机电一体化方向范文

导语：如何才能写好一篇机电一体化方向，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：机电一体；选型设计；发展方向

中国机电设计迈入PLM全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，唯有CAMEL VIEW 能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国iXtronics GmbH公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMEL VIEW 作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用户设计的前提下，数值实验的仿真与结果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计。

一、控制系统各功能元件的选型与设计：

1、单片机 选用INTEL公司生产的8031单片机单片机，它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理：接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号，并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号；处理IPM发出的故障信号和报警信号；处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号；提供显示电动执行机构的工作状态信号；执行控制系统来的控制信号，向控制系统反馈信号。

2、三相PWM波发生器 PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂，有温漂现象，精度低，限制了系统的性能；数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，并存入内存，然后通过查表及必要的计算产生PWM波，这种方法占用的内存较大，不能保证系统的精度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号，保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能，文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路，具有独立的标准微处理器接口，芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。

3、智能逆变模块IPM 为了满足执行机构体积小，可靠性高的要求，电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主要适用功率小于5．5kW的三相异步电机，其额定电压为380V，功率因数为0．75。经计算可知，选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体，并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出，是一种高性能的功率开关器件。

4、位置检测电路 位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的位置信号。关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。导电塑料电位器目前较为流行，但它是有触点的，寿命也不可能很长，精度也不高。笔者采用的位置传感器为脉冲数字式传感器，这种传感器是无触点的，且具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点。

5、电压、电流及检测 检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩，以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0～50Hz，采用常规的电流、电压互感器无法满足要求。为了快速反映出电流的大小，采用霍尔型电流互感器检测IPM输出的三相电流，对于IPM输出电压的检测采用分压电路。

6、通讯接口 为了实现计算机联网和远程控制，选用MAX232作为系统的串行通讯接口，MAX232内部有两个完全相同的电平转换电路，可以把8031串行口输出的TTL电平转换为RS－232标准电平，把其它微机送来的RS－232标准电平转换成TTL电平给8031，实现单片机与其它微机间的通讯。

7、时钟电路 时钟电路主要用来提供采样与控制周期、速度计算时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路DS12887。DS12887内部有114字节的用户非易失性RAM，可用来存入需长期保存的数据。

8、液晶显示单元 为了实现人机对话功能，选用MGLS12832液晶显示模块组成显示电路。采用组态显示方式。通过菜单选择，可分别对阀门、力矩、限位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试。并采用文字和图形相结合的方式，显示直观、清晰。

9、程序出格自恢复电路 为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正常，选用MAX705组成程序出格自恢复电路，监视程序运行。如图2-3所示，该电路由MAX705、与非门及微分电路组成。工作原理为：一旦程序出格，WDO由高变低，由于微分电路的作用，由“与非”门输入引脚2变为高电平，引脚2电平的这种变化使“与非”门输出一个正脉冲，使单片机产生一次复位，复位结束后，又由程序通过P1． 0口向MAX705的WDI引脚发正脉冲，使WDO引脚回到高电平，程序出格自恢复电路继续监视程序运行。

二、机电一体化的发展方向

机电一体化向智能化方向迈进.20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。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，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。

关注六个发展方向:

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。未来机电一体化的主要发展方向有：

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。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。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。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而必要的。

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，规模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，计算机技术等的突出成就是网络技术。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、教育及人们的日常生活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。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system，CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将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。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

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一、机电一体化的核心技术

1.机械技术。机械技术是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

2.计算机与信息技术。其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

3.系统技术。即以整体概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,是实现系统各部分有机连接的保证。

4.自动控制技术。其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

5.传感检测技术。传感检测技术是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节，其功能越强,系统的自动化程序就越高。

6.伺服传动技术。包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件，对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

二、机电一体化的发展进程

1.数控机床问世。自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段,尤其是在1999年后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣。

2.微电子技术的发展。我国的集成电路产业起步于1965年,经过30多年发展,已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。

3.可编程序控制器(PLC)的应用。上世纪60年代后期,美国汽车制造业开发一种Modular DigitalController(MODICON)取代继电控制盘。MODICON是世界上第一种投入商业生产的PLC，70年代是PLC崛起,并首先在汽车工业获得大量应用。80年代是它走向成熟,全面采用微电子及微处理器技术。90年代又开始了PLC的第三个发展时期。90年代后期进入了第四阶段。其特征是:在保留PLC功能的前提下,采用面向现场总线网络的体系结构,采用开放的通信接口,如以太网、高速串口，从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统,正随着计算机技术、通信技术和编程技术的发展,趋向于建立同一硬件平台,运用同一个操作系统、同一个编程系统,执行不同的DCS和PLC功能，这就是真正意义上的EIC三电一体化。

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现。以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术,它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就,成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科,对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。

三、机电一体化向智能化迈进

20世纪90年代后期,各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，未来机电一体化的主要发展方向有:

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,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。

2.网络化。20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。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。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3.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。

4.绿色化。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。绿色产品在其设计、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,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。

5.系统化。其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。表现特征之二是通信功能的大大加强,特别是“人格化”发展引人注目,即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理,研制各种机电一体化产品。

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关键字：机电一体化技术发展方向

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：

一、引言

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，造就了工程领域的技术革命与改造。机电一体化技术始于电子技术的发展及电子技术与机械技术的结合，尤其是大规模集成电路出现，促进机电一体化技术发展并引起广泛注意。数控机床的问世写下机电一体化技术新篇章；微电子技术为机电一体化技术带来勃勃生机；可编程序控制器“电力电子”的发展为机电一体化技术提供坚实基础；激光技术模糊技术、信息技术等高新技术的发展使机电一体化技术跃上新台阶。

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。由于技术的局限性已经开发的产品也无法大量推广。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迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。机电一体化技术和产品得到了极大发展。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。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，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面进行研究和应用。但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的技术分类

1.网络计算机信息技术。各种信息资料之间交换、运算、存储、判断和决定以及专家系统和智能网络都是计算机信息处理技术。

2.机械技术。机电一体化的基础技术就是机械技术。它和机电一体化相互促进，完成了结构和功能上的改革，同时它的重量减轻，体积相对以前更小，精度也得到了提高，它的性能指标也更加的适应人类的需要，努力地利用高科技来更新着机电一体化的概念。

3.自动化技术。自动化技术是在自动控制理论的基础上，先进性系统的设计然后再经过仿真调试，它可以进行高精度和速度的控制，还能进行自我的调制、诊断和修补。

4.系统技术。系统技术是以整体趋势和目标为基础，利用整体概念组织和各种相关的技术，利用总分的观念来将整体分成为好多有一定关联的小单元，其中的接口技术是纽扣是实现各小部分进行连接的保证。

5.感应技术。现在的感应技术在社会生活中的应用十分普遍，机电一体化也应用了感应检测技术。要想实现系统的自动控制和自动调节，传感检测技术是必不可少的，它向人类的皮肤那样，是整个系统的感受器官，而且他的功能越是强大那么系统的自动化程度就越高。

四、机电一体化的发展方向

1.智能化。人工智能在机电一体化中越来越受到人们的重视，它是在理论得以控制上，让机电一体化的产品具有一定的智能，在这其中还有人工智能、计算机学、生命科学等一些新的思想和新的方法，它虽然不能达到人类那样的水平，但也可以进行一些简单的推理判断和逻辑决策。当然，要想真正的像人一样是不可能的，它只能进行低级智能或人的部分智能。

2.模块化。模块化的工程任重而道远。实现机电一体不仅可以利用标准单元迅速开发出新产品，还可以扩大生产规模，从这一点来说不管是对于任何机电一体化化的企业，模块化将带来一个美好的前景，并且它的潜力是无穷的。

3.网络化。网络技术的发展给社会各方面的发展都带来了巨大的变革，全球化的趋势也无可阻挡，机电一体化新产品无疑会畅销全球，而且网络化可以在一定基础上促进智能化的应用，他可以以计算机为中心把一系列的家用电器连成一个系统，让人们真切的感受到现代高科技带来的便利，因此机电一体化的网络化是发展的必然结果。

4、微型化。现在社会上大多数的产品都在走向微型化，机电一体化也是顺应时代的潮流。机电一体化正在向微型精确的方面发展它在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。

5.绿色化。绿色环保是世界的主题，现在的环境状态是资源减少，生态环境受到严重污染，于是人们呼吁保护环境资源的呼声更加高涨，时展的要求是可以设计一不污染环境的绿色化的机电一体化产品，让绿色路线在产品中一路畅通，这也就成为了机电一体化最符合人类社会发展的一个发展方向。

6.人性化。人性化是各类产品的必然发展方向。机电一体化的产品在具有一定完整性能的基础上，对于外观设计以及它的外观视觉也有着相应的要求，这可以让产品与外在环境更加的适应，让人们使用产品更加的贴心，更加的自然，更接近生活习惯。

机电一体化与电子之间深度结合，并且与各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术是国民经济发展所急需的优势学科方向。机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。所以要紧紧抓住人才需求变化的大趋势，准确定位，严谨制定人才培养计划，使教学紧跟机电一体化技术发展变化的趋势，为培养出符合机电一体化技术岗位实际需要的、高素质、强能力的合格人才。

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（天津职业技术师范大学工程实训中心 天津 300222）

摘要：通过对世界技能大赛机电一体化项目比赛过程中任务设置、赛事安排及评分标准进行综合研究，分析了中国参加第42届世界技能大赛机电一体化项目的整个竞赛过程，提出了以世界技能大赛机电一体化项目需求标准为引导的中国职业院校机电一体化项目课程改革方向。

关键词 ：世界技能大赛；机电一体化；课程改革

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）06-0116-04

世界技能大赛（World Skill Competition，以下简称世赛）每两年举办一届，是全世界职业技能最高水准的一项赛事，已成为职业技能领域的奥林匹克竞赛。目前，世界技能组织已经拥有50个成员国。

我国在2011年首次参加在英国伦敦举办的第41届世界技能大赛，2013年参加了在德国莱比锡举办的第42届世界技能大赛。第43届世界技能大赛将于2015年在巴西举办，我国准备参加其中28个项目的比赛。

在世界技能大赛的项目设置中，参赛分为六个领域，分别为运输与后勤、结构与建筑技术、制造与工程技术、信息与通讯技术、创意艺术和时尚、社会及个人服务业等。

机电一体化技术作为传统的竞赛设置项目，其项目编号为04，属于制造与工程技术领域。该项目的竞赛旨在全方位考查参赛选手的机械、控制、安装、调整、调试、故障排查与维修能力，是一个综合性较强的竞赛项目。我国在第42届世界技能大赛首次派代表队参加了该项目竞赛，成绩处于中上水平，从参赛的过程分析来看，我国的参赛选手在很多方面还有较大的提升空间。

世赛机电一体化项目的竞赛过程与评分标准

（一）世赛机电一体化项目的竞赛过程

世赛机电一体化项目的竞赛过程持续4天，在此期间，所有参赛选手需要完成6项任务，内容包括：针对一种给定的工业应用开展系统设计；按照文件要求组装一台机器；以正确的工业方式连接导线和管路；对机械电气和传感器系统进行安装、设置、调整；按照相关的标准和文件，使用辅助设备和PLC（可编程逻辑控制器）调试一台机器等。在竞赛过程中，主办方为所有参赛选手提供了统一的机电一体化设备的模拟生产平台，将该平台拆解为几个部分并设计为不同的任务，参赛选手必须在各个项目的规定时间段内完成相应的任务才能获得相应的评分，最后得分的高低与任务完成的程度、精度、时间都有关系。

（二）世赛机电一体化项目的竞赛评分标准

世赛机电一体化竞赛项目的总分为100分，机电一体化项目整体分为6个任务，每个任务配分在10.00～24.00分之间，每个配分又细化为若干评分点，每个评分点低至0.05分，高至3.00分。如下页表1所示。

裁判为参赛选手的评分点打分时，如果符合要求，标记为“Y”，代表“Yes”，表示参赛选手达到了该评分点要求，可以获得该分值；如果不符合要求，标记为“N”，代表“No”，表示参赛选手未能达到该评分点要求，该分值不能获得。

机电一体化比赛项目的评分表共由6个大的任务构成，在每个大的任务内，评分细分为具体的考核指标，每个指标都为客观分，且有具体的配分，世赛机电一体化项目任务1配分表如表2所示。

（三）成绩分析

从如表3所示的第42届世界技能大赛机电一体化项目的成绩表（第42届世赛机电一体化项目总得分前10名）可知，机电一体化项目本届比赛的金奖获得者是巴西，银奖获得者是中华台北和挪威，铜奖获得者是德国，第5～10名卓越奖的获得者分别为瑞典、日本、中国、韩国、哥伦比亚和英国。在获奖的前10个国家或地区中，工业较为发达的欧洲国家占4个名额，亚洲占4个名额，南美洲占2个名额。机电一体化作为中国队首次参加世赛的项目，在参赛的32个国家或地区中排在第7名。综合中国参赛选手的比赛过程，我们在技能水平上与技能强国尚有一些差距。导致这些差距的原因主要体现在规则理解、职业规范、心理素养、解决问题能力等方面，只要在以后的职业技能培训过程中重视这些问题，我国选手的成绩还是有提升空间的。

机电一体化竞赛的特点及其指导和示范作用

从世界技能大赛机电一体化项目竞赛的特点可以看出，在现代生产条件下，机电一体化技术的特点体现出以下几个方面的要求。

一是控制的规范性和一致性。在世界技能大赛的技术文件中，每位参赛选手拿到的都是已经被事先规定和约束的控制端口表。在整个任务实施过程中，所有的选手不得改动和变更这些端口，因为由此可能会导致控制失效从而造成设备或人身安全事故。所有的控制端口都已经被规范，因此所有的选手所完成的任务的结果都应该是一致的，所不同的是完成任务所花费的时间及控制效果的精确性，由于控制端口的混乱而造成的安全事故或者导致评判的不确定性因素不复存在。这一部分在世界技能大赛中一般不占分数，但是却是整个系统评判的前提，也就是说，如果参赛选手不按照技术文件规定的端口连接系统，那么将直接失去参与评判的机会，而不论你的系统功能有多么完美。

二是功能的正确性和准确性。在世界技能大赛的技术文件中，功能的正确性和控制的准确性的占分比是最高的，一般可以达到70%左右。技术文件要求所有的控制作用应该按照任务规定要求，能够正确、准确地执行，错误的动作过程会导致直接评判结束，而不准确的动作（如动作不到位或动作范围超过规定允许的偏差）将会导致失分。一般而言，控制的正确性取决于系统控制程序的作用是否能够满足任务书的要求，要求选手能够充分利用现场提供的控制核心器，规划和编写出正确的控制程序，完成所需要达到的目标要求。系统的准确性则取决于系统硬件组装的精度和控制程序中参数的设定及整定。所以，机电一体化项目是一个融合了机械装配和电气控制的综合性竞赛项目，这也是世界技能大赛多年来一直坚持将机电一体化项目作为经典比赛项目的原因之一。

三是运行的安全性和可靠性。系统的安全性和可靠性是评判系统工作是否能够持续稳定正确工作运行的一个重要考量因素，占分比约为15%左右。在此项评价中，主要考察选手是否能够按照生产规范和标准进行操作和调试，是否考虑到一些未知因素对系统的不确定影响，并能够预知或预判其对系统的影响程度，然后利用各种软件或硬件手段加以抑制或消除。

四是系统的环保性和节能性。机电一体化项目竞赛对于系统的环保性和节能性也提出了较高的要求，主要表现在是否能够利用更小的能量实现所需要的功能。这要求参赛选手能够对自己所完成的控制系统进行全方位的优化和改进，能够节省能源和时间，一般占分比约为15%左右。

机电一体化技术课程的改革方向和方法对策

（一）职业素质和专业技术规范

为了培养学生的职业素质，学校应从以下几个方面对学生进行培养：首先，将学生职业素质的培养纳入人才培养的系统工程，使学生进入职业院校或者高等院校的第一天，就知道学校与社会的关系、学习与职业的关系。学校作为培养人才的主导因素，应成立相关的部门协助培养学生的职业素质，向学生提供职业教育和实际的职业指导，最好能结合相关的社会资源。另外，学校应该根据社会需求，结合课程特点，改进教学方法，激发学生对专业学习的兴趣，尽可能向学生提供正确、新颖的学科信息。其次，对学生进行正面积极的职业心态和正确的职业价值观教育也是十分必要的，要让学生认识到职业技能人才在社会发展中发挥着举足轻重的作用，以建立其爱岗、敬业、乐观、开放、合作的职业信念。

学生职业素质的培养不能仅依靠学校和学生本身，社会资源的作用也很重要，职业院校和高等院校想要培养具有较高职业素质的毕业生，企业的参与也必不可少。作为培养应用型技能人才的职业院校，应扩大校企合作的范围，为学生创造更多的实习训练的机会，在实际生产操作中提高其职业技能水平，这是培养高素质技能人才的重要途径。校企合作是一种互补模式，学校与企业双方的重视程度和参与程度都会影响合作的效果和深度。在机电一体化项目竞赛中取得较好成绩的国家如德国、韩国、日本等，在职业教育模式中都十分重视企业和学校的密切联系，企业参与到学校的实践教学环节中，甚至起着引导示范作用。因此，职业院校应积极拓展与企业的合作，为学生创造良好的专业技能实践的平台，让学生在得到实际技能训练的同时，也能获得在技术岗位上发挥能力的机会。

世赛竞赛的标准要求严格，体现了对青年职业技能人才的职业素质和专业技术规范的双重考量。在比赛中，参赛选手在竞赛的过程中，不仅体现了技能水平的高低，同时也表现出对职业技术规范的重视程度。以机电一体化项目为例，我国参赛者与日本参赛者相比，在工具仪表的准备上，日本选手在工具的摆放、使用、拿取方面显得十分有条理，在工具箱的配置上，韩国参赛者有工具箱、量具箱各1个，参赛时在使用工具后将其放回原位，这些良好的职业素质在比赛中都产生了良好的效果。在电气线路安装时，护套线在线槽外应去掉外层的护套层，传感器在安装和固定时，近传感器端需要预留10cm的长度为传感器调整做准备，绑扎带切割不能留余太长，必须小于1mm且不能割手，如此等等，都是世赛考查学生职业技术规范的着眼点。我国的参赛者在职业技术规范上与技能强国的选手相比还存在一定的差距，这从另一方面说明职业院校在培养学生技能的过程中淡化了职业素质的培养。因此，今后在职业技能应用型人才的培养过程中，应该坚持职业素质与职业技能并重的原则。

（二）课程内容和质量控制

借鉴世赛项目和比赛过程对职业院校和高等院校相关专业的建设与发展具有重要意义，可以引导职业院校和高等院校的人才培养工作。从世赛项目的设置、评分方法及评分点不难看出，作为培养应用型人才的院校，在课程设置上要加大技能学习的力度，理论要为实践服务，要敢于打破传统的课程体系和设置，根据项目要求灵活调整课程内容和授课方式，突出职业技能培养，重视实践能力的提高，同时要采取理论与实践一体化的培养模式，培养理论扎实、技能熟练的应用型人才。世赛机电一体化项目比赛考核了包括机械、气压工程、数控系统、编程、机器人技术及系统开发等方面的技能，要求机电一体化技术人员既要能进行机械维护及设备制造，同时也要能采集设备信息、部件（传感器）及调节设备。

从世赛进行过程中可以看出，职业技能竞赛对技能质量的要求很高，这对我国职业院校和高等院校人才的培养将产生重要影响。在德国莱比锡举行的第42届世界技能大赛的项目赛事过程体现了对质量要求的严格，以机电一体化项目为例，对选手的电气接线和电气装配考核都有较高的要求，对安装的精度和机械电气数据的测量精度都有考核。如在工业机器人的调整及运动过程中，机器人及所有辅助器件与周围的设备设施不能发生接触或机械碰撞；选手获得功能分满分，且专业技术规范丢分点不能大于三项，才可以拿到时间分和效率分。这些都反映了世界技术领域对应用型高级技能人才培养的高标准要求。作为培养未来应用型高级技能人才基地的本科院校和职业院校，要认清我们在技能人才培养上与世界标准的距离，要借鉴世赛技能强国在对学生质量意识培养方面的先进经验。学校抓学生教育质量的关键是要重视提升教学质量，使教师的教学和技能培训有水平和质量的保证，同时应注重提高学生在技能训练中对产品技术精度的要求。

世赛的评分采用的是不断反馈测评的评分机制，如机电一体化分为6个工作任务，对任务1完成评分测试后，给予反馈，选手可以及时发现自己的失分点和需要改善的地方；对任务2进行评分测试时，裁判将对任务1再次进行检测，判断选手是否完成调整。每个任务的打分均采用加分的方式，裁判按照选手完成的测试点给分，保证了得分的客观性，确保了评价质量控制。

（三）综合能力和节能环保

世界技能大赛作为一项国际化赛事，在考核参赛选手技能水平的同时，也突出了资料信息搜集和整理能力以及英语综合能力。世赛的前期注册、身份确认、比赛信息、相关资料公开等几乎全部通过互联网进行。参赛者只有掌握一定的信息搜集、整理和基本的语言沟通能力，才可以顺利比赛。世赛的所有题目、图纸、模型、评分表均为英文，这要求我们在对选手进行职业技能的培训提高时，也要对选手的基本素质及语言能力水平加以重视。因此，职业院校和高等院校在应用型技能人才培养的过程中，既要重视学生技能素质的提高，同时语言沟通、信息收集等综合能力的培养也要加强。

节能和环保是当今世界技术发展的一个趋势，在机电一体化设备安装和调试过程中，选手对耗材的应用规划和对加工工艺的选择，都会对能源的消耗产生影响。在机电一体化系统的运行中，可通过流量计和电能表对选手的能源消耗量进行计量，如在气压运动机构调整时，系统可正常工作的气压范围为0.4～0.7MPa，日本选手采用的是0.4MPa，韩国选手采用的是0.45MPa，我国选手采用的是0.5MPa，这样完成相同的运动距离，日本选手消耗的气量最少，节约了能源。在系统设计和安装时，还应该注意气管不要过长，电机不要频繁地启动，减少不必要的电器通电时间，合理规划机械的动作顺序，都可以实现能源的节省。另外，机电一体化系统中机械和气压设备的应用会产生噪声污染，控制噪声污染也是十分重要的。在完成系统安装和调试后，对现场的清洁以及对垃圾按照是否可回收的性质进行分类都很重要。在高素质技能人才的培养过程中，节能环保意识应该一直贯穿于对学生进行技能培训的全过程。

结语

世界技能大赛是一个国际化竞赛的平台，更是一个交流学习的平台，通过参加世界技能大赛的整个过程，能够很好地了解和学习在机电一体化竞赛项目上取得较好名次的国家或地区的先进经验。这些国家或地区的选手在竞赛整个过程中所表现出来的职业素质和职业能力，较好地符合了世界技能大赛的要求，也体现了世界技能大赛的竞赛内容与现实生产生活的密不可分的关系。研究世界技能大赛机电一体化项目竞赛的整个过程，对于我国建立完善、科学、系统的机电一体化技术课程教学体系，提高职业技能培训效果具有重要的借鉴意义。

参考文献：

[1]刘东菊.世界技能大赛对中国职业院校人才培养启示[J].中国职业技术教育，2012（36）：48-52.

[2]袁名伟，张玉洲.世界技能大赛项目设置与成绩特征研究[J].中国职业技术教育，2012（15）：51-54.

[3]庞党锋，闫虎民，泰姆堡·乔治亚迪（留学生）.《现代控制技术综合技能实训》课程探索[J].职业教育研究，2012（12）：125-126.

[4]刘东菊.世界技能大赛与中国职业院校技能大赛的比较研究[J].职教论坛，2013（22）：86-91.

[5]黄旭升，董桂玲.世界技能大赛与中国全国职业院校技能大赛之比较[J].职业教育研究，2012（2）：19-20.

[6]徐媛媛，赵欣.世界技能大赛对我国职业教育发展的启示[J].职教通讯，2013（11）：9-10.

篇5

关键词：

煤电一体化；不利影响；防范对策；煤电企业；分析

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：16723198（2013）17016401

0引语

由于我国电力，煤炭之争的愈演愈烈，为了解决煤电这条产业链上的问题，而煤电一体化对降低煤电交易成本，提高产业利润，降低运行成本，优化资源配置等都有一定的好处，所以被大大的提倡与实现。煤电一体化共有三种形式，第一种煤炭集团与电力集团合并重组。第二种电力企业与煤炭企业互相参股，加强彼此的联系。第三种，某个投资主体旗下不仅搞煤炭，也搞电力，使煤电结合。大部分情况下我们更青睐于煤电联营，这种方式在市场波动比较大的时候有更强的抗风险能力。但煤电一体化也存在不利的影响，下面就让我们针对煤电一体化的不利影响，将前因后果及防范对策进行一定的分析。

1煤电一体化的发展

2012年《关于深化煤电市场化改革的指导意见》中取消了电煤价格的双轨制，在多年的煤电价格双轨制的影响下，为了缓解煤电企业的冲突，电煤一体化被大力推崇。近些年，因为煤炭价格的不断上涨，导致电力企业加强了煤炭市场的涉足，实行后向一体化。电力产业对于煤炭领域的影响方式主要有控股煤炭生产的企业和控股如焦炭企业等非发电的用煤企业。我国电力企业的后向一体化有两种主要的模式，一种是煤电合营，统一管理，另一种是电力企业参与煤矿生产的“鲁能模式”。在电力企业实现了后向一体化，2011年五大发电企业的煤炭自给率达到了25%左右，控制的煤炭产能高达2.5亿t/a。预计到2015年发电企业的控煤产能将达到4亿t/a，自给率将达到30%左右。

除此之外，煤炭企业也在向着下游延伸，实现前向一体化，2011年神华售给本企业的发电部门的煤炭占到全国煤炭销售的20%，使其内部发电煤炭自给率达到80%。2012年神华又收购了国网能源公司，大大增强了它的火电装机容量。

在电力企业和煤炭企业互相渗透的同时，政府部门也出台相应的政策，推进煤电一体化的进程。在各级政府和企业的共同努力下，我国的电，煤纵向一体化正在快速的发展着。虽然煤电一体化是企业经营的行为，但由于煤电产业对于国家民生，社会安定有着深刻的影响，所以政府一定要加强对煤电一体化的政策引导，在必要的情况下要采取适当的调节手段。

2煤电一体化有益于经济发展

随着煤电一体化进程实践化步伐的加快，许多学者专家都通过市场调查和研究，认可了煤电一体化这一发展方式。从产业组织的角度来看，煤电一体化有效降低了电力和煤炭企业的交易成本，让电力企业得到了确定投入要素--煤炭的供给。部分专家还认为：煤电一体化是解决我国电煤传统产业意识和制度设计的缺陷，是改善由于一些利益集团的利益寻租，导致电、煤产业间的交易不对等及纵向交易费用过高等现象的一剂良方。

此外，煤电一体化还有缓解煤电价格矛盾对发电企业的负面影响，上游煤炭企业和下游电力企业结盟有助于整体利润的上涨，还增加了社会的福利水平。专家还通过一体化激励模型，证实了煤电一体化可以减少发电边际成本和增加社会的整体福利。

当然煤电一体化也有许多不好的地方。一，煤电一体化会加剧电力企业的垄断，这和电力改革的初衷相违背。二，煤电一体化后电力企业或许会利用垄断地位来获取高额利润，不利于维护大众利益和社会经济发展。尽管煤电一体化让发电企业的多元风险上升，但在实行煤电价格双轨制的情况下，应该是利大于弊。

同时，无论何种方式的煤电一体化，都可以调整我国目前电煤市场的供求关系、平衡电煤价格，从而增强发电企业和煤炭企业的抗风险能力。

3煤电一体化的不利影响

虽然我国已经取消了电煤制度，但依旧有90%电煤价格变动幅度将影响下游的电力用户。因此，在我国目前的政策和市场环境下，煤电一体化会对国民经济产生一些负面影响。

不利于煤炭成本回归市场。在电价的价格传导并没有完全解决的情况下，煤电一体化对价格的传导有很大的不

利影响。比如电力企业转移高成本的可能性和意愿，几年前发电企业向煤炭领域延伸，导致发电企业获得煤炭的成本非常高。由于各个产业都想从煤炭产业分得一杯羹，导致煤炭资源的争夺激烈，再一次推高了获得煤炭资源的成本，而这些高昂的成本最终会将会被转嫁在消费者身上。

不利于煤电企业发电成本的控制与监督。由于煤炭电力市场的垄断性，电厂在高昂的价格下还是会买煤炭资源，发电企业的电煤自给率越高，其转移成本的能力就越强，导致煤电一体化失去降低成本和创新的可能。此外由于煤电一体化后发电企业的话语权增强，有可能导致电煤企业的价格垄断，逐步抬高电力产品销售价格，受损害的只有消费者。

4防范对策

针对在电煤一体化中出现的不利影响，政府首先要针对电力，煤炭的价格问题做好相关防范工作。尽量消除信息不对等是对煤电价格的影响，公布电力企业的真实信息，各项成本，并面对虚假信息要制定相应的惩罚规章。要尽快实施和完善网上竞价，通过竞争的方式促使发电企业降低边际成本，提高效率，按照边际成本对外进行报价。借鉴外国的做法，在发电网上竞价开始前成立相关的机构，对于发电中竞争不足的一些环节进行成本的监督。按照一定的市场价格为标准，比如可参照环渤海的煤炭价格，对其燃料成本进行一定的监督，并要定期公布该电厂的成本。

对于煤电企业发电成本中不合理的部分，应要求其自行承担，不能计入发电成本。而对于煤电一体化的企业，在煤、电业务所占比例较大时，在保持公司所有制不改变的情况下，应该要实行上下游和产业间的财务分离，防止不合理的交易、补贴，加强公众对其真实发电成本的监督。

5总结

总的来说，煤电一体化从大局观上来看是很有利于解决煤电之争的，但一体化之后如何实现公平，公正的价格又是一大难题。为了煤电一体化的健康发展，按照上述的防范对策进行改进，相信一定会逐步解决实现煤电一体化进程中出现的问题。

参考文献

[1]杨彤，时如义.煤电一体化的不利影响及防范措施[J].中国煤炭，2013，（3）.

[2]段宗周，王武君.煤电一体化项目建设应关注的几个问题[J].电力建设，2010，（9）.

[3]郭锦辉.“煤吃掉电”：煤电一体化的隐忧[J].中国经济时报，2012，（19）.

[4]濮洪九.煤炭工业多种经营持续发展战略和对策[J].中国煤炭，2001，（11）.

[5]于立，刘劲松.中国煤、电关系的产业组织学分析[J].中国工业经济，2004，（9）.

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关键词：项目教学法 实现 理实一体化

1.引言

为了提高学生的综合能力和专业素质,使专业课教学更接近于社会需求,最终能实现学生与企业的就业岗位零距离对接。我们学校一直以来都很重视专业课教学的改革，做出了各种努力和尝试。多年来，我们在电子专业课中推行了项目教学法，经过教学实践表明：通过教学项目的优化、知识点的重构和整合和课堂的理实一体化教学组织，在提高教学的效率与效果，在培养学生全面能力等方面，确实收到了一定的成效,使电类专业的专业课教学效果得到了质的提升。

2.教学实践

2.1教学过程

“项目教学法”是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。基于建构主义的项目教学法与传统的教学法相比，有很大的区别，主要表现在改变了传统的三个中心，由以教师为中心转变为以学生为中心，由以教材为中心转变为以“项目”为中心，由以课堂为中心转变为以实际经验为中心。所以教学模式上发生了很大的变化。

现在专业课教学采用项目教学法，使师生以团队的形式共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。项目以工作任务的形式出现。通过工作任务的完成，能得到一个具体的、具有实际应用价值的产品。一般分为五个教学阶段：（1）确定项目任务；（2）制定计划；（3）实施计划；（4）检查和评估；（5）归纳或成果应用。这种行动导向教学使教学理论与实践操作完全融合为一体。

2.2学习形式

项目教学中的一个任务可能需要半天或者更多的时间，像以前那种两节课连上的模式就不适合了，实施项目教学必须为学生提供充足的时间，每次课都要完成一定的任务，小组成员和老师要给你打分的，在任务实施过程中遇到问题要积极主动思考，不能拖小组成员后腿。整个一次课是在动脑筋和动手操作过程中完成，人人都是演员，老师只不过是导演参与其中，但老师是有指挥权的，既要保证本次课气氛活跃，学生积极讨论操作，又要保证整个学习过程要井然有序，不是乱糟糟的，而是高效的。整个教学过程的任务引领，理实一体化教学形式。

2.3评价体系及考试

在传统的教学模式中，对学生的评价大多是只看理论考试结果，虽然也有平时成绩，但是比重不大，不利于客观的评价一个学生真实的情况。这种评价方式的弊病是显然易见的，随着教学改革的深入，这种评价方式需要彻底的改变。但是究竟用怎样的评价方式才是最理想的，通过去年我们的实践和尝试，对于专业科目来说我想应该是实践操作加理论的考试相结合的成绩，应特别注重在学习过程的评价。这样对学生职业能力的提升有很大好处。

学生是具有个体差异的人，评价允许异步发展，应该多元化；学生发展具有主动性，评价应调动学生积极参与，促进其学习与发展。项目式教学中，其教学评价已是一种过程评价与结果评价相结合、学生自我评价与教师评价相结合、个体评价与集体评价相结合的一种综合性的评价。由于项目式教学是以培养学生全面能力为目标的理论加实践的教学，因此学生的全面能力就成为其评价对象。以此模式，我在电子技术课程项目教学中建立了能力为目标的评价指标，它不仅包括了学生的专业理论学习能力还包括技术能力、学生的团结协作、责任心与创新等非技术能力。要求学生每完成一个任务，让学生首先进行自我评价，然后由小组进行集体评价，最后由老师作客观评价。如果这三不同角度的评价比较趋向一致，即证明评价是具有较高的准确性。但当出现三个评价的差异较大的时候，也不应该完全倾向老师的评价，我们的办法是通过学生小组中同学间的交流和老师与同学间的交流来缩小这些评价的差异。在项目教学中，学习过程成为一个人人参与的实践与创造的活动，因此评价注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中理解和把握课程要求的知识和技能，培养分析问题和解决问题的思想和方法。在项目实施时，一般每小组男女生搭配，学习好的差的搭配。教师在学生项目训练中，除了针对性地指导外，还要记录学生学习掌握知识的过程，作为评价的依据。并适时督促懒散的学生积极参与学习。在学期结束时，电子技术项目课程考核采用实践操作加理论考试的形式，采用任务过程考核，学生和平时一样参加到工作任务中来完成项目，不过考核时自己独立完成，没人提醒。结果表明，考核成绩是相当好的，学生通过项目课程的学习真的能学到很多知识，掌握的也很好。

2.4教学感受体会

2.4.1重视项目的完成，但不能忽略基础知识的掌握。注意吸取传统教学法的长处，把总目标细分成一个个小目标，每个小目标体现在项目中的小模块上，从而让学生建构一个系统的、全面的知识框架。

2.4.2强调了学生学习的主体性，并不能认为教师的任务就减轻了。其实教师的职责不但没有减轻，反而还加重了。因为教师不但要对任教科目融会贯通，随时回答各类学生提出的各种问题，而且还要为学生创设学习的情景、培养协作学习的气氛、审核项目的选取等。

2.4.3学生分组是一个容易被忽视的环节：宜小班化教学，由于采取分组协作学习的方式，所以分组的原则、组员的搭配、工作的分工、成员的数量等等直接影响着组员的学习。实验证明，每组人数应控制在5～6人，人多“手脚乱”、意见不一；采取互补方式进行搭配，有利于同学之间互相学习；组员分工要明确，防止出现依赖思想。

2.4.4教材是一个问题。由于现行的教材基本根据学科知识系统进行编写，教师实施项目教学法时，不能够完全按照教材一章一节地讲授，所以要求教师在设计教学时，必须重点选好示范项目，紧密结合教材内容。可以把教材作为学习的“字典”，有条件的可以适当编写讲义，甚至编写教材。

2.4.5项目教学将会占用更多的课时，在有限的在校时间里，给课务安排带来了困难。

2.4.6仪器、设备的数量要充足，损坏率提高，维护任务重，维修费用高了；增加了教学成本。

3.结语

总之，项目教学是一种比较有效的教学方法。它突破了传统的教学模式，通过解决学生身边的一些现实问题来实现学生对知识的掌握，大大提高了学生学习的积极性和主动性。通过项目教学法学习的学生，他们的动手能力、解决实际问题的能力有很大的提高。这种方法不但适合电子技术课程教学，尤其适用于学生水平参差、学生自控能力比较薄弱、课程的应用性比较强的职业技能教学。

参考文献：

[1]韩忠霄.浅析创新教育 [J].职教论坛.

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[关键词]科学技术； 控制技术； 机电一体化；

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0030-01

一、前言

机电一体化是现代科学发展的必然结果，现代的机械工程离不开机电一体化的技术，机电一体化的技能在工程机械中的使用能是工程的性能有效的发挥。

二、机电一体化的概念

所谓机电一体化，是将机械技术，电子技术，信息技术，控制技术综合运用于机械中去，使得机械设备运转效率得以提高，机械设备使用寿命得以延长，由此去实现生产质量和效益的提高。现阶段机电一体化在工程机械领域的运用，主要是以电子控制系统的方式来运行的。

三、机电一体化的技术特点

1.应用范围非常广泛，而且应用性比较强

在机电一体化技术中，它是以机械作为载体的，来对机电一体化产品进行开发，几乎不会受到行业的制约。机电一体化技术，它是利用计算机的先进技术，把信息化来作为核心，这个核心就是智能化，从而可以开发以及生产一系列的机电一体化产品，这些产品的性能比较好，功能也比较强。

2.整体达到最优化

从整个系统看出，对新的技术要充分利用，而且在新技术之间能够互相交叉，就可以让机电一体化产品的附加值比较高，效率比较高，性能比较高，材料比较节省，能源比较节省，损耗比较低，污染比较低，省时而又省力。

3.综合性比较强

机电一体化是由多个方面综合而成的，这些技术组成一个整体，在这个整体中，它们互相促进，又互相制约，共同向前发展。

4.系统化的层次比较

机电一体化是将工业产品以及过程利用各种技术综合成一个完整的系统，强调各种技术的协同和集成，强调层次化和系统化。无论从单参数、单击控制到多参数、多级控制，还是从单件单品生产工艺到柔性及自动化生产线，直到整个系统工程设计，机电一体化技术都体现在系统各个层次的开发和应用中。

5.安全性得到了很大的提高

通常来说，机电一体化系统都能够进行自我保护，可以有效的避免安全事故的发生，以及减少所受到的损害，大大提高安全性。对于某些比较先进的机电一体化的系统，也可以在恶劣以及危险的环境之中，来进行无人操作的自动工作。

6.具有柔性的特点

在机电一体化的系统中，柔性是它的特点之一。依据实际需要的改变，使用机电一体化技术，就能够不再改装任何系统，就能够极其有效的对系统的构造以及生产的过程，依据系统的功能目标以及组织结构目标优化，以智能、调整、修改，因此机电一体化技术是解决多品种、小批量生产的重要途径。

7.使用时非常简单

在对机电一体化产品进行操作时，即使对机电一体化不了解的人，也能够很熟练对机电一体化产品进行操作。在这里，它的优点是显而易见的，一是功能比较强，二是操作比较简便，三是人与机器的关系比较容易协调。

8.可靠性比较高，稳定性比较高，寿命比较长

在机电一体化的系统中，基本上是不会出现机械磨损的情况，就是因为这样，它的寿命大大提高，出故障的效率大大降低，可靠性就会大大增强，以及稳定性就会大大增强。

四、机电一体化技术的主要应用领域

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：

（一）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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

（五）能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

（六）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。

（七）以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置

五、机电一体化的发展趋势

就目前的形势，来对机电一体化的发展趋势来进行推测。机电一体化向五个方向发展：其一是智能化方向，其二是柔性化方向，其三是微型化发展，其四是光机电一体化方向，其五是仿生物系统化方向。

机电一体化向智能化方向发展

就目前的机电一体化技术以及机电一体化的产品，来对它的发展趋势来进行判断。就机电一体化的技术来说，逐渐脱离了人工，离计算机控制越来越近，可以判定向智能化发展；就机电产品的发展脉络来说，智能化的程度越来越高，可以判定向智能化发展。

机电一体化向柔性化方向发展

就机电一体化产品的发展方向，来对未来的产品做出推测，在控制以及执行的系统中，有可以满足需要的“冗余度”，有比较强的“柔性”，这样就能够比较有利于更加好地来应付一些突然发生的事件，这样就可以进行设计，设计成为了“自律分配系统”。在这些系统之中，每个子系统都是彼此独立进行工作的，每个子系统都是为总系统提供服务的，与此同时，它还具有“自律性”，这样就可以把不一样的环境条件作为依据，从而做出不一样的反应。它的特点就是，每个子系统都可以产生一些自身的信息，而且可以附加一些信息。在这个总的前提之下，拥有的“行动”是完全可以进行改变的。就这样，一来它可以对系统的柔性进行增加，二来它不会由于某一个子系统明显地增加了系统的能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

机电一体化向微型化方向发展

就目前而言，在半导体元件制作的过程中，使用蚀刻的方法，已经制作出了亚微米级别的机械器件。当这个实验的结果运用于实际的使用时，至于分辨出机械部分与控制部分之间的差别，这种行为完全没有意义了。就在那时，机械与电子可以合二为一了，可以把三个部分集合起来，体积就会变得很小，最终可以组合成为自律元件。这三个部分，其一是执行结构，其二是传感器，其三是CPU。这样就能够较好的向微型化发展。

机电一体化向光机电一体化方向发展

通常来说，机电一体化的系统，是由四个部分组成的，其一是传感系统，其二是能源系统，其三是信息处理系统，其四是机械结构。在发展的过程中，可以把光学的技术引进机电一体化中，要充分利用光学技术自身的特点，就能够非常成功的改变机电一体化中的系统，其一是传感系统，其二是能源系统，其三是信息处理系统。

机电一体化向仿生物系统化方向发展

对目前的机电一体化产品以及机电一体化技术进行探析，就可以推测出，机电一体化中的装置，依赖信息是非常大的，而且经常会在结构方面，在静态时是不够稳定的。然而，在动态时，却显得非常稳定，就这种状态而言，是与动物非常相似的。

六、结语

随着我国科技发展脚步的加快，机电一体化的应用将越来越广泛，我国机电一体化所应用的领域将越来越广泛。

参考文献

[1] 张智慧.浅谈机电一体化技术的现状及发展趋势[J].中国高新技术企业，2013，17（24）：106-107.

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【关键词】机电一体化；进展；发展趋势

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：

前言

我们所处的知识经济时代是一种全新的经济形态，它最突出的特点在于知识和信息的传播网络化和无形化交易的迅猛发展，内外环境的动态性越来越强，这也不断催生信息技术和工程技术的变革。随着科技的进步，机电技术的发展必然走向电子化，是现代科学技术发展的必然结果。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的新的技术，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。

二、机电一体化技术概要

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。一般来说，机电一体化技术是机械工业实现自动化控制的一个重要的标志。随着机电一体化技术的不断发展，目前，机电一体化技术已经发展为具有自身特色的新兴学科。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、信息变换技术以及程序编写技术等群体技术，根据各个板块的功能和优化组织的目标，将各单元的功能尽量设计合理化，在功能多、质量高、可靠性好、能耗低的基础上展现特定功能价值，并最大限度优化整个系统的工作任务。因此，我们所说的“机电一体化”包括了“产品”和“技术”两个部分。将上述的各项群体技术进行综合的融合也就是机电一体化的主要任务。

三、国内外机电一体化技术发展历程与现状

1、国外发展历程与现状

国外的机电一体化技术于20世纪40年代代开始发展，经过萌芽阶段之后，于20世纪60年代向通信、控制、计算机技术发展，正式进入发展阶段，这个阶段是机电一体化技术的飞跃与转型的关键时期，这个时期内的机电一体化技术呈现多元化的迅猛发展态势，机电一体化产品层出不穷。20世纪80年代之后，以美国为主的西方国家为机电一体化技术的发展制定了一系列的发展策略，并大力推动机电一体化技术朝着智能化、网络化的方向迈进，智能化的机械工业产品不断涌现，今后，机电一体化技术仍会以智能化作为发展和改革的核心，智能化的机电一体化产品会为机械工业领域的发展奠定坚实的基础。

当前，全球机电一体化技术的发展除以智能化为核心和主要标志之外，还与激光技术、微细加工技术得到了很好的融合，其中，激光技术的加人，产生了“光机电一体化”的先进技术类型，大大拓宽了机电一体化技术领域范围；微细加工技术及相关设备的融合为电子技术的发展和革新提供了有力的支持。

2、我国机电一体化技术发展历程与现状

我国20世纪8O年代开始发展和革新机电一体化技术，并在技术与环境上给予了很大的支持。机电一体化技术在我国机械工业领域发展的这3O年来，国内社会经济及人民生活水平得到了很大的提升，人们对产品品质及种类的需求量越来越大、要求越来越高，传统机械制造业发生了很大的变革，机械制造业积极引进了国外先进的机电一体化技术和理念，将机电一体化列为国家高技术重点研究领域，研发了一系列拥有我国独立知识产权的产品和技术，使机电一体化领域取得了很大的进展。目前，我国机电一体化技术的发展主要体现在数控应用技术、流水线工业机器人及计算机集成制造系统等方面。

尽管我国机电一体化技术相比国外一些国家起步晚、技术发展程度低，但从近年来的发展态势和发展速度上看来，国内机电一体化技术领域前景广阔。目前，我国机电一体化技术发展中存在的主要问题有：技术研发与发展基础薄弱，支持力度不足；技术发展与产品研发不成正比，未能在产品上得到充分体现；技术对国民经济贡献不够。

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化的发展是向智能化方向迈进。二十世纪9O年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。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，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有以下几个方面：

1、智能化。智能化就是要求机电产品有一定的智能，具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。人工智能技术在糊数学、灰色理论、神经网络、生理学、心理学和混沌动力学等领域得到不断与进步和发展，为机电一体化技术在智能化发展奠定了良好的基础和开辟了新的出路。

2、数字化。接口技术和微控制器的发展奠定了机电产品数字化的基础，数字化要求机电一体化产品的软件具有可靠性高、容易操作，普遍性，自诊断能力，可维护性及优质的人机界面。

3、模块化。模块在整个系统中是一个相对重要的工作。目前，生产机电一体化的厂家繁多，种类不能统一。在环境接口、动力接口、机械接口的研制开发过程中要逐步统一到标准化的接口道路上来。例如研制具有变频调速、集减速电机一体的动力驱动单元；具有图像处理、视觉、测距和识别等功能的电机一体控制单元等。此时，在研发设计产品时，可利用标准模块化单元相对比较快速研发出新的产品。从而避免各种相互冲突的关系，并能使之系列化、标准化。

4、网络化。信息网络应用技术的快速兴起和发展给各个领域都带来了变革。基于计算机网络普及的基础，各种远程控制和监视技术也不断发展。远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，人们足不出户可充分享受各种个科技带来的便利和好处，因此 机电一体化产品朝网络化方向发展是必然的趋势。

5、自源化。机电一体化产品自身带有能源是自源化最好的诠释，比如燃料电池、大容量电池和太阳能电池。因为很多场合由于电源的缺少使得很多产品不能使用，所以，自带动力源是非常有必要的。

6、人性化。任何产品必然会向人性化的方向发展，机电一体化产品也不例外，不但要完善产品性能，还要在造型、色彩等方面与环境相协调，使产品更加自然，更加接近人们生活习惯。

7、微型化。微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统指的是可以批量制作的，集微型机构、微型传感器、和信号处理，直至接口，通信和电源等于一体的微型器件和系统。微机电系统产品具有体积小、耗能少、运动灵活的显著特点，在生物医疗、信息等方面具有非常明显的优势。

8、绿色化。绿色产品指的是低能耗、低材耗、低污染、可再生利用的产品。机电一体化产品的绿色化主要是指在产品使用过程中不污染生态环境，产品寿命结束的时候，还可分解和再生利用。

五、结束语

机电一体化技术是振兴机械制造行业与国民经济的不可或缺的部分，是机械工业技术、电子计算机技术及信息科学技术的融合与交叉的产物。机电一体化发展至今，还处于发展阶段，并朝着智能化、网络化的方向不断发展，必将具有更加广阔的发展前景。

参考文献：

【1】杨保群．机电一体化技术发展及应用简介[j]．微电机，2009

【2】高德成．机电一体化技术发展问题分析与技术探索[j]．自动化与仪器仪表，2011

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本文从现代煤业生产的“掘进、采煤、装、运输、提升”等主要环节出发论述了机电一体化技术的应用情况，对机电一体化重点产品在煤业生产中的应用实践进行阐述，在此基础上，提出我国在现代煤业生产中发展和应用机电一体化技术的几点思考。

【关键词】机电一体化 煤业生产 应用 探讨

1.引言

近年来，随着我国对能源需求的不断提升，煤业生产规模逐年加大，煤业生产的技术水平快速提升，尤其是在煤业生产的采、掘、运等环节，大量应用了机电一体化产品和相关技术，使劳动生产率和煤业生产的安全保障都得到较大提高。近年来机电一体化产品和技术向自动化、数字化和智能化的方向不断发展，在性能和功能等方面也发生了巨大变化，为现代煤业生产提供了坚实的支撑，提升了我国煤业生产的效率和水平。研究采用机电一体化技术和装备应用于煤业生产实践的方法，探索如何进一步深入利用机电一体化技术和装备促进我国煤业生产向安全、高效、洁净、结构优化的现代化生产模式，对于促进我国煤炭工业向现代化和高科技方向发展具有重要价值。

2.机电一体化技术在现代煤业生产中的应用实践

煤业生产中的机电一体化技术主要体现于机电一体化的系列产品中，从产品类型上来看，煤业生产中的机电一体化产品分布于煤业生产过程中的“掘进、采煤、分装、运输、提升”等不同环节，重点产品包括电牵引采煤机、快速掘进机、带式输送机、矿井提升机、安全生产监控系统、矿井供电设备以及支护设备等[1]。

电牵引采煤机是现代煤业生产中应用广泛的一种典型机电一体化产品，它综合运用了现代电力电子和微电子技术来代替传统复杂庞大的液压系统，大大简化了液压采煤机的结构并提高了其可靠性，改善了动能、牵引等操作性能，同时在多种传感器的配合下还具有自诊断功能和健康监测能力，使生产效率得到极大提高[2]。目前，快速掘进机已经成为煤矿作业中不可或缺的机械，包括矿用隔爆兼本质安全型开关箱、矿用本质安全型操作箱、隔爆型电铃和照明灯、隔爆型三相异步电机等机电一体化技术广泛应用于快速掘进机的电气系统，这些机电一体化技术的应用使快速掘进机在自动控制、工况检测、自我故障诊断等方面的性能得到极大改善。现代煤业生产中的井下原煤输送系统的主要运输设备就是带式输送机，目前的带式输送机大量采用了机、电、液一体化的CST可控软启动装置和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，可以方便的实现大范围的控制与调节操作，采用CST系统能够控制多点驱动并进行连续监测，同时还具有工作状态异常检测等功能。矿井提升机的主要功能是将井下煤炭安全运送至地面，是煤业生产中关系到生产安全和效率的关键设备，近年来发展的全数字化和交、直流提升机将机械、电力电子、计算机以及自动控制技术等有机的融合在一起，其核心由计算机系统进行控制，在测量、传感以及数据处理等方面的性能大为提高，应用机电一体化的矿井提升机的安全性能和工作效率得到明显改善。此外，在煤矿井下安全生产监测监控方面，包括传感器技术、计算机软硬件技术、网络技术等机电一体化技术得到普遍应用。同时，煤矿生产作业过程中大量采用的支护设备也在向机电一体化的方向发展，传统的液压支架通过结合计算机技术正在向电液控制的方向发展，在控制速度、操作性和工作状态检测等多方面都体现出很大优势。

以上分析显示了机电一体化技术在煤业生产作业中的应用有效的提高了生产设备的自动化、智能化和信息化水平，是煤业生产实现安全、可靠和高效的重要保障。

3.现代煤业生产中应用机电一体化技术的主要思考

在煤业生产的采、掘、运、装等各个环节中，应用机电一体化技术能够显著提高煤炭的成产效率与质量和提高煤业生产过程中的安全性与可靠性，此外还具有维护调整方便和适用性强等特点，因此，机电一体化技术已经成为现代煤业生产技术发展的重要方向，是煤矿综合自动化的发展基础和煤业生产信息化建设的关键支撑技术。近年来，我国在煤矿机电一体化技术在研究和应用方面都取得了一定的进展，但与世界先进采煤国家相比，在开发基础、应用范围以及技术和管理水平等方面还存在一定差距，因此加强机电一体化技术在煤业生产中的应用依旧是摆在我们目前的重要课题。现代煤业生产中应用机电一体化技术主要有以下思考：

第一，国家加强对煤业生产中应用机电一体化技术的扶持力度。机电一体化技术涉及多个学科和研究领域，目前的发展也是日新月异，对其进行研究和应用需要雄厚的基础和大规模的投入，因此需要在国家层面予以支持。

第二，加强煤炭行业机电一体化的应用建设。机电一体化技术和产品发展非常快速，因此需要确定行业以及产品的标准和规范，用以指导机电一体化技术和产品的发展，使其形成标准化、系列化和通用化的发展路径。

第三，加强对机电一体化技术和应用的核心开发。在核心技术和产品上紧跟信息化时代机电一体化技术的发展趋势，增强自主创新能力。在计算机控制、新一代网络通信、人工智能、传感器技术以及井下环境探测技术等方面加强研究[3]。

结束语

近年来，经济的发展导致对能源的需求逐年加大，作为重要的传统能源，煤炭始终受到较大的关注，对煤炭资源仍然有着巨大的需求。我国是世界上最大的产煤大国，但长期以来，由于生产技术及管理等方面的落后，在现代煤业生产过程中安全事故频发，造成许多重大的经济和人员损失。因此，除了在煤业生产过程中加强规范化管理外，还必须提高煤业生产的现代化水平，在采、掘、运、装等环节大量应用机电一体化产品和技术，推动我国煤业生产向安全高效的模式转变。

参考文献：

[1] 王金良. 解析煤矿机电一体化产品在煤炭生产中的应用[J]. 中国化工贸易，2013，（6）：60.

[2] 姚桂玲.机电一体化技术在煤矿生产中的应用研究[J].煤炭技术，2011，30（8）：62-63.

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一、机电一体化的产生与应用

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，机电一体化进入了深入发展时期。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展露头脚，出现了光机电或微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。

二、机电一体化发展现状

20世纪60年代以前为第一阶段，称为初级阶段。人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。在二战期间，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了积极的作用。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械与电子两技术的结合还不可能广泛和深入发展。

20世纪70到80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。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。

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展露头脚，出现了光机电和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的分析和集成方法、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，更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用并把机电一体化技术列为“863计划”中。

三、机电一体化发展趋势

1.智能化趋势

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。 “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。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。

2.模块化趋势

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，也可以扩大生产规模，制定各项标准，以便各部件、单元间匹配。从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，对生产标准机电一体化单元的企业规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.网络化趋势

网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域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。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。

4.微型化趋势

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，泛指几何尺寸不超过1cm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，具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术。

5.绿色化趋势