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一、機(jī)電專業(yè)“訂單式”人才培養(yǎng)模式的重要意義
機(jī)電專業(yè)“訂單式”人才培養(yǎng)模式的建立為技術(shù)應(yīng)用型院校的教學(xué)改革注入了新的活力。從該模式本身的設(shè)計思路來看,它加強(qiáng)了校企之間的緊密合作,就業(yè)導(dǎo)向明確,企業(yè)參與程度深,能極大地調(diào)動學(xué)生、學(xué)校和企業(yè)的積極性,提高人才培養(yǎng)的實用性和針對性,實現(xiàn)學(xué)生、學(xué)校與用人單位三者的“共贏”,是產(chǎn)學(xué)結(jié)合的“高層次形式”?！坝唵问健苯逃瞬排囵B(yǎng)模式建立在校、企雙方緊密合作、相互信任的基礎(chǔ)上,企業(yè)參與程度深,就業(yè)導(dǎo)向明確。“訂單式”教育人才培養(yǎng)模式的局限性在于企業(yè)對訂單技能人才的培訓(xùn)周期要求比較短,能力結(jié)構(gòu)與技能人才知識的崗位特征明顯,學(xué)生的崗位適應(yīng)期短,專業(yè)能力要求突出,如何在較短的時期內(nèi)優(yōu)質(zhì)高效地提高專業(yè)技能實訓(xùn)效果,實現(xiàn)實習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)的“精、快、?！?是“訂單式”教育成功的關(guān)鍵。
二、機(jī)電專業(yè)“訂單式”人才培養(yǎng)模式的實施要素
1.校企雙方簽訂人才培養(yǎng)協(xié)議
“訂單”是“訂單式”人才培養(yǎng)模式的核心要素,也是區(qū)別其他產(chǎn)學(xué)研結(jié)合人才培養(yǎng)模式的基本要點,要求校企雙方在充分進(jìn)行市場調(diào)研的基礎(chǔ)上,簽訂用人及人才培養(yǎng)協(xié)議(訂單),形成法定的委托培養(yǎng)關(guān)系,即學(xué)校、用人單位(企業(yè))和學(xué)員三方互簽協(xié)議,明確各自的權(quán)利義務(wù),做到相互約束、責(zé)任明確。例如:用人單位(企業(yè))可約定學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中不能有重大的違規(guī)違紀(jì)或?qū)W習(xí)成績不能有兩科以上補(bǔ)考或不及格等。
2.確保人才培養(yǎng)目標(biāo)的可實施性和準(zhǔn)確性
用人單位(企業(yè))和學(xué)校應(yīng)正確定位,共同研究,保證人才培養(yǎng)目標(biāo)的可實施性和準(zhǔn)確性,目標(biāo)確定得過高或過低都是不利于人才的培養(yǎng)的。用人單位(企業(yè))與學(xué)校需共同研究,認(rèn)真分析崗位所需要的操作技能、實踐知識,正確定位培養(yǎng)目標(biāo),切實符合用人單位(企業(yè))崗位所需,才能使學(xué)校針對培養(yǎng)目標(biāo)順利實施教學(xué)。
3.高度重視“訂單式”辦學(xué),改革、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
“訂單式”辦學(xué)模式的最大特點當(dāng)屬其開放式的教學(xué)組織制度,根本上改變了長期延續(xù)的傳統(tǒng)教學(xué)模式,它不是訂數(shù)量,而是訂特色、訂質(zhì)量。學(xué)校要在進(jìn)一步完善硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)師資隊伍建設(shè),以適應(yīng)“訂單式”辦學(xué)的需要。還要認(rèn)真分析研究用人單位(企業(yè))提出的人才培養(yǎng)目標(biāo),重構(gòu)有針對性的課程體系,更新調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。學(xué)校要針對“訂單”,加大學(xué)員管理,無論是學(xué)員技能掌握的教學(xué)管理還是學(xué)員日常行為規(guī)范管理,都應(yīng)當(dāng)高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。
4.用人單位(企業(yè))和學(xué)校共同參與學(xué)員管理
“訂單”學(xué)員不僅是學(xué)校的學(xué)員,其實選錄后便已成為用人單位(企業(yè))未進(jìn)廠的員工。學(xué)校與用人單位(企業(yè))共同管理學(xué)員是“訂單”辦學(xué)的完成培養(yǎng)目標(biāo)的共同要求。在對學(xué)員的管理過程中,用人單位(企業(yè))可將本單位的規(guī)章制度、文化等貫穿其中,學(xué)員熟知企業(yè)規(guī)章制度、深受企業(yè)文化的熏陶,這無疑有利于人才的培養(yǎng)和“訂單”目標(biāo)的實現(xiàn)。
三、企業(yè)“買單與享用”,實現(xiàn)校企“雙贏”
“訂單式”教育實則為借用商品交易中的訂單概念,是高等教育改革帶來的必然結(jié)果和現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)生活發(fā)生根本性變化的客觀要求。借用了新的營銷理論,它是人才市場上的“定制營銷”。由于人才市場需求的異質(zhì)復(fù)雜化、多元化和個性化,必然要求人才培養(yǎng)的定制化。既然“訂單式”教育是市場需求的產(chǎn)物,那么,這種教育所增加的額外投入,理所當(dāng)然地要按照市場運行的規(guī)律來操作。也就是說,學(xué)校常規(guī)教育投入之外的費用和開銷應(yīng)該由用人單位――企業(yè)來“買單”。當(dāng)然,這種“買單”實際上是企業(yè)人才角色轉(zhuǎn)換培養(yǎng)費用的“提前投入”,它由于能夠極大地縮短企業(yè)人才的試用期、減少崗前培訓(xùn)費用開支、免除專門的招聘而更具有經(jīng)濟(jì)效益,是一項惠而不費的投入(提前“享用”)。企業(yè)做的是一種前景非常看好的“期貨”。同時,企業(yè)在與高校簽訂“訂單合同”時,還可以進(jìn)一步擴(kuò)大合作范圍,進(jìn)行深層次的合作。根據(jù)我們與有關(guān)企業(yè)合作的經(jīng)驗看,我們本著“訂單教育,深度參與,適應(yīng)需要,資源共享,互惠互利,平等協(xié)商”的原則,在多方面進(jìn)行合作。這些合作的項目主要包括:(1)員工培訓(xùn);(2)聯(lián)合促銷;(3)咨詢服務(wù);(4)學(xué)生實習(xí);(5)教師掛職鍛煉;(6)實踐講座。以上的合作,無論是對學(xué)校還是對企業(yè)來說都是有益無害的,雙方優(yōu)勢互補(bǔ)、資源共享,很好地實現(xiàn)了“雙贏”。這就是訂單教育帶來的連帶效益(超值“享用”),企業(yè)為訂單教育而“買單”是值得的。
四、營造企業(yè)文化融合“訂單式”人才培養(yǎng)氛圍
企業(yè)文化教育滲透“訂單式”人才培養(yǎng)全過程,即為了把企業(yè)文化完全融入“訂單式”人才素質(zhì)培養(yǎng)的全過程,必須致力于在教學(xué)中營造企業(yè)文化氛圍。學(xué)院為此印制了訂單班學(xué)習(xí)手冊,建立了嚴(yán)明的“訂單式”培養(yǎng)學(xué)生管理條例、行為準(zhǔn)則和獎勵條例,努力實現(xiàn)校企制度文化相結(jié)合。以企業(yè)制度文化規(guī)范學(xué)生行為,培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)。學(xué)院對“訂單式”專業(yè)授牌固定教室,將體現(xiàn)企業(yè)文化及企業(yè)精神的格言警句懸掛墻壁,引進(jìn)其企業(yè)文化的諸多元素,在校園營造企業(yè)文化氛圍,促進(jìn)學(xué)生的職業(yè)認(rèn)同感。學(xué)院還在《思想道德修養(yǎng)及法律基礎(chǔ)》、《就業(yè)與創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)》、《大學(xué)生職業(yè)生涯規(guī)劃》等公共課和公共選修課程中,融入企業(yè)文化的典型實例,使學(xué)生了解企業(yè)的人才觀,樹立正確的世界觀、價值觀和人生觀。同時,在校園文化活動中滲透企業(yè)文化素質(zhì)教育內(nèi)容,不斷強(qiáng)化“訂單”學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用、管理、交流溝通和團(tuán)隊協(xié)作等能力,提高其綜合素質(zhì)。企業(yè)也為“訂單式”人才的素質(zhì)培養(yǎng)提供了密切的配合與實踐的機(jī)會。和學(xué)院共同組織了頂崗實習(xí)前的再軍訓(xùn),進(jìn)一步堅定學(xué)生的上崗信念,強(qiáng)化他們的責(zé)任感和敬業(yè)心,實現(xiàn)理想,描繪人生。我校訂單班已創(chuàng)辦多屆,多個專業(yè)招收學(xué)生共計數(shù)千人,實現(xiàn)了98%的就業(yè)率。訂單班的畢業(yè)生已在企業(yè)的各個對應(yīng)專業(yè)崗位上崗就業(yè),大部分已走上助理主管、主管的管理崗位,實現(xiàn)了學(xué)院、企業(yè)、學(xué)生的“共贏”。
五、加強(qiáng)“訂單式”培養(yǎng)模式的工作舉措
1.完善、調(diào)整院系兩級產(chǎn)學(xué)研結(jié)合工作委員會,更多地吸納行業(yè)專家、企業(yè)工程技術(shù)人員參加,發(fā)揮企業(yè)工程技術(shù)人員、行業(yè)專家、專業(yè)骨干教師在產(chǎn)學(xué)研結(jié)合人才培養(yǎng)工作中的主導(dǎo)作用。
2.制訂和完善學(xué)院產(chǎn)學(xué)研結(jié)合工作條例,加強(qiáng)對產(chǎn)學(xué)研結(jié)合工作的具體管理。完善和修訂產(chǎn)學(xué)研管理規(guī)章制度,調(diào)動教職工開展產(chǎn)學(xué)研工作的積極性。
3.建立有利于產(chǎn)學(xué)研結(jié)合工作的管理體制。對產(chǎn)學(xué)研結(jié)合可實行院、系(部)二級管理,系(部)為主的管理體制。學(xué)院主要進(jìn)行發(fā)展方面與有關(guān)建設(shè)的決策與宏觀管理,建立督導(dǎo)機(jī)構(gòu),提供物質(zhì)與資金政策保障;系(部)具體負(fù)責(zé)科研活動的統(tǒng)籌和組織,制訂專業(yè)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系和教學(xué)計劃,并具體負(fù)責(zé)組織實施。
中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2015）024-000-01
目前我國電網(wǎng)電壓等級復(fù)雜多樣，各等級電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)整定原則及管理方法等方面存在著較大的差異，再加上110kV及以下電網(wǎng)靈活多樣的接線型式，這在一定程度上增加了繼電保護(hù)整定工作的難度及工作量，造成原有繼電保護(hù)整定管理模式及方法已無法適應(yīng)實際工作需要，嚴(yán)重情況下還會導(dǎo)致繼電保護(hù)工作中出現(xiàn)“三誤”事故及非正常停電，因此，基于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行考慮，針對傳統(tǒng)繼電保護(hù)整定管理所存在的諸多問題，應(yīng)采用更為先進(jìn)、合理的繼電保護(hù)整定一體化管理方案。特別是隨著“三集五大”體系的深入推進(jìn)，繼電保護(hù)整定一體化管理的實施更是大勢所趨，因此，針對目前繼電保護(hù)整定一體化管理存在的問題提出具體的解決策略，不僅對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的意義，還對電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生關(guān)鍵作用。
一、繼電保護(hù)整定一體化管理存在的問題
隨著電力建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，繼電保護(hù)整定凸顯出了諸多問題，主要包括以下幾個方面：
1.電網(wǎng)規(guī)模大。就目前電力建設(shè)現(xiàn)狀來看，各地區(qū)存在電網(wǎng)電壓等級不一，電力設(shè)備、變電站配電所、保護(hù)裝置繁多等實際情況。而且整定管理人員計算定值工作量太大，還需完成其它專業(yè)管理工作，這就增加了整定管理整體工作量及工作難度，導(dǎo)致無更多精力去建立電網(wǎng)模型和維護(hù)電網(wǎng)設(shè)備。
2.自動化水平低。就目前整定管理工作現(xiàn)場作業(yè)來看，整定工作的計算、校核、審批等各個環(huán)節(jié)主要是依靠人員手工來操作，整體自動化水平不高，隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，工作量會越來越大。加上整定管理實時監(jiān)控的普及程度不高，導(dǎo)致出現(xiàn)回執(zhí)延時、執(zhí)行遺漏等問題，阻礙了整定管理工作的持續(xù)發(fā)展。
3.整定方法不統(tǒng)一。目前各級整定方法還未完全統(tǒng)一，繼電保護(hù)定值計算一般是基于某一原理考慮的。但在運行實際中，若要保證繼電保護(hù)裝置的正確、可靠動作，還應(yīng)涉及相關(guān)保護(hù)的啟動值、閉鎖值、裝置參數(shù)等。因此，就繼電保護(hù)定值計算來說，并非基于某一保護(hù)類型，而是對于保護(hù)裝置定值的。由于目前的整定計算系統(tǒng)無法面向保護(hù)裝置實現(xiàn)定值整定，這就導(dǎo)致還需花費大量的時間和人力去實現(xiàn)面向保護(hù)裝置的定值整定，無法實質(zhì)性的提高整定工作效率，也就無法滿足目前繼電保護(hù)整定工作實際需要。
4.各級電網(wǎng)孤立整定。雖然國家電力調(diào)度通信中心重視繼電保護(hù)整定計算一體化管理，提出加強(qiáng)各級電網(wǎng)運行方式的銜接以及保護(hù)界面定值的相互配合，但事實上，各級電網(wǎng)的整定還較為孤立，整定原則、整定計算軟件、數(shù)據(jù)交換格式等方面還未完全實際統(tǒng)一。
5.整定流程復(fù)雜。從目前繼電保護(hù)整定工作流程來看，環(huán)節(jié)復(fù)雜、部門較多，整個工作的完成需耗費大量的時間，僅定值通知單編制這一項工作頁言，就占據(jù)了大量的工作時間。而且整體工作流程需要諸多環(huán)節(jié)間的銜接，這就在一定程度上增加了工作的出錯率，這些直接決定著繼電保護(hù)整定工作效率不高。
二、繼電保護(hù)整定一體化管理問題解決策略
為了滿足目前電力系統(tǒng)發(fā)展需要，針對上述繼電保護(hù)整定管理所存在的諸多問題，可針對性的采取以下措施來實現(xiàn)繼電保護(hù)整定一體化管理，從而提高繼電保護(hù)整定管理整體效率。
1.科學(xué)圖形建模系統(tǒng)的建立。為了提高繼電保護(hù)整定工作效率，首先應(yīng)該充分利用計算機(jī)技術(shù)開發(fā)一個操作簡單、功能完備的圖形建模系統(tǒng)，可以使相關(guān)人員快速、高效建立電網(wǎng)模型，可在圖形環(huán)境下，以圖形的方式列出連接關(guān)系，而且圖形具備“熱點”功能，從而保證連接方式準(zhǔn)確、簡單、直觀、有效。同時，為了能與其他信息系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及數(shù)據(jù)連接，連接關(guān)系及設(shè)備描述應(yīng)遵循IEC61 970國際標(biāo)準(zhǔn)對CIM模型的相關(guān)要求。另外，為了保證參數(shù)正確、方便調(diào)用判別，應(yīng)建立一次設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)型號庫，特別是變壓器和線路應(yīng)更為重視。
2.通用故障分析計算平臺的建立。電力系統(tǒng)故障分析作為繼電保護(hù)整定計算和繼電保護(hù)定值校驗的基礎(chǔ)，應(yīng)格外重視，因此，需要建立通用的故障分析計算平臺?？刹捎霉?jié)點阻抗分析方法來實現(xiàn)通用故障分析計算功能，完成三相短路、兩相短路、單相短路等故障類型的分析和計算。
3.統(tǒng)一整定方法的建立。統(tǒng)一整定方法的建立是實現(xiàn)繼電保護(hù)整定一體化管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括三個方向。首先是面向原理整定。根據(jù)整定規(guī)程及整定原則，對線路相間距離保護(hù)、接地距離保護(hù)、變壓器保護(hù)等原理型保護(hù)定值進(jìn)行整定?？刹捎米詣优c手動結(jié)合的整定方法，并輸出至計算書。其次是面向裝置整定。利用專家系統(tǒng)建立各種保護(hù)的型號標(biāo)準(zhǔn)庫和整定計算知識庫，包括版本號、保護(hù)功能類型、定值項等內(nèi)容，從而標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化保護(hù)裝置的整定計算。有此基礎(chǔ)，在實施某種型號保護(hù)整定時，調(diào)用更方便、輸出更快捷、出錯率更少、自動化水平更高。最后是面向裝置整定。此類整定較為具體，可整定的保護(hù)類型包括線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)等。
4.聯(lián)合計算平臺的建立。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享、滿足分級維護(hù)需要，應(yīng)建立各級聯(lián)合的一體化計算平臺。在各級調(diào)度繼電保護(hù)整定計算系統(tǒng)獨立應(yīng)用模式下，依靠等值模式實現(xiàn)各單位間的信息交互，一般等值每年一次，從而體現(xiàn)出各級系統(tǒng)間的實時影響。另外，縣調(diào)定值可通過網(wǎng)上流轉(zhuǎn)實現(xiàn)在線校核。
Abstract: the substation automation is the future development of a kind of inevitable trend, its advantage in power quality, safe and reliable operation of the power distribution level were better reflect. This paper first introduces the substation automation system of several common structure, based on the automation system of network model are discussed, and then of the substation automation system of communication network in the detailed design. Conclusion, hierarchical and distributed integrated automation system for the convenience and flexibility system extension, and computer network technology is a kind of communication should be promotion system development mode, particularly suitable for large quantity of data communication construction project. This paper is a man of some opinions, but with counterparts to discuss.
Key words: the substation; Automation; stability
中圖分類號：TM63文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
前言
隨著電力系統(tǒng)動態(tài)過程的分析越來越復(fù)雜，對系統(tǒng)自動控制的要求也越來越高。分層分布式綜合自動化變電系統(tǒng)通過各種設(shè)備間相互交換信息、數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)對變電運行的自動監(jiān)視、管理、協(xié)調(diào)和控制，從而提高了變電保護(hù)和控制性能，改善和提高了電網(wǎng)的控制水平。
一、現(xiàn)階段的變電自動化系統(tǒng)分析
1、集中式結(jié)構(gòu)：集中式結(jié)構(gòu)是將系統(tǒng)設(shè)備按其功能歸類劃分，形成若干個獨立系統(tǒng)，各系統(tǒng)分別采用集中裝置來完成自身的功能。集中式結(jié)構(gòu)一般由1個或2個CPU實現(xiàn)對整個變電系統(tǒng)的保護(hù)、監(jiān)視、測量、遠(yuǎn)動的集中控制。集中式控制系統(tǒng)的優(yōu)點是構(gòu)成較簡單、主機(jī)控制系統(tǒng)集中、便于分配調(diào)度各種實時任務(wù)、響應(yīng)速度快、節(jié)省投資；缺點是主機(jī)系統(tǒng)負(fù)荷繁重、主機(jī)單CPU可靠性不高。為了提高可靠性，一般采用雙系統(tǒng)互為備用。該系統(tǒng)可采用前置主機(jī)和后臺輔機(jī)相結(jié)合的配置方式。前置主機(jī)完成模擬量和開關(guān)量以及脈沖量的采樣輸入、開關(guān)量輸出控制（斷路器跳合閘操作）與信號輸出、向輔機(jī)傳送數(shù)據(jù)等功能。輔機(jī)主要完成負(fù)荷顯示、打印輸出、遠(yuǎn)動通信和主機(jī)間的數(shù)據(jù)串行通信等功能。前置主機(jī)可采用STD總線工業(yè)控制機(jī)，后臺輔機(jī)以管理為主，可采用PC機(jī)。為了提高系統(tǒng)可靠性，可采用雙系統(tǒng)互為備用方案，2套STD系統(tǒng)通過管理器來協(xié)調(diào)運行。管理器采用可編程序控制器（PC機(jī)），系統(tǒng)正常運行時，一套系統(tǒng)與PC機(jī)通信，PC機(jī)監(jiān)視其運行是否正常，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即由控制回路啟動另一套系統(tǒng)，使之投入運行，同時退出故障系統(tǒng)。
2、分散式結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)方式一般是按一次回路進(jìn)行設(shè)計。首先將設(shè)備按一次安裝單位劃分成若干單元，將控制單元、微機(jī)保護(hù)單元、數(shù)據(jù)采集單元安裝在戶外高壓斷路器附近或戶內(nèi)開關(guān)柜內(nèi)。然后將各分布單元用網(wǎng)絡(luò)電纜互聯(lián)，構(gòu)成一個完整的分散式綜合自動化系
統(tǒng)。其優(yōu)點是各個功能單元上既有通信聯(lián)系，又能相對獨立，便于系統(tǒng)擴(kuò)展，便于維護(hù)管理，當(dāng)某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障時，不至于相互影響；此外，它的抗電磁干擾能力強(qiáng)、可靠性高，在二次系統(tǒng)設(shè)計上能最大限度地減少二次設(shè)備的占地面積并節(jié)省大量電纜及接線。缺點是價格高。
3、集中與分散結(jié)合式結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)方式介于集中式與分散式兩種結(jié)構(gòu)之間，形式較多。目前國內(nèi)應(yīng)用較多的是分散式結(jié)構(gòu)集中式組屏。這種結(jié)構(gòu)方式具有分散式結(jié)構(gòu)的全部優(yōu)點，由于采用了集中式組屏，有利于系統(tǒng)的設(shè)計、安裝與維護(hù)管理。
二、變電自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型分析
1、假定電力網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點編號的次序先是各發(fā)電機(jī)節(jié)點，然后是負(fù)荷和其它節(jié)點。在此情況下消去全部負(fù)荷節(jié)點的注入電流，根據(jù)計算內(nèi)容和要求的不同，選用適當(dāng)?shù)哪Ｐ?。由于在電網(wǎng)故障后功角的第一個搖擺周期內(nèi)，各種調(diào)節(jié)器因為時滯來不及動作或動作很小，且在穩(wěn)定性預(yù)測和早期控制中對時間要求很短暫，故一般采用電力系統(tǒng)的經(jīng)典模型（如恒定阻抗負(fù)荷模型和暫態(tài)電抗后恒定電勢的同步電機(jī)模型）；
2、在研究系統(tǒng)多個功角搖擺周期時段的動態(tài)穩(wěn)定時，要考慮各個元件的反應(yīng)特性。在電力系統(tǒng)運行方式處于穩(wěn)定域邊界處，由經(jīng)典模型得出的結(jié)果與實際模型相差甚遠(yuǎn)，故需采用詳細(xì)發(fā)電機(jī)等單元的數(shù)學(xué)模型（含勵磁、調(diào)速系統(tǒng)模型，負(fù)荷考慮電壓和頻率特性）來研究。
三、變電自動化系統(tǒng)內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計分析
構(gòu)建一個快速、穩(wěn)定、可靠和富有彈性的通信網(wǎng)絡(luò)是變電自動化系統(tǒng)的基本要求，也是整個電力系統(tǒng)運行管理自動化的根本前提?；诰W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)場總線無論在通信速率和實時性，還是在可靠性和組網(wǎng)的靈活性上均遠(yuǎn)高于簡單的串行通信技術(shù)，因此在很短時間內(nèi)便成為變電自動化系統(tǒng)的主流通信技術(shù)，同時也使變電自動化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)發(fā)生了本質(zhì)的變化。自動化通信系統(tǒng)需要計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，更需要帶寬、通用性和符合國際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在帶寬、可擴(kuò)展性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、通用性等方面的綜合評估中，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必將成為自動化系統(tǒng)中通信技術(shù)發(fā)展的趨勢。
四、變電自動化系統(tǒng)安全控制和穩(wěn)定性分析與研究
二、機(jī)電專業(yè)“訂單式”人才培養(yǎng)模式的實施要素
1．校企雙方簽訂人才培養(yǎng)協(xié)議
“訂單”是“訂單式”人才培養(yǎng)模式的核心要素，也是區(qū)別其他產(chǎn)學(xué)研結(jié)合人才培養(yǎng)模式的基本要點，要求校企雙方在充分進(jìn)行市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，簽訂用人及人才培養(yǎng)協(xié)議(訂單)，形成法定的委托培養(yǎng)關(guān)系，即學(xué)校、用人單位(企業(yè))和學(xué)員三方互簽協(xié)議，明確各自的權(quán)利義務(wù)，做到相互約束、責(zé)任明確。例如：用人單位(企業(yè))可約定學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中不能有重大的違規(guī)違紀(jì)或?qū)W習(xí)成績不能有兩科以上補(bǔ)考或不及格等。
2．確保人才培養(yǎng)目標(biāo)的可實施性和準(zhǔn)確性
用人單位(企業(yè))和學(xué)校應(yīng)正確定位，共同研究，保證人才培養(yǎng)目標(biāo)的可實施性和準(zhǔn)確性，目標(biāo)確定得過高或過低都是不利于人才的培養(yǎng)的。用人單位(企業(yè))與學(xué)校需共同研究，認(rèn)真分析崗位所需要的操作技能、實踐知識，正確定位培養(yǎng)目標(biāo)，切實符合用人單位(企業(yè))崗位所需，才能使學(xué)校針對培養(yǎng)目標(biāo)順利實施教學(xué)。
3．高度重視“訂單式”辦學(xué)，改革、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
“訂單式”辦學(xué)模式的最大特點當(dāng)屬其開放式的教學(xué)組織制度，根本上改變了長期延續(xù)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，它不是訂數(shù)量，而是訂特色、訂質(zhì)量。學(xué)校要在進(jìn)一步完善硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)，以適應(yīng)“訂單式”辦學(xué)的需要。還要認(rèn)真分析研究用人單位(企業(yè))提出的人才培養(yǎng)目標(biāo)，重構(gòu)有針對性的課程體系，更新調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。學(xué)校要針對“訂單”，加大學(xué)員管理，無論是學(xué)員技能掌握的教學(xué)管理還是學(xué)員日常行為規(guī)范管理，都應(yīng)當(dāng)高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。
4．用人單位(企業(yè))和學(xué)校共同參與學(xué)員管理
“訂單”學(xué)員不僅是學(xué)校的學(xué)員，其實選錄后便已成為用人單位(企業(yè))未進(jìn)廠的員工。學(xué)校與用人單位(企業(yè))共同管理學(xué)員是“訂單”辦學(xué)的完成培養(yǎng)目標(biāo)的共同要求。在對學(xué)員的管理過程中，用人單位(企業(yè))可將本單位的規(guī)章制度、文化等貫穿其中，學(xué)員熟知企業(yè)規(guī)章制度、深受企業(yè)文化的熏陶，這無疑有利于人才的培養(yǎng)和“訂單”目標(biāo)的實現(xiàn)。
三、企業(yè)“買單與享用”，實現(xiàn)校企“雙贏”
“訂單式”教育實則為借用商品交易中的訂單概念，是高等教育改革帶來的必然結(jié)果和現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)生活發(fā)生根本性變化的客觀要求。借用了新的營銷理論，它是人才市場上的“定制營銷”。由于人才市場需求的異質(zhì)復(fù)雜化、多元化和個性化，必然要求人才培養(yǎng)的定制化。既然“訂單式”教育是市場需求的產(chǎn)物，那么，這種教育所增加的額外投入，理所當(dāng)然地要按照市場運行的規(guī)律來操作。也就是說，學(xué)校常規(guī)教育投入之外的費用和開銷應(yīng)該由用人單位——企業(yè)來“買單”。
當(dāng)然，這種“買單”實際上是企業(yè)人才角色轉(zhuǎn)換培養(yǎng)費用的“提前投入”，它由于能夠極大地縮短企業(yè)人才的試用期、減少崗前培訓(xùn)費用開支、免除專門的招聘而更具有經(jīng)濟(jì)效益，是一項惠而不費的投入(提前“享用”)。企業(yè)做的是一種前景非?？春玫摹捌谪洝?。同時，企業(yè)在與高校簽訂“訂單合同”時，還可以進(jìn)一步擴(kuò)大合作范圍，進(jìn)行深層次的合作。根據(jù)我們與有關(guān)企業(yè)合作的經(jīng)驗看，我們本著“訂單教育，深度參與，適應(yīng)需要，資源共享，互惠互利，平等協(xié)商”的原則，在多方面進(jìn)行合作。
這些合作的項目主要包括：(1)員工培訓(xùn)；(2)聯(lián)合促銷；(3)咨詢服務(wù)；(4)學(xué)生實習(xí)；(5)教師掛職鍛煉；(6)實踐講座。以上的合作，無論是對學(xué)校還是對企業(yè)來說都是；益無害的，雙方優(yōu)勢互補(bǔ)、資源共享，很好地實現(xiàn)了“雙贏”。這就是訂單教育帶來的連帶效益(超值“：享用”)，企業(yè)為訂單教育而“買單”是值得的。
四、營造企業(yè)文化融合“訂單式”人才培養(yǎng)氛圍
企業(yè)文化教育滲透“訂單式”人才培養(yǎng)全過程，即為了把企業(yè)文化完全融入“訂單式”人才素質(zhì)培養(yǎng)的全過程，必須致力于在教學(xué)中營造企業(yè)文化氛圍。學(xué)院為此印制了訂單班學(xué)習(xí)手冊，建立了嚴(yán)明的“訂單式”培養(yǎng)學(xué)生管理條例、行為準(zhǔn)則和獎勵條例，努力實現(xiàn)校企制度文化相結(jié)合。以企業(yè)制度文化規(guī)范學(xué)生行為，培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)。學(xué)院對“訂單式”專業(yè)授牌固定教室，將體現(xiàn)企業(yè)文化及企業(yè)精神的格言警句懸掛墻壁，引進(jìn)其企業(yè)文化的諸多元素，在校園營造企業(yè)文化氛圍，促進(jìn)學(xué)生的職業(yè)認(rèn)同感。
學(xué)院還在《思想道德修養(yǎng)及法律基礎(chǔ)》、《就業(yè)與創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)》、《大學(xué)生職業(yè)生涯規(guī)劃》等公共課和公共選修課程中，融人企業(yè)文化的典型實例，使學(xué)生了解企業(yè)的人才觀，樹立正確的世界觀、價值觀和人生觀。同時，在校園文化活動中滲透企業(yè)文化素質(zhì)教育內(nèi)容，不斷強(qiáng)化“訂單”學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用、管理、交流溝通和團(tuán)隊協(xié)作等能力，提高其綜合素質(zhì)。企業(yè)也為“訂單式”人才的素質(zhì)培養(yǎng)提供了密切的配合與實踐的機(jī)會。和學(xué)院共同組織了頂崗實習(xí)前的再軍訓(xùn)，進(jìn)一步堅定學(xué)生的上崗信念，強(qiáng)化他們的責(zé)任感和敬業(yè)心，實現(xiàn)理想，描繪人生。我校訂單班已創(chuàng)辦多屆，多個專業(yè)招收學(xué)生共計數(shù)千人，實現(xiàn)了98％的就業(yè)率。訂單班的畢業(yè)生已在企業(yè)的各個對應(yīng)專業(yè)崗位上崗就業(yè)，大部分已走上助理主管、主管的管理崗位，實現(xiàn)了學(xué)院、企業(yè)、學(xué)生的“共贏”。
五、加強(qiáng)“訂單式”培養(yǎng)模式的工作舉措
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-2851（2010）12-0106-02
遠(yuǎn)程開放教育有著自己的特點：一是教學(xué)組織已經(jīng)徹底打破了組班教學(xué)，實行了以課程為單元的遠(yuǎn)距離、分散式教學(xué)；二是學(xué)生經(jīng)歷不同，職業(yè)各異，學(xué)識不同，年齡也不同，三是教學(xué)資源的豐富。所以設(shè)計教學(xué)方案必須對上述問題仔細(xì)分析，遵循一定的教學(xué)原則進(jìn)行設(shè)計，并充分體現(xiàn)學(xué)生個別化自主學(xué)習(xí)為主的現(xiàn)代教育思想。一體化教學(xué)設(shè)計方案要用系統(tǒng)的觀點作為教學(xué)設(shè)計的指導(dǎo)思想。第一、教學(xué)設(shè)計的出發(fā)點是學(xué)習(xí)者，教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計既要考慮教學(xué)過程的要求，又要考慮學(xué)習(xí)者已有的準(zhǔn)備狀態(tài)。第二、教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)媒體選擇與設(shè)計。既要針對不同學(xué)習(xí)類型和學(xué)習(xí)目的，又要考慮學(xué)習(xí)者的具體特點。第三、教學(xué)成效考評的設(shè)計只能依據(jù)教學(xué)過程前后變化以及學(xué)生作業(yè)、考試成績的科學(xué)測量。其目的是為了修正、完善原有的教學(xué)設(shè)計。第四、如果教學(xué)設(shè)計效果不理想，應(yīng)從多方面找原因，并且隨時調(diào)整，使其趨于完善。
一、制定一體化設(shè)計方案的基本方法
遠(yuǎn)程開放教育的教學(xué)主體是學(xué)生，教師應(yīng)當(dāng)樹立“學(xué)習(xí)支持服務(wù)”思想觀點。教師在學(xué)習(xí)環(huán)境的營造、學(xué)習(xí)材料的設(shè)計、學(xué)習(xí)方式的選擇、學(xué)習(xí)偏差的矯正等過程中，都要以學(xué)生為中心，都要成為學(xué)生的支持者和幫助者。遠(yuǎn)程教學(xué)過程是一個信息傳播過程，這個過程是由選擇教學(xué)過程的每一個基本成分--任務(wù)、內(nèi)容、方法、手段、形式等最優(yōu)方案的綜合，一旦掌握了最優(yōu)化的組織教學(xué)過程的整套方案，就能促使教學(xué)取得更大效益。
1.要綜合規(guī)劃和具體確定教學(xué)過程的任務(wù)。首先要規(guī)劃好教學(xué)任務(wù)，其次要考慮整個教學(xué)過程的特點。第三要能夠預(yù)測可能達(dá)到的最佳效果。
2.應(yīng)合理選擇學(xué)習(xí)信息。學(xué)習(xí)信息的選擇要考慮各學(xué)科之間的關(guān)系和聯(lián)系，建立合理的信息結(jié)構(gòu)，找出要點，注意協(xié)調(diào)。提高信息的可接受性，同時要遵守科學(xué)性、系統(tǒng)性和循序漸進(jìn)原則。
3、應(yīng)選擇合適的教學(xué)媒體通道。這種選擇除了要考慮各種媒體的特殊性外，還應(yīng)注意激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動力，發(fā)揮學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)和小組協(xié)作學(xué)習(xí)的能動性。此外還要考慮媒體和通道的合理性與經(jīng)濟(jì)性。
4.應(yīng)有機(jī)地控制教學(xué)過程。遠(yuǎn)程開放教育的教學(xué)活動主要是學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)的活動，因此教學(xué)過程的控制應(yīng)該是學(xué)習(xí)者的自我控制與教師有機(jī)控制的合理結(jié)合。通過這種控制，教者能夠不斷調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)過程；學(xué)者能夠調(diào)整自我，檢查和校正自己的學(xué)習(xí)活動，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。除此之外，在開學(xué)初就要向?qū)W員提供教學(xué)日程安排表，使學(xué)員能夠根據(jù)自己的情況安排學(xué)習(xí)活動。日程安排表包括：學(xué)習(xí)目標(biāo)；學(xué)習(xí)進(jìn)程；學(xué)習(xí)資源選擇、BBS討論、小組學(xué)習(xí)計劃等等。
二、具體做法
（一）加強(qiáng)教師整合多媒體教學(xué)資源技能培訓(xùn)
為了提高教師制定一體化設(shè)計方案，整合多種多媒體教學(xué)資源的技能，學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)對教師這方面能力的培養(yǎng)，組織全體教師進(jìn)行網(wǎng)上資源整合技能培訓(xùn)，制定一體化課程方案的設(shè)計流程，規(guī)定相關(guān)的整合內(nèi)容，含蓋文字教材、音像教材、CAI課件、IP、BBS等多種形式的教學(xué)資源，為學(xué)員提供學(xué)習(xí)的便利條件。
同時，要求教師有意識地引導(dǎo)學(xué)生使用網(wǎng)上教學(xué)資源，開發(fā)各種工具收集有關(guān)資源使用的信息，增強(qiáng)網(wǎng)上教學(xué)資源建設(shè)的針對性。同時通過面授講述重點問題的學(xué)習(xí)方法和解題思路，使網(wǎng)上教學(xué)與面授教學(xué)保持連續(xù)性，積極利用學(xué)習(xí)平臺課程教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)上教學(xué)資源自主學(xué)習(xí)。除了文字輔導(dǎo)資源外，還應(yīng)該建有語音答疑、雙向視頻、網(wǎng)上自測及網(wǎng)絡(luò)課程等多種網(wǎng)上教學(xué)資源。
（二）盡可能配備多種課程媒體
目前，開放教育的教學(xué)資源有網(wǎng)上直播課堂、網(wǎng)絡(luò)課件、電子教案、流媒體課件、視頻會議。E―mai、BBS、電視媒體的、廣播電視直播、VOD點播、VBI、IP課件、音像教材，錄音、錄像、VCD、DVD、電話、文字教材、面授。我們應(yīng)該充分利用可提供的教學(xué)媒體，其中包括文字教材（如教科書、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書和期末復(fù)習(xí)指導(dǎo)書等）和音像教材（包括錄音帶、CAI課件、VCD光盤，學(xué)生還可以收看中國教育電視臺1套和2套節(jié)目）。豐富的媒體資源，使課程教與學(xué)模式的構(gòu)建有了良好基礎(chǔ)，學(xué)生可以根據(jù)自己的特點來自行選擇。
（三）整合各種多媒體資源
第一，做到優(yōu)化組合中央電大、省電大的各種資源。中央電大提供有文字教材、錄像教材、復(fù)習(xí)帶，有網(wǎng)絡(luò)版的CAI課，有主講教師、責(zé)任教師的直播課堂，有期末的網(wǎng)上教學(xué)活動，有重點、難點的網(wǎng)上講解。這些媒體對學(xué)生來說都是重要的，但在實際教學(xué)中學(xué)生又不可能把所有教學(xué)媒體全部涉獵到，我們的教師要在制定、設(shè)計方案時進(jìn)行選擇。精選重點、難點進(jìn)行講解，有選擇地收看錄像帶及復(fù)習(xí)帶。這樣一門課是由各種媒體中最精華的部分組成，可以減少學(xué)生使用媒體的目性，達(dá)到事半功倍的效果。
第二，提倡學(xué)生個別化自主學(xué)習(xí)，因材施教。因材施教是我國傳統(tǒng)教育中優(yōu)秀的教育思想的重要體現(xiàn)，是各類教育中必須遵循的原則。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，提倡學(xué)生個別化自主學(xué)習(xí)，實際在教學(xué)中也應(yīng)有所體現(xiàn)，針對不同的學(xué)生，學(xué)習(xí)方法不同，教學(xué)方法也應(yīng)隨之改變。教師在深刻了解學(xué)生裝的基礎(chǔ)上，來確定媒體的使用，這樣針對性就更強(qiáng)一些。擔(dān)倡自己閱讀教材，適當(dāng)網(wǎng)上瀏覽教學(xué)信息，也可以求助于小組合作學(xué)習(xí)，在討論中加深教學(xué)內(nèi)容的理解。教師在設(shè)計多媒體教學(xué)方案時必須考慮上述因素，這樣才能體現(xiàn)針對性，只有針對性強(qiáng)，才能收到較好教學(xué)效果。
中圖分類號：C29文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
2013年7月，我參加了由黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院舉辦的2013年全國高職高專骨干教師（企業(yè)頂崗）（湖北黃岡）專業(yè)培訓(xùn)班，我們從以下幾個模塊進(jìn)行了培訓(xùn)：
模塊一高職教育的教學(xué)現(xiàn)狀及改革的趨勢；
模塊二機(jī)電一體化技術(shù)自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試
模塊三機(jī)床電氣安裝、調(diào)試、故障診斷及維修
模塊四三維造型設(shè)計、數(shù)控機(jī)床編程與加工機(jī)電一體聯(lián)調(diào)
模塊五企業(yè)頂崗培訓(xùn)，熟悉相關(guān)行業(yè)企業(yè)先進(jìn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝與流程、管理制度與文化、崗位規(guī)范、用人要求。
一、 機(jī)電類專業(yè)培訓(xùn)班承辦單位簡介
機(jī)電類專業(yè)培訓(xùn)班由黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院承辦。黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院是黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院重點建設(shè)的教學(xué)單位之一，專業(yè)設(shè)置齊全，共開設(shè)有機(jī)電一體化技術(shù)（含電氣自動化技術(shù)方向）、數(shù)控技術(shù)、模具設(shè)計與制造、機(jī)電設(shè)備維修與管理、制冷與冷藏技術(shù)、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、供用電技術(shù)等七個專業(yè)，在校生3000余人。其中，擁有1個中央財政支持的機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)，1個湖北省戰(zhàn)略性新興（支柱）產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的制冷與冷藏技術(shù)專業(yè)，正在建設(shè)2個省級實訓(xùn)基地，建設(shè)了4門省級精品課程，聘請了2名楚天技能名師，獲得了7項國家實用新型專利，2項湖北省大學(xué)生優(yōu)秀科研成果獎和1項國家級教學(xué)成果獎。
機(jī)電學(xué)院注重實踐教學(xué)設(shè)施的投入力度，校內(nèi)實訓(xùn)中心設(shè)備總價值2000余萬元，建筑總面積6000余平方米，正在建設(shè)機(jī)電一體化技術(shù)和制冷與冷藏技術(shù)兩個專業(yè)省級高等職業(yè)技術(shù)教育實訓(xùn)基地，其中擁有實訓(xùn)室50余間，理實一體化實訓(xùn)室30間、創(chuàng)新實訓(xùn)室3間、TCL實訓(xùn)室1間。實訓(xùn)中心與深圳市博寶科技有限公司在校內(nèi)建立了生產(chǎn)性實訓(xùn)基地。實訓(xùn)中心軟件、硬件建設(shè)先進(jìn)、齊全，為學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了堅實的基礎(chǔ)。在校外，與湖北彤鑫發(fā)動機(jī)有限公司合作建立了黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控加工技術(shù)實習(xí)工廠，與三環(huán)氣門驅(qū)動（湖北）有限公司、TCL空調(diào)器（武漢、中山）有限公司、蕪湖歐寶機(jī)電有限公司合作建立了專業(yè)共建基地，與富士康科技集團(tuán)、上海美維、深圳賽意法、格力、美的、正泰等國內(nèi)知名企業(yè)合作建立了多個實習(xí)就業(yè)基地，校外實習(xí)就業(yè)基地達(dá)120余家。
二、高職辦學(xué)理念、教學(xué)方法、人才培養(yǎng)質(zhì)量
（一）加強(qiáng)內(nèi)涵建設(shè)，提高教學(xué)質(zhì)量
7月8日，黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院熊發(fā)涯副校長做了“加強(qiáng)內(nèi)涵建設(shè)，提高教學(xué)質(zhì)量”為題的報告。報告圍繞“創(chuàng)新教師培養(yǎng)模式，全面提升教師職業(yè)能力；深化校企深度融合，促進(jìn)教育教學(xué)改革；深化校企深度融合，促進(jìn)教育教學(xué)改革；強(qiáng)化科學(xué)規(guī)范管理，完善質(zhì)量保障體系”四個方面的內(nèi)容展開，其中，我對“深化校企深度融合，促進(jìn)教育教學(xué)改革”印象最深刻。熊校長從“建立三層合作、四方共建、互利多贏”的辦學(xué)體制機(jī)制，踐行對接“十百千萬”的老區(qū)高端技能型人才培養(yǎng)新思路；深化 “三雙”工學(xué)結(jié)合為主要特征的人才培養(yǎng)模式改革，建立“多元互補(bǔ)”的教學(xué)質(zhì)量共同評價與持續(xù)改進(jìn)新機(jī)制四個層面進(jìn)行了闡述，報告中提到“與十縣對接、與百村共建、促萬戶致富”讓我覺得黃岡職院真正做到了校企合作，很好的推動了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，真正做到了為社會服務(wù)。
（二）高職教育教學(xué)方法探析
7月9號，黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處處長、院長助理夏學(xué)文教授做了“高職教育教學(xué)方法探析”的報告。夏教授首先引入了高職教學(xué)存在普遍的問題 ，即“生源數(shù)量減少，學(xué)生素質(zhì)較低；教師教得辛苦，學(xué)生學(xué)得痛苦；教師努力的教，學(xué)生茫然的玩；教師教了很多，學(xué)生學(xué)到很少；學(xué)生學(xué)了專業(yè)，就業(yè)卻是轉(zhuǎn)行”，“講了不一定清楚，清楚不一定記住，記住不一定理解，理解不一定行動”。 為了讓這些問題得以解決，夏教授從“大學(xué)生成才應(yīng)具備的心理品質(zhì)”和“前德國雙元制職業(yè)教育的突出特點及啟示”兩份材料中給我們展示了學(xué)習(xí)情境的構(gòu)建和任務(wù)式教學(xué)模式。在教學(xué)過程中，夏教授通過實際情景的設(shè)置向我們展示了各種各樣的教學(xué)方法，如站位法、辯論法、小組討論法等，吸引學(xué)生，調(diào)動學(xué)生的積極性。這次講座使我受益匪淺，啟發(fā)了我的教學(xué)思路，對我以后的教學(xué)起到指導(dǎo)作用。
三、機(jī)電專業(yè)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)
（一）宇龍機(jī)電控制仿真軟件的應(yīng)用
“宇龍機(jī)電控制仿真軟件的應(yīng)用”由黃衛(wèi)庭老師主講。機(jī)電類專業(yè)是高職教育中一個分布面廣、在校生規(guī)模大的專業(yè)，機(jī)電控制中電氣線路設(shè)計和實踐中有各種短路、過載等潛在危險，設(shè)備昂貴、更新快等特點。宇龍機(jī)電控制仿真軟件的應(yīng)用能很好解決機(jī)電控制中電氣線路設(shè)計不合理而引起的各種短路、過載等潛在危險，也不用購買昂貴的設(shè)備供學(xué)生實訓(xùn)，可有效的降低教學(xué)成本，使教學(xué)更直觀、形象，也更有利于學(xué)生理解。在信息爆炸的時代，職業(yè)教育應(yīng)跟隨時代的腳步，以信息化帶動機(jī)電專業(yè)職業(yè)教育現(xiàn)代化，機(jī)電專業(yè)的辦學(xué)條件發(fā)生了巨大變化。通過黃老師的講解，我感受到了機(jī)電專業(yè)職業(yè)教育的巨大變化，如果條件允許，在職業(yè)教育中推廣仿真教學(xué)能很效的提高教學(xué)質(zhì)量。
（二）CAD/CAM先進(jìn)制造技術(shù)
CAD/CAM先進(jìn)制造技術(shù)結(jié)合了當(dāng)前先進(jìn)的3D打印技術(shù)進(jìn)行講解，充分體現(xiàn)了與科學(xué)技術(shù)發(fā)展的緊密結(jié)合，這一點讓我印象深刻。3D打印技術(shù)：是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。簡單的說就是把一件物品剖成極多的薄層，3D打印就是一層一層的把薄層打印出來，上一層覆蓋在下一層上，并與之結(jié)合在一起，直到物件打印成形。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實現(xiàn)的。過去常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。
四、企業(yè)頂崗鍛煉
（一）按照日程安排，我們來到了三環(huán)氣門驅(qū)動（湖北）有限公司。人力資源部姜部長簡單介紹公司概況，生產(chǎn)制造先進(jìn)技術(shù)，全自動數(shù)控?zé)崦翦憯D壓技術(shù)，等離子氬弧焊，摩擦焊接，感應(yīng)淬火，鹽浴軟氮化，鉆深孔和充納技術(shù)。氣門制造方面三環(huán)在全世界遙遙領(lǐng)先，2007年至今員工人數(shù)增加300多人，而產(chǎn)量提高近2倍，這一切歸根到底都是得益于設(shè)備的改造。
首先，姜部長帶我們參觀了工廠，先參觀實驗室，在這里，我們看到了很多自己學(xué)校也有的實驗設(shè)備，可以測出零件的強(qiáng)度、布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等。然后又按照生產(chǎn)工藝流程參觀了各分廠。
接下來，我們聽取了企業(yè)技術(shù)行家做的報告：三環(huán)氣門驅(qū)動（湖北）也有限公司沈伯利做了設(shè)備管理的講座，包括：運籌、后勤工程、可靠性工程、人機(jī)工程、行為、統(tǒng)計技術(shù)、管理邏輯等，從維護(hù)體制的發(fā)展史、設(shè)備管理發(fā)展的背景、設(shè)備管理的業(yè)務(wù)、設(shè)備管理的困惑、一級二級保養(yǎng)、設(shè)備點檢等做了具體講解，總之，設(shè)備管理是一門邊緣性、綜合性、系統(tǒng)性的學(xué)科。
氣門生產(chǎn)改造技術(shù)是三環(huán)氣門生產(chǎn)中的先進(jìn)技術(shù)，羅總給我們介紹了氣門生產(chǎn)中錐面加工的改造。
夏部長介紹了企業(yè)生產(chǎn)模式發(fā)展方向及設(shè)備改造，設(shè)備改造主要有機(jī)床的部件或動作改造；手動機(jī)床的數(shù)控改造；數(shù)控機(jī)床的自動上下料改造；通用機(jī)床專機(jī)改造。并介紹了三環(huán)改造設(shè)備配置，設(shè)備改造人員配置；機(jī)床的組成及MV21改造案例 。
通過學(xué)習(xí)，我收獲頗豐，特別是夏部長介紹的德國真空連線的引進(jìn)與應(yīng)用，在短短半年的時間，能夠利用15萬的成本讓德國的真空連線生產(chǎn)線在三環(huán)建成并投入使用，讓我們都很震撼。
去車間頂崗鍛煉安全是非常重要的，為了能安全操作，很好的完成任務(wù)，我們都按規(guī)定著裝，姜部長把我們分成了3個大組，我分在機(jī)械改造車間，通過改造之后的專用機(jī)床，自動化程度有了很大的提高，生產(chǎn)效率由原來了三個人操作一個工序。變成一個人可以操作兩個工序。產(chǎn)品合格率，產(chǎn)量都得到提高。
（二）我們第二站來都了蕪湖歐寶機(jī)電有限公司，在這里，我們受到了公司領(lǐng)導(dǎo)的熱情接待，公司人力資源部經(jīng)理帶領(lǐng)我們觀看公司紀(jì)錄片，了解公司文化和公司發(fā)展歷程，隨后帶領(lǐng)我們參觀了廠區(qū)和生產(chǎn)車間，又給我們安排好了頂崗實習(xí)崗位。
我們就在裝配車間、加工車間、殼體車間不同的崗位上完成了預(yù)定的頂崗計劃。通過頂崗鍛煉，我覺得收獲真的很大，不光增長了實踐方面的知識，也拓寬了我書本上學(xué)不到的知識領(lǐng)域，開拓了視野。
伴隨著中國社會主義科學(xué)技術(shù)及市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，有關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建造也進(jìn)入了一個快速成長的黃金階段，機(jī)電一體化的技能也逐步老練成熟。由于相關(guān)系統(tǒng)所處外部環(huán)境在不斷變化，在機(jī)電一體化的系統(tǒng)中開始廣泛使用智能系統(tǒng)，其在機(jī)電一體化技術(shù)的成長過程別是在現(xiàn)時期有著舉足輕重的地位，同時也將進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)電一體出現(xiàn)飛躍的發(fā)展。本文從機(jī)電一體化及智能系統(tǒng)的視點動身，將這兩部分進(jìn)行融合，剖析研究機(jī)電一體化體系中智能操控的使用。需注意的是，雖然中國機(jī)電一體化系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域及工業(yè)領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，但其在實際工程過程中面臨的對象存在不確定性、多層次及非線性等特點，從而給該系統(tǒng)的發(fā)展造成了很多阻礙。伴隨著智能控制系統(tǒng)的使用給該系統(tǒng)帶來了良好的外部環(huán)境，有利于其科學(xué)發(fā)展。所以在機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制逐步受到各領(lǐng)域的關(guān)注重視，對其進(jìn)行相關(guān)分析研究是需要的。
1機(jī)電一體化系統(tǒng)的概述及定義
1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的含義
機(jī)電一體化系統(tǒng)又被稱作機(jī)械電子學(xué)，其具體內(nèi)容是由多種技能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，且在實際工作生活中進(jìn)行歸納綜合應(yīng)用的一種綜合性技能。其所有機(jī)融合的多種技術(shù)主要包括以下幾種：信號改換技能、傳感器技能、電工電子技能、接口技能、信息技能、微電子技能及機(jī)械技能等。
1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本內(nèi)容原則要求組成要素
該系統(tǒng)的基本內(nèi)容主要包括6個環(huán)節(jié)，即：a)計算機(jī)與信息技能；b)自動操控技能；c)機(jī)械技能；d)系統(tǒng)技能；e)伺服傳動技能；f)傳感檢查技能。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本原則要求主要包括4個方面，即：a)能量變換；b)構(gòu)造耦合；c)構(gòu)造耦合；d)運動傳遞。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素主要包括4個方面，即：a)感知構(gòu)成要素；b)結(jié)構(gòu)構(gòu)成要素；c)運動構(gòu)成要素；d)功能構(gòu)成要素[1]。
2機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用和前景
2.1煤礦機(jī)械
增加機(jī)電一體化技術(shù)含量，提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力。機(jī)電一體化可把有關(guān)煤炭生產(chǎn)的各種機(jī)械與技能科學(xué)的進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，同時將其在煤炭企業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行綜合應(yīng)用。這些機(jī)械與技能有很多種，主要包括：微電子技能、傳感器技能、信息變換技能、電子電工、接口技能等。在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用機(jī)電一體化可依據(jù)煤炭企業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵點及技能要求對相應(yīng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計，或?qū)δ承┘夹g(shù)技能進(jìn)行改革完善。同時，應(yīng)用機(jī)電一體化還可借助智能化的操控系統(tǒng)從而不斷增加機(jī)電一體化技術(shù)含量，有效提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力。
2.2有效提高煤礦企業(yè)實際的生產(chǎn)效益
機(jī)電一體化本身具有很多特性，采煤機(jī)械具備良好的牽引能力便是其中之一。在煤礦的采煤過程中，采煤機(jī)行走時可為其提供較大的牽引力，幫助其有效攻克移動前進(jìn)過程中遇到的阻力，同時還可在采煤機(jī)變頻降速時進(jìn)行有效制動。在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用機(jī)電一體化可把煤礦企業(yè)的能量、物流及信息融為一體，從而進(jìn)一步提升整個煤礦企業(yè)實際的生產(chǎn)能力，有利于煤礦企業(yè)在不久的將來走向高效、安全及可持續(xù)發(fā)展道路[2]。
3智能控制的概述及定義
3.1智能控制的含義
智能控制其本質(zhì)指的是在沒有人進(jìn)行干預(yù)的狀況下，可自主自立地驅(qū)動相關(guān)智能機(jī)械做到對目標(biāo)進(jìn)行有效操控的一類自動操控技能。其是借助計算機(jī)進(jìn)行人類智能擬的一類重要范疇，主要針對比以往傳統(tǒng)控制更加復(fù)雜多樣的操控任務(wù)和目的，給目前中國社會各大領(lǐng)域的發(fā)展提供了更加廣泛的適應(yīng)空間，同時有效解決了傳統(tǒng)操控不能完成的復(fù)雜體系的操控。以往傳統(tǒng)的操控僅歸屬于智能操控的一個簡單環(huán)節(jié)，是智能操控最底層的組成部分。智能操控的理論基礎(chǔ)有很多，如主動操控論、信息論、人工智能及運籌學(xué)等。其屬于一項由多種學(xué)科彼此相互穿插所構(gòu)成的學(xué)科。
3.2智能控制的基本特征
智能控制的基本特征主要包括以下7個方面，即：a)其具有組織性特點，核心主要是由高層來進(jìn)行有效控制的；b)智能操控具有變構(gòu)造特色；c)其智能控制器具備非線性的特點；d)智能操控系統(tǒng)可達(dá)到多樣性方針的高性能要求；e)智能操控系統(tǒng)具備總體自尋優(yōu)的特點；f)智能操控系統(tǒng)屬于一種新興的研討課題；g)智能操控系統(tǒng)歸屬于一種邊緣交叉的學(xué)科。
3.3智能控制的基本類型
智能控制的基本類型主要包括以下7個方面，即：a)專家操控體系（ExpertSystem）；b)進(jìn)化核算與遺傳算法；c)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操控體系；d)組合智能操控辦法；e)分級遞階操控體系；f)復(fù)合（混合）或集成操控；g)學(xué)習(xí)操控體系。
3.4智能控制的發(fā)展趨勢
這些年，智能操控技能在世界上很多國家都取得了較大的發(fā)展，甚至很多已進(jìn)入實用化及工程化的時期。不過智能操控技能作為一種新式的理論技能，目前依然處于發(fā)展階段。但伴隨著計算機(jī)技能及人工智能技能的快速成長，智能操控也一定會在不久的將來走進(jìn)一個屬于它的新時期。機(jī)電一體化系統(tǒng)中往往會應(yīng)用很多技能，其中最常用的便是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家體系及遺傳算法等相關(guān)技能，這些技能彼此之間相輔相成、相互依存。而目前機(jī)電一體化方面未來的主要發(fā)展趨勢便是廣泛使用智能控制系統(tǒng)，因為其具備很多良好的特性，有利于機(jī)電一體化健康發(fā)展，如其具備極強(qiáng)的適應(yīng)性、組織及學(xué)習(xí)功能等[3]。
4智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
自20世紀(jì)90年代后期開始，機(jī)電一體化系統(tǒng)開始往智能控制方向發(fā)展，從而打開了機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用智能控制的新時代，該系統(tǒng)將來發(fā)展的主要方向一定是以智能化為主，其將直接影響到機(jī)電一體化系統(tǒng)的全體水平。
4.1智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)械制造過程中的應(yīng)用
機(jī)電一體化系統(tǒng)中包括很多環(huán)節(jié)，其中機(jī)械制造便是重要的環(huán)節(jié)之一，把計算機(jī)輔佐技能和智能操控技能進(jìn)行有機(jī)融合的技術(shù)便是目前最領(lǐng)先的機(jī)械制作技能，往智能控制方向發(fā)展，借助科學(xué)的計算機(jī)技能來代替部分腦力勞動，來模仿人們有關(guān)機(jī)械制作的行動，這是其最終的意圖目標(biāo)。同時，智能操控技能可借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系的核算方式來動態(tài)模擬制作機(jī)械的詳細(xì)過程。對所搜集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過傳感器融合技能來進(jìn)行預(yù)處理，然后操控修正模式中的有關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。智能操控在機(jī)械制作中的應(yīng)用環(huán)節(jié)有很多，其中主要包含以下幾種：智能學(xué)習(xí)、智能監(jiān)控與檢查、智能診斷機(jī)械故障及智能傳感器等。
4.2智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)控領(lǐng)域中的應(yīng)用
伴隨著中國社會主義科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各大領(lǐng)域?qū)C(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)控技能也逐漸有著越來越高的要求標(biāo)準(zhǔn)，不但需要其實現(xiàn)很多智能功能，還需要其具有模仿、延伸及拓展等新的智能功能，從而促使其數(shù)控技能完成智能監(jiān)控、建立智能數(shù)據(jù)庫及智能編程等意圖，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的科學(xué)應(yīng)用智能操控技能就可完成這些任務(wù)。例如借助專家系統(tǒng)能綜合解決數(shù)控領(lǐng)域里的很多問題，如難以確定及結(jié)構(gòu)不明確的算法等；使用推理規(guī)則可有效推理數(shù)控現(xiàn)場的部分?jǐn)?shù)控故障熟悉信息，得到某些指導(dǎo)性建議從而有利于數(shù)控機(jī)械的維修等。
4.3智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用
機(jī)器人在動力系統(tǒng)中存在很多自身的特點，如時變性、強(qiáng)耦合及非線性等，而多邊變性及多任務(wù)性是機(jī)器人在控制參數(shù)的系統(tǒng)容易體現(xiàn)的特征。這些特點有利于智能操控技能的使用。現(xiàn)在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)器人領(lǐng)域中使用智能操控技能主要體現(xiàn)在下面四大環(huán)節(jié)：a)機(jī)器人在視覺處理及多傳感器信息融合這兩方面能實現(xiàn)智能操控；b)可智能控制機(jī)器人的手臂動作及相關(guān)姿態(tài)；c)經(jīng)過專家操控體系可科學(xué)定位、建模、計劃及監(jiān)測機(jī)器人所處的運動環(huán)境，從而進(jìn)行相關(guān)的控制及探究；d)可以智能控制跟蹤機(jī)器人的行走軌跡及走路等。
4.4智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)建筑工程中的應(yīng)用
智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)建筑工程中的使用主要體現(xiàn)在以下兩個環(huán)節(jié)，即：a)能智能操控建筑物內(nèi)的空調(diào)，例如能智能控制有關(guān)空調(diào)的風(fēng)閥，不僅能有效保證建筑內(nèi)空氣質(zhì)量，還能大幅度減少浪費能量的現(xiàn)象發(fā)生；同時還可經(jīng)過比例積分來對其閉環(huán)方法進(jìn)行調(diào)整，從而有效設(shè)置在冬季和夏季時空調(diào)的使用模式；b)可經(jīng)過計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和通信實現(xiàn)智能操控所有照明系統(tǒng)，如智能操控照明體系的節(jié)能、照明時刻及照明邏輯等。
4.5智能控制在煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
煤礦機(jī)械所處工作環(huán)境一般情況下比較惡劣，往往都是在井下進(jìn)行作業(yè)，從而導(dǎo)致煤礦機(jī)械容易被惡劣的環(huán)境侵襲，同時還可能會遭受各種采煤沖擊及振動的干擾。由此可知，井下作業(yè)具有某種程度的危險性，同時還需要煤礦機(jī)械能適應(yīng)各種環(huán)境并達(dá)到高產(chǎn)的要求。而應(yīng)用智能控制技術(shù)就可將井下作業(yè)的危險性大幅度降低，從而在某種程度上確保其安全性。
5結(jié)語
由20世紀(jì)90年代后期以來，機(jī)電一體化系統(tǒng)已逐步開始往智能控制方向發(fā)展。針對智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用做了詳細(xì)講解，闡述了有關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)的概述定義、原則要求、基本內(nèi)容及組成要素等。介紹了智能操控的概述及定義、基本類型、發(fā)展趨勢及基本特征。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中很多領(lǐng)域都可使用智能控制系統(tǒng)，如：煤礦機(jī)電、機(jī)器人領(lǐng)域、數(shù)控領(lǐng)域、統(tǒng)建筑工程及機(jī)械制造過程等。
作者:龐海龍 單位:同煤集團(tuán)機(jī)電管理處
參考文獻(xiàn)：
1.1機(jī)電一體化的基本概念
機(jī)電一體化技術(shù)從大的領(lǐng)域來說屬于機(jī)械領(lǐng)域，其定義版本較多，其中一種較為權(quán)威的定義表述如下：機(jī)電一體化一般是指在機(jī)械的設(shè)計與功能擴(kuò)展中，應(yīng)用機(jī)械特有的主要功能、信息處理、功能控制等，把機(jī)械系統(tǒng)的控制中心進(jìn)行集成化，并且與安裝在計算上的上位機(jī)軟件實現(xiàn)雙向通信，一般來說，機(jī)電一體化技術(shù)也是一門交叉學(xué)科技術(shù)，涉及到的主要技術(shù)有通信技術(shù)，機(jī)械技術(shù)，微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)等，機(jī)電一體化技術(shù)的核心功能就是把以上技術(shù)結(jié)合起來，形成一個整體并內(nèi)嵌入機(jī)械系統(tǒng)中。
1.2機(jī)電一體化技術(shù)的基本特征
機(jī)電一體化技術(shù)作為一門應(yīng)用廣泛的技術(shù)，有其自身的特點，通過實際調(diào)查總結(jié)和查閱相關(guān)資料，本文總結(jié)出了機(jī)電一體化技術(shù)的3個主要特點，接下來詳細(xì)說明如下。（1）應(yīng)用的廣泛性：機(jī)電一體化技術(shù)由于涉及的技術(shù)較多，是一門涉及多學(xué)科的交叉技術(shù)，正是由于這一特點，使得機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械工程的應(yīng)用范疇，當(dāng)然，本文的研究重點還是放在機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。（2）具有很強(qiáng)的邏輯性：由于機(jī)電一體化的核心任務(wù)就是把各種技術(shù)合理融合，應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域中，把系統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)和上位機(jī)軟件控制合為一體，也就是形成一個統(tǒng)一的整體，從這個層面來說，機(jī)電一體化技術(shù)具有很強(qiáng)的邏輯性，或者說擁有很強(qiáng)的系統(tǒng)性。（3）機(jī)電一體化具有很強(qiáng)的最優(yōu)化建模理論：機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成完整的最優(yōu)化理論體系，相關(guān)算法可以參閱相關(guān)文獻(xiàn)，限于論文篇幅，在這里不再累述。
1.3機(jī)電一體化技術(shù)的最新發(fā)展趨勢
經(jīng)過多年的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)形成了自己的理論體系，隨著我國高新技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)上，機(jī)電一體化的最新的發(fā)展趨勢是控制智能化、精確化、零延遲化、結(jié)合計算機(jī)處理技術(shù)和信號傳輸技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)也朝著無線控制、高速控制、精確控制的方向發(fā)展。
2機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢分析
本小節(jié)在上文介紹機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)知識的基礎(chǔ)上探討機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的當(dāng)前應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢，結(jié)合實際，本文從機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域的歷程分析、機(jī)電一體化在現(xiàn)代機(jī)床控制上的應(yīng)用、機(jī)電一體化技術(shù)在全自動包裝機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用等三方面簡單論述機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢，下面詳細(xì)討論。
2.1機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域的歷程分析
在國外，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程領(lǐng)域較早，通過查閱資料得知，美國在上世紀(jì)90年代就把自動控制設(shè)備應(yīng)用與機(jī)械制造領(lǐng)域，我國相對起步晚，但是起點較高，20世紀(jì)60年代，我國通過引進(jìn)蘇聯(lián)控制設(shè)備，逐漸把機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域，并在20世紀(jì)80年代，實現(xiàn)機(jī)電控制設(shè)備國產(chǎn)化，隨著科技不斷進(jìn)步，以計算機(jī)處理技術(shù)和無線通信技術(shù)為代表的新技術(shù)不斷應(yīng)用與機(jī)電一體化技術(shù)，這使得機(jī)電一體化技術(shù)煥發(fā)出勃勃生機(jī)，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。
2.2機(jī)電一體化在現(xiàn)代機(jī)床控制上的應(yīng)用
機(jī)電一體化在機(jī)械工程領(lǐng)域很重要的一個應(yīng)用領(lǐng)域就是應(yīng)用在現(xiàn)代機(jī)床控制上，現(xiàn)代機(jī)床控制要求精度高、速度快、智能化高，這就要求現(xiàn)代機(jī)床的控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾性，機(jī)電一體化技術(shù)由于采用計算機(jī)處理技術(shù)，處理速度快，精度高、內(nèi)置多塊DSP芯片，抗干擾能力強(qiáng)。
2.3機(jī)電一體化技術(shù)在全自動包裝機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)除了應(yīng)用與純機(jī)械工程領(lǐng)域，還大量應(yīng)用于相關(guān)機(jī)械與電子相結(jié)合的控制領(lǐng)域，通過實際調(diào)查得知，我國全自動包裝機(jī)已經(jīng)全部采用機(jī)電一體化技術(shù)，由于包裝機(jī)械不但設(shè)計機(jī)械工程知識，還涉及機(jī)電控制技術(shù)，微機(jī)處理技術(shù)等，所以一般的控制系統(tǒng)很難勝任，機(jī)電一體化技術(shù)由于是一門交叉學(xué)科，所以具有很強(qiáng)的靈活性，所以機(jī)電一體化技術(shù)較好的解決了這個問題，機(jī)電一體化把軟件控制和機(jī)械控制結(jié)合起來，融為一體，通過上位機(jī)軟件來控制包裝機(jī)的運行狀態(tài)。
3機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展前景
通過對機(jī)電一體化當(dāng)前發(fā)展趨勢的調(diào)查研究，本文認(rèn)為，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展前景包括以下幾點：（1）專用化趨勢不斷加強(qiáng)：隨著機(jī)電一體化應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域的不斷深化，機(jī)電一體化技術(shù)表現(xiàn)出明顯的專用化趨勢。（2）智能化不斷加強(qiáng)：近年來，隨著人工智能等新技術(shù)不斷應(yīng)用到機(jī)電一體化領(lǐng)域，機(jī)電一體化技術(shù)也呈現(xiàn)了智能化趨勢。（3）能耗低：節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境成為全社會的共識，在這種背景下，機(jī)電一體化技術(shù)積極加強(qiáng)自身改革，不斷研發(fā)新技術(shù)，把能耗進(jìn)一步降低。
第一章 緒論
1.1概述
進(jìn)入80年代以來，關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為全球性的課題，可以說，從軍事到經(jīng)濟(jì)、從生產(chǎn)到生活、從簡單的日用消費品生產(chǎn)到復(fù)雜的社會生產(chǎn)和管理系統(tǒng).機(jī)電一體化技術(shù)幾乎達(dá)到無所不在、無孔不入的地步。然而，“什么是機(jī)電一體化？”，‘呼機(jī)電一體化技術(shù)都包括那些特征？”，“機(jī)電一體化技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域中的發(fā)展?fàn)顩r如何？”等問題卻很難令人回答，這一方面是因為機(jī)電一體化技術(shù)的研究不斷向深度持續(xù)發(fā)展，所采用的技術(shù)手段越來越先進(jìn)，無法通過定義來界定其發(fā)展?jié)摿Γ涣硪环矫媸且驗闄C(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷向戶度持續(xù)發(fā)展，也無法通過定義來界定其應(yīng)用范圍。
第二章機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展
機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
2.1數(shù)字化。微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
2.2智能化。即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。
2.3模塊化。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。
2.4網(wǎng)絡(luò)化。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機(jī)為中心的計算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
2.5？人性化。機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。
第三章 機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用
在鋼鐵企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：
3.1智能化控制技術(shù)（IC）。由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼―――連鑄―――軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。
3.2分布式控制系統(tǒng)（DCS）。分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機(jī)指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。
中圖分類號：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
引言：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”的發(fā)展階段。迄今為止，世界各國都在大力推廣機(jī)電一體化技術(shù)。在人們生活的各個領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，并蓬勃向前發(fā)展，不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟(jì)、社會和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢。
1.機(jī)電一體化概述
1.1機(jī)電一體化的定義
所謂機(jī)電一體化就是指通過將微電子技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械的主功能、動力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模塊上，并利用相關(guān)軟件將電子裝置與機(jī)械裝置有機(jī)整合在一起所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。從字面上的定義可以看出，機(jī)電一體化技術(shù)并不是機(jī)械與電子簡單的疊加，而是在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上建立起來的應(yīng)用技術(shù)。因此，機(jī)電一體化涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面的內(nèi)容。
1.2機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)
機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)主要包括信息處理技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測與傳感器技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)等幾個方面的關(guān)鍵技術(shù)，以下將分別給予詳細(xì)的說明。
1.2.1信息處理技術(shù)
所謂的信息處理技術(shù)就是指在生產(chǎn)基于機(jī)電技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品的過程中，對與產(chǎn)品生產(chǎn)過程相關(guān)的各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動控制有關(guān)的信息所進(jìn)行的處理。
1.2.2精密機(jī)械技術(shù)
精密機(jī)械技術(shù)作為實現(xiàn)大多數(shù)機(jī)電產(chǎn)品的核心和基礎(chǔ)技術(shù)，它是實現(xiàn)大多數(shù)機(jī)電產(chǎn)品的相關(guān)功能和構(gòu)造功能的重要前提和首要的技術(shù)支撐。
1.2.3自動控制技術(shù)
自動控制技術(shù)主要包括精度較高的速度控制、定位控制、自適應(yīng)控制以及補(bǔ)償和校正等技術(shù)。而且隨著自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展以及功能的不斷增強(qiáng)，基于自動控制技術(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量在獲得不斷的提高。
1.2.4檢測與傳感器技術(shù)
檢測與傳感器技術(shù)主要用于實現(xiàn)各種基于機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品運行時的相關(guān)參數(shù)、工作狀態(tài)以及其他相關(guān)信息的接受，以及參數(shù)和相關(guān)信息準(zhǔn)確度的檢測，通過檢測以后，將其接受的信息傳送給處理裝置，然后由處理裝置來實現(xiàn)產(chǎn)品運行過程的自動控制。
1.2.5伺服驅(qū)動技術(shù)
伺服驅(qū)動技術(shù)主要是基于機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的驅(qū)動裝置設(shè)計中的核心技術(shù)，它作為驅(qū)動設(shè)備執(zhí)行操作的重要支撐技術(shù)，在很大程度上決定了基于機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)品質(zhì)量。
1.2.6系統(tǒng)總體技術(shù)
系統(tǒng)總體技術(shù)是用系統(tǒng)的觀點和方法，從整體目標(biāo)出發(fā)，將基于機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的總體功能劃分為若干個各功能模塊，然后結(jié)合各個功能模塊的實際情況，找出能夠有效解決各個功能模塊實際需求的可行技術(shù)方案，再把相應(yīng)的技術(shù)方案進(jìn)行匯總，從而設(shè)計出合理的功能技術(shù)方案。
2.當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)主要的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)
經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在:總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)；開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益；WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制；大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能；能實現(xiàn)多過程、多通道控制；系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
2.2柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機(jī)地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
2.3交流傳動技術(shù)
傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以用同步電機(jī)或異步電機(jī)實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。
3.機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢
3.1機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段：
（1）20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
（2）20世紀(jì)70—80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。
（3）20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面，對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時，人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立了堅實的基礎(chǔ)，并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。
3.2未來機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
在未來，利用高新技術(shù)對機(jī)電一體化進(jìn)行改造與提升，機(jī)電一體化涉及的學(xué)科領(lǐng)域很廣，是一門獨立的綜合性、交叉性學(xué)科，我國應(yīng)更加注重對機(jī)電一體化產(chǎn)品的自主開發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新，利用高新技術(shù)對機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，推進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計的智能化，自動化和快速化，才能趕上或超過世界發(fā)達(dá)國家機(jī)電一體化水平，提高產(chǎn)品的市場競爭能力。
此外，新一代的機(jī)電一體化系統(tǒng)的開發(fā)，設(shè)計和研制各種性能優(yōu)良、穩(wěn)定高效的機(jī)器人和機(jī)電一體化設(shè)備，實現(xiàn)各種作業(yè)的柔性化和自動化，使機(jī)械設(shè)備具有更高的柔性。其具體表現(xiàn)在：
（1）計算機(jī)集成制造系統(tǒng)。在CIMS發(fā)展過程中，要注重人機(jī)一體化。在CIMS系統(tǒng)，中處于核心地位的過程控制級計算機(jī)，應(yīng)配備必要的硬件和一定的軟件功能。在軟件方面，要做到計算輔助設(shè)計(CAD)和計算輔助制造(CAM)與硬件的有機(jī)結(jié)合，在發(fā)展過程中，要重視基本技術(shù)，不盲目追求高度自動化，數(shù)字化，逐步實現(xiàn)機(jī)電一體化的柔性、自動化、全局化。
（2）智能制造技術(shù)。智能制造系統(tǒng)(IMT)是由智能機(jī)器和人類專家組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)，是在人類專家的指導(dǎo)下，做到人機(jī)的有機(jī)結(jié)合，而不是取代人，智能制造系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自律能力。人機(jī)一體化能力，高水平的人機(jī)一體化(即虛擬制造技術(shù))，在軟件的支持下，有一定自組織能力，自我優(yōu)化能力，自我修正能力，歐美各國都花費了很多人力物力在這方面的研究。
（3）綠色化也是機(jī)電一體化未來的一個研究熱點，綠色化是指產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，而且是低能耗、低材耗、協(xié)調(diào)而可再生的產(chǎn)品。
4.結(jié)語
機(jī)電一體化是很多學(xué)科相互發(fā)展和相互促進(jìn)的結(jié)果，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)所融合的技術(shù)將越來越廣泛，而以機(jī)械和微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)將成為機(jī)電一體化的必然發(fā)展趨勢，機(jī)電一體化的發(fā)展前景非常廣闊。
機(jī)電一體化概念始于70年代，是根據(jù)英文Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分而構(gòu)成的，即Mechatronics。在80年代由美國機(jī)械工程協(xié)會專家組定義為：“由計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機(jī)械力、運動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和(或)機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。
機(jī)電一體化技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、伺服傳動技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，是微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)向機(jī)械技術(shù)不斷滲透的產(chǎn)物。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著高新技術(shù)引入機(jī)械行業(yè)，機(jī)械技術(shù)面臨著挑戰(zhàn)與變革。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，它不再是完成單一的系統(tǒng)聯(lián)接，而是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、重量、體積、剛性與耐用方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)有著重要影響。目前，隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過程日趨復(fù)雜，對控制系統(tǒng)的要求越來越高。
1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)
1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成
從構(gòu)成要素上來看，機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計算機(jī))、動力系統(tǒng)(動力源)、傳感檢測系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機(jī))等五個子系統(tǒng)組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本特征是給”機(jī)械”增添了頭腦(計算機(jī)信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術(shù)、控制用接口元件、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制軟件水平較高的系統(tǒng)。
從所要實現(xiàn)功能上來看，因為機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)是由若干具有特定功能的機(jī)械與微電子要素組成的有機(jī)整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三大要素)進(jìn)行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。因此，系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動、輸送)功能；③儲存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實現(xiàn)哪類“目的”功能的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，其系統(tǒng)內(nèi)部必須具備如下圖所示的五種內(nèi)部功能，即主功能、動力能功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。其中“主功能”是實現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能，主要是對物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲。“動力功能”是向系統(tǒng)提供動力、讓系統(tǒng)得以運轉(zhuǎn)的功能?！皺z測功能和控制功能”的作用是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，實施“目的功能”。而“構(gòu)造功能”則是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。從系統(tǒng)的輸入／輸出來看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環(huán)境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。
既然機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)可以分解成一系列要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，那么怎樣使各要素或子系統(tǒng)之間順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。從系統(tǒng)外部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)的輸入／輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調(diào)整的功能。
1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)
①機(jī)械技術(shù)：機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。在設(shè)計和制造機(jī)械系統(tǒng)時除了考慮靜態(tài)、動態(tài)剛度及熱變形等問題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)及新型的制造工藝和工藝裝置。②傳感檢測技術(shù)：傳感檢測技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對轉(zhuǎn)換的電信號的加工處理。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測裝置能快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息。③信息處理技術(shù)：信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計算機(jī)信息處理技術(shù)的范疇。④自動控制技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。⑤伺服傳動技術(shù)：伺服傳動包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，常見的伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。⑥系統(tǒng)總體技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運用而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。
2 機(jī)電一體化的設(shè)計過程
機(jī)電一體化的機(jī)械動力部分由一般電動機(jī)演變?yōu)榭刂齐妱訖C(jī)，里程碑式地引入了電子和計算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，代替人完成機(jī)器的檢測與控制等工作。在知識經(jīng)濟(jì)中體現(xiàn)了制造業(yè)高科技化，促進(jìn)了高科技產(chǎn)業(yè)和知識經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。它是一種用于機(jī)電產(chǎn)品最優(yōu)設(shè)計的方法學(xué)。它包括4個基本學(xué)科：電氣、機(jī)械、計算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)。如圖1所示。
摘要：本文結(jié)合筆者的多年工作經(jīng)驗，對機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡要的分析，并就機(jī)電一體化系統(tǒng)的幾種可靠性設(shè)計進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；系統(tǒng)設(shè)計；構(gòu)成；過程；方法；可靠性
機(jī)電一體化概念始于70年代，是根據(jù)英文Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部分和Electronics(電子學(xué))的后半部分而構(gòu)成的，即Mechatronics。在80年代由美國機(jī)械工程協(xié)會專家組定義為：“由計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機(jī)械力、運動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和(或)機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。
機(jī)電一體化技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、伺服傳動技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，是微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)向機(jī)械技術(shù)不斷滲透的產(chǎn)物。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著高新技術(shù)引入機(jī)械行業(yè)，機(jī)械技術(shù)面臨著挑戰(zhàn)與變革。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，它不再是完成單一的系統(tǒng)聯(lián)接，而是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、重量、體積、剛性與耐用方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)有著重要影響。目前，隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過程日趨復(fù)雜，對控制系統(tǒng)的要求越來越高。
1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)
1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成
從構(gòu)成要素上來看，機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計算機(jī))、動力系統(tǒng)(動力源)、傳感檢測系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機(jī))等五個子系統(tǒng)組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本特征是給”機(jī)械”增添了頭腦(計算機(jī)信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術(shù)、控制用接口元件、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制軟件水平較高的系統(tǒng)。
從所要實現(xiàn)功能上來看，因為機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)是由若干具有特定功能的機(jī)械與微電子要素組成的有機(jī)整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三大要素)進(jìn)行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。因此，系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動、輸送)功能；③儲存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實現(xiàn)哪類“目的”功能的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，其系統(tǒng)內(nèi)部必須具備如下圖所示的五種內(nèi)部功能，即主功能、動力能功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。其中“主功能”是實現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能，主要是對物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲?！皠恿δ堋笔窍蛳到y(tǒng)提供動力、讓系統(tǒng)得以運轉(zhuǎn)的功能。“檢測功能和控制功能”的作用是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，實施“目的功能”。而“構(gòu)造功能”則是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。從系統(tǒng)的輸入／輸出來看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環(huán)境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。
既然機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)可以分解成一系列要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，那么怎樣使各要素或子系統(tǒng)之間順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。從系統(tǒng)外部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)的輸入／輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調(diào)整的功能。
1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)
①機(jī)械技術(shù)：機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。在設(shè)計和制造機(jī)械系統(tǒng)時除了考慮靜態(tài)、動態(tài)剛度及熱變形等問題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)及新型的制造工藝和工藝裝置。②傳感檢測技術(shù)：傳感檢測技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對轉(zhuǎn)換的電信號的加工處理。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測裝置能快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息。③信息處理技術(shù)：信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計算機(jī)信息處理技術(shù)的范疇。④自動控制技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。⑤伺服傳動技術(shù)：伺服傳動包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，常見的伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。⑥系統(tǒng)總體技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運用而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。
