行業“十二五”科技開發指南》，明確將光機電一體化技術應用研究列為“十二五”關鍵領域，將高效電腦平縫機、電子花樣機等設備列為優先研發項目，引導企業向光機電一體化產品方向傾斜。
2. 通過協會主辦的國際展會鼓勵企業展示機電一體化新品。協會將2011、2013CISMA展會主題分別定為“質量、效益、綠色”和“品質、效率、智能”，通過舉行優秀新產品評選，以新產品獲獎等級來適當減免企業參展攤位費用的舉措進行資金獎勵，支持鼓勵企業創新和展示高效、環保的縫制設備。如，在CISMA2013優秀新產品評選中，獲獎的52個產品100%為機電一體化新產品。據協會對參力CISMA2013的40家骨干整機企業展示的產品進行初步統計顯示，機電一體化產品的展示比重已經由2011年的60%快速提升至 2013年的90%。
3. 定期舉辦行業機電一體化技術交流和《機電一體化技術研究與創新優秀論文》征文與評選表彰活動。自2011起，協會依托電子電控專業委員會工作，每年舉辦機電一體化技術交流，組織行業科技人員開展技術交流；連續舉辦了兩屆機電論文征文與評選表彰活動，征集論文上百篇，其中40余篇優秀論文被推薦至各類核心及國家學術期刊上發表。較好的發揮了促進電控技術研究和交流提升的目的。
4. 在國家發改委《產業結構調整指導目錄》等產業政策層面，積極將“機電一體化高效節能縫制機械”列為優先和鼓勵發展目錄，發揮了重要的產業調控和政策導向作用。
通過以上工作引導和推動，行業近年來產品結構調整步伐加快，機電一體化產品占比大幅提升。據協會2013年最新行業統計數據顯示，機電一體化高效節能縫制機械總產量占工業縫制機械總量的比例已由2009年的10%提升到目前的49%；平、包、繃等大宗主導產品中機電一體化產品占比由2009年的15%提升到目前的55%。其中，電腦平縫機2013年總產量高達270萬臺，同比猛增80%，首次超過機械型普通平縫機產量。
二、以實施行業科技支撐計劃項目為著力點
推動產品技術升級
為促進行業產品技術升級，創造具有自主知識產權的技術與產品，提升行業整體技術發展水平，在中輕聯的組織領導下，協會2008年聯合骨干企業向國家科技部申報了《高效節能縫制設備》國家科技支撐計劃項目，該項目于2010年正式批準立項實施。三年來，參與典型高效節能縫制設備課題研究的主要企業均已完成了各自負責的高性能電腦平縫機、電子花樣機和電控上袖機的整機產品試制、定型及示范生產線的建設。參與伺服控制系統課題研究的主要企業均已各自建成具備標準軟硬件接口及靈活定制功能的多軸縫制設備電控系統開發平臺，完成了典型產品的測試、定型、優化，建成了年生產能力1萬臺以上高性能多軸縫制機械伺服控制系統生產示范線。
經攻關成果聯合測試，高效電腦平縫機可實現5000針/分鐘，電子花樣機可實現2800針/分鐘、電子上袖機可實現3500針/分鐘的最高縫紉速度，產品平均節電30%，效率提升20%以上，機器噪音、振動等各項主要技術性能指標完全達到了國外先進技術水平。同時，該課題還累計14篇，申請專利16項，計算機軟件著作權 4項，開發完成面向電子套接機的運動學及動力學仿真分析軟件1套，縫制機械參數化設計軟件1套，完成制定行業標準8項，參與制修訂國際標準1項，國家標準2項。
通過組織實施行業科技支撐計劃項目，各參與企業累計配套投入科研資金近1200萬元，購置了一批先進高精密的試驗儀器與設備，培養了一批既有實踐經驗又有豐富理論知識的青年科技人才，科研成果在提升各企業自身科研技術實力的同時，也通過新產品的市場配套和示范推廣，有力帶動了整個行業的技術發展水平。如，北京大豪公司在課題研發過程推出的HSC高壓閉環系統、綿陽58所的HDSC全伺服系統、鮑麥克斯公司的MT系列多軸伺服系統、中捷股份公司WR系列系統在國內外市場上配套電子套結機、花樣機、曲折縫、鎖眼機、自動縫制單元等機器累計逾4萬多臺，創造產值近10億元人民幣，有效填補了行業中高端縫制設備電控系統領域的空白。
目前該課題已經結題并進入全面驗收環節，協會下步重點組織做好科研成果的行業示范和推廣，加快行業高效節能縫制設備的全面升級和更新換代。
三、以實施產品質量提升工程為抓手打造
關鍵詞：機電一體化 發展趨勢 機械工業
1前言
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，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域．由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化．使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化。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。論文 畢業論文
2機電一體化的優點
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進電子技術．將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱 其涵蓋“技術”和“產品”兩個方面．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+電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別機械工程技術由純機械發展到機械電氣化．仍屬傳統機械．其主要功能依然是代替和放大的體力 但是發展到機電一體化后．其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外．還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制、自動診斷與保護等 即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸．還是人的感官與頭腦的眼神。機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別是智能化 機電一體化產品的典型例子有：數控加工中心、機器人以及具有檢測控制性能的數碼相機等?？傊粋€機電一體化的系統主要是由機械裝置、執行裝置、動力源、傳感器、計算機這五個要素構成。
3 機電一體化的發展歷史
2O世紀6O年代以來．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后．刺激了機械產品與電子技術的結合，再后來計算機技術、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 大約到20世紀8O年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認：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：2O世紀9O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嶄露頭腳．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。
我國是從20世紀8O年代初才開始在這方面研究和應用。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做了大量的工作．取得了一定成果，但與歐美、日本等先進國家相比仍有相當差距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。它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科．隨著科學技術的不但發展．還將被賦予新的內容。
4 機電一體化發展趨勢的分析
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，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下：
4．1 智能化
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。誠然使機電一體化產品具有與人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。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，則是完全可能而又必要的。
4．2 模塊化
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，同時也可以擴大生產規模。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這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。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?；瘜⒔o機電一體化企業帶來美好的前程。
4．3 網絡化
20世紀90年代，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、政治、軍事、教育等人們日常生活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?，F場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(homenet)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(computer integrated appliancesystem，CIAS)，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無疑朝著網絡化方向發展。
4．4 微型化
微型化興起于20世紀80年代末，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，在生物醫療、軍事、信息等方面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兩類。
4．5 綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產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，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
摘要：機電一體化是一項交叉密集型技術，該技術的應用能夠促進機械工程領域的發展，本文對機械一體化在該領域的應用進行探究。本文立足于機電一體化內涵等理論，分析機電一體化的多元具體化應用，并對應用趨勢進行展望。
關鍵詞：工程機械；機電一體化；應用
引言
伴隨著現代社會不斷發展，各種科學技術不斷進步，完善。各類的學科融合也愈加密切。通過多種學科技術融合發展，極大的促進了工作效率，精化了發展途徑。舉個例子，就目前來看，機電一體化技術在多種領域的實際技術操作中都應用到。通過其技術的精確性和操作便捷性性等來大力的推進，改良了當前的工業生產，技術，管理層面的模式操作。需要注意的是，目前針對于此的技術操作仍屬于初級發展階段，還需后續不斷的研究深化。本文通過對其技術應用的分析為后續的研究發展做先行探索。
一、機電一體化內涵及作用
（一）機電一體化內涵
“機械電子學”，也就是機電一體化的學科表達，機電一體化技術是基于計算機技術進一步發展的新型技術。通過將計算機，機械制造，機械控制技術等技術融合貫通，互相聯系。來達成更為高效的操作需求。從上個世紀中期，就有開始將電子技術運用到機械操作中的實例，并取得一定的實踐成果。在后來的發展中，電子技術與機械技術不斷的融合發展。伴隨著機電一體化進程的不斷深入，更智能，更高效成為了后續發展的主旋律。以機電一體化為大綱發展，囊括機械制造，電子信息技術，機械控制，系統傳感服務等等，逐漸運用到了更多的領域。
（二）機電一體化作用
通過運用機電一體化技術，在機械制造領域來說能夠更好的去設計，匹配符合人們需求的機械產品。從而進一步推動當前的機械智能發展。結合實際的運用所需，當前運用機電一體化技術制造的產品多符合輕便，易于操作，攜帶等特點，能夠更好的為人們提供信息服務。伴隨著人工智能的不斷發展，工業生產自動化，控制自動化，電子產品自動化，以及智能機器人等等不斷問世，推動了行業發展。從大環境來看推動了當前的國體經濟發展，優化了當前的生產模式。
二、機電一體化技術的應用特點
（一）自動檢測
機電一體化技術與計算機操作技術密切相關。通過運用計算機技術來對機電一體化技術進行技術指導，操作指示，同時，計算機技術也運用在機電一體化技術的檢測，修正環節。通過對機械制造，機械設計環節的信息采集，數據分析。來對其進行技術檢測，針對操作過程中出現的程序錯誤和異常情況檢索，并通過計算機技術演算制定相應的應對方案。以警報預警的形勢對外傳送，便與操作人員發現處理。在通過計算機技術管理下進行機械制造，機械設計更具有安全性，穩定性與操作便易性。
（二）高精度
作為新型的機電融合技術，機電一體化具有高精度，高效率的特點，在進行機械制造，機械設計之前對其所需數據進行調控配比，保證操作步驟的準確性，極大的提升了操作效率。現代的設計，制造業不斷的完善發展自身生產的流程穩定性，準確性。保障了生產準確度，提升整體的操作規范性。舉個例子，在進行建筑施工時需要進行混凝土攪拌，其中投入的物料比是一個需要精確度較高的操作。而通過電子計算機技術對其實際的物料比調控，再結合機械按配比投入，保障了混凝土質量。整體而言，此種高精度的操作環節極大的提升了工程建設效率。
（三）低耗能
除此之外，機電一體化技術還有著損耗低的優勢，舊式的工程建設過程中，由于缺少計算機的精確管控，不能及時更進管理建設信息，在實際建設中出現問題時需要專業的技術人員進行每個操作環節的技術檢測。此種工作模式不僅浪費人工成本，還不能完全保障其檢測質量，操作效率低下。而計算機技術下通過即時使用的最低損耗量來進行工程建設，最大限度的降低了物料，建設成本損耗。
三、機電一體化具體應用領域分析
（一）監控領域應用
不僅僅是提升整體的工程建設效率，機電一體化技術還能維護建設過程中的設備運行，通過一體化技術來對工作環境中的建設儀器，設備進行技術，故障檢測，一般情況下，當出現檢測故障時情況時，檢測儀器通過警示，聲音，調節亮度等對外播報，便與技術維修人員更快的針對故障部位進行維修，在保障建設效率的同時降低建設損耗。而監控管理過程也能更為直觀的了解到建設進程從而依此制定后續的建設方案。
（二）調整施工精度領域應用
在過去傳統的工程建設中，在面臨建設精確數據時需要進行更多的人工演算，在出現設計誤差和偏差情況下，都有可能差之毫厘失之千里。從而影響到整體的工程建設質量。而引入機電一體化技術后，能夠更好的對建設施工過程進行精確調控。
（三）節能領域應用
在減少能源損耗，最大限度的運用已有材料方面，機電一體化技術可以很好的通過精確的電子計算來對現有物料配比，分配其建設任務。保持當前的各項建設數值維持在臨界工作值，在保證建設效率的同時最大限度的節省了建設生產所需材料。與舊式的工程建設相比，不僅是建設效率的提高，建設材料的節省，還能將當前的建設材料最大限度的使用，將各級建設環節緊密結合。
四、機電一體化應用領域趨勢與發展方向
（一）機電一體化的應用趨勢
就目前來看，機電一體化技術在今后的網絡信息安全維護，微電子技術，傳感器方面的應用將會有較好的發展前景。
伴隨著當前社會的不斷發展，計算機網絡，互聯網系統受眾越來越廣。所以，結合時展大環境，將機電一體化技術同網絡安全技術捆綁發展。實現一加一大于二的發展建設。在保障機電一體化技術的市場競爭力的同時，更為便易的為網絡用戶服務，保障其活躍用戶黏性。而機電一體化技術與微電子領域相結合，將其使用模式優化，更加靈巧，輕便。除此之外，機電一體化技術與傳感器的聯合應用，提高了操作精確性。
（二）機電一體化的發展方向
長久來看，機電一體化的今后發展延生方向有微型化，系統化和智能化三類。伴隨著當今社會科學技術的不斷發展，成熟，人們更傾向于使用便捷，操作簡單，輕巧靈便的工具。通過運用機電一體化技術將其與微型設計結合，必將受到人們喜愛，推廣。從工程建設方面來看，整體的操作流程繁瑣復雜，為了達成對各個操作建設環節的進度了解，從而更好的制定后續的建設方案，采用機電一體化技術對其調控，管理，整合建設施工的各項建設任務。此外，當前網絡的不斷發展，各項行業，建設設計都講求人工智能。在人工智能領域，結合機電一體化技術發展，提高生產效率，降低能源損耗。
結語
結合上述，本文文章旨在探討在工程建設，機電制造，設計中機電一體化技術的合理應用。在了解機電一體化運用技術后將其合理科學的結合到工程建設環節，提高建設效率降低物料損耗，提高建設精確性。在今后的發展過程中可與微型電子，人工智能領域相結合。彰顯其良好的發展前景。同時，通過本篇文章的表訴，為后續的研發人員做前行調查。望后續能有更多的專家學者投身于新型機電一體化技術運用不同的建設領域中。促進機械，機電建設行業發展。
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[關鍵詞]機電一體化 技能大賽 中職 機電專業 教學改革 技能實訓
中等職業學校技能比賽并不是社會新鮮事物，很多年前它就是我國技術學校、中專和大學內部選拔人才的一種方式，很多勞動模范和技術能手從技能比賽中脫穎而出。隨著職業教育不斷發展以及企業職業崗位對人才規格、能力要求的提高，傳統的中等職業學校對學生的培養方式已經無法滿足企業對人才提出的技能要求。所以，在國家教育部的指導下，全國中等職業學校技能大賽作為一種新的制度出現，開拓出一條“以就業為導向，以大賽促專業建設改革”的職業學校，不斷提升教學質量的革新之路。
大賽在推進職業教育教學改革方面進行了很多有效的探索和嘗試，取得了豐富的經驗，得到了學校和社會的認可，逐步形成了“普通教育有高考，職業教育有大賽”以及將技能大賽“覆蓋所有中等職業學校、覆蓋所有專業、覆蓋所有教師、覆蓋所有學生”的良好局面。大賽檢閱了職業教育的教學成果，同時展示了職教學生的精湛技能、認真負責的職業態度，體現了學生既有專業知識，又有拓展能力和實際操作能力的綜合素養。本人作為一名中職學校教師，從事機電專業教學已有6年，連續3年帶領學生參加青海省中等職學校技能大賽，經本人指導過的學生在青海省中等職業學校技能大賽中取得了優異的成績。現在此談談機電一體化技能大賽如何為我校機電專業教學指明了方向。
機電一體化技能大賽促進職業教育模式的轉變。
技能大賽促進了職業教育人才培養模式的根本轉變，體現了職業教育的根本特性，實現了引導職業教育科學發展。它不僅檢驗了學生的技能水平，檢驗了學校的師資力量，同時也檢驗了學校的課程建設和管理水平，是一場從學生到學校的全方位檢驗。
我校地處青海省互助縣，學校堅持以服務為宗旨、以就業為導向的辦學方針，在落實“培養我省產業群急需的一線技術工人”這個辦學目標上，把“工學結合、校企合作”作為人才培養模式的切入點，嘗試探索推進“1+1+1”的辦學模式，工學交替，半工半讀，把學生技能比賽、學科建設、實習實訓基地建設與職業資格取證作為工作重點，提高學生的職業能力與綜合素質，幫助學生順利完成由學生身份到企業員工身份的轉變與適應，把學校辦成特色鮮明、效果明顯、能適應經濟發展的技術工人的培養基地。
打造職業教育特色專業，培養技能型人才。
依據機電一體化大賽指導思想，調整課程模塊化設置在機電專業教學計劃中提出培養目標是“應用型、技能型實用人才”，除此之外，還要增加競爭意識的培養和創造思維的培養，突出職業道德教育，加強綜合職業能力和綜合素質的培養。另外，要體現使一部分學生畢業后升入高等職業教育繼續深造的目標要求。所以，課程設計要通過教育思想、體制、內容、方法、手段的創新，根據我省產業需求進行開發。結合我校情況，將課程設置分為幾個模塊：文化基礎模塊、專業理論模塊、技能實訓模塊和崗位訓練模塊。學生在學完文化基礎課和基本專業理論課后，設置鉗工、車工、維修電工、電子電器四個技能實訓模塊。不但要訓練學生的動手操作能力，而且要求學生取得相應模塊的職業資格等級證書，這樣有利于學校培養的學生更貼近于社會經濟發展的需求。
根據機電一體化大賽考核內容，提出技能教學方法為使教學過程更加符合當代中專生的特點，突出中等職業學生的職業技能培養，針對機電專業職業技能教學要求，提出技能教學方法。把以學習課程為中心轉變為以學會技術、完成任務為中心，以項目形式體現其教學內容。全國大賽機電一體化項目的主要形式就是用PLC編程實現任務控制，所以，我在《PLC技術及應用》課程教學中主要采用項目教學為手段，不斷提高學生分析問題、解決問題的能力，結合實際生產控制，制定相應的實訓項目，讓學生分組完成實訓項目，是學生不斷提高解決實際問題的能力。以PLC（Fx2n系列）為例，首先讓學生用學過的指令實現各種電氣控制線路圖，模擬實現工業生產控制中的小項目，如電機順序控制、工業洗衣機、自動軋鋼線、郵件分揀系統等；然后在機電氣一體化實訓臺進行分塊練習，熟練掌握每一個單元的自動控制功能；最終目標是將各單元組合為能夠實現不同生產要求的控制系統。這些技能訓練都來自我們身邊的生活和生產，學生對教學課題感興趣，認識到所學的東西非常有用，能解決現實問題，學習熱情自然高漲起來，從而學習的自覺性和主動性也隨著提高。教師積極利用這一點，引導學生主動思維，開始由教師提出問題，激發學生的興趣，引導學生分析問題、解決問題，再逐漸轉變為學生提出問題、自行分析問題和解決問題。這樣，不但提高了學生學習PLC知識的興趣，而且還提高了學生分析問題和解決問題的能力。
分析機電一體化大賽出題形式，開展實訓項目教學。
縱觀近幾年全國技能大賽機電一體化項目的試題，都是模擬企業中自動化控制要求較高的流水線生產設備設定的控制要求。當然，對這些題目我們在平時教學中不可能遇到，但是對于這樣的任務要求，可以拆分為幾個子項目進行處理，這就是我們近年來研究的實訓項目教學。筆者結合近幾年的機電專業課教學實踐，將實訓內容劃分成若干個可獨立進行的基本訓練單元，每個訓練單元對應一個實訓項目。以《維修電工》課程為例。這門課有一個明顯的特點，就是計算少，理解內容較多，動手能力訓練項目較多。那么，如何使學生更快、更容易、更輕松地學好這門課程呢？本人主要采用項目教學法進行學生的技能訓練。首先要圍繞專業人才培養目標和教學計劃要求，根據實訓室的具體條件設置維修電工實訓項目；接著按照基本技能訓練、專業技能訓練、綜合應用訓練模塊進行分類（其中綜合應用訓練項目可獨立設置為實訓課程，如電機與電器控制），以一個可獨立進行的、有完整教學內容的訓練單元作為實訓項目，并要求有成果展示。學生要根據實訓項目的任務要求，包括實訓目的、方法、步驟、要求、達到的標準以及所需的儀器、設備、工具、材料等，進行獨立的學習和訓練。最后，學生完成實訓項目并寫出實訓報告；教師要給出此次實訓項目的評價。經過幾年的教學摸索，結合平時的實際技能的教學經驗，這種項目教學法使教學效果有了明顯的提高。
從技能大賽中發現問題，加強教師的實踐能力。
隨著我省的開發開放，我校不斷探索推進“1+1+1”的辦學模式，即一年基礎理論知識學習、一年動手實踐能力培訓、一年到企業頂崗實習。在頂崗實習中，學生帶著任務按照崗位技能的要求參加鍛煉，企業按照準職工進行管理，讓學生參與具體的生產實際操作。同時，教師要與學生共同下企業，不僅把學生管理從學校延伸到企業，而且促進了“雙師型”教師隊伍建設，讓學生和教師在企業技術人員的指導下熟悉掌握新知識、新技術和新工藝，在生產實踐中得到鍛煉，以提高學生的綜合素質和職業能力。教師也可以接受新的專業知識和信息，掌握專業技術發展動態，了解企業和社會對本專業的需求。教師從技能大賽中發現問題并在企業實踐中尋求學習路徑和解決辦法，這是提高教師參加企業實踐的關鍵所在。產學研結合是促進教師學習專業知識、提高專業素質和專業能力的有效途徑。學校通過校企合作，積極開展技術攻關或產品研發，也可以利用本專業的技術力量，開展科技服務活動，培養教師的科研素質、創新能力和技術應用能力，提高教師的實踐能力。
隨著科學技術的飛速發展，教育的方法和手段應適應這一發展的需要，傳統的純理論教學已不能適應新的教育目標，加強實踐能力和創新能力的教育已勢在必行。本論文所探討的機電一體化課程教學方法及其教學改革策略的應用研究，是結合當前國內中等職業學校機電一體化類課程教學內容設置及其實驗實踐教學現狀而提出來的，能夠有效地提高機電一體化類課程的教學效果，對于這一類的理論知識多且深、動手實踐能力要求高的課程而言，必須要不斷加強實驗實踐教學的份量，而本論文也是重點探討如何開展實踐動手能力的訓練，對于進一步提高機電一體化類課程的實驗實踐教學效果無論是在理論方面還是在實踐方面都具有較好的借鑒和指導意義。
技能大賽是對我國職業教育成果的大檢閱，它不僅引導人們重新認識職業教育，而且讓社會重視和支持職業教育。中職學校以此促進教育模式改革、課程教學改革、人才培養、“雙師型”教師隊伍建設和實訓基地建設，形成了“普教有高考，職教有大賽”的新局面。
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關鍵詞：機電一體化系統；設計；方法論
引言
機電設備往往是多工程應用領域綜合產品，需要研發人員及從業使用人員具備多學科的背景知識。機電一體化系統設計方法論從系統全局的角度出發，全面闡述機電一體化的設備設計過程，對于研發機電設備具有極其重要的指導意義。在當今工業4.0背景下，機電一體化系統設計方法論被賦予了更多時代使命，需要解決更多實際問題。國內外學者的相關理論研究成果早已層出不窮，本文將研究分析國內外關于機電一體化系統設計方法論的發展現狀。
1機電一體化系統設計方法論的發展階段
機電一體化系統設計方法論與機電一體化的發展密切相關，而機電一體化的發展歷史目前可以分為四個階段。1950—1970年代，在第三次工業革命的大背景下，伴隨著計算機技術的發展，機電一體化已處于萌芽階段，但相關產品和技術沒有獲得成功與認可。1970—1990年代，得益于集成電路和微型計算機技術的發展，控制和通訊等技術得到突破性進展，同時自動化水平大大提高，機電一體化已形成獨立學科，處于初步發展階段。1990—2010年代，由于計算機、自動化等技術進一步極速發展，光學、智能算法等更多領域知識融入機電一體化學科，機電一體化處于高速發展階段。2010年至今，在工業4.0的大背景下，由于計算機數字仿真、網絡信息等技術的迅速發展，機電一體化技術處于繁榮發展階段，將對社會生產力作出更大貢獻。相應地，機電一體化系統設計方法論也隨著機電一體化技術的發展而出現。從1970年代開始，最初的理論研究集中在如何定義機電一體化系統，主要觀點來自歐美和日本。從1980年代末期學者開始對機電一體化進行系統設計方法論研究，主要是從系統的組成劃分角度出發，更加注重各部分的功能描述、物理特性及其相互間的邏輯關系，使人們更加深入了解機電一體化系統。1990年代開始，由于計算機技術的極速發展與大規模普及，機電一體化系統設計方法論開始有了新的發展方向，主要是從基于系統建模技術的仿真平臺出發，能夠模擬機電一體化系統，大幅節省機電產品研發周期與成本。
2機電一體化系統設計方法論的主要觀點
表1～3列出了機電一體化系統設計方法論發展各個階段對應的主要觀點。不難看出，表1是各國研究組織對機電一體化的定義，其從最初的機械與電子簡單相疊加，發展到包含機械、電子、電氣、通訊、控制、網絡等多學科交叉融合，并且直到現在仍在不斷更新，一直在反映著工業科技和理論研究的最新方向，但缺點是未能對機電一體化系統設計方法論進行深入的研究。相比于表1對應的僅僅定義機電一體化階段，表2對機電一體化系統進行了深入的設計方法論研究，都各自提出了自己的設計理論，更加全面地闡述了機電一體化系統設計的內涵。例如德國達姆施塔特大學的RolfIsermann在自己的研究論文里提出機電系統設計五塊論，把機電一體化系統比作人，由五個部分組成，包括控制、動力、傳感、操作和結構，分別對應大腦、心臟、五官、四肢及軀體，不過缺點是對各部分的特點和融合設計考慮較少。表2中的方法論缺點在于太偏重于理論方面研究，雖然嘗試著引入數學物理模型，但不能較好地描述實際系統，面對日益復雜的機電系統越來越吃力。如表3所示，由于計算機仿真技術在現代工業產品設計中起到了越來越大的作用，而仿真軟件平臺的核心技術理論在于建模，研究者紛紛提出基于各自建模理論的機電仿真設計平臺或系統設計方法論，部分軟件在機電設計領域得到了廣泛應用和商業化，例如20-Sim、AMESim和Dymola等。
3機電一體化設計方法論發展趨勢預測
從機電一體化系統設計方法論的發展來看，未來方向會越來越圍繞計算機仿真為核心來建設，主要發展趨勢如下：
3.1多個軟件聯合仿真成為方法論關鍵技術
在計算機技術日益進步的今天，很多商業機電仿真軟件建模模型庫更加接近物理實際，算法更加豐富，界面更利于互動，操作更加容易，兼容性和穩定性更好，功能越來越強大，但是在多學科仿真方面還不夠完善。而機電產品往往涉及到機械、電氣、電子、氣動、液壓、熱力學、磁場、光學等多學科，目前單一的仿真軟件無法擅長上述所有學科建模，因此將各機電軟件自身最擅長的學科聯合起來，取長補短，對機電系統進行聯合仿真，提出相應方法論，可以達到最佳效果。
3.2方法論更加注重機電系統各組成部分邏輯
由于仿真軟件模型越來越能反映實際物理模型，機電系統模型更加真實，方法論對于基于純數學工具建立機電模型的能力要求在逐步削弱，而基于機電仿真的設計方法論會更加注重機電系統各組成部分的邏輯建設，使各軟件或各理論模型更加融會貫通地結合。
3.3方法論更加注重機電系統最優化設計
方法論應在系統設計的各個階段提出評價方法，利于優化設計評估。由于機電仿真軟件功能的強大，進行機電設計時可以利用軟件自帶的優化算法，在關鍵設計階段不斷進行優化。或者直接提出相應的系統優化方法，在設計流程中，把仿真和試驗作為其中的工具或步驟，來達到高效優化的目的。
3.4方法論更加注重機電系統創新設計
借助于計算機仿真，機電一體化系統設計方法論能夠更加快速地融合各學科知識，機電系統設計的周期必然變短，方案種類變多，創新元素也必然更容易產生、表達和實現，從而能更加高效地實現整個機電系統創新設計。
3.5工業4.0將會在方法論中得到體現
工業4.0的重要特征是大數據化，本質上是廣義工業智能物聯網信息共享交互，這也將在機電一體化系統設計方法論的發展中成為必然趨勢。例如方法論可以在設計、驗證、優化過程中每一個步驟都被數據化記錄，和機電產品在生產、運維和退役過程中表現出來的性能優缺點數據進行雙向物聯，可以在實際生產應用中預測問題、解決問題以及優化設計。
4結語
【論文關鍵詞】機電一體化教學改革專業特色
【論文摘要】針對機電一體化專業教學不能滿足經濟快速發展的需求這一現狀，提出了以實踐為導向的機電一體化教學改革。闡述了機電教學改革的必要性、思路和方法，提出在實踐環節深化改革，在專業培養方案上努力突出專業特色的重要性，淡化了原專業課和專業基礎課的界限，對課程實踐教學進行了改革，體現了機電教學的特色。
（一）引言
隨著現代化工業生產的發展，由氣動技術、液壓技術、傳感器技術、PLC技術、網絡及通訊技術等學科的強烈相互滲透而形成的機電一體化技術，已成為當今工業科技的重要組成部分。長期以來機電專業基本上是按照傳統的理論體系以學科為核心來組織教學，把傳授系統的理論知識作為組織教學的出發點，作為教學過程的主線和質量考核的主要標準，對學生系統地掌握理論知識，開發設計產品是有利的。但是也存在不足之處，學生畢業后大部分被分配在生產第一線，所從事的工作不是研究、設計、開發、決策等，而是操作設備、制定工藝、籌劃工裝卡具、調整試車、查找故障和排除故障，在學校學的知識相當一部分用不上，而現場工作所必需的工作能力又不具備。
（二）改革的必要性
隨著國民經濟的增長，社會對人才的需求也開始增長，社會對人才特別是機電一體化專業人才的知識結構提出了新的要求。舊的辦學模式在人才培養的方法和途徑上受到很大的制約，無論是人才的培養規格、課程體系的設置，還是實踐性教學體系的安排，都沒有完全擺脫傳統教育的模式，呈現出本科教育的“壓縮版”，使畢業生在理論研究的領域里“缺乏理論”，在技術應用領域內“缺乏應用”。有的專業由于課時設置不合理、教學方法陳舊等諸多原因，學生理論知識學習不扎實，又缺乏必要的社會實踐與動手能力，以至于課程結束后，了解的只是一些課本上的理論知識。在當前的教學中主要存在以下幾方面問題：1.學時太少。隨著教學改革的深入，機電專業課程和其它的專業課一樣，教學課時被明顯的縮減，存在著教學內容多、課時少的矛盾，如何在較短的時間內最大程度的提高教學質量是教學面臨的一大難題。2.教學模式單一。傳統的教學模式，往往只注重理論教學，在電機知識的介紹中，概念抽象，理論繁瑣，跟數學、物理及電路等相關課程的聯系很緊密。在電氣控制電路的原理分析、基本控制環節的設計、設計思想的敘述一般都較清楚。但由于原理圖多、文字敘述較抽象，學生又無實物接觸，在學習過程中普遍感到枯燥乏味，而且有關安裝位置圖、面板開孔圖、電氣接線圖及安裝、調試等工藝設計方面幾乎均未涉足，理論教學與實際的控制系統設計、制造要求存在著一定的差距。3.理論與實踐環節脫節。近年來PLC技術的迅速的發展，被廣泛地應用于多種場合，基于PLC的實驗系統無論其運行過程還是運行結果只能通過對控制對象的觀察得以了解，因此PLC教學的實踐環節更應強調對象模型的實例化與控制流程的動態演示。但受控對象往往由于其體積大、重量重、價格高、維護難等因素，難以大量裝備于實驗室，學生在實驗過程中無法感受到工程實踐中的趣味性、知識性和實驗成功后的成就感，在很大程度上挫傷了學生的積極性。4.生源整體素質下降。由于連年大幅擴招，生源整體素質有所下降，在接受能力和學習的積極性等方面都比過去的相對降低，許多基礎課的學習不夠扎實，給本課程的教學帶來了很大的困難。
（三）改革的思路
1.制定適應新形勢的教學內容。制定符合現代化建設要求的機電一體化專業教學計劃，遵循國家、省教委的有關文件精神，以綜合素質培養為基礎，以能力培養為主線。圍繞培養目標，對知識、能力、素質等方面進行合理的綜合安排，力求整體優化，培養實用的職業技術人才。（1）關于“機電一體化”內涵的認識。機電一體化技術從學科角度來看，它是集機械技術、微電子技術、計算機技術、電氣技術、信息技術的有機統一體，而不是機械技術、電氣技術的簡單組合體；從機電一體化技術的成果或最終體現來看，它則是在計算機控制下由機械本體、電、氣、液壓以及光電器件組成的產品或設備，是一個自動化的工作系統。（2）培養目標。機電一體化專業應培養德、智、體、美、勞全面發展，熱愛祖國，熱愛本職崗位，具有不斷追求新知識、實事求是、獨立思考、勇于創新、踏實苦干的精神，掌握基本文化科學知識和機電一體化專業必需的基本理論、基本技能，對現代機電一體化產品結構調整有較強適應能力的應用型高級技術人員、技藝型操作維護人員。
2.先進教學手段的應用。（1）運用多媒體進行直觀教學。課程中的原理圖、梯形圖、程序及電路圖較多，利用Authorware、Powerpiont制作成多媒體課件，集文字、圖片、動畫和聲音于一體，不僅僅大大減少了老師課堂上畫圖的時間，而且學生興趣倍加，容易理解，提高了教學效率，增大了課堂教學的信息量。（2）聯系生活，啟發學生思維。課堂教學重在理論聯系實際，運用生活中的實例，既有助于學生對理論知識的掌握，又有益于提高學生的興趣和對實際問題的思考能力。如在講解三相異步電機的變頻調速時，結合變頻空調原理和特點，來分析變頻空調與普通空調之間的區別，從而闡述變頻調速的優點，學生增加了生活知識和學習的趣味性。（3）與時俱進，激發學生的求知欲。教師應該與時俱進，了解課程最新的技術動態，并把它傳授給學生，只有這樣才能激發學生的求知欲，真正的把課教好。如在介紹直流電機中，運用高速磁懸浮列車的例子給學生進行了講解，從而大大提高了學生的興趣、求知欲和學習的動力。
3.改革優化實踐環節。實踐教學是技術應用能力形成的重要環節，也是高職專業教育教學的重點。為了培養學生專業技術能力，改革傳統的實踐教學模式，將實踐教學分為三個階段進行：（1）實驗技能訓練。實驗技能訓練主要包括專業基礎課和專業課中的實驗，使學生掌握基本實驗儀器的使用，基本數據的測量、采集和基本實驗方法的運用。（2）單項技能訓練。單項技能訓練主要包括金工實習、數控實訓等，學生進行基本技能(鉗工、機加工、電工)、職業基本素質(數控車、數控銑、加工中心的編程和操作)的訓練。通過訓練使學生掌握相應的技能，參加職業資格考核取得數控工藝員或數控車、銑、加工中心操作工等級職業資格證書。（3）綜合技能訓練。綜合技能訓練主要包括生產實習、頂崗實習等，學在實訓中，采用邊教、邊學、邊做的教學方法，通過典型零件數控加工案例引導教學設計，針對實際零件數控加工任務討論工藝解決方案，并在加工現場實施，形成不同零件加工效果的直觀比較和認識，以合作完成實訓教學過程。融“理論、示范、練習、反饋”于一體，將“教、學、做”合而為一。有效培養學生的技術應用能力。生根據實際生產任務，在不同的崗位上完成實踐任務，畢業后實現“零距離上崗”。
（四）建設特色課程
在課程設置上根據對企業人才需求情況和對近幾年畢業生就業情況的調查，以工作過程為導向，以工作任務或產品為載體，根據學生就業崗位群的任職要求，參照相關的職業資格標準，通過與企業有關人員共同論證，進行課程設置。課程內容的確立與工作過程各階段的任務密切相關，在與企業的深度耦合中，通過對職業崗位群從業人員和與職業崗位群有關的人員及專家進行調查，通過對在職業崗位上工作的學生的描述，經過分析、歸納、整理、綜合，確立職業崗位工作過程中不同階段的工作任務，將工作任務和內容轉化為學習領域的課程內容，通過對工作過程各階段的各級工作任務的使用頻率和難易程度進行分析，確定適用于不同層次的專業核心課程內容和學時安排。
關鍵詞 高職 機電類專業 畢業設計-頂崗實習一體化
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A
Graduation Design Guidance and Practice of Mechanical and
Electrical Majors in Higher Vocational Schools
CAO Jianjun
(Changzhou Textile Garment Institute, Changzhou, Jiangsu 213164)
AbstractThis paper analyzes the importance of graduation designs in mechanical and electrical majors for higher vocational education, summarizes experience of guiding graduation designs in mechanical and electrical majors adopted mode of Integration of graduation design and working practice, and characteristics of graduation designs in mechanical and electrical majors for higher vocational education were embodied.
Key wordshigher vocational education; mechanical and electrical majors; integration of graduation design and working practice
1 高職機電類專業畢業設計（論文）的目的與意義
2004年教育部辦公廳14號文《關于加強普通高等學校畢業設計（論文）工作的通知》指出，畢業設計（論文）是實現培養目標的重要教學環節。其在培養大學生探求真理、強化社會意識、進行科學研究基本訓練、提高綜合實踐能力與素質等方面，具有不可替代的作用，是教育與生產勞動和社會實踐相結合的重要體現，是培養大學生的創新能力、實踐能力和創業精神的重要實踐環節。①
機電類專業是高職教育中專業技術性強、就業行業口徑最寬專業之一,專業技術性、綜合性突出，其畢業設計是專業技術與行業企業生產實踐的綜合，是各單項技術、單項技能的綜合運用，是培養學生發現技術問題，從文獻、技術資料、生產實踐和調查研究中獲取信息，分析問題、并解決問題能力的關鍵教學環節。另外對提高學生寫作基本技能，提高學生綜合素質有著重要作用，可為學生的可持續發展提供源動力。
2 機電類專業畢業設計工作指導與實踐
筆者自2005年以來，一直擔任我校機電一體化技術專業、電氣自動化技術專畢業設計指導教師，并負責畢業設計的管理工作，對于采用“畢業設計+頂崗實習” 一體化模式，介紹一下我們的做法。
2.1 畢業設計與頂崗實習一體化
（1）時間安排一體。高職教育一般三年制，時間短，教學課程多，把畢業設計安排在頂崗實習期間，學生邊頂崗，邊畢業設計，時間上得到了保證。
（2）畢業設計、頂崗實習指導教師一體。頂崗實習期間，學生是雙重身份，既是企業新員工，又是學校學生。畢業設計指導教師同時也是頂崗實習指導教師，在進行畢業設計指導同時，進行學生崗位指導，使其更好的適應工作崗位。
（3）畢業設計課題內容與崗位工作一體。一般來說，課題由指導教師與學生一起探討確定。常見課題可分為以下幾類情況：層次較高的技術應用設計類，比如：RS智能繞絲機電氣系統的設計、鋼鐵生產火焰切割機PLC改造、基于TPC7062K觸摸屏的微生物發酵PLC控制系統等；裝配調試類: 高鐵用電器組件的裝配、單晶爐控制系統安裝與調試、橇裝式加油機的安裝與調試等；維護管理類：變電所系統管理及維護、英派斯跑步機使用及維護等；操作生產類：包裝機操作與維護、電纜生產操作流程、計算機主板SMT的生產工藝流程、二極管生產工藝等；技術文獻類：硬盤原理及其修復技術、機電一體化在紡織行業的應用與發展等。
可見，每一個課題均涉及不同的行業、企業，且與崗位工作密切相關。在畢業設計+頂崗實習一體化模式下，畢業論文內容與企業行業實際相結合，體現了工學結合的教改思路，體現了教學過程的實踐性、開放性和職業性。②
2.2 校內師生雙選、校企共同指導
校內指導教師實行雙選，教研室公示每位指導教師的基本情況、擅長的領域，學生選擇適合的老師, 而教師選擇專業和方向對口的學生。教研室根據學生工作單位、學生崗位、教師指導人數集中協調，確定每位學生的校內指導教師。企業教師一般由企業安排的師傅、班組長、部門負責人擔當，學生把相關師傅信息上報給校內指導教師，校內指導教師在走訪學生時，要與企業師傅詳細交流，了解學生頂崗實習、畢業設計的詳細情況。
2.3 規范畢業設計格式標準
高職畢業設計論文，雖然在內容深度上降低了要求，但在邏輯性、規范性方面對培養學生文字書寫、表達水平，提升學生文案處理能力方面具有重要意義。高職畢業設計格式一直沒有自己獨到標準，一直以來都向本科設計看齊。我們在本科院校的基礎上，加以調整，形成自己的格式標準。實施中，適當降低語句表達要求，但是論文層次、邏輯條理、文字格式、圖表格式嚴格按照標準執行，培養學生嚴謹、一絲不茍的工作作風。
2.4 多形式組織答辯
提高教師服務意識，采用多樣化的答辯方式。大部分在學校周邊參加頂崗實習學生，返校參加集中答辯。人數相對較多的企業學生，可以申請企業現場答辯，教研室業余時間組織教師深入企業，與企業師傅共同進行。個別學生因參軍、異地工作，采用書面答辯方式，提交答辯報告。
2.5 立體化指導、檢查監督
畢業設計過程中，指導教師采用電話、QQ、飛信、Email等方式加強聯系指導、督促，要求學生嚴格按畢業設計工作計劃實施，學生要定期向指導教師匯報階段成果。規定指導教師要利用業余時間，走訪學生。教研室統一組織中期檢查，加強檢查監督，每月要求指導教師上報指導學生狀態數據，如所指導的學生工作單位、工作崗位、企業指導師傅及電話、課題名稱、進度等信息，督促教師加強指導。
同時，學校組織實施“百名教師下百企業”專項畢業工作檢查，組織教師們交叉檢查學生設計情況及教師指導情況。學校教務對每屆畢業設計論文開展抽查、優秀論文評選活動，優秀論文推薦參加省級評選，起到了很好的監督、促進作用。
3 成效及思考
采用一體化的畢業設計模式，大大提高了學生畢業設計的積極性，打破由教師出題，學生擇題，理論完善，缺乏實踐的傳統畢業設計模式，較好地實現了每人一題，起到了師生互動交流及教學相長效果。這樣培養出來的學生，獨立思考能力強，專業發展潛力大，近年來的畢業生就業跟蹤調查，充分證明了這一點。
“畢業設計+頂崗實習” 一體化模式，適應高職學生現狀，可操作性強，也體現了機電專業畢業設計的高職特色，對實現專業目標培養目標起到了很好的促進。然而，從最終形成的文章上來看，內容上包括學生頂崗實習工作，又不僅是學生簡單的勞作總結，而是結合行業、崗位、工作內容及專業技術的再學習、再提升、再應用。這種總結性、應用性的文章書寫過程，幫助學生在平凡、簡單的崗位上，充分認識自己所從事的工作意義，更深入的了解企業、了解行業，從而更好地實現專業技術、職業技能的應用。但是，筆者認為，這樣的文章深度、廣度、設計性、原創性存在不足，嚴格意義上說，不能叫設計，筆者個人認為稱之為頂崗實結更為合適。
可以這么說，通過機電類專業畢業設計教學環節，提升了學生技術、技能、管理的可持續發展力，為其事業進一步發展和提升打好了基礎。希望不久將來，高等職業技術教育的畢業設計能夠形成自己的標準及規范，更好地指導一線教學實踐。
參考文獻
關鍵詞：機電一體化列車車輛檢修 計算機系統
中圖分類號：TV85文獻標識碼： A
一、機電一體化概念
“機電一體化”名稱是日本安川電機公司在19世紀60年代末的商業注冊時創用的，由機械學(mechanic)詞頭和電子學((electronics)詞尾組合而成mechatronics。目前已在世界范圍內得到認同，成為一正式英文名詞。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進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、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，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高?？啃?、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統上程技術。其中，機電一體化涵蓋技術和產品兩個方面，各種技術的相勺_關系如圖1所示。機械一體化產品小僅是人類肢體的延仲，還是人類感官與頭腦的延仲，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
圖1 機電一體化技術
二、機電一體化在鐵路車輛中的應用
早在18世紀，鐵路開始之初，鐵路車輛設計主要由機械工程師完成，并無電子學或反饋控制的引入。鐵路行業屬于成本密集型，軌道基礎設施的鋪造和維護、新車的研制與維修等都是大資金投入，都制約著鐵路行業，讓其謹慎前行。為提高鐵路與其他交通模式的競爭力，鐵路系統應逐步降低成本和能耗，這即意味著車輛應更加輕巧，機械結構更加簡易
鐵路車輛懸掛發展的前125年，其特性都是利用試驗方法來表征。
1809年，車輛轉向架就已獨立命名，但歐洲花了將近40年才在公共鐵路中使其規律化。自從19世紀60年代車輛動力學的出現，車輛懸掛系統的有效分析才算真正開始，計算機也越來越多地應用于完整車輛性能的分析和預測中，并在機械結構上獲得了獨特創新，如交叉支承、迫導向轉向架和單軸轉向架等?！爸鲃討覓臁钡牡絹恚耪嬲A示著車輛設計進入“機電一體化設計階段。
1、擺式列車
擺式列車，是一種特殊主動二系懸掛實例，其傾擺機構是機電一體化的典型結構，是小半徑曲線線路提速車輛的最佳選擇，可使車輛在普通路軌上的彎曲路段高速駛過而無需減速。歐洲國家大部分都發展了此類車輛，意大利的Pendolino,瑞典的X2000、西班牙的Talgo,德國VT611動車組以及瑞士的SIG。
圖2典型擺式列車截面 圖3擺式列車設計發展
擺式車輛通過曲線時，主動向曲線內側傾斜，降低乘客所感受的離心加速度。圖2是瑞典ADtranz設計的X2000車輛截面圖，車輛兩側空簧作為二系懸掛，安裝于傾擺搖枕之上，通過傾斜擺桿與轉向架連接，形成傾擺運動。傾斜擺桿能有效傾斜車體，且傾斜中心在車體地板面上。在歐洲，極力推薦采用機電作動器來取代早期使用的液壓作動器。圖3是意大利Pendolino截面，由Fiat提出，2000年用于瑞典，2001年用于英國。早期采用兩鋼彈簧簧作二系，液壓作動器垂直安裝于車輛中，受電弓通過一機械結構與轉向架相連，以避免與車體一同傾斜而導致的弓網離線問題。在SIG設計上，中間安裝一個大囊式空簧作為二系，用環形滾軸梁取代機械傾擺桿，設計獨立控制作動器對受電弓進行傾擺補償，作動器選擇上主要采用快速響應的機電作動器。
傾擺“硬件”―機械結構在小斷地改進，那么傾擺“軟件”―傾擺控制策略又是如何改變的呢？現代的控制理論發展都很成熟，關鍵在于軟硬件與實際錯綜復雜上況的配合，尤其對于控制系統的輸入提取剛開始，采用最直觀的控制方法，在車體上安裝加速度傳感器，計算橫向加速度調節量，驅動同向的作動器，采用經典的負反饋逐步調節。但突然消失的橫向加速度會使乘客感覺車輛存在運動問題，且傾擺機構在緩和曲線段反應慢。其后，則將加速度傳感器裝于不傾斜的結構―轉向架上，在反饋環中測試傾擺角再提供傾擺角度命令信號，抵消60一70%的曲線通過時疊加的離心加速度。但傳感器測試值包括曲線加速度以及由軌道小平順引起的橫向加速度，則需要濾波，否則將影響直線運行乘坐舒適度。此策略由會導致曲線進入區段的判定延遲。最后，利用車端信號的提前預測設計，以避免此問題的發生，較合理地實現了和機電一體化設計。
2、主動二系懸掛
若不大改變車輛結構，又要更進一步改善更高速車輛對軌道不平順的響應，提高乘坐質量，則關鍵設計是車輛二系懸掛的阻尼設計，目前較多應用機電控制，使普通的阻尼器變為阻尼可變且可控的減振器，“天棚阻尼”就是一典型設計。天棚阻尼控制是由美國D. Karnopp教授提出，是對車輛橫向振動進行控制。假設在車體和一個“固定墻”之間安裝一個虛擬的“天棚減振器”(如圖4所示)，這個虛擬減振器在列車運行時始終提供這樣的阻尼力:力的大小只與車體絕對速度有關，與轉向架和車體之間的相對速度無關、“天棚阻尼”控制因不需要建立系統的數學模型且極易實現，從而得到廣泛應用。
圖4天棚阻尼控制原理圖
可變阻尼減振器阻尼的調節通常有兩種方法―---調節減振器的節流孔大小和液體黏度大小，實際操作中，則因控制策略和執行機構的不同，而產生了不同類型的主動、半半動懸掛方式，尤其在日本、法國、瑞典(ABB)和英國等研究較多。目前，最優控制、魯棒控制、自適應控制和智能控制等現代控制理論都在逐步應用于車輛懸掛控制，電磁作動器以及磁流變作動器等也都不斷改進，軟硬件同步發展和應用，不斷提升著車輛機電一體化水平。
當下機電一體化設計理念最創新的當屬主動車輪的設計。近兩個世紀的車輛布置，都是1個車體、2個轉向架和4個輪軸固接輪對(固接式），固定的結構始終存在一世界難題―蛇行，一二系懸掛系統也僅是抑制運動失穩，調優車體內部乘坐舒適度。而主動車輪/獨立車輪/輪對的構想，打破了原有機械結構，兩車輪旋轉獨立，分別控制，直線運行與曲線通過同時兼顧，運用了更多的機電控制。但，因車輛速度提升限制、控制硬件―傳感器、控制器與作動器的相互協調問題、機電一體化單元的可靠性、復雜的車輛運行工況的難以預測問題以及車輛單元部件的繁多等，目前此設計應用推廣范圍尚窄。
另外，車輛的牽引和制動系統，這部分與電力電子更加相關，電力驅動、交流電機、輪轂電機以及電力再生設備都是高度集成，功能性強，都嘗試利用先進的電力控制來操作輪軌粘滑特性，整合控制系統來優化對接觸斑的利用。更加特殊的磁懸浮車輛中，更加繁雜地運用了機電一體化思想，將電、磁、機都很好的結合在一起，但此設計的社會價值和經濟價值一直受到質疑，有待技術的逐步成熟來緩解。當然，除了鐵路車輛本身，與之相配套的設備，如線路、售票系統(鐵路客票制票機和移動補票系統等)、車站以及車輛維修基地等，都有機電一體化系統的參與。
三、車輛檢修管理信息系統數據庫設計
1、數據庫系統及其結構
建立數據庫是開發車輛檢修管理信息、系統的基礎。數據庫、數據庫系統、數據庫管理系統、數據庫應用系統是數據庫技術最基本的4個概念。
數據庫(database,DB)是按照數據結構來組織、存儲和管理數據的倉庫，隨著信息技術和市場的發展，數據管理不再僅僅是存儲和管理數據，而轉變成用戶所需要的各種數據管理的方式。數據庫有很多種類型，比如最簡單的存儲有各種數據的表格以及能夠進行海量數據存儲的大型數據庫系統。
數據庫系統(database systems,DBS)是由數據庫及其管理軟件組成的系統。它是一個實際可運行的存儲、維護和應用系統提供數據的軟件系統，是存儲介質、處理對象和管理系統的集合體。
數據庫管理系統(database management system,DBMS)是一種操縱和管理數據庫的系統軟件，是數據庫系統的核心。它是位于用戶和操作系統之間的一個數據管理軟件。它對數據庫進行統一的管理和控制，以保證數據庫的安全性和完整性。用戶通過DBMS訪問數據庫中的數據，數據庫管理員也通過DBMS進行數據庫的維護工作。
數據庫應用系統(database application system,DBAS)是指系統開發人員利用數據庫系統資源開發出來的面向某一類事件應用的應用軟件系統，如工資管理系統、本文的車輛檢修管理信息系統等.
圖5數據庫系統示意圖
2、數據庫結構設計
合理的數據庫結構設計能夠提高系統的運行效率，保障數據的完整性及一致性，是系統實現的有力保障。通過上一章的需求分析，結合結構設計的步驟要求，在確定了本系統中的實體后，所設計的車輛檢修管理信息系統的數據庫結構圖如圖6所示。
圖6系統數據庫設結構圖
由圖6可知，在MySQL數據庫中建立并存放了5個表，信息表(liewei -info )、菜單信息表(menu- info )、檢修計劃表C overhaulplan_ info )、系統用戶表(user-info)和用戶菜單表分別是:列位(user-menu)。
1）列位信息表(liewei info )
列位信息表存放了列位管理、調車管理、入庫管理、出庫管理及移庫管理所包含的數據項，例如列位號，車號，在停車狀態，列車出入庫時間等。該表結構如表1所示。
表1列位信息表
2）菜單信息表(menu -info)
菜單信息表存放系統所有菜單，包括名稱、id、點擊后的對應操作等。該表結構如表2所示。
表2菜單信息表
3）檢修計劃表(overhaulplan-info )
檢修計劃表存放關于檢修計劃的相關數據項，比如列車號、修程、受檢停車列位、承修班組、工單號等。
表3計劃檢修表
4）系統用戶表(user info)
系統用戶表存放系統用戶信息，包括用戶類型、賬號(工號)及密碼。
表4系統用戶表
5）用戶菜單表(user menu
用戶菜單表存放用戶各自擁有的菜單，也就是對系統的操作權限。
表5用戶菜單表
結語：
隨著我國軌道交通規模的不斷擴大，一方面車輛檢修工作量會越來越大，另一方面，為運營安全提供保障作用的車輛檢修工作的重要性更加突出。而傳統的車輛檢修模式是按照規定的固定周期進行的周而復始的計劃檢修模式，檢修工作監管不力，檢修效率低，流程的隨意性大。因此，有必要建立一套完整的車輛檢修管理信息系統，并將其運用到車輛段的檢修工作中去，進行系統管理，以期提高車輛檢修效率及質量，保障車輛運行安全，提升車輛運行品質。
參考文獻：
[1]許平洋.基于可靠性的城軌車輛維修模式及應用.電力機車與城軌車輛，2008.06.
[2]冷慶君.我國軌道交通車輛檢修模式及建議.我國軌道車輛，2011.01
論文摘 要: 概括說明機械電子控制產業發展的情況,重點介紹計算機技術在機械電子控制產業領域以及工業生產制造和人們日常生活中的廣泛應用。
0 引言
現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革,同時給相關生產產業帶來了巨大的影響,提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發展,以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。
1 計算機技術與機電控制技術的發展概況
1.1 計算機控制理論的形成與技術的發展
忽略數字信號的量化效應,可以將計算機控制系統看成采樣控制系統,在這一系統中,將其中連續的環節離散化,則整個系統又可看成由不同的離散系統構成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中,使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統,控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論,逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。
自世界第一臺電子計算機問世后,計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理,同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代,出現了用于過程控制的計算機,實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制,通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展,計算機控制技術也隨之發生相應的變革,最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。
1.2 機械和電子控制技術的發展和現狀
在生產、科研等諸多領域里,有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。在二十世紀三十年代之前,工業生產多處于手工操作的狀態。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內,初步有了對工業生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現,直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化,同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展,且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有PID控制,PID是經典控制理論的代表,它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢,形成了自適應PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。另外還有模糊控制(FLC)、變結構控制等,均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。
2 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用
2.1 機電一體化的簡介和生產應用
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進電子技術,將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱,綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。它主要應用領域有數控機床,通過相應的數控技術,在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多CPU和多主線的體系結構,豐富了數控功能,也提高了生產效率。
柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用,是計算機化的制造系統。它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。在工業上,它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,更適用于多品種,小批量等的離散零件的批量生產。
交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用,尤其是在鋼鐵工業中,使復雜的矢量控制技術得以實現,無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。
可編程控制器(PLC)是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題,逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著PLC技術的進步,其應用領域更是不斷擴大,可采集存儲數據,還可對控制系統進行監控。PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。此外,隨著工廠網絡自動化的發展,PLC可實現通信及聯網功能,更有助于工業生產的控制過程的監控。如今,PLC技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。
2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例
計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合,不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去,這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產,更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。
PLC實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發展,人類活動的范圍不斷擴大,機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展,并從制造領域轉向非制造領域,各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用,很多領域,許多單一、重復的機械工作由機器人(也稱機械手)來完成。工業機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機,廣泛采用工業機器人,不僅可提高產品的質量與產量,而且對保障人身安全,改善勞動環境,減輕勞動強度,提高勞動生產率,節約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。
農業方面,機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡,以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端(Virtual Display Terminal),它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息,在屏幕上按操作者的需求,調用數據庫信息,顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。另外,還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡,將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室,由計算機應用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端,實現自動控制農機的操作。
PLC在自動售貨機中的應用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關,投入的硬幣值由PLC驅動數碼管顯示,經過光傳感器識別,通過判斷,進行下一步操作,經過PLC的系統控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活,也使PLC的應用更加廣泛。
交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用PLC技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間,這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。
電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業帶來了巨大的變革。現在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程,最初的橫機是手動橫機,只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術應用到電腦橫機中,通過電腦的自動控制,設計人員可對編織花型進行數字化設計,通過計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作,由計算機指令控制系統完成整個設計的編織,極大地提高了工業生產效率。
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展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。
3 總結
在機械生產領域,電子技術和計算機技術的融入發展,機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。通過不斷發展的計算機技術,使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。
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