時間：2024-04-09 15:34:38
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇機電一體化市場前景，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
作者結合職業(yè)教育思想和機電一體化技術專業(yè)學生的技能培養(yǎng)情況，對社會市場以及企業(yè)進行了人才需求情況的調(diào)研。通過對調(diào)研結果的分析得到了目前機電一體化技術專業(yè)學生人才需求及對企業(yè)學生職業(yè)能力的要求情況，為后續(xù)專業(yè)培養(yǎng)提供有力證據(jù)。
關鍵詞
職業(yè)教育；機電一體化；人才需求
機電一體化技術知識面寬，應用廣泛，學生畢業(yè)后能夠從事的工作領域廣，為了及時了解區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，掌握機電一體化技術專業(yè)人才的崗位群、工作任務和企業(yè)需求情況，把握本專業(yè)的發(fā)展方向，確定人才培養(yǎng)目標，找準人才培養(yǎng)的定位，合理制定人才培養(yǎng)方案和課程內(nèi)容，真正體現(xiàn)就業(yè)導向、能力本位的辦學方針，特對揚州及周邊地區(qū)的人才需求進行調(diào)研分析。
1專業(yè)設置的區(qū)域與行業(yè)背景
目前揚州正提高先進制造業(yè)的競爭力、發(fā)展以汽車、食品機械、智能交通、化工機械、傳動關鍵零部件等專業(yè)和成套設備為重點的裝備型制造業(yè)。制造業(yè)的不斷發(fā)展推動了機電一體化技術的前進步伐并且使得機電一體化產(chǎn)品在市場上不斷更新，因此與機電一體化相關的教育業(yè)和服務業(yè)也在不斷改革和發(fā)展。機械、汽車、化工、船舶、新能源新光源等五大千億產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增幅全年均保持11%以上。上海大眾就是一個典型事例：新增10萬輛車、尤妮佳二期、江淮10萬輛皮卡等一批重大項目開工、投產(chǎn)。清華揚州智能裝備科技園、東大科技園、揚大科技園開園運行，促進機電行業(yè)深度發(fā)展。
2015年，揚州全年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值3625億元，增長11%。公共財政預算收入295.19億元，增長13.9%，增幅列全省第二；其中稅收收入242.22億元，增長13.9%。城鎮(zhèn)常住居民人均可支配收入30380元，增長10%；農(nóng)村常住居民人均可支配收入15255元，增長11%。產(chǎn)業(yè)層次提高效果非常之明顯，高新技術產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占規(guī)模以上工業(yè)產(chǎn)值的比重達到40%以上；產(chǎn)業(yè)結構明顯調(diào)整優(yōu)化，而且建立健全有區(qū)域特色的機電類的自主創(chuàng)新體系，增加科技、人力、知識等重要環(huán)節(jié)的投入，成立以服務中小企業(yè)為宗旨、市場為導向、應用技術研發(fā)為重點的揚州產(chǎn)業(yè)技術研究院。“科教合作新”計劃深入推進，簽訂校企產(chǎn)學研合作協(xié)議496項，新引進高校院所或知名企業(yè)研發(fā)中心、創(chuàng)新中心54家。
機電一體化技術水平的提高，對推動“長三角”及揚州地區(qū)經(jīng)濟繁榮，對五大千億產(chǎn)業(yè)做大做強，對向高端發(fā)展、向研發(fā)設計和銷售服務兩端延伸、提高產(chǎn)業(yè)核心競爭力等方面具有十分重要的意義，機電一體化技術人才的質(zhì)量和數(shù)量更是揚州區(qū)域經(jīng)濟建設、行業(yè)企業(yè)發(fā)展的重要保證。行業(yè)和區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展為機電一體化技術專業(yè)建設和發(fā)展提供了良好的契機。
2人才需求分析
通過對上海大眾儀征分公司、南京汽車集團有限公司、揚農(nóng)集團、牧羊集團、江蘇金方圓數(shù)控機床有限公司等揚州及周邊城市的30家企業(yè)的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)隨著石油化工、汽車、現(xiàn)代裝備制造業(yè)三大主導產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，企業(yè)設備先進，自動化程度不斷提高，新型機電設備、自動化生產(chǎn)流水線占據(jù)企業(yè)設備的絕大部分，傳統(tǒng)機電設備只占很小的比例；進口設備比例大，國產(chǎn)設備比例小；高端技能型的機電一體化技術專門人才的需求在不斷擴大。機械技術與電氣技術已經(jīng)變的密不可分，從而機電行業(yè)對人才的市場需求量也發(fā)生了很大的變化，許多企業(yè)一方面為了提高生產(chǎn)的高效性從而精簡缺乏專業(yè)技能的員工，然而在另一方面又非常需要大量的專業(yè)的技術型員工。總體上看來，從事機電行業(yè)的人員數(shù)量非但沒有明顯的上升，反而在一定的時間段內(nèi)呈現(xiàn)出了下降的趨勢。與之相對應的情況就變成了，機電行業(yè)對從業(yè)人員的技能要求更高了，從以前單純的“懂機”或“懂電”，向既“懂機”又“懂電”的方向發(fā)展。因此，與工業(yè)發(fā)展速度不相適應的高素質(zhì)的技能型人才在市場上極為短缺，主要表現(xiàn)為以下幾方面：
（1）機電一體化技術在制造行業(yè)生產(chǎn)及管理中的應用現(xiàn)狀。隨著企業(yè)技術和設備的不斷引進、嫁接以及改造的完成，機電一體化技術十分廣泛地應用在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，成為現(xiàn)代設備制造和生產(chǎn)過程控制中不可缺少的部分。機電一體化技術在制造業(yè)的應用從簡單的數(shù)控機床、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、機械加工中心以及機械手發(fā)展到現(xiàn)在的智能機器人、無人生產(chǎn)車間和將設計、制造、銷售、管理集于一體的計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）。機電一體化的產(chǎn)品涉及工業(yè)生產(chǎn)、科學研究、人民生活、醫(yī)療衛(wèi)生等各個領域，如集成電路自動生產(chǎn)線、激光切割設備、印刷設備、家用電器、汽車電子化、微型機械、飛機、雷達、醫(yī)學儀器、環(huán)境監(jiān)測等。
（2）企業(yè)對機電專業(yè)人才需求狀況。對揚州及周邊地區(qū)的一些企業(yè)的用人情況作了調(diào)研，從收集的數(shù)據(jù)分析來看，受調(diào)研的企業(yè)只是全市機電類企業(yè)的一小部分，但有的企業(yè)在規(guī)模、技術力量、產(chǎn)品類型和質(zhì)量、人才構成等一些基本狀況具有一定的代表性。從數(shù)據(jù)的分析中可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機床操作仍占較多的份額，而一些機加工的市場需求仍在加大，尤其是對熟練機加工人員需求很迫切。自動化生產(chǎn)線的維護人員的需求也逐漸出現(xiàn)了上升傾向。另外，對懂得機電知識并且能從事機電產(chǎn)品營銷的人員也有大量的需求。生產(chǎn)線的操作工的需求卻在下降，大大小于前兩年。企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量更高的追求，使得越來越多的企業(yè)更專注于員工的質(zhì)量，很多機電企業(yè)用人時，不僅全面考察其專業(yè)教育的背景，而且更關注人的社交能力和非智力素質(zhì)，善于與別人交流，明確正確的價值觀，樹立敬業(yè)精神，培養(yǎng)吃苦精神，有紀律性，有責任心，并且擁有良好的工作態(tài)度。
（3）高職層次機電人才需求量。在傳統(tǒng)行業(yè)中，高新技術行業(yè)已經(jīng)逐漸占據(jù)了主導地位，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的革命漸漸開始，然而機電一體化技術確是在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)革命中產(chǎn)生的一種新的科學新興領域。目前應用機電一體化技術的產(chǎn)品具有強大先進的功能，在精度、速度、動力的優(yōu)勢下，并提高了自動化程度，具有柔性化、智能化、信息化等特點，同時向先進的控制管理過渡，如自適應控制、自組織、資管理等模式，最終向智能化發(fā)展。當今，數(shù)控編程及操作人員有著大量的市場前景，所以近幾年來，高職院校的機電專業(yè)畢業(yè)生在市場上更是供不應求，就業(yè)前景可謂是一片光明。在未來的幾年甚至十幾年內(nèi)，國內(nèi)企業(yè)對機電一體化人員的需求量是有增無減。目前省內(nèi)高等技術工人嚴重緊缺，而且中年人較多，制造業(yè)工人中具備高等技術資格的人員不多。這都是我們的優(yōu)勢所在。
調(diào)查顯示，針對目前在職的機電技術人才的現(xiàn)狀，大部分單位對此的滿意度很低，主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面是部分專業(yè)人才具有較高的學歷層次，理論知識扎實，但是動手能力和工作實際能力較弱，在工作后通常需要職業(yè)培訓；另一個方面是有經(jīng)驗的老技術人員的發(fā)展滯后于現(xiàn)代技術的革新，在新技術面前無所適從。絕大部分的企業(yè)表示對技能型機電人才的渴望。同時，在江蘇省機電一體化維修行業(yè)的從業(yè)人員，具有高級技術水平的技術人員的所占比重很低，因此廠家不得花重金邀請國內(nèi)外機電專業(yè)人員來服務，但是還不能滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需求本地區(qū)人才市場的這種巨大需求，為機電一體化技術專業(yè)的設置提供了重要依據(jù)，為專業(yè)的發(fā)展注入強大動力，為畢業(yè)生的就業(yè)提供了廣闊的空間。
3對人才培養(yǎng)方案的建議
（1）對人才培養(yǎng)目標的建議。調(diào)查結果顯示，企業(yè)看重的不僅是學生對本專業(yè)知識技能的掌握程度，更加看重的是工作、學習態(tài)度還有團隊精神和溝通能力，因此對于機電專業(yè)人才培養(yǎng)的建議是：課程的理論知識不要太深，但應具有一定的高度和寬度，加強培養(yǎng)學生的動手能力。
（2）對課程設置的建議。在整個教學課程體系中，以專業(yè)技能為主要教學目標，每個目標徹底改變原有的教育教學體系。以教學目標為中心，配備多個技能模塊。專業(yè)課程種類與課時的合理搭配。就本專業(yè)而言，由于學生主要從事的是機電設備的安裝、維護與維修等方面，所以在技能訓練的課程應有一定的高度和寬度，而在必備技能方面需要達到應有的職業(yè)資格等級工的基本要求。
（3）對專業(yè)實驗實訓設施配置的建議。為了達到專業(yè)理論知識和實踐教學在時間、場所、教師上的統(tǒng)一，充分利用已建國家級電氣自動化實訓基地和電氣工程實訓中心，最高限度地建設與生產(chǎn)實際條件相吻合的實習環(huán)境，對機電專業(yè)特別加強液壓與氣動、電氣設備維修、PLC、機電一體化設備調(diào)試、鉗工工場、機械拆裝實訓室等校內(nèi)實習基地建設，并在校外加強機電類實習基地建設。
4結論
在未來發(fā)展和發(fā)揚有特色的機電專業(yè)是重中之重，這就需要我們要做好十分充分的社會調(diào)查，并結合現(xiàn)代化科技的發(fā)展對專業(yè)人才的需求，找到適合學生的專業(yè)發(fā)展的定位目標，全方面提高學生的專業(yè)能力和職業(yè)能力。
參考文獻
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(一)"機電一體化"的發(fā)展歷程1.數(shù)控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;2.微電子技術為"機電一體化 帶來勃勃生機;3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機電一體化"提供了堅強基礎;4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發(fā)展趨勢1.光機電一體化.一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現(xiàn)光學技術的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的冗余度,有較強的柔性,能較好地應付突發(fā)事件,被設計成自律分配系統(tǒng)。在自律分配系統(tǒng)中,各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務,同時具有本身的自律性,可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體行動是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性),又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品全息特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結構,也變簡單的從上到下的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.生物一軟件化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結構上是處于靜態(tài)時不穩(wěn)定,但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時,生物便死亡,而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時,生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體,但如何使這些新型機體具有活的生命還有待于深入研究。這一研究領域稱為生物——軟件或生物系統(tǒng),而生物的特點是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體,不可分割。看來,機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時,就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以融合,機體、執(zhí)行機構、傳感器、cpu等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。
三、典型的機電一體化產(chǎn)品機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有:數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、cad/cam系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有:電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。
四、北京發(fā)展機電一體化而臨的形勢和任務機電一體化工作主要包括兩個層次:一是用微電子技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),其目的是節(jié)能、節(jié)材,提高工效,提高產(chǎn)品質(zhì)量,把傳統(tǒng)工業(yè)的技術進步提高一步;二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作,普及工作;后者是提高工作,深層次工作。
(一)北京機電一體化工作面臨的形勢1.北京用微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中,有60%以上的企業(yè)用微電子技術改造機床設備、工業(yè)窯爐、風機電泵、生產(chǎn)過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造;在已改造的近6500臺機床設備中,大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術進行改造;且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)cad應用還有較大差距。目前,北京工業(yè)品設計,cad應用率僅17%(而美、日等國已超過85%;國內(nèi)先進地區(qū)也超過了30%);cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應用工程領導小組指出,八五期間大中型企業(yè)要達到35%,中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%;到九五時,按國務委員宋健的要求,基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦,尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術進行改造的任務,占總?cè)蝿樟康?9.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年,北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市,1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為2.47噸,比上海的1.57噸高57%,比天津的2.15噸高14%,比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此,北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務非常重,而電力電子技術是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種,每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種,更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要,影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。
1993年,北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品約837種,在當年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中:機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種,機電一體化產(chǎn)品不到150種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強;儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種,機電一體化產(chǎn)品210種,機電一體化產(chǎn)品所占比例為60%;輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種,機電一體化、智能化產(chǎn)品15種,機電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%;汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元,每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約300元,不是總成本的1%;與國外約28%的先進水平相差甚遠;與國內(nèi)先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產(chǎn)品取代技術含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責任重,有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重,且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結構、產(chǎn)品結構雖然幾經(jīng)調(diào)整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題,有企業(yè)的故土難離死守故業(yè)問題,但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè),優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前,這就是發(fā)展機電一體化,開發(fā)和生產(chǎn)有關的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結構和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革,而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時,可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來,實現(xiàn)文明生產(chǎn)。
另外,從市場需求的角度看,由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長,差距較大,許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求,每年進口量都比較大,因此亟需發(fā)展。
(二)北京機電一體化工作的任務北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話:一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品,促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構調(diào)整作貢獻。
1.北京應用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點(1)大力采用模糊技術,工業(yè)爐窯改造應上新臺階國內(nèi)外成功的范例表明,應用模糊技術改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和pid技術好的多。因此,我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應用模糊技術,到2000年,對應該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊 技術等先進電子信息技術改造完畢,其中采用模糊技術改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術,機床高備改造要達新水平對機床設備的改造重點應放在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應用上。根據(jù)需要和可能,到1995年,北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上,到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術,風機電泵改造要攀新高度風機、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上,效果十分顯著。因此,在今后幾乎,北京要把交流變頻調(diào)速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年,應該采用變頻調(diào)速技術改造的風機、電泵要改造完60%;到本世紀末,北京的風機、電泵和其它調(diào)速電機要普遍;采用先進的變頻調(diào)速技術。
(4)優(yōu)先應用cad/cam技術,工業(yè)設計水平提高要有新目標北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢,設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前,北京工業(yè)系統(tǒng)cad的應用率為17%,cad的覆蓋率為11%,到1995年應分別達到20%和15%,本世紀末,要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標(1)總體目標:到1995年全市的機電一體化產(chǎn)品數(shù)應不少于800種,2000年,應不少于2000種,機電產(chǎn)品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標:
?機床數(shù)控化率:1995年,產(chǎn)量數(shù)控化率達5%,產(chǎn)值數(shù)控化率達16%;2000年,分別達12%和40%。
?汽車電子化程度:1995年,平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費用不少于1000元,在整車成本中所占比例不低于3%;到2000年分別不少于3000元,不低于8%。
自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現(xiàn)了半導體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.
(一)"機電一體化"的發(fā)展歷程
1.數(shù)控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術為"機電一體化''帶來勃勃生機;
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機電一體化"提供了堅強基礎;
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發(fā)展趨勢
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現(xiàn)光學技術的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”,有較強的“柔性”,能較好地應付突發(fā)事件,被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中,各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務,同時具有本身的“自律性”,可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體“行動”是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性),又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結構,也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結構上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定,但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時,生物便“死亡”,而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時,生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體,但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”,而生物的特點是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體,不可分割。看來,機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時,就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”,機體、執(zhí)行機構、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。
三、典型的機電一體化產(chǎn)品
機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有:數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD/CAM系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有:電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。
? 四、北京發(fā)展“機電一體化”而臨的形勢和任務
機電一體化工作主要包括兩個層次:一是用微電子技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),其目的是節(jié)能、節(jié)材,提高工效,提高產(chǎn)品質(zhì)量,把傳統(tǒng)工業(yè)的技術進步提高一步;二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品,促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作,普及工作;后者是提高工作,深層次工作。
(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢
1.北京用微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度
(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中,有60%以上的企業(yè)用微電子技術改造機床設備、工業(yè)窯爐、風機電泵、生產(chǎn)過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造;在已改造的近6500臺機床設備中,大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術進行改造;且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)CAD應用還有較大差距。目前,北京工業(yè)品設計,CAD應用率僅17%(而美、日等國已超過85%;國內(nèi)先進地區(qū)也超過了30%);CAD的覆蓋率才達到11%(而全國CAD應用工程領導小組指出,“八五”期間大中型企業(yè)要達到35%,中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%;到“九五”時,按國務委員宋健的要求,基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦,尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術進行改造的任務,占總?cè)蝿樟康?9.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年,北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市,1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為2.47噸,比上海的1.57噸高57%,比天津的2.15噸高14%,比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此,北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務非常重,而電力電子技術是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種,每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種,更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要,影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。
1993年,北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品約837種,在當年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中:機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種,機電一體化產(chǎn)品不到150種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強;儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種,機電一體化產(chǎn)品210種,機電一體化產(chǎn)品所占比例為60%;輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種,機電一體化、智能化產(chǎn)品15種,機電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%;汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元,每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約300元,不是總成本的1%;與國外約28%的先進水平相差甚遠;與國內(nèi)先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產(chǎn)品取代技術含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責任重,有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重,且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結構、產(chǎn)品結構雖然幾經(jīng)調(diào)整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題,有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題,但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè),優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前,這就是發(fā)展機電一體化,開發(fā)和生產(chǎn)有關的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結構和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整
、改革,而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時,可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來,實現(xiàn)文明生產(chǎn)。 另外,從市場需求的角度看,由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長,差距較大,許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求,每年進口量都比較大,因此亟需發(fā)展。
(二)北京“機電一體化”工作的任務
北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話:一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品,促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構調(diào)整作貢獻。
1.北京應用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點
(1)大力采用模糊技術,工業(yè)爐窯改造應上新臺階
國內(nèi)外成功的范例表明,應用模糊技術改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和PID技術好的多。因此,我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應用模糊技術,到2000年,對應該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊 技術等先進電子信息技術改造完畢,其中采用模糊技術改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術,機床高備改造要達新水平
對機床設備的改造重點應放在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應用上。根據(jù)需要和可能,到1995年,北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上,到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術,風機電泵改造要攀新高度
風機、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上,效果十分顯著。因此,在今后幾乎,北京要把交流變頻調(diào)速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年,應該采用變頻調(diào)速技術改造的風機、電泵要改造完60%;到本世紀末,北京的風機、電泵和其它調(diào)速電機要普遍;采用先進的變頻調(diào)速技術。
(4)優(yōu)先應用CAD/CAM技術,工業(yè)設計水平提高要有新目標
北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢,設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前,北京工業(yè)系統(tǒng)CAD的應用率為17%,CAD的覆蓋率為11%,到1995年應分別達到20%和15%,本世紀末,要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標
(1)總體目標:到1995年全市的機電一體化產(chǎn)品數(shù)應不少于800種,2000年,應不少于2000種,機電產(chǎn)品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標:
一、機電一體化技術發(fā)展歷程及其趨勢
自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現(xiàn)了半導體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.
(一)"機電一體化"的發(fā)展歷程
1.數(shù)控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機電一體化"提供了堅強基礎;
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發(fā)展趨勢
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現(xiàn)光學技術的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。
三、典型的機電一體化產(chǎn)品
機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。
四、北京發(fā)展“機電一體化”而臨的形勢和任務
機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術進步提高一步；二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品，促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。
(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢
1.北京用微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度
(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中，有60%以上的企業(yè)用微電子技術改造機床設備、工業(yè)窯爐、風機電泵、生產(chǎn)過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)CAD應用還有較大差距。目前，北京工業(yè)品設計，CAD應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內(nèi)先進地區(qū)也超過了30%)；CAD的覆蓋率才達到11%(而全國CAD應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業(yè)要達到35%，中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術進行改造的任務，占總?cè)蝿樟康?9.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此，北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種，每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種，更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。
1993年，北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品約837種，在當年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中：機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種，機電一體化產(chǎn)品不到150種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種，機電一體化產(chǎn)品210種，機電一體化產(chǎn)品所占比例為60%；輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種，機電一體化、智能化產(chǎn)品15種，機電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%；汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內(nèi)先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產(chǎn)品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責任重，有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重，且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結構、產(chǎn)品結構雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結構和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。
另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。
(二)北京“機電一體化”工作的任務
北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品，促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構調(diào)整作貢獻。
1.北京應用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點
(1)大力采用模糊技術，工業(yè)爐窯改造應上新臺階
國內(nèi)外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和PID技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術，機床高備改造要達新水平
對機床設備的改造重點應放在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應用上。根據(jù)需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術，風機電泵改造要攀新高度
風機、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調(diào)速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調(diào)速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調(diào)速電機要普遍；采用先進的變頻調(diào)速技術。
(4)優(yōu)先應用CAD／CAM技術，工業(yè)設計水平提高要有新目標
北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業(yè)系統(tǒng)CAD的應用率為17%，CAD的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標
(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產(chǎn)品數(shù)應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產(chǎn)品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標：
·機床數(shù)控化率：1995年，產(chǎn)量數(shù)控化率達5%，產(chǎn)值數(shù)控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。
·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。
·PLC的開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間，開發(fā)能力要穩(wěn)居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的PLC生產(chǎn)基地之一。
·“電力電子”開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術和第三代電力電子器件的開發(fā)技術。“九五”期間第三代電力電子器件的生產(chǎn)要形成經(jīng)濟批量。在電力電子產(chǎn)品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品；交流變頻調(diào)速裝置要達到批量生產(chǎn)程度；高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術產(chǎn)業(yè)。
·模糊控制器的開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發(fā)生產(chǎn)基地，開發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統(tǒng)典型產(chǎn)品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調(diào)器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。
·其它機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)能力：微機控制多色印刷機要穩(wěn)居全國第一；電子醫(yī)療儀器的開發(fā)、生產(chǎn)爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產(chǎn)量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發(fā)電機組為代表的發(fā)電設備要形成綜合配套能力，打出規(guī)模效益來；數(shù)字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……
總之，機電一體化技術既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業(yè)產(chǎn)品結構、產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發(fā)展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產(chǎn)業(yè)。其中，數(shù)控機床、機電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；PLC模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產(chǎn)品銷售額可超過25億元。機電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術產(chǎn)業(yè)的主力軍，也是機電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。
五、北京發(fā)展“機電一體化”的對策
(一)加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃
目前，北京地區(qū)從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套發(fā)展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發(fā)展計劃與規(guī)劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調(diào)查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復，生產(chǎn)上撞車!
(二)強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用
目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構，根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神，以及機電一體化行業(yè)特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設，賦予其行業(yè)管理職能。
“協(xié)會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經(jīng)濟實體，組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導行業(yè)布點布局的調(diào)整，進行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發(fā)標、招標工作……
(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度
優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發(fā)展“機電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術企業(yè)開綠燈；盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。
增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對未采用機電一體化技術落后產(chǎn)品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，對有關機電一體化技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對有關技術開發(fā)、應用項目優(yōu)先立項、優(yōu)先支持，對在技術開發(fā)、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。
在經(jīng)濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發(fā)應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發(fā)設貸款要多向機電一體化技術改進、生產(chǎn)合資和機電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發(fā)展基金，支持機電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。
(四)突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次”
機電一體化產(chǎn)業(yè)復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，在傳統(tǒng)的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設計之初，就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。
我們認為，北京“機電一體化”發(fā)展，當務之急，重中之重是：
抓緊開發(fā)生產(chǎn)GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調(diào)速器、逆變焊機、高頻電子鎮(zhèn)流器等，用電力電子技術進行的節(jié)能、節(jié)材為主要目的的技術改造；
抓緊推廣應用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，改造機床設備；開發(fā)生產(chǎn)低、中檔數(shù)控系統(tǒng)；
一、機電一體化技術發(fā)展歷程及其趨勢
自電子技術一問世，電子技術與機械技術的結合就開始了，只是出現(xiàn)了半導體集成電路，尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后，"機電一體化"技術之后有了明顯進展，引起了人們的廣泛注意.
(一)"機電一體化"的發(fā)展歷程
1.數(shù)控機床的問世，寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術為"機電一體化''帶來勃勃生機;
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機電一體化"提供了堅強基礎;
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發(fā)展趨勢
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成的.因此，引進光學技術，實現(xiàn)光學技術的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。
三、典型的機電一體化產(chǎn)品
機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。
四、北京發(fā)展“機電一體化”而臨的形勢和任務
機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術進步提高一步；二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品，促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。
(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢
1.北京用微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度
(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中，有60%以上的企業(yè)用微電子技術改造機床設備、工業(yè)窯爐、風機電泵、生產(chǎn)過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)CAD應用還有較大差距。目前，北京工業(yè)品設計，CAD應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內(nèi)先進地區(qū)也超過了30%)；CAD的覆蓋率才達到11%(而全國CAD應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業(yè)要達到35%，中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術進行改造的任務，占總?cè)蝿樟康?9.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此，北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種，每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種，更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。
1993年，北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品約837種，在當年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中：機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種，機電一體化產(chǎn)品不到150種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種，機電一體化產(chǎn)品210種，機電一體化產(chǎn)品所占比例為60%；輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種，機電一體化、智能化產(chǎn)品15種，機電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%；汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內(nèi)先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產(chǎn)品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責任重，有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重，且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結構、產(chǎn)品結構雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結構和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。
另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。
(二)北京“機電一體化”工作的任務
北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品，促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構調(diào)整作貢獻。轉(zhuǎn)貼于
1.北京應用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點
(1)大力采用模糊技術，工業(yè)爐窯改造應上新臺階
國內(nèi)外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和PID技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊 技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術，機床高備改造要達新水平
對機床設備的改造重點應放在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應用上。根據(jù)需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術，風機電泵改造要攀新高度
風機、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調(diào)速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調(diào)速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調(diào)速電機要普遍；采用先進的變頻調(diào)速技術。
(4)優(yōu)先應用CAD／CAM技術，工業(yè)設計水平提高要有新目標
北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業(yè)系統(tǒng)CAD的應用率為17%，CAD的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標
(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產(chǎn)品數(shù)應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產(chǎn)品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標：
·機床數(shù)控化率：1995年，產(chǎn)量數(shù)控化率達5%，產(chǎn)值數(shù)控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。
·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。
·PLC的開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間，開發(fā)能力要穩(wěn)居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的PLC生產(chǎn)基地之一。
·“電力電子”開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術和第三代電力電子器件的開發(fā)技術。“九五”期間第三代電力電子器件的生產(chǎn)要形成經(jīng)濟批量。在電力電子產(chǎn)品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品；交流變頻調(diào)速裝置要達到批量生產(chǎn)程度；高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術產(chǎn)業(yè)。
·模糊控制器的開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發(fā)生產(chǎn)基地，開發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統(tǒng)典型產(chǎn)品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調(diào)器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。
·其它機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)能力：微機控制多色印刷機要穩(wěn)居全國第一；電子醫(yī)療儀器的開發(fā)、生產(chǎn)爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產(chǎn)量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發(fā)電機組為代表的發(fā)電設備要形成綜合配套能力，打出規(guī)模效益來；數(shù)字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……
總之，機電一體化技術既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業(yè)產(chǎn)品結構、產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發(fā)展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產(chǎn)業(yè)。其中，數(shù)控機床、機電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；PLC模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產(chǎn)品銷售額可超過25億元。機電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術產(chǎn)業(yè)的主力軍，也是機電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。轉(zhuǎn)貼于
五、北京發(fā)展“機電一體化”的對策
(一)加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃
目前，北京地區(qū)從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套發(fā)展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發(fā)展計劃與規(guī)劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調(diào)查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復，生產(chǎn)上撞車!
(二)強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用
目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構，根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神，以及機電一體化行業(yè)特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設，賦予其行業(yè)管理職能。
“協(xié)會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經(jīng)濟實體，組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導行業(yè)布點布局的調(diào)整，進行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發(fā)標、招標工作……
(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度
優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發(fā)展“機電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術企業(yè)開綠燈；盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。
增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對未采用機電一體化技術落后產(chǎn)品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，對有關機電一體化技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對有關技術開發(fā)、應用項目優(yōu)先立項、優(yōu)先支持，對在技術開發(fā)、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。
在經(jīng)濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發(fā)應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發(fā)設貸款要多向機電一體化技術改進、生產(chǎn)合資和機電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發(fā)展基金，支持機電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。
(四)突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次”
機電一體化產(chǎn)業(yè)復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍 ，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，在傳統(tǒng)的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設計之初，就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。
我們認為，北京“機電一體化”發(fā)展，當務之急，重中之重是：
抓緊開發(fā)生產(chǎn)GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調(diào)速器、逆變焊機、高頻電子鎮(zhèn)流器等，用電力電子技術進行的節(jié)能、節(jié)材為主要目的的技術改造；
抓緊推廣應用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，改造機床設備；開發(fā)生產(chǎn)低、中檔數(shù)控系統(tǒng)；
一、機電一體化技術發(fā)展歷程及其趨勢
自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現(xiàn)了半導體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.
(一)"機電一體化"的發(fā)展歷程
1.數(shù)控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機電一體化"提供了堅強基礎;
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發(fā)展趨勢
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現(xiàn)光學技術的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢.
2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。
3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發(fā)展方向。
三、典型的機電一體化產(chǎn)品
機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。
四、北京發(fā)展“機電一體化”而臨的形勢和任務
機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術進步提高一步；二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品，促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。
(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢
1.北京用微電子技術改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度轉(zhuǎn)(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中，有60%以上的企業(yè)用微電子技術改造機床設備、工業(yè)窯爐、風機電泵、生產(chǎn)過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。
(4)北京工業(yè)系統(tǒng)CAD應用還有較大差距。目前，北京工業(yè)品設計，CAD應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內(nèi)先進地區(qū)也超過了30%)；CAD的覆蓋率才達到11%(而全國CAD應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業(yè)要達到35%，中小型骨干企業(yè)要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調(diào)速技術進行改造的任務，占總?cè)蝿樟康?9.5%左右。
(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業(yè)化國家高近9倍。因此，北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節(jié)能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬種，每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品3000種，更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。
1993年，北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品約837種，在當年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中：機械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種，機電一體化產(chǎn)品不到150種機電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種，機電一體化產(chǎn)品210種，機電一體化產(chǎn)品所占比例為60%；輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種，機電一體化、智能化產(chǎn)品15種，機電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%；汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內(nèi)先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產(chǎn)品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責任重，有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重，且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結構、產(chǎn)品結構雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結構和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。
另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。
(二)北京“機電一體化”工作的任務
北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品，促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構調(diào)整作貢獻。1.北京應用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點
(1)大力采用模糊技術，工業(yè)爐窯改造應上新臺階
國內(nèi)外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業(yè)爐窯比單純用計算機和PID技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。
(2)積極采用數(shù)控技術，機床高備改造要達新水平
對機床設備的改造重點應放在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應用上。根據(jù)需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調(diào)速技術，風機電泵改造要攀新高度
風機、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調(diào)速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調(diào)速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調(diào)速電機要普遍；采用先進的變頻調(diào)速技術。
(4)優(yōu)先應用CAD／CAM技術，工業(yè)設計水平提高要有新目標
北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業(yè)系統(tǒng)CAD的應用率為17%，CAD的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產(chǎn)品開發(fā)的奮斗目標
(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產(chǎn)品數(shù)應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產(chǎn)品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標：
·機床數(shù)控化率：1995年，產(chǎn)量數(shù)控化率達5%，產(chǎn)值數(shù)控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。
·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。
·PLC的開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間，開發(fā)能力要穩(wěn)居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的PLC生產(chǎn)基地之一。
·“電力電子”開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術和第三代電力電子器件的開發(fā)技術。“九五”期間第三代電力電子器件的生產(chǎn)要形成經(jīng)濟批量。在電力電子產(chǎn)品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品；交流變頻調(diào)速裝置要達到批量生產(chǎn)程度；高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術產(chǎn)業(yè)。
·模糊控制器的開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發(fā)生產(chǎn)基地，開發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統(tǒng)典型產(chǎn)品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調(diào)器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。
·其它機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)能力：微機控制多色印刷機要穩(wěn)居全國第一；電子醫(yī)療儀器的開發(fā)、生產(chǎn)爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產(chǎn)量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發(fā)電機組為代表的發(fā)電設備要形成綜合配套能力，打出規(guī)模效益來；數(shù)字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……
總之，機電一體化技術既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業(yè)產(chǎn)品結構、產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發(fā)展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產(chǎn)業(yè)。其中，數(shù)控機床、機電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；PLC模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產(chǎn)品銷售額可超過25億元。機電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術產(chǎn)業(yè)的主力軍，也是機電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。五、北京發(fā)展“機電一體化”的對策
(一)加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃
目前，北京地區(qū)從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套發(fā)展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發(fā)展計劃與規(guī)劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調(diào)查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復，生產(chǎn)上撞車!
(二)強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用
目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構，根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神，以及機電一體化行業(yè)特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設，賦予其行業(yè)管理職能。
“協(xié)會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經(jīng)濟實體，組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導行業(yè)布點布局的調(diào)整，進行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發(fā)標、招標工作……
(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度
優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發(fā)展“機電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術企業(yè)開綠燈；盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。
增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對未采用機電一體化技術落后產(chǎn)品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，對有關機電一體化技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對有關技術開發(fā)、應用項目優(yōu)先立項、優(yōu)先支持，對在技術開發(fā)、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。
在經(jīng)濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發(fā)應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發(fā)設貸款要多向機電一體化技術改進、生產(chǎn)合資和機電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發(fā)展基金，支持機電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。
(四)突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次”
機電一體化產(chǎn)業(yè)復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，在傳統(tǒng)的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設計之初，就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。
我們認為，北京“機電一體化”發(fā)展，當務之急，重中之重是：
抓緊開發(fā)生產(chǎn)GTO、GTR、VDMOS等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調(diào)速器、逆變焊機、高頻電子鎮(zhèn)流器等，用電力電子技術進行的節(jié)能、節(jié)材為主要目的的技術改造；
抓緊推廣應用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，改造機床設備；開發(fā)生產(chǎn)低、中檔數(shù)控系統(tǒng)；
關鍵詞：機電控制系統(tǒng) 自動控制技術 一體化設計
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（a）-0224-02
我國經(jīng)濟形式在不斷改革的新局勢下，國民生產(chǎn)力及其相應的生產(chǎn)技術也得到了發(fā)展，因此，生產(chǎn)制造領域的規(guī)模也隨之不斷地擴大，這樣以來自動化控制技術就得到了廣泛的應用，同時自動化控制技術也是當今人類科學技術發(fā)展的基礎。從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，自動化技術的應用程度很高，有很廣闊的市場前景，基于此自動化技術愈來愈受到人們的重視。
1 機電控制系統(tǒng)與自動控制系統(tǒng)的概述
1.1 機電控制系統(tǒng)
機電控制系統(tǒng)是指沒有人為的因素，只是憑借一些設定好的程序代碼，讓各個部位的機器順利運轉(zhuǎn)。對于機電控制系統(tǒng)來講，整個系統(tǒng)中最重要的就是控制，主要包括控制形式及控制的作用。從機電控制系統(tǒng)的技術層面來講，機電控制系統(tǒng)的技術主要包括計算機、微電子等先進技術[1]。總而言之，在整個機電控制系統(tǒng)中涉及著許多先進技術，同時把這些技術有效地結合在一起，最后構成了一套完整的機電控制系統(tǒng)。當機電系統(tǒng)工作時，主要依靠遠程遙控來進行操作，操作人員只是利用計算機，在互聯(lián)網(wǎng)上對相應的控制系統(tǒng)進行遠程遙控即可。
1.2 自動控制系統(tǒng)
自動控制系統(tǒng)主要是依靠操作遠程控制器對整個系統(tǒng)進行控制，系統(tǒng)整個工作形式是按照事先設置好的程序來運行。自動控制的主要形式可以分為系統(tǒng)的速度控制、自我診斷、系統(tǒng)校正等，對于整個機電控制系統(tǒng)中的自動控制技術來講，自動控制系統(tǒng)是一個比較完善的應用系統(tǒng)，目前在科學技術領域受到了人們的廣泛關注。因為它可以有效地把各個子系統(tǒng)聯(lián)合起來，完成設定的工作任務，這也是自動控制系統(tǒng)中的主要技術。自動控制系統(tǒng)這一理論主要是由傳統(tǒng)控制理論和現(xiàn)代控制理論相互結合而產(chǎn)生的新理論。傳統(tǒng)控制理論主要是利用數(shù)學工具，計算傳遞函數(shù)，利用相關數(shù)據(jù)分析研究變量的線性變化。這些也在控制系統(tǒng)中得以體現(xiàn)。而現(xiàn)代控制理論主要是以線性代數(shù)為數(shù)學工具，并在傳統(tǒng)的線性代數(shù)基礎上發(fā)生了一系列變化，首先線性代數(shù)主要是以矩陣及集合作為分析數(shù)據(jù)的依據(jù)，其次求解的狀態(tài)方程會在矩陣中表示出來，再構建相關的數(shù)據(jù)模型即可。現(xiàn)代控制理論的主要優(yōu)點是可以尋找出最優(yōu)的控制系統(tǒng)、適應控制及隨機控制，控制目的也比較明確。
2 機電一體化設計構想
我國機械制造業(yè)在世界機械市場占據(jù)著巨大的份額，基于此，我國機械制造效率將面臨著嚴峻的考驗。隨著一體化制造理念的產(chǎn)生，機械制造業(yè)隨之也發(fā)生了重大的變革，利用機電一體化可以提高機械制造效率。所謂的機電一體化，最早是由日本人提出的，隨后日本人以機電一體化為理論基礎，研究制造出了功能一體化的機械設備，最具有代表性的一體化設備就是把軟件、電子和裝卸有效地聯(lián)合起來，這樣以來將會使得機電設備的功能更加強大。隨著科學技術的不斷發(fā)展，這個新理念也逐漸被各國科學家所認可，同時在此基礎上還對這一理念作出了合理的改進，隨后就形成了現(xiàn)在的機電一體化系統(tǒng)。科技工作者對機電一體化系統(tǒng)進行的邏輯分析，他們表示目前機電一體化系統(tǒng)具有智能化板塊、模塊化等基本功能，以這些基本功能為根本，隨后再融入一些機械技術和自動化控制技術，這樣以來就可以優(yōu)化機電一體化系統(tǒng)，使得整個自動化控制系統(tǒng)變得更科學、更人性化。在建立機電一體化系統(tǒng)時，工作人員先要對機電一體化系統(tǒng)有一個全面的認識，隨后按照相關的技術分析得出其方案的優(yōu)缺點，再通過各種方案之間的對比選取一個比較合理的方案，確定方案之后還需要經(jīng)過一段時間的實際應用，不斷完善所選的方案，最后才使用此方案。所建立的新系統(tǒng)能不能滿足工作需求，這還要看這個系統(tǒng)是不是實現(xiàn)了具體的目標，如果沒有完成設定的具體目標那么這個系統(tǒng)還需要完善[2]。
3 機電一體化的設計
3.1 設計構想
目前，我國的產(chǎn)生模式不斷地進行改革，政府部門開始重視科技創(chuàng)新的發(fā)展，機電一體化的設計思想也被人們廣泛應用到綠色化、網(wǎng)絡化及智能化的新興產(chǎn)業(yè)之中，從而代表著“中國創(chuàng)造”的機電一體化系統(tǒng)正在制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。
3.2 設計方案
機電一體化的設計根本就是設計方案，制定一個科學的設計方案是一項非常困難的事情。其方案的制定人員需要過硬的基礎知識儲備，同時還需要豐富的工作經(jīng)驗并且還要對機電產(chǎn)品技術、計算機技術、電力電子技術都要有一定的了解。
3.3 機電一體化共性關鍵技術
（1）機械技術。由于機電一體化技術主要是以機械基礎為根本點，主要是根據(jù)機械技術的發(fā)展而做改進，因此，機電一體化技術在機械工程領域受到了工作人員的青睞。機電產(chǎn)品的許多功能都是由機械技術所決定，并且與電子技術相結合，從而推動科學技術的發(fā)展[3]。在新的經(jīng)濟發(fā)展格局下，隨著生產(chǎn)水平的不斷提升，對機械技術的發(fā)展提出了更高的標準。通過機電一體化領域的專家學者進行不斷地探索，我國現(xiàn)代機械發(fā)展水平得到了快速的提升。（2）對于計算機輔助技術來講。計算機輔助技術主要是對機電一體化系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)進行全面的分析。主要是使用計算機來完成信息的交換及其數(shù)據(jù)分析運算。
3.4 產(chǎn)品的設計方法
（1）取代法是一種常見的設計方法，設計者們經(jīng)常把電子線路取代為機械式控制機構，這是一種機械電子化的產(chǎn)品設計。比如：機械式調(diào)速機構和凸輪機構就可以用編程控制器或者微型計算機來代替，還可以替代液壓控制系統(tǒng)、氣動，也可以大體插銷板、撥碼盤、步進開關、時間繼電器等控制器。這樣不但可以使得整個機械結構變得簡單，同時還可以提升產(chǎn)品的質(zhì)量。按照這種方法所設計出來的產(chǎn)品與傳統(tǒng)方法設計出來的產(chǎn)品結構相似，這種設計方法簡單，可是依舊擺脫不了原產(chǎn)品的缺點，不利于產(chǎn)品的創(chuàng)新。（2）整體法。整體法可以讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有不錯的性價比，以便工作人員開發(fā)出更新的產(chǎn)品。當設計者利用整體法設計產(chǎn)品時，首先要把機械部分和電氣部結合在一起，隨后從整體上對改產(chǎn)品進行設計。比如：在電液比例控制系統(tǒng)中，比例電磁鐵和液壓控制閥組成一體化比例閥；當對伺服電動機設計時，定子繞組放置在機床導軌中這些都是采用了整體設計法。（3）組合法。這種方法主要是把產(chǎn)品的標準功能組合成為機電一體系統(tǒng)。比如：當把車床改造為數(shù)控車床時，首先購買一套車床數(shù)據(jù)設備、一套伺服動力系統(tǒng)、一整套位移測量設備及其主軸電機相配合變頻設備，利用這些設備就可以改造出一臺具備自動調(diào)速、自動給進，同時還可以完成多種切削的數(shù)控機床。利用組合法建立機電一體化，不僅周期很短、質(zhì)量安全可靠、成本也比較低，而且還便于維修、容易生產(chǎn)。
4 結語
機電控制系統(tǒng)自動化技術是由電子技術、計算機技術等多種科學手段相結合的一體化系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的誕生有效的促進了我國生產(chǎn)力的發(fā)展。該文主要介紹了機電控制和自動控制系統(tǒng)，簡要的敘述了機電一體化這個新概念，并以這些為基礎簡要分析了三種機電一體化的設計方法。傳統(tǒng)的機械結構由電子系統(tǒng)代替，這樣以來完全實現(xiàn)了機電一體化、功能及模塊的相互結合，有效的提升了我國機電一體化的發(fā)展水平。
參考文獻
關鍵詞：機電一體化；數(shù)控技術；煤礦機械；應用
前言
我國國土面積遼闊，煤炭資源分布較為廣泛，為國家經(jīng)濟發(fā)展、人們生活提供了極大的支持。但隨著時代的變遷和發(fā)展，煤炭資源開采難度增加，以往開采方式存在明顯的滯后性，開采精度較低。而機電一體化數(shù)控技術作為一種現(xiàn)代化技術，能夠為煤礦機械提供加工服務，應對復雜的工作環(huán)境，且能夠緩解工人工作強度和壓力，提高煤礦生產(chǎn)專業(yè)化水平。
1機電一體化數(shù)控技術概述
機電一體化屬于電子機械工程學范疇之內(nèi)，涉及自動控制、機械技術等多個學科。機電一體化技術是多個學科交叉和交融的產(chǎn)物。隨著計算機、信息技術不斷發(fā)展，將現(xiàn)代化技術應用到煤礦機械當中，能夠加快機械生產(chǎn)進程。如微電子技術的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對煤礦實時監(jiān)督和控制，故障診斷等。煤礦生產(chǎn)是一個復雜的生產(chǎn)流程，需要通風、提升及供電等多個環(huán)節(jié)相互配合和影響。當前，電子控制系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中占據(jù)重要位置，且在技術的支持下，自動化水平顯著提升，為煤礦生產(chǎn)提供強大的技術支撐[1]。煤礦現(xiàn)代化發(fā)展趨勢下，不能夠單純的借助簡單的機械和液壓技術實現(xiàn)生產(chǎn)目標，需要積極引入機電一體化數(shù)控技術，提高煤礦生產(chǎn)效率，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。
2煤礦機械發(fā)展現(xiàn)狀
回顧我國煤礦開采機械化進程來看，機械化操作起步較晚，但發(fā)展快，已經(jīng)基本實現(xiàn)了全覆蓋。但由于過程中過于求快，存在很多不足之處，如缺乏對設備的維護和管理，導致設備使用壽命降低，在很大程度上增加了企業(yè)成本。同時，當前煤礦機械自動化、智能化水平較低，究其根本是我國缺乏對技術的深入研究，機械水平處于較低的水平，尚未實現(xiàn)精細化和標準化生產(chǎn)和運行。總體來看，煤礦機械對于新技術的需求更為迫切，只有不斷引入新技術和新工藝，才能夠?qū)崿F(xiàn)對煤礦機械化生產(chǎn)的調(diào)整和優(yōu)化，使其保持先進性和科學性，從而促進煤礦生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。
3機電一體化數(shù)控技術在煤礦機械中的應用
現(xiàn)如今，針對煤礦機械生產(chǎn)來看，機電一體化數(shù)控技術在實踐中的應用愈發(fā)廣泛，且滲透至各個環(huán)節(jié)。
3.1優(yōu)化運輸系統(tǒng)，提高運輸效率
運輸系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，隨著煤礦生產(chǎn)效率的提升對運輸系統(tǒng)也提出了更高的要求。將機電一體化數(shù)控技術與現(xiàn)有運輸系統(tǒng)有機結合到一起，能夠顯著提升系統(tǒng)運行效率，特別是磁通的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)電機性能的優(yōu)化和處理，最大限度上降低電機的損耗。現(xiàn)階段，隨著矢量、標量控制理論體系的完善，為磁通實踐應用提供了理論指導，實現(xiàn)對煤礦運輸速度的有效控制。但采取這種方式存在一定局限性，如果處理不當，會影響傳送有效性，且電機模型參數(shù)在井下環(huán)境中對于溫度較為敏感。為了解決上述問題，可以引入變頻技術以非正弦波電壓供電方式予以驅(qū)動，使其產(chǎn)生很多因諧波勵磁電流，不利于轉(zhuǎn)子和定子有效運行，對能源構成巨大的消耗。針對上述問題，針對電機參數(shù)的設置要考慮其可能對機電一體化控制的影響。如在煤礦生產(chǎn)中，對于其中較為常見的可控軟啟動，能夠確保傳輸機運動保持平穩(wěn)狀態(tài)，在長距離井道內(nèi)實現(xiàn)運輸目標，將各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)有效聯(lián)系到一起。另外，計算機控制技術的滲透賦予了運輸系統(tǒng)自我修復功能，能夠針對系統(tǒng)內(nèi)部存在的問題予以修復，以此來保障機械設備保持較高的穩(wěn)定性和安全性。
3.2強調(diào)針對性，提高設備精細化水平
現(xiàn)如今，面臨激烈的市場競爭，煤礦企業(yè)之間競爭制勝的關鍵在于管理。精細化管理作為全新的管理理念，是煤礦企業(yè)未來發(fā)展的必然選擇。實施精細化管理在提升資金使用效率、設備質(zhì)量等方面發(fā)揮著積極作用，且能夠?qū)T工思想產(chǎn)生一定程度的影響。機械設備是煤礦生產(chǎn)的一部分，其自動化、智能化水平直接決定企業(yè)未來發(fā)展及經(jīng)濟效益的提升[2]。就機電設備選擇角度來看，企業(yè)多根據(jù)礦井類型、作業(yè)情況進行針對性原則，使其能夠為礦工工作提供輔助作用。當前，企業(yè)存在很多老舊設備，故企業(yè)要積極引入機電一體化數(shù)控技術，加強對設備性能的檢查，及時更新老舊設備的同時，淘汰存在安全隱患的設備，實現(xiàn)對現(xiàn)有機電設備精細化管理，以數(shù)控技術為基礎構建設備管理系統(tǒng)，從而促進煤礦機械生產(chǎn)進一步發(fā)展。
3.3加強供電控制，減少能源消耗
煤礦生產(chǎn)中對于電力能源消耗不容小覷。隨著機械設備的廣泛普及和應用，電氣設備功率增加，對電能需求量也顯著提升，一旦電氣設備停止運行，會對整個生產(chǎn)線產(chǎn)生一定程度的影響，企業(yè)經(jīng)濟效益大打折扣。因此為了滿足煤礦生產(chǎn)有序、持續(xù)運行，積極引入機電一體化數(shù)控技術，能夠?qū)崿F(xiàn)對供電系統(tǒng)的調(diào)度和管理，為井下電氣設備提供充足的電力供應。
3.4重視安全生產(chǎn)，營造安全環(huán)境
安全是煤礦生產(chǎn)的終極目標，為了提高煤礦生產(chǎn)安全性，需要引入監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)全過程的監(jiān)督和控制，盡早發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，并采取切實可行的措施加以規(guī)避。一般來說，日常生產(chǎn)中所需要的監(jiān)控系統(tǒng)要求較高，務必要保持系統(tǒng)運行通常，保持與人員之間的聯(lián)絡，才能夠確保人員人身安全。對此，以數(shù)控技術為技術，將其與數(shù)據(jù)庫有機整合到一起，并通過局域網(wǎng)實施同步模式，并以專用的通信結構，開展監(jiān)督和控制工作，采集煤礦生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的信息。利用專業(yè)計算機軟件對數(shù)據(jù)信息予以整理和分析，形成分析圖表，直觀、具體呈現(xiàn)出設備運行狀態(tài)，加強對薄弱環(huán)節(jié)的修復，為礦工營造安全、和諧的工作環(huán)境。還能夠幫助管理人員制定科學的決策，推進煤礦生產(chǎn)規(guī)范化、標準化發(fā)展。
3.5其他方面
隨著社會不斷發(fā)展，人們安全需求日益突出。煤礦安全生產(chǎn)中井下支架設備與數(shù)控技術的融合，能夠在計算機、液壓技術的支持下，實現(xiàn)自動移架、定壓雙向臨架，以此來避免支架與模板、頂板之間發(fā)生碰撞，提高系統(tǒng)運行有效性。不僅如此，數(shù)控技術在掘進機中的應用也更加普遍，其中電氣部分融合了更多先進的技術，能夠降低設備故障率。
4未來發(fā)展趨勢
機電一體化設備在體積、性能等方面具備較為突出的優(yōu)勢，且設備內(nèi)部已經(jīng)形成了完善的程序，對于工人專業(yè)要求并不高，在很大程度上提高了系統(tǒng)運行自動化水平。現(xiàn)如今，我國煤礦事業(yè)發(fā)展前景廣闊，為技術發(fā)展提供了更多發(fā)展空間，為人員提供便利的同時，還能夠為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。但凡事具有兩面性，我們在肯定其優(yōu)勢的同時，還要加強對技術自身缺陷的完善。雖然我國數(shù)控技術起步較晚，但是發(fā)展速度較快，其中忽視了很多細節(jié)。因此隨著未來發(fā)展，針對數(shù)控技術的調(diào)整，應強調(diào)以下幾個方面：一是在現(xiàn)有功能和性能基礎之上挖掘新功能，使得產(chǎn)品能夠滿足生產(chǎn)需求的同時，給用戶帶來更高的附加值，促進社會經(jīng)濟快速發(fā)展。二是加強技術投入，研發(fā)新技術，并引入新型機電設備，提高生產(chǎn)效率。三是加強人員隊伍建設，根據(jù)實際工作需求組織人員參與培訓工作，提高人員操作能力，能夠靈活運用數(shù)控技術實現(xiàn)對煤礦資源的開采。
5結束語
根據(jù)上文所述，機電一體化數(shù)控技術是多項技術綜合的產(chǎn)物，在實踐應用中能夠發(fā)揮高效的控制效果，為煤礦生產(chǎn)注入更多活力。正因其具備現(xiàn)有技術無可取代的優(yōu)勢，使其擁有非常廣闊的市場前景。因此在實踐中，煤礦企業(yè)要積極引入機電一體化數(shù)控技術，立足于當前煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀，將其滲透至生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，提高綜采效果，并確保煤礦安全生產(chǎn)，同時還要將其與運輸系統(tǒng)結合到一起，優(yōu)化運輸系統(tǒng)，使得煤礦生產(chǎn)各環(huán)節(jié)良好銜接，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益，從而促進煤礦生產(chǎn)在國民經(jīng)濟發(fā)展中的綜合效益得到充分發(fā)揮。
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