机电一体化技术对我国经济的影响

[摘 要]机电一体化是现代科学技术发展的必然结果.本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景,分析了机电一体化技术的发展趋势及对经济发展的影响.

[关 键 词]机电一体化现状发展趋势经济发展

现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命.在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”的发展阶段.

一、机电一体化概要

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称.

机电一体化发展至今已成为一门自成体系的新型学科.其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术.由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品.

二、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段.20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段.在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能.

20世纪70年～90年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段.这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础.大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础.这个时期的特点是：

(1)meehatronies一词首先在日本被普遍接受,大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认.(2)机电一体化技术和产品得到了极大发展.(3)各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持.

20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期.一方面光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究.同时由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系.

我国从20世纪80年代初开始了这方面的研究和应用.国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”.在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响.许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,取得了一定成果.

三、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步.因此,机电一体化的主要发展方向如下：

1.智能化.智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向.这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标.机器人与数控机床的智能化就是重要应用.

2.模块化.模块化是一项重要而艰巨的工程.由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事.如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置.这样可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模.这需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口.由于利益冲突,近期很难制定国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成.显然从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,模块化将给机电一体化企业带来美好的前程.

3.网络化.20世纪90年代,网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等都带来了巨大的变革.各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化.机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球.由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品.因此机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展.

4.微型化.微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势.国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展.微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势.

5.绿色化.工业的发达给人们生活带来了巨大变化.一方面物质丰富,生活舒适；另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染.于是人们呼吁保护环境资源,回归自然.绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势.绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高.设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途.机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废后能回收利用.

6.系统化.系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构.系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理.表现之二是通信功能的大大加强.未来的机电一体化更加注重产品与人的关系.

四、机电一体化技术对我国经济发展的影响

1.机电一体化技术对传统国民经济的影响.机电一体化技术在传统产业中的应用将大大提高企业产品的竞争力,促进产品的更新换代,对国家经济产生巨大的推动作用.一方面传统制造业直接拉动着自动化制造装备的整体需求.另一方面,新兴技术发展刺激了新的技术装备的发展,如信息、材料、生物等.还有战略性可持续发展所迫切要求的特种高精尖自动化装备的研究发展,如海洋、空间、地下资源开发,国防工业精密加工,微机电器件制造,等领域.所以,机电一体化技术对传统国民经济的影响是长期的、持久的,甚至是决定性的.

2.机电一体化技术与产品的应用.机电一体化在机械和电子行业的应用已相当普遍,如数控机床(ONC系统)工业机器人等,此外,机电一体化技术与产品应用于化工部门,能预先报警,减少停车事故造成的损失.减少电能和化工原料消耗,并提高产品质量：应用于电力部门,能提高发电输电稳定性,优化电力分配并避免重大事故；应用于生活方面,电子化家用器械减少了人们的家务劳动量；应用于现代管理部门,自动化办公机械大大提高了管理效率和辅助人们决策实施各种战略方案.

3.机电一体化与企业的技术进步.企业的技术进步表现在生产、管理等各个方面的现代化,由于机电一体化的出现,使得生产方式向“柔性”转化,并向综合（集成）自动化发展,使信息在生产经营管理中的地位显著增大.机电一体化产品的出现,使得工厂自动化、办公自动化和社会怎么写作自动化成为现实.

在企业管理中,机电一体化就是将市场信息供需变化有机的结合起来,成为指导生产的依据,所以把信息的收集、分析、技术经济预测和经营决策结合起来,用于指导生产、强化销售和技术怎么写作是保证企业常胜不衰的重要工作.

在未来的企业里,一流的机电一体化设备、机电一体化产品和机电一体化在管理中的应用,将是企业进步和发展的标志.

五、结语

综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求.当然与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明.

总之,机电一体化技术和产品已渗透到国民经济的各个领域,大幅提高企业的经济效益,促进经济发展,成为当今新技术发展的主流.