机电一体化前景分析范文

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由机械技术、计算机技术、信息处理技术以及自动控制技术联合运用的综合技术就是机电一体化技术，它是微电子技术渗透到传统机械工程技术而产生的结合电气与机械工程、计算机与信息技术等为一体全新技术。机电一体化技术符合了当前高科技发展的要求，彰显了强劲的活力。

一、煤矿中采用机电一体化技术的主要方面

（1）提升机中采用机电一体化技术。矿井提升机是当前煤矿机电一体化技术以及自动化程度最高的设备，全部采用数字化交流、直流提升机。特别是对于内装式提升机，在结构上把滚筒与驱动融为一体，极大地简化了机械结构，实现了机械、电子、微机以及自动控制的综合体。而全部采用数字化提升机可靠性能高，利用总线形式使电器安装十分简易，另外，硬件配置更加简易，兼容性好。（2）在采煤机中利用机电一体化技术。在采煤机中利用的一个典型机电一体化技术就是采用电牵引采煤机。和液压牵引进行比较，主要具备如下特性：优良的牵引性。可为采煤机提供向前推进的牵引力，从而克服移动的阻力前进，还能够在采煤机下滑时实施发电制动，给电网回馈电能。在大倾角煤层中应用。在牵引电动机的轴端设置了停机时预防机器向下滑动的制动装置，由于所设计的制动力矩是电动机额定转矩的1.6～2.0倍，因此电牵引采煤机能够应用在倾角为40°～50°的煤层中，而无需其余预防滑动的装置。运行稳定可靠，使用周期长。液压牵引与电牵引不一样，后者除了电动机的整流子与电刷存在磨损之外，其余元件都没有磨损，所以工作稳定可靠，故障率低，使用周期长，维修量较小。反应快速灵敏，动态性能较好。电控系统能够快速调节各类参数，预防采煤机超负荷运行。结构简易、运行效率高。电牵引采煤机的传动结构简易、重量较轻以及尺寸较小，电能转变为机械能单次转换就实现，效率能够达到99％，远高于液压采煤机的效率（65％～70％上下）。自从我们国家在1991 年由煤炭总院上海分院和波兰的玛克公司共同合作，成功研制出了中国首台薄煤层强力爬底板电牵引采煤机（利用交流变频调速MG344- PWD 型）之后，中国的电牵引采煤机的发展非常快速。我国的很多厂家（如太原矿山机械厂、上海天地公司、西安煤机厂等）均能生产直流与交流变频电牵引采煤机，并且获得很好的推广与应用。经过将近20 年的研发，我们国家的电牵引采煤机技术不断完善与成熟，进一步促进了煤矿生产技术的前进。（3）在带式输送机中采用机电一体化技术。带式输送机已经成为我们国家井下煤矿原煤运输系统的重要运输设备，其主要特点是，能够长距离持续运输、运输能力大、运行稳定可靠、自动化程度高以及运行效率高等。所以是近些年来机电一体化技术的重点研究对象。当前所利用的启动方式大多为机、电、液一体化的CST 可控软启动。它是一类针对平滑起动输送大惯性载荷的专门装置，比如为金属矿石或者煤炭的长距离胶带输送机而研制的软驱动装置。一条胶带输送机能够采用一台或者几台CST 进行驱动。因为目前我国还没有解决在线监视与控制技术、动态分析技术及启动延迟技术，我们国家的带式输送机的中间驱动点不宜太多，通常是3 点驱动，因此输送机的单机长度以及输送能力难免受到限制。并且，输送机的监视控制设备功能较弱、稳定可靠性能偏低、灵敏度不够高以及运行寿命较短，与发达国家进行比较还存在明显的差距。

二、机电一体化在煤矿的应用趋势展望

以目前的技术水平来看，我们还有许多技术难关需要攻克，使其在将来满足以下几个方面的发展趋势：（1）加大开发拥有自主知识产权的与煤矿开采相关的技术，包括开采配套设备中拥有自主知识产权的核心装置，增加采用设备的科技含量；（2）在机电一体化设备中增加通信联网功能，从机电一体化过渡到综合自动化；（3）开发建立在微处理器平台上的矿井设备工况监测、运行状态监测系统；（4）开发适应极端危险、恶劣开采环境的煤矿机器人技术。

在科学技术日新月异的今天，信息流已经成为机电一体化的主要特色之一，设备产品在性能与功能方面都有了质的飞跃。如今，机电一体化技术构成了煤矿企业的技术支撑，同时也是企业实行综合自动化的基础。机电一体化技术广泛应用于煤矿企业的开采、掘进、输送等个作业环节，大大提高了企业的综合实力，为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。

参考文献

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关键词： 机电一体化；应用现状；发展趋势

Key words： mechanical and electrical integration；application situation；development trend

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0110-02

0 引言

众所周知，现代科学技术极大地推动机械工业领域的技术改造和革命。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。近些年来，我国的计算机技术和微电子技术得到了长足的发展。在此基础上，这些技术被广泛应用到了机械工业领域，形成了机电一体化，不仅对机械工业的产品功能、构成和技术结构产生了重要影响，而且也给机械工业的生产方式及管理体系带来了巨大变化，使工业生产从“机械电气化”时代迈入了“机电一体化”阶段。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，不仅深刻影响着机电一体化的发展趋势，而且深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，并以蓬勃的生机向前发展[1，2]。

1 机电一体化概述

机电一体化的概念最早是1960年代末由日本安川电气公司提出，是将机械和电子技术集成结合起来所构成的系统的总称。作为一门新型学科，机电一体化已经建立起了一套自身的体系，并且随着科技的进步不断得到充实和更新。机电一体化的基本特征表现在：它从系统的视角出发，成功将微电子技术、机械技术、自动控制技术、信息技术、计算机技术、传感测控技术及电力电子技术的应用有机结合起来。作为一种系统工程技术，机电一体化通过对各功能单元进行合理布局与配置，使这些功能的高质量、高可靠性、低能耗价值得到了充分的体现，实现了优化系统的目的。一个所谓的机电一体化产品或机电一体化系统就由此产生。所以，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面[3]。需要特别指出的是，机电一体化技术并不是微电子技术、机械技术等新技术的简单拼凑，而是将以上技术群进行有机融合的综合技术。正是这一点，使机电一体化在概念上与机械电气化相区别。从发展历程看，尽管从纯技术发展到机械电气化，但这样的机械工程技术仍属传统机械。进入到机电一体化阶段后，其中的微电子装置不仅具有了和某些机械部件一样的功能，而且还具备了诸如自动处理信息、自动检测、自动调节与控制等许多新的功能。形象地说，机电一体化产品不仅可以替代人力去完成许多机械劳动，实现人手和肢体的延伸，而且还拥有了智能化特征，实现了感官与头脑的延伸。这一点也在功能上将机电一体化与机械电气化区别开。这个定义强调它将扮演越来越重要的角色机电整合。它在复杂的非线性上下文包括电脑和数字信号处理器（dsp），它存储和处理信息、通讯和互联网，这发送信息，以及各种计算机辅助设计（CAD）软件[4]。

2 国内机电一体化技术应用现状

当前我国正处于市场经济的发展阶段，尽管较之以往我们的机电产品出口取得了显著的成绩，但是仍然不能忽视存在的问题。正确对待机遇和挑战，思考并解决当前存在的问题无疑会有助于提高我国机电技术产品的水平和性能，对于完善我们的市场经济制度也大有裨益。从促进产业结构调整，推动完整的机电一体产业形成的角度看，我们的机电一体化面临以下两点任务：其一，要进一步推动传统工业技术升级，实现节能高效，这就需要对传统产业进行微电子技术改造。其二，大张旗鼓地开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代[5，6]。

首先，在技术政策上，要对能耗高、效率低下、不符合环保标准的传统产业进行限制，加快对落后产品的淘汰。同时，要鼓励对传统产业实施机电一体化技术改造。

其次，我国机电一体化产业覆盖面广，发展迅速，而我们的财力、人力和物力是有限的，产业的规划和发展不可能面面俱到，所以我们应建立机电一体化行业“协会”性质的统管合作机构，并赋予其职能，既有利于深入的行业调查，指导行业布点布局的调整，发展重点项目，又有助于制定出纵览全局的“机电一体化”发展计划和战略规划，以避免开发上重复、生产上撞车。

再次，通过“协会”的有效组织和广泛宣传，一来可以建立行业信息平台，及时分享更多的行业内部信息，二来可以增加产业在社会上的认知，使行业内外都重视和支持“机电一体化”的发展，既可以吸引外商到我国投资发展“机电一体化”的眼球，又可以更加方便合理调配资源。同时，尽管人民币升值短期内会减缓我国机电产品出口，但对技术贸易来讲，却可以利用此时的时机，大量引进相关产业的先进技术，反哺自身加工业，提高企业的利润空间。作为世界上最大的发展中国家，大力发展机电一体化技术，用微电子技术改造传统产业，开发数字化、智能化机电产品，既是振兴我国传统机电工业的新鲜血液和源动力，也是一条促使机电行业产业、产品结构调整日益完善的捷径[7，8]。

3 机电一体化技术发展趋势

Microelectro-mechanical系统（MEMS）一直是一个近年来热门研究领域。它也是一个快速增长的行业，它们的大小已经超过100亿美元，数以百万计的MEMS一直在等产品汽车安全气囊和喷墨打印机。MEMS技术已经应用到开发微型光学开关来处理高卷数据和话音通信的通信。MEMS本身是一个机电一体化极好的例子。作为另一个措施，表示的重要性小型化、美国政府投资270美元在2000年在国家纳米技术倡议关于人口统计学的改变，ASME报告中，“人口统计学是第二强大的力量改变世界的经济和社会。在未来40年，世界人口预计将将增长50%左右。婴儿潮一代将进入高级成熟度然后年老。“然后，报告触动了几个具体的方面包括欧洲和日本人口迅速老龄化趋势。虽然报告中没有讨论ASME，这种趋势将激励机电朝着人性化方向发展，如护理机器人的研发被称为人类友好的机电一体化。美国机械工程师协会（ASME）最近发表了一份报告，题为《机械工程在21世纪的发展趋势》，其内容主要介绍了从20世纪到21世纪机电一体化的进展和今后发展的趋势。它从以下四个类别描述了工程学的变革趋势：技术变革、人口变革、经济变革和社会变革。随着科技的进步，以下八个领域将会是机电一体化发展的主要途径：信息技术、微型化、材料科学、生物工程和医药、能源、运输、环境工程和制造业等[9，10]。

4 结论

在经济全球化趋势逐渐增强，市场竞争日趋激烈的当今社会，机电一体化的发展对优化本国的产业结构和发展本国经济具有至关重要的作用。机电制造思维是基于现代工程教育而逐步兴起和发展起来的。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和产物。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，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。总而言之，机电一体化技术作为机械技术，信息技术，电子技术和计算机技术的融合、发展与延伸，在经济社会不断建设发展的过程中占据着极为关键的地位。我们需要明确机电一体化技术未来发展方向，妥善处理机电一体化技术在发展过程中面临的问题与障碍，推动机电一体化时代的全面发展。

参考文献：

[1]安红杰.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2012，（1）：37.

[2]刘莎，周泉.机电一体化的发展趋势分析[J].产业与科技论坛，2012，（3）：108-109.

[3]黄恩勇.机电一体化的核心技术与发展前景分析[J].河南科技，2012，（1）：79.

[4]刘波.机电一体化的现状和未来发展.科技传播，2012，（10）： 39-40.

[5]张洋.机电一体化技术的应用现状及发展趋势.产业与科技论坛，2012，（4）：114-115.

[6]贾启升.简述机电一体化技术发展状况及趋势.中小企业管理与科技（上旬刊），2012，（1）：195-196.

[7]刘耀海.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势.信息系统工程，2012，（10）：89-95.

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【关键词】

煤炭生产；机电一体化；重要意义；应用实践

引言

在煤炭开采生产中，机电一体化的应用范围越来越广，许多新技术开始逐渐应用到煤炭生产中，给煤炭开采带来很大便利和安全保障。随着科技的进步和新技术研发的增多，我国已经可以自主生产用计算机监控的掘进机、胶带运输机、矿井供电设备等。另外应用于煤炭安全生产监控系统、矿井生产自动控制系统、信息管理系统、装备调度系统等新技术产品也得到广泛应用。机电一体化给我国煤炭生产带来安全、可靠、高效提供了保证，实现了煤炭开采的自动化、智能化和数字化。

一、机电一体化技术应用于煤炭生产的重要意义

一方面，促进工作效率的提升。在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，是对传统手工工作方式的重大变革，越来越多的新型机电设备的广泛应用，对传统的煤矿生产模式进行了完美的转型和升级，不仅能降低矿工朋友的劳动强度，还能大幅度的提升劳动生产效率。另一方面，促进生产安全系数的提升。在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，不仅能让矿工朋友摆脱繁重劳累的体力活动，还能避免在粉尘满天飞、潮湿阴暗的环境中高负荷、长时间的生产体力劳动，从而在提高煤矿生产安全系数的同时保障广大矿工朋友的生命安全，而利用机电设备替代传统的煤炭资源挖掘、运输和提升等危险大、任务重的工作，极大的确保了煤矿企业的安全高效生产和运作。同时，促进劳动效益的提升。在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，在提高企业生产效率的同时也提高了生产的劳动效益，煤矿企业获得更多的经济效益的同时，广大矿工朋友的薪资待遇也大幅度的提升，极大的改善了生活质量，并随着矿工工资收入的提高，极大的促进了当地经济的飞速发展。

二、当前煤矿生产机电一体化产品现状

煤矿机电一体化产品已在许多煤矿得到广泛应用。国产的以计算机为核心的电牵引采煤机、全数字直流提升机已占领国内市场，我国已能生产用计算机监控的掘进机、胶带运输机、矿井供电设备等。另外煤矿安全生产监控系统、胶带机集中控制系统、矿井生产过程自动控制和信息化管理、图像监视井下关键设备和主要工作地点、调度室的装备实现数字化、计算机网络管理系统在生产调度、财务、人力资源、设备、销售及办公自动化都得到了普遍应用。煤矿机电一体化产品实现了设备的自动化、智能化、信息化等等，为煤矿生产实现高安全、高可靠、高效率和高效益提供了保障。

三、机电一体化技术在煤矿生产中的主要应用实践

（一）采煤机械设备方面的应用

机电一体化技术在采煤机的一个典型应用就是电牵引采煤机。它具有许多液压牵引采煤机不具备的优势和特点：良好的牵引特性。在采煤机前进时它可以提供牵引力，在采煤机下滑时它还可以进行发电制动；可用于大倾角煤层。牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，可用在四十度至五十度倾角的煤层，而不需要其它防滑装置；运行可靠，使用寿命长。与液压牵引相比电牵引采煤机机械传动结构轻便简单，只做一次转换电能转换为机械能，转换效率可高达百分之九十九，而液压采煤机的电能转换机械能的转换效率只有约百分之六、七十。

（二）提升机械设备方面应用

目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备是矿井提升机，为全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机，在结构上将滚筒和驱动合二为一，大大简化了机械结构，充分体现了机械～电力电子～计算机～自动控制的综合体。而全数字化提升机高度可靠，采用总线方式，使电器安装大大简化，此外，硬件配置简单，互相兼容。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化提升机，其核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统，其性能先进、操作简便、准确可靠。

（三）矿井安全生产监控方面的应用

矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。采用机电一体化技术可以对煤矿机械的运行状态进行全线的在线监控，若出现了故障便可以自动的进行报警，并及时的诊断出故障的具体发生部位，大大简化了设备的检查维护工作，也节省了机械的使用维修费用，停机维修的时间也得到了极大的缩短，从而有效提高了机器的正常运作效率，延长其使用寿命。

（四）输送机械设备方面的应用

带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点，已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置，一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术，我国带式输送机的中间驱动点一般为三点，这样就限制了输送机的单机长度和运量。与发达国家比，我们还有不小差距，因此，在这方面我们还需加大科研投入，早日突破技术壁垒，以提升机我们电一体化的应用水平。

四、总结

综上所述，为了增加经济效益和劳动效率，机电一体化的运用使煤矿技术有了广阔的发展空间。相信在机电一体化技术普及的以后，我国煤炭事业会得到更加平稳、健康和高效的发展。

参考文献：

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中图分类号：TH-39 文献标识码：A

引言：现代科学技术的发展极大地推动机械工业领域的技术改造与革命。在机械工业领域，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、产品机构、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。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，并蓬勃向前发展，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。

1.机电一体化概述

1.1机电一体化的定义

所谓机电一体化就是指通过将微电子技术应用在机械的主功能、动力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模块上，并利用相关软件将电子装置与机械装置有机整合在一起所构成的系统的总称。从字面上的定义可以看出，机电一体化技术并不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。因此，机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面的内容。

1.2机电一体化的关键技术

机电一体化的关键技术主要包括信息处理技术、精密机械技术、自动控制技术、检测与传感器技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等几个方面的关键技术，以下将分别给予详细的说明。

1.2.1信息处理技术

所谓的信息处理技术就是指在生产基于机电技术的相关产品的过程中，对与产品生产过程相关的各种参数和状态以及自动控制有关的信息所进行的处理。

1.2.2精密机械技术

精密机械技术作为实现大多数机电产品的核心和基础技术，它是实现大多数机电产品的相关功能和构造功能的重要前提和首要的技术支撑。

1.2.3自动控制技术

自动控制技术主要包括精度较高的速度控制、定位控制、自适应控制以及补偿和校正等技术。而且随着自动控制技术的不断发展以及功能的不断增强，基于自动控制技术产品的质量在获得不断的提高。

1.2.4检测与传感器技术

检测与传感器技术主要用于实现各种基于机电技术产品运行时的相关参数、工作状态以及其他相关信息的接受，以及参数和相关信息准确度的检测，通过检测以后，将其接受的信息传送给处理装置，然后由处理装置来实现产品运行过程的自动控制。

1.2.5伺服驱动技术

伺服驱动技术主要是基于机电技术产品的驱动装置设计中的核心技术，它作为驱动设备执行操作的重要支撑技术，在很大程度上决定了基于机电一体化技术的产品质量。

1.2.6系统总体技术

系统总体技术是用系统的观点和方法，从整体目标出发，将基于机电技术产品的总体功能划分为若干个各功能模块，然后结合各个功能模块的实际情况，找出能够有效解决各个功能模块实际需求的可行技术方案，再把相应的技术方案进行汇总，从而设计出合理的功能技术方案。

2.当前机电一体化技术主要的应用领域

2.1数控机床数控机床及相应的数控技术

经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在:总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构；开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益；WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制；大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能；能实现多过程、多通道控制；系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

2.2柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

2.3交流传动技术

传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

3.机电一体化的发展状况及趋势

3.1机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：

（1）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。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

（2）20世纪70—80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出现，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:mechatronics一词首先在日本被普遍接受，末期在世界范围内得到比较广泛的承认;机电一体化技术和产品得到了极大发展;各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。

（3）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，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，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，使机电一体化进一步建立了坚实的基础，并且逐渐形成完整的学科体系。

3.2未来机电一体化技术的发展趋势

在未来，利用高新技术对机电一体化进行改造与提升，机电一体化涉及的学科领域很广，是一门独立的综合性、交叉性学科，我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新，利用高新技术对机电一体化产品进行创新设计，推进产品设计的智能化，自动化和快速化，才能赶上或超过世界发达国家机电一体化水平，提高产品的市场竞争能力。

此外，新一代的机电一体化系统的开发，设计和研制各种性能优良、稳定高效的机器人和机电一体化设备，实现各种作业的柔性化和自动化，使机械设备具有更高的柔性。其具体表现在：

（1）计算机集成制造系统。在CIMS发展过程中，要注重人机一体化。在CIMS系统，中处于核心地位的过程控制级计算机，应配备必要的硬件和一定的软件功能。在软件方面，要做到计算辅助设计(CAD)和计算辅助制造(CAM)与硬件的有机结合，在发展过程中，要重视基本技术，不盲目追求高度自动化，数字化，逐步实现机电一体化的柔性、自动化、全局化。

（2）智能制造技术。智能制造系统(IMT)是由智能机器和人类专家组成的人机一体化系统，是在人类专家的指导下，做到人机的有机结合，而不是取代人，智能制造系统具有很强的自律能力。人机一体化能力，高水平的人机一体化(即虚拟制造技术)，在软件的支持下，有一定自组织能力，自我优化能力，自我修正能力，欧美各国都花费了很多人力物力在这方面的研究。

（3）绿色化也是机电一体化未来的一个研究热点，绿色化是指产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，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，而且是低能耗、低材耗、协调而可再生的产品。

4.结语

机电一体化是很多学科相互发展和相互促进的结果，随着科学技术的不断发展和进步，机电一体化相关技术所融合的技术将越来越广泛，而以机械和微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机电一体化的必然发展趋势，机电一体化的发展前景非常广阔。

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机电一体化技术的应用为现代煤矿生产自动化的实现奠定了坚实的技术基础。作为新时期背景下的煤矿企业，要想在竞争日益激烈的市场环境中谋得生存和发展，就必须注重机电一体化技术的应用，着力提高自身的核心竞争力，实现企业的可持续发展。基于此，以下笔者就结合自身工作实践，就现代煤矿生产中机电一体化技术的应用作出以下几点仅供同行参考与交流的浅显之见。

一、综述煤矿生产中机电一体化技术

最初的机电一体化技术的应用，起源于上世纪七十年代初，山西大同矿务局自行设计和制作与装备的综合型机械化采煤工作面，标志着机电一体化技术在我国问世，并从随后的八十年末期、九十年代的中期，机电一体化技术得到了迅速拓展，在煤矿生产中的应用也变得日益广泛。近些年来，随着科技信息时代的到来，微电子技术中的微型计算机的问世，信息技术迅猛地渗透到各行各业，尤其向机械工业领域的渗透最为强烈，且在与机械电子技术进行高效广泛地结合，现代煤矿生产中的机电一体化技术正是在这样的背景下，将机械、微电子、自控、传感测试、电力电子、软件编程、接口等现代先进电子信息技术进行综合运用的系统技术。虽然该技术为煤矿生产自动化奠定了坚实的基础，但我们必须清醒的意识到，当前我国对于这一技术的发展与西方发达国家存在较大的差距，加之我们煤炭工业兴起相对于其他行业要慢的多，作为新时期背景下的煤矿企业必须不断加大研发力度，引进先进技术，对现代煤矿生产机电一体化技术进行不断创新和升级，才能促进我国煤矿生产自动化的完全实现，助推我国煤矿事业迅速走向可持续发展的道路。

二、探讨现代煤矿生产中应用机电一体化技术的重要意义

通过上述对机电一体化技术的分析和我们工作中的实际应用不难发现，在现代煤矿生产中应用机电一体化技术具有十分重要的意义，但具体主要表现在以下几个方面：

（一）应用机电一体化技术于现代煤矿生产中能极大的提升工作效率

在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，是对传统手工工作方式的重大变革，越来越多的新型机电设备的广泛应用，对传统的煤矿生产模式进行了完美的转型和升级，不仅能降低矿工朋友的劳动强度，还能大幅度的提升劳动生产效率。

（二）应用机电一体化技术于现代煤矿生产中能极大的提升生产安全系数

在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，不仅能让矿工朋友摆脱繁重劳累的体力活动，还能避免在粉尘满天飞、潮湿阴暗的环境中高负荷、长时间的生产，从而在提高煤矿生产安全系数的同时保障广大矿工朋友的生命安全，而利用机电设备替代传统的煤炭资源挖掘、运输和提升等危险大、任务重的工作，极大的确保了煤矿企业的安全高效生产和运作。

（三）应用机电一体化技术于现代煤矿生产中能极大的提升劳动效益

在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，在提高企业生产效率的同时也提高了生产的劳动效益，煤矿企业获得更多的经济效益的同时，广大矿工朋友的薪资待遇也大幅度的提升，极大的改善了生活质量，并随着矿工培养收入的提高，极大的促进了当地经济的飞速发展。

三、现代煤矿生产中机电一体化技术的应用策略分析

机电一体化技术在现代煤矿生产中的采煤、提升和运输三个方面的应用最为广泛也是最为关键。基于此，以下笔者从这三个方面对机电一体化技术的应用策略作出以下几点分析。

（一）采煤机械设备方面机电一体化技术的应用策略分析

在现代煤矿采煤机械设备方面，电牵引采煤机是机电一体化技术应用的典范。由于该机械设备应用了机电一体化技术，其具备了传统液压型牵引采煤机无法具备的特点和优势，例如其牵引特性极佳，采煤机在前进的同时为其提供强大的牵引力，在下滑的同时能自行发电制动，在大倾角煤层中也是应用自如。传统的液压型牵引采煤机必须配备防滑装置，而电牵引采煤机则是采用的制动器，技术在倾角高达40到50度的煤层也能应用自如。尤其是其具有的可靠运行和使用年限长的特点，被现代煤矿生产企业所亲睐。而这就是由于其只有电刷、整流子会出现磨损，其余元件几乎没有磨损，所以不仅能高效的运行，还有较长的使用寿命，维修和保养也相对简便，具有较灵敏的反应和较好的动态特性，尤其是其结构极为简单和轻便，在运行时只需要进行一次电能到机械能的转换，且转换效率几乎接近100%，而传统的液压型牵引采煤机的转换效率最多能高达70%。而这一切的优势，归根结底源于机电一体化技术的有效应用。

（二）提升机械设备方面机电一体化技术的应用策略分析

在现代煤矿提升机械设备方面，对机电一体化技术的应用效果最佳的就属矿井提升机，该提升机已经实现全数字化的交直流，其中内装式的提升机应用效果最佳，不仅把驱动和滚筒进行了有机整合，对机械设备的结构进行了有效的简化，还成为集计算机信息、自控、电力电子等电子信息技术为一体的煤矿提升机电设备。尤其是其全数字化的特点极大的提高了提升机械设备的安全性和可靠性，以总线的方式对电器的安装进行了升级和优化，加上所需要配置的硬件简单且互有较强的兼容性。因而机电一体化技术在提升机械设备方面也得到了极为广泛的应用。

（三）输送机械设备方面机电一体化技术的应用策略分析

在现代煤矿生产中，输送机械设备主要为带式输送机。这是由于其能长距离、连续、大量、稳定、高效的输送煤炭资源，特别是其实现自动化较为容易的优点，在煤矿生产输送中得到了广泛的应用。因而近些年来，各大煤矿生产企业都将其作为研究机电一体化技术的重点，具有代表性的是一种集机、电、液为一体的CST可控软启动装置在输送机械设备的应用，但由于目前相关技术壁垒还没有攻破，我国的带式传输机驱动方式主要局限在单滚筒、双滚筒和多滚筒的驱动方式，而且监控输送机的设备仪器的灵敏度、可靠性、性能以及使用寿命相对于西方发达国家要低得多，具有较大的差距，还需要不断努力攻克技术壁垒，才能进一步提升机电一体化技术的应用水平，从而更好的服务我国煤矿事业的发展。

四、结束语

总之，在现代煤矿生产中应用机电一体化技术具有十分重要的意义。作为现代煤矿企业，只有致力于机电一体化技术的应用，着力实现生产的自动化、智能化，不断提高企业自身的核心竞争力，才能提升企业经济效益，助推企业实现完美的转型和升级。（作者单位：天津科技大学）

参考文献：

[1] 刘庆君.浅谈机电一体化技术在煤矿的应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊）.2009（12）.

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中图分类号：C29 文献标识码：A 文章编号：

1引言

煤炭资源是当今社会最为重要的能源之一，在国民经济中占有非常重要的地位。因为煤矿是高危行业，提高机电设备自身的安全可靠程度和自动化程度，最大减少用人，是实现矿井长治久安的关键所在。而机电一体化技术已成为现代煤矿的一个发展方向。 本文主要介绍了机电一体化技术的重要意义和现代煤矿生产中机电一体化技术的应用策略。以便更好地发挥该技术的优势为现代煤矿的进一步发展服务。

2机电一体化技术

机电一体化技术是基础的机械技术、 以及计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、软件编程技术等多学科的交叉综合。而在矿井的生产过程中，采煤工艺的先进与否直接影响整个矿井的生产能力，因此，要尽量选用先进的采煤工艺，以达到矿井的高产高效的目的。 随着我国工业控制自动化技术的发展，煤矿机电自动化在矿上的应用日益增多煤矿机电的自动化有力推动了企业安全高效、又好又快发展。

上世纪七十年代初，山西大同矿务局自行设计和制作的综合型机械化采煤工作面，标志着机电一体化技术在我国问世，随后机电一体化技术得到了迅速拓展，在煤矿生产中的应用也变得日益广泛。但是，当前我国对于这一技术的发展与西方发达国家存在较大的差距，加之我们煤炭工业兴起相对于其他行业要慢的多，作为新时期背景下的煤矿企业必须不断加大研发力度，引进先进技术，对现代煤矿生产机电一体化技术进行不断创新和升级，才能促进我国煤矿生产自动化的完全实现，助推我国煤矿事业迅速走向可持续发展的道路。

3探讨现代煤矿生产中应用机电一体化技术的重要意义

通过上述对机电一体化技术的分析和我们工作中的实际应用不难发现，在现代煤矿生产中应用机电一体化技术具有十分重要的意义，但具体主要表现在以下几个方面：

3.1应用机电一体化技术于现代煤矿生产中，极大的提升了工作效率

在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，是对传统手工工作方式的重大变革，越来越多的新型机电设备的广泛应用，对传统的煤矿生产模式进行了完美的转型和升级，不仅能降低矿工朋友的劳动强度，还能大幅度的提升劳动生产效率。

3.2应用机电一体化技术于现代煤矿生产中能极大的提升生产安全系数

在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，不仅能让矿工朋友摆脱繁重劳累的体力活动，还能避免在粉尘满天飞、潮湿阴暗的环境中高负荷、长时间的生产体力劳动，从而在提高煤矿生产安全系数的同时保障广大矿工朋友的生命安全，而利用机电设备替代传统的煤炭资源挖掘、运输和提升等危险大、任务重的工作，极大的确保了煤矿企业的安全高效生产和运作。

3.3应用机电一体化技术于现代煤矿生产中能极大的提升劳动效益

在现代煤矿生产中应用机电一体化技术，在提高企业生产效率的同时也提高了生产的劳动效益，煤矿企业获得更多的经济效益的同时，广大矿工朋友的薪资待遇也大幅度的提升，极大的改善了生活质量，并随着矿工工资收入的提高，极大的促进了当地经济的飞速发展。

4现代煤矿生产中机电一体化技术的应用策略

机电一体化技术在现代煤矿生产中的采煤、提升和运输三个方面的应用最为广泛也是最为关键。基于此，笔者从以下三个方面对机电一体化技术的应用策略作出以下几点分析。

4.1采煤机械设备方面机电一体化技术的应用

在现代煤矿采煤机械设备方面，电牵引采煤机是机电一体化技术应用的典范。由于该机械设备应用了机电一体化技术，其具备了传统液压型牵引采煤机无法具备的特点和优势，例如其牵引特性极佳，采煤机在前进的同时为其提供强大的牵引力，在下滑的同时能自行发电制动，在大倾角煤层中也是应用自如。传统的液压型牵引采煤机必须配备防滑装置，而电牵引采煤机则是采用的制动器，即使在倾角高达 400 到 50 0的煤层也能应用自如。尤其是其具有的可靠运行和使用年限长的特点，被现代煤矿生产企业所亲睐。不仅能高效的运行，还有较长的使用寿命，维修和保养也相对简便，具有较灵敏的反应和较好的动态特性，尤其是其结构极为简单和轻便，在运行时只需要进行一次电能到机械能的转换，且转换效率几乎接近 100%，而传统的液压型牵引采煤机的转换效率最多能高达70%。而这一切的优势，归根结底源于机电一体化技术的有效应用。

4.2提升机械设备方面机电一体化技术的应用

在现代煤矿提升机械设备方面，对机电一体化技术的应用效果最佳的就属矿井提升机，该提升机已经实现全数字化的交直流控制，其中内装式的提升机应用效果最佳，不仅把驱动和滚筒进行了有机整合，对机械设备的结构进行了有效的简化，还成为集计算机信息、自控、电力电子等电子信息技术为一体的煤矿提升机电设备。尤其是其全数字化的特点极大的提高了提升机械设备的安全性和可靠性，以总线的方式对电器的安装进行了升级和优化，加上所需要配置的硬件简单且互有较强的兼容性。因而机电一体化技术在提升机械设备方面也得到了极为广泛的应用。

4.3输送机械设备方面机电一体化技术的应用

在现代煤矿生产中，输送机械设备主要为带式输送机。这是由于其能长距离、连续、大量、稳定、高效的输送煤炭资源，特别是其实现自动化较为容易的优点，在煤矿生产输送中得到了广泛的应用。因而近些年来，各大煤矿生产企业都将其作为研究机电一体化技术的重点，具有代表性的是一种集机、电、液为一体的 CST 可控软启动装置在输送机械设备的应用，但由于目前相关技术壁垒还没有攻破，我国的带式传输机驱动方式主要局限在单滚筒、双滚筒和多滚筒的驱动方式，而且监控输送机的设备仪器的灵敏度、可靠性、性能以及使用寿命相对于西方发达国家要低得多，具有较大的差距，还需要不断努力攻克技术壁垒，才能进一步提升机电一体化技术的应用水平，从而更好的服务我国煤矿事业的发展。

4.4矿井安全生产监测监控系统中的应用

矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。自20 世纪 90 年代以来，紧跟世界监测监控系统的发展潮流，我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统。经过多年的实践表明，安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用，基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。

5结语

机电一体化技术在煤矿生产中的应用使生产效率和煤炭质量得到显著提升，作为现代煤矿企业，只有致力于机电一体化技术的应用，着力实现生产的自动化、智能化，不断提高企业自身的核心竞争力，才能助推企业实现完美的转型和升级。 在未来一段时期内，机电一体化技术应当朝着实现井下无人化作业、信息综合化管理以及煤矿生产全自动化等方向发展，这有助于加快我国煤矿产业与国际化接轨的速度。

【参考文献】

［1］ 刘庆君． 浅谈机电一体化技术在煤矿的应用 ［J］． 中小企业管理与科技 ( 上旬刊) ． 2009 ( 12) ．

［2］ 李爱芝． 机电一体化在煤矿中的应用前景分析 ［J］． 企业导报．2011 ( 08) ．

［3］ 米军学． 浅谈煤炭机电一体化技术在我国的应用 ［J］． 中小企业管理与科技 ( 下旬刊) ． 2009 ( 08) ．

［4］ 张旭． 煤矿机电一体化技术应用探究 ［J］． 中小企业管理与科技 ( 上旬刊) ． 2010 ( 06) ．

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Abstract:This paper focuses on the development trend of mechanical system.

1.机电一体化技术发展历程及其趋势

自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,“机电一体化”技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意。

1.1“机电一体化”的发展历程。

1.1.1数控机床的问世,写下了“机电一体化”历史的第一页。

1.1.2微电子技术为“机电一体化”带来勃勃生机。

1.1.3可编程序控制器、“电力电子”等的发展为“机电一体化”提供了坚强基础。

1.1.4激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使“机电一体化”跃上新台阶。

1.2“机电一体化”发展趋势。

1.2.1光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。

1.2.2自律分配系统化――柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”,有较强的“柔性”,能较好地应付突发事件,被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中,各个子系统是相互独立工作的,子系统为总系统服务,同时具有本身的“自律性”,可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息,在总的前提下,具体“行动”是可以改变的。这样,既明显地增加了系统的适应能力(柔性),又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

1.2.3全息系统化――智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显,智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外,其系统的层次结构,也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

1.2.4“生物一软件”化-仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大,并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定,但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统(大脑)停止工作时,生物便“死亡”,而当控制系统(大脑)工作时,生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体,但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物--软件”或“生物系统”,而生物的特点是硬 件(肌体)--软件(大脑)一体,不可分割。看来,机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋,但有一段漫长的道路要走。

1.2.5微型机电化--微型化。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时,就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”,机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起,体积很小,并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

2.典型的机电一体化产品

机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有:数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有:电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

3.发展“机电一体化”的对策

3.1加强统筹安排,协调发展计划

目前,从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套发展策略和计划。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制,难免只考虑局部利益,市政府各主管部门的有关计划和规划,也有统一考虑不足,统筹安排不够的问题,全市缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此,建议市政府责成有关机构在进行深入调查研究、科学分析的基础上,制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划,避免开发上重复,生产上撞车!

3.2强化行业管理,发挥“协会”作用

目前,“机电一体化”较热,而按目前的行业划分方法和管理体制,“政出多门”是难哆的。因此,有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构,根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神,以及机电一体化行业特点,我们建议,尽快加强机电一体化协会的建设,赋予其行业管理职能。

“协会”要进一步扩大领导机构--理事会的代表层面和复盖面,要加强办公室、秘书处的建设;要通过其精明干练的办事机构、经济实体,组织“行业”发展计划、战略规划的拟制;指导行业布点布局的调整,进行发展突破口的选择,抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……

3.3优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众,造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围,如尽快为外商到投资发展“机电一体化”产业提供方便;尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯;尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度,在技术政策上,要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展,对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰;大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造,对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造,对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持,对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

在经济政策上,要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会;银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜;成立“机电一体化”发展基金,支持机电一体化生产发展等。

3.4突出发展重点,兼顾“两个层次”

机电一体化产业复盖面非常广,而我们的财力、人力和物力是有限的,因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙,而应分清主次,大胆取舍 ,有所为,有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作,即用电子信息技术对传统产业进行改造,在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置,使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作,即在新产品设计之初,就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑,使“机械”与“电子”密不可分,深度结合,生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

我们认为,“机电一体化”发展,当务之急,重中之重是:

抓紧开发生产GTO、GTR、VDMOS等新型电力电子器件及其应用装置--交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等,用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造。

抓紧推广应用经济型数控系统,改造机床设备;开发生产低、中档数控系统。

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关键词：机器人产业；机电一体化；专业人才；培养研究

Key words： robot industry；mechatronic engineering；professional talents；training research

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）03-0249-03

0 引言

为应对德国的工业4.0，我国工信部提出了“中国制造2025”，国务院在《中国制造2025》的通知中强调“制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基”（国发〔2015〕28号[1]。《中国制造2025》的主攻方向是推进智能制造，是基于信息物理系统的智能改造升级，以打造具有国际竞争力的制造业。面对已经悄然来临的第四次工业革命，高职院校的专业建设应该快速响应，为社会企业培养适应工业变化所需要的人才，这是高职教育的使命，也是高职教育立足取胜的基础。

1 中国制造2025的主要内涵分析

智能系统包括“人本系统”和“人机系统”，“人体系统”是人类以其智能直接参与活动的系统，如金融系统、保险系统、体育系统等经济系统和社会系统； “人机系统”是指人与机器共同工作系统，实际上智能系统就是基于知识处理的信息系统。在《中国制造2025》引领下，中国正在大力推进智能制造，主要是基于信息物理系统的智能改造升级，即以智能装备、智能制造为主题，是基于数字信息以处理知识为己任的制造技术。

智能制造的核心是建立智能工厂和数字车间，发展智能装备，实现智能生产，走以机器换人的路。人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程，通过互联网实现工厂与用户、工厂与企业、工厂与零售等各相关节点的无缝互联，使得大规模的个性化定制成为可能。这是我国为迎接世界科技的第四次革命提出的科技改革纲领。科技革命的成功是以创新驱动为先导，在发展过程中始终坚持绿色的发展理念，发展循环经济，减少浪费，提高资源的回收利用率，在技术、工艺、装备及其推广应用方面注意环保，减少污染和浪费，还需要大家增强质量意识，2016年5月19日国务院印发了“国家创新驱动发展战略纲要”强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑。

创新的主导着是人，因此，中国制造2025还提出了“人才为本”，人才是中国制造2025成功实现的重要保障。职业院校的使命是为社会培养具有一定技能的高素质的技能型人才。

2 智能制造业企业岗位要求分析

在“十三五”期间中国为推进智能制造大力发展机器人产业，主要是推进企业向智能装备、智能工厂以及无人化工厂发展，未来的5～10年是机器人产业的大好发展时机，用机器代替人工来降低用工成本，提高和稳定产品质量，进行产品的个性化定制。机器人的大量推广势必需要会维修和使用机器人的人，这些人才是高职院校培养的。目前虽然机器人很热，机器人人才也很好就业，但似乎家长和学生对机器人专业认可度并不高，倒是大家对机电一体化专业的认可程度非常高。其实，中国企业也还是处在“2.0补课、3.0普及、4.0示范”阶段[3]，有不少企业还处在工业2.0或2.5阶段，因此很多企业为解决招工难以及劳动力成本高的问题，迫切地进行生产线的自动化改造，建造无人化的生产工厂的企业还是少数。自动化的生产线的建成也是需要大量的懂得机电一体化技术的使用及维修人员。而且具有机电一体化技术基础的技术人员向机器人领域转型也容易得多。机器人的组装、调试和维修人员是需要懂专业技术的人才能胜任，目前工业机器人应用技术人才缺口就达到20万，并且还以每年20%的速度增长[3]。

机电一体化技术专业可以面对的岗位很多，主要面向的岗位如图1所示。

3 机电一体化专业人才学习领域分析

人才岗位需求分析主要从制造厂商及产品的应用企业需要来进行分析，主要包括机器的组装、销售、售后的安装调试、技术支持等专业人才，对于应用企业需要懂得智能产品的调试维护、操作编程等综合素质较强的技术人才。特别是工业机器人现场编程调试人员更是缺口巨大。随着企业数字化改造的深入，对一些工具软件如CAD、CAM、CAE、CAPP、MES、ERP的应用将成为基本能力要求，精益专员、逆向造型、3D打印、精密测量与检验岗位越来越重要。

3.1 知识架构分析

职业技术教育能得生存的基础是培养出的人一定要能接地气，要能符合企业和社会的需要，因此，在课程设计方面还是要紧跟形势发展需要，更紧密地分析新形势下的岗位需求和知识架构。

岗位结构的变化对人的职业能力提出了新要求，职业院校机电一体化专业培养的学生大多数是从事机电一体化产品的生产、管理、销售、组装、安装调试等技术技能工作，能够操作和组装及调试机器人等智能设备的人才已经算是比较优秀的人才了。随着流水生产线无人化的改造，重复性质的操作岗位会被机械手或机械人代替，需要懂工艺的技术人员更多地关注工艺布局、工艺实施、工艺优化，对技术人员能用软件进行编程的能力要求也越来越普遍，同时要求具备管理信息数据的能力，因此职业院校的相关专业在课程设置上既要兼顾到大部分学生的实际情况，还要估计少数优秀学生要掌握的知识点及应具备的职业能力，要尽可能与实际要求接轨。图2为苏州经贸职业技术学院的机电一体化技术专业的知识架构，主要职业素质类、职业知识类、职业能力类和职业拓展类。

3.2 学习领域分析

机电一体化是机械、电子、自动控制及信息处理相结合的交叉学科，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、数据通讯、工业控制机、数据显示装置、传感原件等有机地结合在一起的具有一定智能的系统[4]。因此，机电一体化技术专业的学习领域自然是要涉及机械及电器方面，机械方面的基础性内容包括机械制图、机械基础及制造基础方面自然需要掌握，在制造业对产品的检测是质量控制的基础，因此精度检测与公差配合的内容也是必不可少；“十三五”期间大力发展机器人，机器人的结构设计主要是与机构学相关，因此“机构学”也是必需的内容，通过计算机进行辅助设计及制造是智能制造业的具体应用形式之一，因此说CAD、CAM课程也是要设置的；电工电子技术、液压与气动技术应用等在自动化生产领域司空见惯，应用越来越普遍，因此关于这些电工电子的内容及液压气动技术的内容也是要让学生学习的；PLC、伺服电机、步进电机、传感器、C语言等在工业自动化领域的核心技术及机器人领域所有岗位必备技能，工业网络控制、组态技术也成为普遍性要求。图3是苏州经贸职业技术学院的机电一体化专业（机器人方向）的课程设置状况，在原机电一体化课程的基础上新增了“机器视觉系统”和“工程测试技术”及“CAD/CAM”课程。

3.3 关于课程建设

机电一体化技术本身就是多门学科的综合，基于“中国制造2025”的机电一体化技术还要顾及智能化系统所涉及的技术，因此其涉及的知识面广，学科式的课程设置是对于职业院校三年制的学生来说不仅时间上不合适，而且要在这么短的时间内（其实学生在校的学习时间也就两年多半个学期）要使学生的技能发展起来，只有通过项目把这些知识串起来进行教学，因此，在课程建设上一定要基于项目进行知识的构建，在现有的机电一体化课程建设上嵌入机器人应用技术所需的知识模块，安排学习的内容。

例如可以以一台学生耳熟能详的全自动洗衣机为项目，通过介绍其结构、工作原理、控制等内容编排机械、电器控制、PLC、变频控制技术、电磁阀等内容。

4 教学模式探讨

在“中国制造2025”时代，把创新能力、质量效益、两化融合、绿色发展作为主攻方向，将带来产业的全面升级，这对技术技能人才的培养也提出了新的要求，要培养学生勇于探索未知领域的精神，具备探索未知领域的冲动和学习未知知识的能力，更要注重培养学生的行为习惯和思维方式，勇于探索未知领域的勇气和团队合作精神，现代社会与人合作讲究“人品第一、态度第二、能力第三”。职业技术教育如何能使培养的人才更切合社会和企业的要求，在培养模式上要改革，既要培养学生的实际动手能力，也需要给学生普及基本的理论基础。其实目前国内的职业教育大搞“以赛促学”，各个学校为了能在国家级竞赛中获奖不惜一切的支持，以提高学校的知名度，本人认为这种“以赛促学”其实惠及的学生只是极少数同学，每个竞赛项目每个学校也就送三至四个学生参加而已。我们需要的是大部分的学生能得到优质的教育和投入，可以以建立兴趣小组，以项目化来进行引导多数学生的学习。

项目化的教学给老师提出了更高的要求，需要老师们首先提高自身的水平，老师既要懂机还得懂电，对编程及绘图软件要能应用，这需要老师们不断地学习新知识，拓广自身的知识面。因此如果可以应该建设师资，提高老师的水平，以往所说的校企合作主要是共同培养学生，其实首先要通过校企合作先把老师的水平提高，然后通过学校、企业二元主体共同培养出“中国制造2025”的机电一体化技术人才。

参考文献：

[1]国务院文件，国务院公报[Z].2015，16.

[2]朱剑英.智能制造的意义、技术与实现[J].机械制造与自动化，2013（6）.

[3]智能制造对企业岗位及人才需求的影响及前景分析[Z].2015-12-19.

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自电子技术一问世，电子技术与机械技术的结合就开始了，只是出现了半导体集成电路，尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后，"机电一体化"技术之后有了明显进展，引起了人们的广泛注意.

(一)"机电一体化"的发展历程

1.数控机床的问世，写下了"机电一体化"历史的第一页;

2.微电子技术为"机电一体化''带来勃勃生机;

3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.(二)"机电一体化"发展趋势

1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.

2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬 件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。

5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

三、典型的机电一体化产品

机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

四、北京发展“机电一体化”而临的形势和任务

机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。

(一)北京“机电一体化”工作面临的形势

1.北京用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度

(1)在700余家北京市属工业系统的企业中，有60%以上的企业用微电子技术改造机床设备、工业窑炉、风机电泵、生产过程的任务还未完成需要量的一半。

(2)北京工业系统还有2000余台机床设备亟需用微电子技术进行改造；在已改造的近6500台机床设备中，大约有15%需进一步改造。

(3)北京工业系统尚有近250座工业炉窑亟需用电子信息技术进行改造；且610座已改造过的工业炉窑也很有进一步应用模糊技术进行二次改造的必要。

(4)北京工业系统CAD应用还有较大差距。目前，北京工业品设计，CAD应用率仅17%(而美、日等国已超过85%；国内先进地区也超过了30%)；CAD的覆盖率才达到11%(而全国CAD应用工程领导小组指出，“八五”期间大中型企业要达到35%，中小型骨干企业要达到15%—20%；到“九五”时，按国务委员宋健的要求，基本上要甩掉绘图板)。

(5)北京工业系统共有改造价值的各种风机电泵装机容量50万千瓦，尚49万多千瓦用变调速技术进行改造的任务，占总任务量的99.5%左右。

(6)工业是全市能源消耗大户。1992年，北京工业系统占全市能耗总量的59.5%。而北京是一个能源严重缺乏的城市，1992年北京工业系统万元产值能耗折合标煤为2.47吨，比上海的1.57吨高57%，比天津的2.15吨高14%，比先进的工业化国家高近9倍。因此，北京工业系统节能降耗的任务非常重，而电力电子技术是节能降耗的王牌。

2.北京用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。北京市的工业产品大约有3万种，每年约开发试制新产品3000种，更新周期很长。由于更新换代速度跟不上市场变化的需要，影响了北京工业产品的竞争能力。

1993年，北京市工业系统生产的机电一体化产品约837种，在当年生产的产品品种总数中仅占7.8%左右。其中：机械局系统主要产品约1200种，机电一体化产品不到150种机电一体化产品所占比例仅4%强；仪器仪表总公司系统主要产品350种，机电一体化产品210种，机电一体化产品所占比例为60%；轻工系统主要产品总数为649种，机电一体化、智能化产品15种，机电一体化、智能化产品所占比例约2.3%；汽车工业总公司系统平均每辆汽车的总成本为3.5万元，每辆汽车平均装用电子产品的费用约300元，不是总成本的1%；与国外约28%的先进水平相差甚远；与国内先进水平相差一半左右。

3.北京用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在北京工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重，且不少地处城区和近郊区。近年来北京的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。

另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。

(二)北京“机电一体化”工作的任务

北京在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为北京产业结构和产品结构调整作贡献。转贴于

1.北京应用机电一体化技术改造传统产业的工作重点

(1)大力采用模糊技术，工业炉窑改造应上新台阶

国内外成功的范例表明，应用模糊技术改造工业炉窑比单纯用计算机和PID技术好的多。因此，我们建议今后北京在改造工业炉窑时要大力推广应用模糊技术，到2000年，对应该进行改造但尚未改造的近250座工业炉窑要用模糊 技术等先进电子信息技术改造完毕，其中采用模糊技术改造要在80%。

(2)积极采用数控技术，机床高备改造要达新水平

对机床设备的改造重点应放在经济型数控系统的推广应用上。根据需要和可能，到1995年，北京应该改造的机床设备(8420台)的改造率要达80%以上，到本世纪末要改造完毕。

(3)努力推广变频调速技术，风机电泵改造要攀新高度

风机、电泵采用变频调速后一般可节电20%以上，效果十分显著。因此，在今后几乎，北京要把交流变频调速技术的推广应用作为重点来抓。到1995年，应该采用变频调速技术改造的风机、电泵要改造完60%；到本世纪末，北京的风机、电泵和其它调速电机要普遍；采用先进的变频调速技术。

(4)优先应用CAD／CAM技术，工业设计水平提高要有新目标

北京工业产品更新换代慢，设计工作跟不上需求变化是重要原因之一。目前，北京工业系统CAD的应用率为17%，CAD的覆盖率为11%，到1995年应分别达到20%和15%，本世纪末，要力争分别达到55%和45%。

2.北京机电一体化产品开发的奋斗目标

(1)总体目标：到1995年全市的机电一体化产品数应不少于800种，2000年，应不少于2000种，机电产品的机电一体化率分别达到25%和60%。

(2)单项目标：

·机床数控化率：1995年，产量数控化率达5%，产值数控化率达16%；2000年，分别达12%和40%。

·汽车电子化程度：1995年，平均每辆汽车上装用和电子产品的费用不少于1000元，在整车成本中所占比例不低于3%；到2000年分别不少于3000元，不低于8%。

·PLC的开发生产能力：“八五”期间，开发能力要稳居全国首位；“九五”北京要成为全国主要的PLC生产基地之一。

·“电力电子”开发生产能力：“八五”期间掌握第二代电力电子器件的批量生产技术和第三代电力电子器件的开发技术。“九五”期间第三代电力电子器件的生产要形成经济批量。在电力电子产品应用方面，“八五”期间，开关电源、高频电源、逆变电源要成为拳头产品；交流变频调速装置要达到批量生产程度；高频电子镇流器要能出口创汇；“九五”，北京要形成一个具有电力电子器件、电力电子装置研制、生产、开发、推广综合配套能力的高新技术产业。

·模糊控制器的开发生产能力：“八五”要把北京建成全国模糊技术控制器的开发生产基地，开发出用于工业炉窑改造，压力、温度、流量控制的模糊技术控制系统典型产品来；交逐步将模糊技术应用于家用电器中。1995年，空调器、洗衣机、电冰箱、吸尘器、电风扇等家用电器产品模糊控制器的普及率要分别达到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世纪末，北京家用电器模糊技术普及率要达到50%以上。

·其它机电一体化产品的开发生产能力：微机控制多色印刷机要稳居全国第一；电子医疗仪器的开发、生产争取在“八五”有较大突破，“九五”在品种和产量上全国领先；在“八五”期间，以30万千瓦汽轮发电机组为代表的发电设备要形成综合配套能力，打出规模效益来；数字化、智能化仪器仪表，自动化装置要上品种、上批量……

总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启北京机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。如果北京完成好上面所建议的“机电一体化”发展两方面的目标，那么，到本世纪末，北京就会形成一个销售额超过200亿元的机电一体化产业。其中，数控机床、机电一体化印刷系统、新型电子医疗设备和数字化智能化仪器仪表等机电一体化装备销售额可超过150亿元；“电力电子”的销售额可超过20亿元；PLC模糊控制器等销售额可超过15亿元；汽车电子化、自动化智能化轻工民用电器产品销售额可超过25亿元。机电一体化产业不仅是北京高新技术产业的主力军，也是机电行业停工、待产、明亏、潜亏企业的出路所在。转贴于

五、北京发展“机电一体化”的对策

(一)加强统筹安排，协调发展计划

目前，北京地区从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套发展策略和计是。同时，市政府各有关委、办、局(总公司)也有不少相应的发展计划与规划。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，市政府各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，全市缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议市政府责成有关机构在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出北京统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!

(二)强化行业管理，发挥“协会”作用

目前，北京“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，北京有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。

“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……

(三)优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到北京投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

在经济政策上，要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会；银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜；成立“机电一体化”发展基金，支持机电一体化生产发展等。

(四)突出发展重点，兼顾“两个层次”

机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍 ，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

我们认为，北京“机电一体化”发展，当务之急，重中之重是：

抓紧开发生产GTO、GTR、VDMOS等新型电力电子器件及其应用装置——交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等，用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造；

篇10

(一)"机电一体化"的发展历程

1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页;

2.微电子技术为"机电一体化''''''''带来勃勃生机;

3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.

(二)"机电一体化"发展趋势

1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.

2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。

5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

二、典型的机电一体化产品

机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

三、北京发展“机电一体化”而临的形势和任务

机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。

(一)北京“机电一体化”工作面临的形势

1.北京用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度

(1)在700余家北京市属工业系统的企业中，有60%以上的企业用微电子技术改造机床设备、工业窑炉、风机电泵、生产过程的任务还未完成需要量的一半。

(2)北京工业系统还有2000余台机床设备亟需用微电子技术进行改造；在已改造的近6500台机床设备中，大约有15%需进一步改造。

(3)北京工业系统尚有近250座工业炉窑亟需用电子信息技术进行改造；且610座已改造过的工业炉窑也很有进一步应用模糊技术进行二次改造的必要。

(4)北京工业系统CAD应用还有较大差距。目前，北京工业品设计，CAD应用率仅17%(而美、日等国已超过85%；国内先进地区也超过了30%)；CAD的覆盖率才达到11%(而全国CAD应用工程领导小组指出，“八五”期间大中型企业要达到35%，中小型骨干企业要达到15%—20%；到“九五”时，按国务委员宋健的要求，基本上要甩掉绘图板)。

(5)北京工业系统共有改造价值的各种风机电泵装机容量50万千瓦，尚49万多千瓦用变调速技术进行改造的任务，占总任务量的99.5%左右。

(6)工业是全市能源消耗大户。1992年，北京工业系统占全市能耗总量的59.5%。而北京是一个能源严重缺乏的城市，1992年北京工业系统万元产值能耗折合标煤为2.47吨，比上海的1.57吨高57%，比天津的2.15吨高14%，比先进的工业化国家高近9倍。因此，北京工业系统节能降耗的任务非常重，而电力电子技术是节能降耗的王牌。

2.北京用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。北京市的工业产品大约有3万种，每年约开发试制新产品3000种，更新周期很长。由于更新换代速度跟不上市场变化的需要，影响了北京工业产品的竞争能力。

1993年，北京市工业系统生产的机电一体化产品约837种，在当年生产的产品品种总数中仅占7.8%左右。其中：机械局系统主要产品约1200种，机电一体化产品不到150种机电一体化产品所占比例仅4%强；仪器仪表总公司系统主要产品350种，机电一体化产品210种，机电一体化产品所占比例为60%；轻工系统主要产品总数为649种，机电一体化、智能化产品15种，机电一体化、智能化产品所占比例约2.3%；汽车工业总公司系统平均每辆汽车的总成本为3.5万元，每辆汽车平均装用电子产品的费用约300元，不是总成本的1%；与国外约28%的先进水平相差甚远；与国内先进水平相差一半左右。

3.北京用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在北京工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重，且不少地处城区和近郊区。近年来北京的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。

另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。

(二)北京“机电一体化”工作的任务

北京在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为北京产业结构和产品结构调整作贡献。

1.北京应用机电一体化技术改造传统产业的工作重点

(1)大力采用模糊技术，工业炉窑改造应上新台阶

国内外成功的范例表明，应用模糊技术改造工业炉窑比单纯用计算机和PID技术好的多。因此，我们建议今后北京在改造工业炉窑时要大力推广应用模糊技术，到2000年，对应该进行改造但尚未改造的近250座工业炉窑要用模糊技术等先进电子信息技术改造完毕，其中采用模糊技术改造要在80%。

(2)积极采用数控技术，机床高备改造要达新水平

对机床设备的改造重点应放在经济型数控系统的推广应用上。根据需要和可能，到1995年，北京应该改造的机床设备(8420台)的改造率要达80%以上，到本世纪末要改造完毕。

(3)努力推广变频调速技术，风机电泵改造要攀新高度

风机、电泵采用变频调速后一般可节电20%以上，效果十分显著。因此，在今后几乎，北京要把交流变频调速技术的推广应用作为重点来抓。到1995年，应该采用变频调速技术改造的风机、电泵要改造完60%；到本世纪末，北京的风机、电泵和其它调速电机要普遍；采用先进的变频调速技术。

(4)优先应用CAD／CAM技术，工业设计水平提高要有新目标

北京工业产品更新换代慢，设计工作跟不上需求变化是重要原因之一。目前，北京工业系统CAD的应用率为17%，CAD的覆盖率为11%，到1995年应分别达到20%和15%，本世纪末，要力争分别达到55%和45%。

2.北京机电一体化产品开发的奋斗目标

(1)总体目标：到1995年全市的机电一体化产品数应不少于800种，2000年，应不少于2000种，机电产品的机电一体化率分别达到25%和60%。

(2)单项目标：

机床数控化率：1995年，产量数控化率达5%，产值数控化率达16%；2000年，分别达12%和40%。

汽车电子化程度：1995年，平均每辆汽车上装用和电子产品的费用不少于1000元，在整车成本中所占比例不低于3%；到2000年分别不少于3000元，不低于8%。

PLC的开发生产能力：“八五”期间，开发能力要稳居全国首位；“九五”北京要成为全国主要的PLC生产基地之一。

“电力电子”开发生产能力：“八五”期间掌握第二代电力电子器件的批量生产技术和第三代电力电子器件的开发技术。“九五”期间第三代电力电子器件的生产要形成经济批量。在电力电子产品应用方面，“八五”期间，开关电源、高频电源、逆变电源要成为拳头产品；交流变频调速装置要达到批量生产程度；高频电子镇流器要能出口创汇；“九五”，北京要形成一个具有电力电子器件、电力电子装置研制、生产、开发、推广综合配套能力的高新技术产业。

模糊控制器的开发生产能力：“八五”要把北京建成全国模糊技术控制器的开发生产基地，开发出用于工业炉窑改造，压力、温度、流量控制的模糊技术控制系统典型产品来；交逐步将模糊技术应用于家用电器中。1995年，空调器、洗衣机、电冰箱、吸尘器、电风扇等家用电器产品模糊控制器的普及率要分别达到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世纪末，北京家用电器模糊技术普及率要达到50%以上。

其它机电一体化产品的开发生产能力：微机控制多色印刷机要稳居全国第一；电子医疗仪器的开发、生产争取在“八五”有较大突破，“九五”在品种和产量上全国领先；在“八五”期间，以30万千瓦汽轮发电机组为代表的发电设备要形成综合配套能力，打出规模效益来；数字化、智能化仪器仪表，自动化装置要上品种、上批量……

总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启北京机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。如果北京完成好上面所建议的“机电一体化”发展两方面的目标，那么，到本世纪末，北京就会形成一个销售额超过200亿元的机电一体化产业。其中，数控机床、机电一体化印刷系统、新型电子医疗设备和数字化智能化仪器仪表等机电一体化装备销售额可超过150亿元；“电力电子”的销售额可超过20亿元；PLC模糊控制器等销售额可超过15亿元；汽车电子化、自动化智能化轻工民用电器产品销售额可超过25亿元。机电一体化产业不仅是北京高新技术产业的主力军，也是机电行业停工、待产、明亏、潜亏企业的出路所在。

四、北京发展“机电一体化”的对策

(一)加强统筹安排，协调发展计划

目前，北京地区从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套发展策略和计是。同时，市政府各有关委、办、局(总公司)也有不少相应的发展计划与规划。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，市政府各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，全市缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议市政府责成有关机构在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出北京统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!

(二)强化行业管理，发挥“协会”作用

目前，北京“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，北京有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。

“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……

(三)优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到北京投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

在经济政策上，要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会；银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜；成立“机电一体化”发展基金，支持机电一体化生产发展等。

(四)突出发展重点，兼顾“两个层次”

机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

我们认为，北京“机电一体化”发展，当务之急，重中之重是：

抓紧开发生产GTO、GTR、VDMOS等新型电力电子器件及其应用装置——交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等，用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造；

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一、机电一体化技术发展历程及其趋势

自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.

(一)"机电一体化"的发展历程

1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页;

2.微电子技术为"机电一体化''''''''带来勃勃生机;

3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.(二)"机电一体化"发展趋势

1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.

2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。

5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、cpu等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

三、典型的机电一体化产品

机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、cad／cam系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

四、北京发展“机电一体化”而临的形势和任务

机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。

(一)北京“机电一体化”工作面临的形势

1.北京用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度

(1)在700余家北京市属工业系统的企业中，有60%以上的企业用微电子技术改造机床设备、工业窑炉、风机电泵、生产过程的任务还未完成需要量的一半。

(2)北京工业系统还有2000余台机床设备亟需用微电子技术进行改造；在已改造的近6500台机床设备中，大约有15%需进一步改造。

(3)北京工业系统尚有近250座工业炉窑亟需用电子信息技术进行改造；且610座已改造过的工业炉窑也很有进一步应用模糊技术进行二次改造的必要。

(4)北京工业系统cad应用还有较大差距。目前，北京工业品设计，cad应用率仅17%(而美、日等国已超过85%；国内先进地区也超过了30%)；cad的覆盖率才达到11%(而全国cad应用工程领导小组指出，“八五”期间大中型企业要达到35%，中小型骨干企业要达到15%—20%；到“九五”时，按国务委员宋健的要求，基本上要甩掉绘图板)。

(5)北京工业系统共有改造价值的各种风机电泵装机容量50万千瓦，尚49万多千瓦用变调速技术进行改造的任务，占总任务量的99.5%左右。

(6)工业是全市能源消耗大户。1992年，北京工业系统占全市能耗总量的59.5%。而北京是一个能源严重缺乏的城市，1992年北京工业系统万元产值能耗折合标煤为2.47吨，比上海的1.57吨高57%，比天津的2.15吨高14%，比先进的工业化国家高近9倍。因此，北京工业系统节能降耗的任务非常重，而电力电子技术是节能降耗的王牌。

2.北京用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。北京市的工业产品大约有3万种，每年约开发试制新产品3000种，更新周期很长。由于更新换代速度跟不上市场变化的需要，影响了北京工业产品的竞争能力。

1993年，北京市工业系统生产的机电一体化产品约837种，在当年生产的产品品种总数中仅占7.8%左右。其中：机械局系统主要产品约1200种，机电一体化产品不到150种机电一体化产品所占比例仅4%强；仪器仪表总公司系统主要产品350种，机电一体化产品210种，机电一体化产品所占比例为60%；轻工系统主要产品总数为649种，机电一体化、智能化产品15种，机电一体化、智能化产品所占比例约2.3%；汽车工业总公司系统平均每辆汽车的总成本为3.5万元，每辆汽车平均装用电子产品的费用约300元，不是总成本的1%；与国外约28%的先进水平相差甚远；与国内先进水平相差一半左右。

3.北京用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在北京工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重，且不少地处城区和近郊区。近年来北京的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。

另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。

(二)北京“机电一体化”工作的任务

北京在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为北京产业结构和产品结构调整作贡献。

1.北京应用机电一体化技术改造传统产业的工作重点

(1)大力采用模糊技术，工业炉窑改造应上新台阶

国内外成功的范例表明，应用模糊技术改造工业炉窑比单纯用计算机和pid技术好的多。因此，我们建议今后北京在改造工业炉窑时要大力推广应用模糊技术，到2000年，对应该进行改造但尚未改造的近250座工业炉窑要用模糊技术等先进电子信息技术改造完毕，其中采用模糊技术改造要在80%。

(2)积极采用数控技术，机床高备改造要达新水平

对机床设备的改造重点应放在经济型数控系统的推广应用上。根据需要和可能，到1995年，北京应该改造的机床设备(8420台)的改造率要达80%以上，到本世纪末要改造完毕。

(3)努力推广变频调速技术，风机电泵改造要攀新高度

风机、电泵采用变频调速后一般可节电20%以上，效果十分显著。因此，在今后几乎，北京要把交流变频调速技术的推广应用作为重点来抓。到1995年，应该采用变频调速技术改造的风机、电泵要改造完60%；到本世纪末，北京的风机、电泵和其它调速电机要普遍；采用先进的变频调速技术。

(4)优先应用cad／cam技术，工业设计水平提高要有新目标

北京工业产品更新换代慢，设计工作跟不上需求变化是重要原因之一。目前，北京工业系统cad的应用率为17%，cad的覆盖率为11%，到1995年应分别达到20%和15%，本世纪末，要力争分别达到55%和45%。

2.北京机电一体化产品开发的奋斗目标

(1)总体目标：到1995年全市的机电一体化产品数应不少于800种，2000年，应不少于2000种，机电产品的机电一体化率分别达到25%和60%。

(2)单项目标：

·机床数控化率：1995年，产量数控化率达5%，产值数控化率达16%；2000年，分别达12%和40%。

·汽车电子化程度：1995年，平均每辆汽车上装用和电子产品的费用不少于1000元，在整车成本中所占比例不低于3%；到2000年分别不少于3000元，不低于8%。

·plc的开发生产能力：“八五”期间，开发能力要稳居全国首位；“九五”北京要成为全国主要的plc生产基地之一。

·“电力电子”开发生产能力：“八五”期间掌握第二代电力电子器件的批量生产技术和第三代电力电子器件的开发技术。“九五”期间第三代电力电子器件的生产要形成经济批量。在电力电子产品应用方面，“八五”期间，开关电源、高频电源、逆变电源要成为拳头产品；交流变频调速装置要达到批量生产程度；高频电子镇流器要能出口创汇；“九五”，北京要形成一个具有电力电子器件、电力电子装置研制、生产、开发、推广综合配套能力的高新技术产业。

·模糊控制器的开发生产能力：“八五”要把北京建成全国模糊技术控制器的开发生产基地，开发出用于工业炉窑改造，压力、温度、流量控制的模糊技术控制系统典型产品来；交逐步将模糊技术应用于家用电器中。1995年，空调器、洗衣机、电冰箱、吸尘器、电风扇等家用电器产品模糊控制器的普及率要分别达到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世纪末，北京家用电器模糊技术普及率要达到50%以上。

·其它机电一体化产品的开发生产能力：微机控制多色印刷机要稳居全国第一；电子医疗仪器的开发、生产争取在“八五”有较大突破，“九五”在品种和产量上全国领先；在“八五”期间，以30万千瓦汽轮发电机组为代表的发电设备要形成综合配套能力，打出规模效益来；数字化、智能化仪器仪表，自动化装置要上品种、上批量……

总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启北京机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。如果北京完成好上面所建议的“机电一体化”发展两方面的目标，那么，到本世纪末，北京就会形成一个销售额超过200亿元的机电一体化产业。其中，数控机床、机电一体化印刷系统、新型电子医疗设备和数字化智能化仪器仪表等机电一体化装备销售额可超过150亿元；“电力电子”的销售额可超过20亿元；plc模糊控制器等销售额可超过15亿元；汽车电子化、自动化智能化轻工民用电器产品销售额可超过25亿元。机电一体化产业不仅是北京高新技术产业的主力军，也是机电行业停工、待产、明亏、潜亏企业的出路所在。

五、北京发展“机电一体化”的对策

(一)加强统筹安排，协调发展计划

目前，北京地区从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套发展策略和计是。同时，市政府各有关委、办、局(总公司)也有不少相应的发展计划与规划。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，市政府各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，全市缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议市政府责成有关机构在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出北京统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!

(二)强化行业管理，发挥“协会”作用

目前，北京“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，北京有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。

“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……

(三)优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到北京投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

在经济政策上，要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会；银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜；成立“机电一体化”发展基金，支持机电一体化生产发展等。

(四)突出发展重点，兼顾“两个层次”

机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

我们认为，北京“机电一体化”发展，当务之急，重中之重是：

抓紧开发生产gto、gtr、vdmos等新型电力电子器件及其应用装置——交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等，用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造；

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0引言

当前一些先进的煤矿企业、矿井甚至一个采煤工作面的生产能力就能达到500-1000万t/a，例如同煤集团塔山煤矿年生产能力达到了1500万吨。生产能力的提高，与之相适应的配套机械设备应运而生，就采掘工作面的装备而言，美国、德国、澳大利亚等国电牵引采煤机的使用已达到100%，单台装机功率达1530kw，截割牵引速度为10-15m/min，最大牵引速度达到45.9m/min，产量达到40-75t/min；工作面刮板输送机的功率达到1600kw，长度400m，输送机槽钢板厚度达到60-70mm；带式输送机的最大运输能力已达3500t/h，功率1400kw，带宽1.5-1.6m，带速3.5-4.7m/s，最大水平运距2000m（多点驱动）；部分断面掘进机的最大重量达120t，截割头功率达500kw，可切割抗压强度超过100mpa的岩石，最大掘进断面70m2。这些先进机械装备的使用，不仅提高了生产能力，而且使煤矿劳动生产率得以大幅度提高。

1先进的机械装备及电力电子技术

设备的大型化、大功率化，对电力技术也提出了新的更高要求。近年来随着半导体技术、计算机技术、软件技术的发展，电力电子技术也得到迅猛发展，并发生了质的飞跃。它已由50年代的SCR、80年代的GTR、MOSFET发展到现在的第三代电力电子器件IGBT、SIT。第三代电力电子器件还将高电压、大电流的功率器与控制电路集成在一起，形成智能功率控制集成模块。目前最先进的为同步机内装式交流变频提升机，其主回路和磁场回路均采用电力电子器件，实现变频和整流，由于采用交流电机，没有电刷问题，提升机容量可以大幅度增加。电力电子技术在控制采煤机牵引速度上也得到应用，主要是交流变频调速和滑差调速。此外，电力电子技术还应用与带式输送机的调速或软启动控制、风机调速和水泵调速，除了可以提高调速性能外，更主要可以节省能源。以电力电子技术为基础的开关磁阻电机因其启动力矩大、启动电流小、可以频繁重载启动的优点，特别适用于矿井输送机、电牵引采煤机及中小型绞车等。

2机电一体化

2.1相关概述

机电一体化产品具有“技术”和“产品”的内容，是机械系统和微电子的有机结合，是赋予了新的功能和性能的新一代产品。机电一体化是传统机械工业被微电子技术逐步渗透过程所形成的一个新概念，它是微电子技术、机械技术相互交融的产物，是集多种技术为一体的一门新型的交叉学科。目前，对机电一体化的定义有各种各样的认识，随着生产和科学技术的发展，它将被赋予新的内容。机电一体化不是机械技术和电子技术的简单叠加，而是为达到取长补短、互相补充的目的而将电子设备的信息处理功能和控制功能融合到机械装置中，使知之更具有系统性、完整性、科学性和先进性。英国、日本、美国和中国生产的部分电牵引采煤机，装备了以计算机为核心的控制和工况监测与故障诊断系统，对采煤机的运行工况及参数进行采集、处理、显示、存储和传输，提供操作指导或控制采煤机做出相应的处理，对电机、轴承等部件进行故障自动诊断。计算机技术与液压控制有机结合，实现了液压支架定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。此外，引进的工作面供电设备采用了微机控制技术，实现故障查询、闭锁、先导保护和控制功能，也是一种典型的机电一体化产品。煤矿运输设备的机电一体化进程也十分迅速，近几年来，引进的电液控制软启动在带式输送机上的应用达到很高水平，它利用计算机与液压技术相结合，不仅具有良好的启动、停车、调速和功率平衡等功能，而且能监测设备各部分的工况，对不正常状态进行保护，显示故障类型。

2.2计算机控制与网络

随着煤矿现代化进程的加快和安全技术的高速发展，井下各种监测监控系统逐渐增多，如果这些监测监控系统处于相互独立的状态，各种系统自成体系，各自为政，信息不能互通，势必造成通信线路重复投资，重复建设，系统维护量增大，整体可靠性差，维修、维护困难，信息不能综合利用等缺陷。计算机控制技术和网络技术在煤矿的广泛应用很好地解决了这些问题。现在，计算机控制和网络可以覆盖到煤矿井下现场、覆盖到单台设备、单个数据测量点，在地面的任一网的计算机经授权均能直接查阅有关信息，或向井下发送有关信息，各级管理者可以在车间、区队、矿井、企业乃至世界各地实现统一调度、控制和管理。这些网络、控制系统都改变着传统煤炭行业技术和产业结构，给现代化矿井的优化调度、科学管理等带来革命性变化。

2.3机电一体化产品的主要特征

机电一体化产品是一个完整的系统，它的主要的特征是：

柔性化。机电一体化产品往往只需通过软件改变指令即可达到改变传动机构的运动规律，而无须改变硬件机构。

智能化。机电一体化产品可以按照预定的动作顺序或被控制的数学模型，有序的协调各相关机构的动作，以达到最佳控制目的。其控制系统大多数都具备自动控制、自动诊断、自动信息处理、自动修正、自动检测等功能。

最佳化。随着电子技术的发展，为实现某一功能或某一控制规律的方案大大增多了。在设计产品时，可以使机械技术和电子技术有机地结合起来，以实现系统整体的最佳化。

2.4机电一体化是多学科领域综合交叉的技术密集型系统工程

它包括了机械技术、计算机与信息处理技术、系统技术、自动控制技术、传感与检测技术、伺服传动技术。

⑴机械技术。是机电一体化的基础，它把其他高新技术与机电一体化技术相结合，实现结构、材料、性能上的变更，从而满足减小体积、提高精度和刚性、改善功能和性能的要求。

⑵计算机与信息处理技术。计算机是实现信息处理的工具，在机电一体化系统中，计算机与信息处理部分控制着整个系统的运行，直接影响到系统工作的效率和质量。

⑶系统技术。是从全方位的角度和系统的目标出发，以整体的概念组织应用各种相关技术，将总体分解成相互联系的若干功能单元，找出可以实现的技术方案。接口技术是系统技术中的一个重要方面，是实现系统各部分有机联系的保证，它包括了电气接口、机械接口、人-机（对话）接口，以及远程控制与检测接口等。

⑷自动控制技术。自动控制技术的内容广泛，它包括高精度定位、自适应、自诊断、校正、补偿、再现、检索等控制。

⑸传感与检测技术。传感与检测是系统的感受器官，其作用是将被测量的信号变换成系统可以识别的、具体确定对应关系的有用信号。

⑹伺服传动技术。伺服传动是由计算机通过接口与电动、气动、液压等各类型的传动装置相连接，从而实现各种运动的技术。

4发展趋向

煤矿机电技术及装备的主要发展趋向应当是：跟踪产业科技前沿，开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术，以其高适应性、大型化、大功率化、遥控和自动化占领技术制高点；开发以微处理器和微机为基础的矿井设备工况和健康监测以及微处理器、计算机和专家系统的应用等，将逐步成为现代化煤矿机电技术发展的重要标志。

【参考文献】

1敖敏骏.探索煤矿机电技术的管理与实践[J].企业技术开发.2011年15期.

2朱登山.朱伟伟.现代煤炭机电技术应用及前景分析[J].现代商贸工业.2011年14期.