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【關鍵詞】機電一體化技術 人才需求 調研
【中圖分類號】G717 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）17-0027-05
一 調研目的
調研吳中區及周邊機電類企業，通過對企業的用人標準、用人層次、招聘途徑、員工培訓以等各個方面的調研，分析企業對機電一體化專業人才需求、崗位要求、素質能力等方面的要求，探尋機電一體化專業人才培養中的關鍵問題和教學體系設計的思路，調整我校機電一體化專業下一步建設和發展的方向，為我校機電一體化專業辦出特色、辦出成效，為人才培養目標的修訂奠定基礎。
二 調研對象
調研對象為機電類國有、民營、外資等企業人事經理、部門經理、技術骨干、我校機電專業畢業生。具體企業有蘇州新火花機床有限公司、蘇州寶瑪數控設備有限公司等企業。
三 調研方法
1.典型調研
重點調查與我校機電專業長期緊密合作的企業。調研該企業的生產崗位，崗位要求，企業招聘要求，員工的學歷結構，企業管理制度，企業文化生活等。采用企業參觀、企業骨干訪談等形式。
2.重點調研
重點調查近兩年機電一體化專業畢業生。調研畢業生所在的企業、工作崗位、崗位要求、企業管理、企業文化等。
3.抽樣調研
針對開辦本專業來，抽樣采集優秀企業生的典型案例。調研優秀畢業生成長過程中，基本素養、知識結構、能力結構等要素與個人成才的關系。
四 調研內容
1.現狀及發展趨勢
機電一體化技術是制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎，是提高現代化制造產品質量和勞動生產率的重要手段。隨著高新技術的快速發展，機電一體化技術在現代工業生產中得到廣泛的應用，機電一體化產品的種類變得越來越廣泛，在各行各業自動化生產、制造、運行與維修及其他環節中都占據了極其重要的戰略地位。用高新技術來改造傳統產業，而且新技術本身也要形成產業化。
2.人才供需狀況
調研蘇州產業結構，裝備制造產業內的企業所占比重較高，圖1說明蘇州產業結構中裝備產業內的企業占到35%。
3.崗位技能情況
本次主要調研17家企業，了解企業的主要生產產品，企業的基本性質，企業的主要崗位，以及主要崗位的基本要求等。表1為調研企業的主要信息。
蘇州市教育科學“十二五”規劃課題“中職機電專業‘工學六合一’人才培養模式的實踐研究”（批準號：130502171）
本次對近兩年的畢業生調查中，對于機電一體化技術專業所覆蓋的職業崗位群進行匯總。用人單位對機電一體化技術專業畢業生所開設的崗位分布情況如下表2所示。機電一體化技術專業畢業生主要從事機電一體化設備的運行、安裝、調試、檢測和維護等相關的崗位，也有部分營銷及售后服務和生產管理工作。
在近兩年機電一體化專業畢業生調查中，不同性質的企業對近年來我校畢業生的整體素質和能力基本肯定，各單位對我校機電一體化技術專業畢業生的崗位能力提出不同的要求，見機電一體化專業崗位專項能力表。
五 調研分析
1.從業人員分析
企業中，目前招聘人員的途徑主要是通過傳統媒體廣告招聘、校園招聘會、人才資源中介機構、內部員工推薦、現場招聘會、網絡招聘等形式。職業學校學生主要以校園招聘會招聘為主。圖2為企業員工招聘渠道與招聘數量比例圖。
圖2 企業員工招聘渠道
對于各個崗位人才層次需求，不同類型的企業需求有很大的不同，但是總體趨勢是：技術工人的人才層次集中在高職和中專學生，現場管理人員集中在高職和本科學生；設計人員通常集中在本科生。其中調研的13家企業普遍認為高職學生基本素質好，基本功扎實，自我學習能力強，業務能力提升快，有團隊合作精神，也更便于管理，而且到具體崗位后，上手較快，并能勝任多個崗位需求。圖3為企業員工學歷層次分布圖。
圖3 企業員工學歷層次分布
對于現場管理人員來說，企業偏向選擇高職生和本科生，這部分人員都需要從基層做起，了解具體產品的生產工藝流程，能在現場指導工人解決生產加工中出現的問題。對于選擇高職還是本科生，企業的使用部門更多的是要看其工作中的表現和適應能力，并不是太注重其學歷。圖4為企業員工技能等級分布圖。
圖4 企業員工技能等級分布
2.課程設置分析
根據調研，明確機電一體化專業主要面向的職業與崗位，掌握具體崗位主要業務工作。表4為機電一體化職業崗位分析表。
結合企業具體崗位要求，將其細分于專業課程內，
并機電一體化專業的職業能力與課程相對應。
3.招生就業分析
2013、2014年我校招收的590名五年一貫制學生中，機電一體化技術專業人數穩定于13%。圖5為2013、2014年江蘇省吳中中等專業學校五年制專業招生比例。
近兩年，機電一體化技術專業畢業學生共190人，就業率100%，專業對率92%。在175名專業對口人名中，按機電產品制造、機電產品維修、機電產品銷售三個就業方向，見圖6：機電一體化技術專業就業方向比例圖。
4.同類院校分析
我校周邊開設機電一體化技術專業的職業學校有蘇州高等職業技術學校、蘇州工業園區職業技術學校、蘇州相城中等專業學校，它們都是江蘇省聯合職業技術學院的分院或辦班點，它們具有相同的機電一體化技術專業人才培養方案。我校五年一貫制按江蘇城市職業學院招生，在江蘇城市職業學院機電一體化技術專業的框架內，結合我校的特色，制訂出符合我區及蘇州市對機電一體化專業的需求而開發的人才培養方案。
以開發的兩分人才培養方案進行對比，我校的人才培養方案在修訂中，更具特色，主要呈現以下幾個特點：（1）崗位任務與職業能力更加細化。我校機電一體化技術專業在崗位工作任務與職業能力的分析上，圍繞機電產品安裝與調試、機電設備維護與維修、機械零部件生產、機電產品質量檢驗與管理、機電產品售后服務等核心崗位，更加具體，對職業能力要求與素質更加細化，培養方向更加清晰。（2）職業能力結構更加真實。我校機電一體化技術專業將職業能力培養細分為專業能力、社會能力、方法能力的三個維度，并呈現出具體的內涵。人才培養方案的實施更具可操作性。（3）課程的教學內容與要求更具針對性。我校機電一體化技術專業所包含的課程從課時分配、主要教學內容及要求、教學實施建設、考核方法等方面進行描述，為課程實施帶來更大的便利。
六 調研結論
1.人才培養定位準確
在充分調研的基礎上，我校機電一體化技術專業以“培養與我國社會主義現代化建設要求相適應，德、智、體、美全面發展，具備良好的職業道德和職業素養，從事機電一體化設備的運行、安裝、調試、檢測和維護等相關崗位的技術工作，適應生產、建設、服務和管理一線需要的發展型、復合型和創新型的技術技能人才”，作為人才培養目標，定位清楚，方向明確，符合企業、學生、家長的要求。
2.人才培養途徑有效
我校在該專業的開辦中，主要通過以下途徑來完成人才培養。
第一，以專業建設提升專業內涵。在學校宏觀調控下，機電一體化專業團隊緊抓各種機遇，以專業建設為抓手，全面提升機電一體化專業內涵。在專業建設中，積極參與省市級各項評估，反復錘煉機電一體化專業的辦學能力。近年來，專業教學設施設備得到不斷充實，師資隊伍不斷壯大，教學管理更加規范，學生就業形勢更加喜人。2013年機電一體化專業被評為省品牌專業。
第二，以課程改革促進教學效果。加強校企合作，在“工學六合一”教學模式下，開展課程改革。以機電一體化技術專業人才培養方案為綱領，開發專業課程標準，以建設校級、區級、市級精品課程為抓手，建設校本特色教材、課程資源庫。
以校企聯動、引入企業生產案例改革實訓課程教學。建立學校專業教師與企業工程師聯合教學團隊，指導機電一體化專業學生技能訓練。將企業生產案例引入校園，轉化為教學內容，貫穿于實訓教學中，提高學生技能訓練的針對性與實效性。通過第三方（企業工程師、區技能鑒定員）對技能訓練進行考核，提高考核的公平性。
第三，以技能競賽提升實踐能力。校技能節中車工、鉗工、維修電工等項目的開設，為機電一體化專業學生技能的選擇提供很大的平臺。積極參與蘇州市技能競賽，更大程度地提升師生技能的水平。
第四，以“三創”基地引導創業意識。機電一體化技術專業所在系部，建立了學校“車娛水”洗車行、“衣香坊”洗衣房，為機電一體化專業學生提供了創業平臺。課余時間在“三創”基地工作，提高學生創業意識，增加了創業的機會，提高服務能力。
3.教學改革成效明顯
機電一體化技術專業人才培養目標的要求，推動教學工作必須進行一系列的改革。首先是建設好一支教師隊伍。一方面以名師工作培養班、青年教師培養班的開設，梳理我校教師教育教學理念，增加現代職業教育改革意識。另一方面通過一些培訓，提高教師職業教育的各項能力。其次是大力提升課堂教學效果。結合職業學校學生特點，加強理實一體化、項目化教學，轉換教師角色，實現學生由被動學變為主動學。再次大力改革評價方式。將結果性考核轉變為過程性考核，嘗試學校考核轉變為第三方考核，從而實現學生考核的合理性、公平性。
4.師資實力雄厚
機電一體化技術專業有著一支知識扎實、技能過硬、理念先進的教學團隊，能夠勝任好機電一體化技術專業的各項教育教學工作。第一，校內教學團隊。機電一體化技術專業教師現有24人，師生比1∶16，其中研究生學歷（碩士學位）達到29%，高級職稱達到8.3%以上，獲得機電專業相關的技師資格達到100%。第二，兼職教師團隊。聘用蘇州新火花機床有限公司高級工程師高×強等8名企業專家、蘇州工業職業技術學院溫×芳博士等4名高職校教授參與教育教學工作。外聘教師為該專業教育教學注入更多新鮮的元素，為辦出特色專業提供有力的保障。
【關鍵詞】職業學校 機電一體化 課程平衡 專業素養
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）31-0249-01
職業學校機電一體化專業是以國外“雙元制”教育模式為藍本，以培養具備基本課程知識、富有創新能力的綜合性人才為教學目標的，要求將學生培養成能夠開發、運用機電一體化產品的高等技術型人才。因此，在實際教學中，需要對學生“機”、“電”兩個方面的課程進行有效安排，充分分析兩類課程之間的學科特點，從而實現課程之間的平衡性，促進學生專業素養的提升。
一、關于機電一體化專業的概述
1.內涵。機電一體化專業是一門具有較強應用性的綜合型課程，主要是在堅持發展性原則、人本化原則以及系統性原則的基礎上，以培養學生機械學電子學方面的知識、培養學生創新實踐能力為培養目標，從而滿足相關行業的人才需求，促進機電專業的發展。
2.當前機電一體化專業教學中存在的問題。首先，課程內容設置落后。許多職業學校機電一體化專業在課程設置上往往是對固有教材的重復利用，而忽視了社會的發展使得企業需求發生的變化，因此教學內容與企業的人才需求不相符合。其次，重理論教學而輕實踐操作。由于許多教師在教學過程中沿襲了傳統的教學模式，堅持以教師為中心，一味地對機電相關的理論知識進行強制灌輸，而忽視了實踐的重要性。這種被動地學習模式也使得學生學習的積極性與主動性受到了壓制，不利于學生對知識的掌握。而缺乏實踐的經驗，也不利于學生創新能力的培養，與素質教育的要求相背離。再次，機械學與電子學被分離開來。機械制造與電氣工藝這兩類技術的聯系越來越緊密，許多產品在操作上都需要操作者同時具備機械學與電子學的理論。但是在實際教學中，許多職業學校在課程設置上將這兩類學科分離開來，有的偏重于機械學的教學，有的偏重于電子學的教學，使得學科之間的平衡性被打破。而學生在學習過程中也難以掌握學科之間的有機聯系，常常出現偏科的現象，不利于其全面發展。最后，校企之間缺乏有效的合作。根據教育部的規定，在技工學校的教學中應當加強學校與企業的合作來為學生提供一個實踐基地，進一步培養學生的實踐能力。但是當前許多職業學校盡管與部分社會企業建立合作關系，但是卻沒有落到實處，只是讓企業管理者簡單地講述一下機電一體的相關知識，而沒有讓學生真正深入一線去具體實踐，因此校企合作僅僅是流于表面形式而已。
二、機電一體化專業“機”與“電”課程平衡性的體現
1.課時設置的平衡性。在機械學與電子學相關課程的課時設置中，學校為了體現課程之間的平衡性，使二者在專業課程中所占的課時比重相當，理論課與實踐課所占的總和分別占35%左右。
2.知識要求的平衡性。在機電一體化專業的考評機制中，機械學與電子學相關的課程都是重點考查的內容，除了理論性知識之外還加強了對學生實踐能力的考查。
3.專業知識的交叉。在專業課程中，為了凸顯課程之間的平衡性，在知識教學過程中，兩類課程都涉及到知識的交叉。例如在數控機床機械結構課程中，既有機械學知識的教學，又包含了電子學的內容。
三、機電一體化專業課程平衡對學生專業素養的影響及實現
1.綜合型人才的培養。與一般的專業課程不同，機電一體化專業的設置是借鑒了德國“雙元制”的教學模式，通過對兩類獨立的課程進行學習，培養學生在機械制造與電氣工藝方面的維護、調試、管理的能力。在學習過程中，教學緊緊圍繞機電一體化知識，讓學生掌握兩類不同的技術，并通過實踐增強對這兩類技術的熟練度。因此實現機械學與電子學課程之間的平衡性，能夠讓學生更好地掌握這兩類學科的知識，實現綜合發展。
2.實用型人才的培養。機電一體化專業是一門具有較強應用性的課程，所涉及到的機械學與電子學的知識，都與實踐有著密切的聯系，只有通過具體的實踐才能使知識的效用發揮到最大。因此，無論是在機械學的教學中還是在電子學的教學中，教師都應該注重學生實踐能力的培養，讓學生通過一系列的機械組裝維修活動來提高對知識的應用能力。并讓學生參與到合作企業的具體實踐中，通過深入一線對企業生產的管理活動進行了解與體會，能夠培養學生的操作能力，并學到一定的生產管理經驗，為其以后參加工作奠定良好的基礎。
3.創新型人才的培養。隨著科技的進步，各大企業對人才的要求也更為嚴格，更多的是對創新型人才的需要，因此機電一體化專業的教學也要根據社會的實際需要，考慮到崗位需求與職業發展的需要，來培養學生的創造性思維。通過對學生實踐能力的培養，能夠讓學生對學到的知識有更深刻的體會，并從中挖掘出新的理念、想法，通過將這些新的想法理念具體實施，能夠培養學生的創新思維以及發散思維，從而培養出具有創造能力的新型人才，在機電一體化領域發揮更大的作用，促進該領域的快速發展。
4.素質型人才的培養。在當前素質教育的背景下，“機”與“電”課程的平衡性，不僅僅指的是機械學與電子學之間的平衡，在機電一體化專業的培養目標中，還包括了學生德、智、體、美以及良好職業道德的培養。因此在理論教學與實踐教學之外，加強對學生各方面素質的培養，符合素質教育的要求，同時也是促進學生個體特征完善的要求，能夠培養出符合時代特征的素質型人才。
四、結束語
機電一體化專業是一門對學生能力要求較高的綜合型專業，因此只有實現課程之間的平衡性，才能促進學生綜合素養的提高。
參考文獻：
關鍵詞：機電一體化;產品創新;概念設計
機電一體化產品的概念設計有著極其豐富的內容，同時也是產品在整個生產過程內最具創造性的階段。其中，包含的原理與方法論對相關產品研發者起到關鍵的引導效用。因此，對機電一體化產品創新性概念設計進行探索，具有十分重要的現實意義。
1機電一體化產品概念設計的概述
1.1機電一體化產品概念設計的內容
機電一體化產品是在機電一體化基礎上建立起的包含系統與構件、基本元內容的集合，而機電一體化產品概念設計的含義則是依據產品使用周期中各個環節所需要求對產品實施功能改造、分析和子功能開發，進而實現其滿足功能結構要求的系統化設計活動。這種設計工作的過程包括前期規劃、設計概念以及對計劃進行詳細化和豐富化，并加以改進補充。機電一體化產品概念設計過程中的程式化內容可以通過計算機技術代為實現，但除此之外難以被程式化的方面還需產品設計人員通過人工設計逐步完成。通過構建人機協同的概念設計理念，對其功能與組織開發的過程按照模塊化思想進行劃分，以此實現這一設計工作的層次性、協調性。目前，發達國家對機電一體化概念設計的深入研究大體集中于其調控系統的設計。機電一體化的理念自1971年被提出以來，經過幾十年的發展，內容也在逐步豐富，尤其在科技快速發展的今天，廣闊的市場空間與消費需求的升級，更加迫使機電一體化產品對自身性能、可靠程度提出更高要求。而計算機技術、互聯網信息技術、傳感技術、AI技術、微電子技術、新材料技術、集成技術以及其他相關技術的進步，都為機電一體化產品的革新打下了技術根基，使得機電一體化產品朝著更優質、更高效的方向邁進。
1.2機電一體化產品創新概念設計的意義
機電一體化產品的創新型概念設計本身有著重要作用，其既是產品品質的深層內容，又是其功能屬性得以發揮的保障，對其本身質量的影響也約占60%～70%。因此，建成機電一體化產品創新的概念設計具有極其顯著的意義。簡要概括，主要包括以下三方面內容。第一，創新機電一體化產品的概念設計是保障機電一體化產品品質的必要性要求。機電一體化體系具有多種學科互相交叉、集成融合的特點，本身具有著復雜內涵。因此，現今許多的機械產品的設計并不適應機電一體化技術本身的特色，難以做到根據機電一體化技術特征隨之作出應對。第二，機電一體化產品概念設計的創新促使其理論體系得到發展。要創新這一概念設計，必將建立新的方式、理論基礎。只有在合理、可靠的概念設計基礎上，才能使之收獲具有優異性能的機電一化體產品。再加之如今概念設計的思想理念獲得了社會中乃至整個世界越來越多的關注與認同，如QFD理論、公理化理論、TRIZ理論等設計理論的建立，對于推動創新機電一體化產的概念設計發展起到了不可忽略的效用，進一步促進了機電一體化技術體系的建立和機電一體化技術的完善。第三，機電一體化產品創新概念設計對于生產能力與工作質量的提高起到切實的幫助作用。許多機電一體化產品都帶有自動處理、調節的功效，通過這些能力的實現，能夠保證工作質量與效率的穩步提升。例如，在數控機床的使用過程中，其生產效率要高出普通基礎5～6倍，并能夠實現機床數量減少50%，節省50%操作人員的效能，生產周期也能縮短40%，進而使得生產成本降低50%左右。
2機電一體化產品創新概念設計理論
2.1機電一體化產品應用到的系統原理
機電一體化系統是該類產品中最為重要的基礎。就其本質來說。它算是一種復雜機械，但與普通的機械相比還有著顯著區分。機電一體化體系是通過在機構的動力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先進的電子技術，并使之與軟件相互聯合形成的一類新型機械系統。就其功能來說，機電一體化系統包含機械力、能量流、運動力等多種動力學有關的特殊機械，以及一些機電部件互相關聯的系統。其中，機電一體化系統的核心又在于集成協調各種技術，通過對機械工程、控制系統、計算機技術、電子技術、電工技術等多項技術的聯合利用，實現其運動行為可控的目標，而不僅簡單對各項技術進行拼湊堆積。這也是利用計算機的調節和處理能力，實現驅動元件可控特征的現代化機械系統。有關機電系統化原理的研究主要包含三方面內容。第一，三環論。研究者認為，機電一體化產品可以劃分為電子、機械、軟件三項功能模塊。第二，五塊論。通常視機電一體化產品是由動力功能、控制功能、構造功能、操作功能和傳感檢測五個功能模塊組成的。第三，兩個子系統理論。研究人員認為，機電一體化系統是由控制系統和物理系統兩項分支系統共同組成的。以上三種理論的提出具有重要意義，但同時也有著較大的局限性。三者立足于控制和電力兩部分，但沒有對機械主體加以強調，也并未對處理好機電一體化系統的概念設計中出現的復雜性、多面性和模糊性等問題提出方法。因此，這些理論對該類產品的概念設計不能起到重要作用。在概念設計實際工作中，機電一體化系統往往會被劃分為傳感檢測、執行機構、信息控制處理三個子系統。通過這三個子系統的系統分工，各自完成信息檢測、機械運動與信息控制的工作，這種分工方式才能真正實現該系統中各項功能的優化和最佳效果的發揮，并以此獲得機電一體化系統的概念設計合理的相關方案。
2.2機電一體化產品創新的概念設計方法
對機電一體化產品而言，其概念設計是許多領域內知識、技術之間的交織融合，具有新穎復雜、反復迭代、目標多解、結構不良等特點。滿足機電一體化產品概念設計的創新，關鍵在于發揮設計者的主觀能動性，通過展現設計智慧，滿足創新性的要求。要實現這一目標，主要在于實現人機協調配合。計算機技術的飛速進步，促使人們對人工智能提出新的期待。但創新產品設計這類任務，主要還得依靠人類的智能實現。機電一體系統也是人機協同系統，通過對設計者與計算機的分工，來達到創新概念設計的目的。機電一體化產品概念設計創新主要方法包括三方面內容。第一，落實人才戰略，培養專業性人才。科技競爭最終都會落實在人才競爭上。要實現機電一體化產品概念設計的創新，人才供應是重要保障。機電一體化技術專業人才在制造行業占據就業滿意度第三位的好名次，就業率更是高達100%。因此，加強專業人才培養更有著多方面的積極意義，國家以及機電行業要在培養、優化道路中貢獻出更多力量，從多方面對學生展開培訓工作，以此實現增強研究者、開發者、設計者以及其他相關從業人員素質的目的。第二，努力拓寬供應市場，嚴守質量關。市場是檢驗產品的試金石，將機電一體化產品投放到市場中，一方面保障其生命周期能夠實現，另一方面通過買方對產品性能體驗所作反饋也對產品研發起到反作用力的效果，使其優點得以保存、延續，缺點得到改良、進化，從而不斷促進機電一體化產品性能的整體提升。第三，將環保技術納入機電一體化的發展策略中。機械技術、計算機技術、電子技術、電力技術等多種技術的應用，往往會伴隨著電子、機械污染的問題。在機電一體化產品的生產過程中，無可避免也會產生一些污染物。因此，設計者在設計研發過程中要考慮到環保問題，讓機電一體化產品朝著節能環保的方向發展，以施行環保、可持續的發展策略為其提供方法指引。通過一些環保設施和環保科技的實行，有效遏制資源浪費、污染物增多的問題。當實際運行過程中出現技術故障時，也可以反復利用一些資源，以減少資源、材料的消耗。相關生產負責人還應主動淘汰一些產能落后的設備、產品，以此改變過去投入高、輸出高的模式，最終實現發展的可持續，使人們擁有健康的生存環境。
2.3機電一體化產品創新的概念設計的發展展望
機電一體化產品創新的概念設計主要發展在于理論的進步。雖然機電一體化體系中依舊存在許多問題需要加強分析、研究，但其發展總趨勢還是積極向上的。概括有五方面內容：第一，根據被測物理量，建立傳感器特點和類型的知識庫；第二，構建與機電一體化產品的概念設計相關的推理方法庫；第三，將執行機構的實現運動與動作進行分類，構建執行機構庫和驅動元件庫，以促進驅動元件、執行、傳動機構和兩者的集成選擇實行；第四，實現對該類產品概念設計在各個環節評價體系的建立，尤其在概念設計初期中構建對功能原理設計環節的評價體系；第五，構建調節和控制信息的資料庫，以促進挑選硬件和編制軟件中對機構子系統高效管控的實現。隨著機電技術與各項科技的快速進步以及機電一體化研究的逐步深入，促使機電一體化產品概念設計的理論體系更加豐富，并具有更為強大的實用功能和操作功能，從而順利實現對機電一體化產品的創新與研發。
3結束語
機電一體化產品的研究雖然已經取得了較為矚目的成績，但關于機電一體化產品設計的研究成果目前依然處于初級階段，仍需要相關從業者不斷加強探索、創新，通過大量細致的實踐研究工作，促進機電一體化產品創新概念設計的完善和成熟，并最終實現其優異的實用價值。
作者:王中元 單位:內蒙古機電職業技術學院
參考文獻:
關鍵詞：機電一體化，工程機械，電子控制，應用
Abstract: With the rapid development and wide application of the computer technology ,the mechanical and electrical integration technology is hitherto unknown the development, and is widely applied in the field of mechanical engineering. This paper expounds the connotation and development trend of the mechanical and electrical integration, and discusses the application of the mechanical and electrical integration technology in the construction machinery. The electronic and electrical control system part quality and performance of the mechanical engineering has a direct impact on the engineering mechanical power, construction quality, production efficiency, reliability, economy and service life.
Key words: mechanical and electrical integration, engineering machinery, electronic control, application
中圖分類號: TH-39文獻標識碼:A文章編號：2095-2104（2012）
機電一體化又稱機械電子學，是一門跨學科的綜合性高技術，是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合而成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術從二十世紀70年代中期在國外工程機械上得到初步應用，80年代以微電子技術為核心代表的高新技術的蓬勃發展， 使得微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等在工程機械上得到應用，推動了工程機械制造技術的迅速發展，從根本上改變了工程機械的面貌，極大提高了產品性能，使工程機械進入了一個全新的發展階段。以微機或微處理器為核心的電子控制系統在國外工程機械上的應用已相當普及，并已成高性能工程機械不可缺少的組成部分。
1 機電一體化發展方向
機電一體化是集機械、電子、信息、計算機、控制、光學等多種學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。縱觀世界各國機電一體化在工程機械中的應用，其主要發展方向大致有以下幾個方面：
1.1智能化
智能化是新世紀機電一體化技術的一個重要發展方向，人工智能在機電一體化的科學研究中日益受到重視。機電一體化產品的智能化主要是使高性能、高速的微處理實現機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，機器人與數控機床的智能化就是重要應用代表。智能化通過對機器行為的描述，在控制理論科學的基礎上，應用人工智能、運籌學、模糊數學、計算機科學、生理學、心理學等新思想和新方法，使機器具有邏輯思維、判斷推理最終能夠自主決策。
1.2模塊化
模塊化是機電一體化技術中的一項重要而艱巨的工程。機電一體化產品種類和生產廠家繁多的現實情況使得相關單位制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配，企業研制和開發具有標準機械接口、動力接口、電氣接口和環境接口等的機電一體化產品單元，比如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元以及各種能完成操作的機械裝置等。在這些標準單元的基礎上就可迅速開發新產品，同時也可以擴大生產規模。但是，由于部分企業的短視行為與利益保護，近期很難制定出國際或國內這方面的標準，但可喜的是，通過組建一些大企業可以逐漸形成一定范圍內的標準。
1.3網絡化
20世紀90年代，網絡技術的興起和飛速發展給科學技術，工業生產等都帶來了巨大的變革，網絡系統將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一經研制成功，只要其功能質量可靠，很快就會暢銷全球。另一方面，基于網絡的各種遠程控制和監視技術發展越來越好，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已形成優勢，利用家庭網絡將家用電器連接成以計算機為中心的集成家電網絡系統，能使人們待在家里就可分享高技術的便利和快樂。因此，機電一體化產品必將朝著網絡化方向發展。
1.4微型化
微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積越來越小，耗能也越來越少，運動更加靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
1.5環保化
工業的高速發展致使全球資源減少，生態環境受到嚴重污染。政府和人民越來越重視保護環境資源，回歸自然，綠色產品在這種呼聲下應運而生。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的全過程中，既符合特定的環境保護和人類健康的要求，又對自然生態環境無害或甚至危害極少，同時資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用，因此綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前景。
2 機電一體化的應用
機電一體化技術推動了工程機械的迅速發展，從根本上改變了工程機械的原始面貌，極大促進了機械產品性能的提高，使工程機械進入了一個全新的發展階段。
2.1在線監控與故障自診
對工程機械的發動機、工作裝置、傳動系統、制動系統與液壓系統等的運行狀態進行實時監控，一旦出現異常現象，能自動報警并準確地指出故障的部位，從而改善技術人員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，延長設備的使用壽命。
2.2節約能源，提高效率
傳統工程機械的能量利用率較低，這種現狀迫使工程機械的發展必須著眼于節能。日本某公司研發的新型挖掘機采用節能控制器，燃料可節省23%，具有良好的節能效果；挖掘機節能控制系統采用了卡特電子效率控制系統，對發動機和泵的綜合控制使功率的利用率可達98%。
關鍵詞：機電一體化 應用現狀 發展趨勢
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：
一、 機電一體化技術簡介
機電一體化技術即結合應用機械技術和電子技術于一體，是在以微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展向機械工業領域迅猛滲透并與機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。
二、 機電一體化技術的應用領域
上世紀90年代以來，機電一體化進入了深入發展時期。光學、通信技術、微細加工技術等進入了機電一體化，出現了光機電一體化和微機電一體化的新分支。同時對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，以及學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術也為機電一體化技術開辟了廣闊的發展天地。
（一）數控機床領域
數控機床技術也是機電一體化技術的典型應用，現在，我國生產的普通級數控機床，加工精度已經達到5，精密級的加工中心加工精度已經可達1，而我國自主研發的應用于軍工等特殊領域的超精密數控加工，其加工精度可達0.01級別。除了加工精度的不斷提升，數控加工技術的發展還體現在以下幾個方面：
1、采用多級網絡技術，增強系統的組合能力，可以實現多機互動，構成復雜加工系統，也方便車間管理，可以通過網絡實施監控生產狀況。
2、WOP技術和智能化技術的應用，為客戶提供面向車間的編程技術，利用數控系統可以對加工過程進行模擬仿真，同時在加工過程中可以在線診斷故障實現模糊控。
3、采用多CPU、多總線式結構，以提高數控機床的智能化程度，提供更好的人機交互界面和更高的控制性能。
（二）計算機集成制造系統
計算機集成制造系統是指由一個多級計算機控制硬件結構，配合一套訂貨、銷售、設計、制造和管理綜合為一體的軟件系統所構成的全盤自動化制造系統。它是當前世界制造業發展的最新趨勢，它的出現，打破了傳統的生產部門的劃分，而實現了從經營決策、產品開發到生產經營管理的有機結合。計算機集成制造系統將一件產品從下訂單到送到客戶手中的整個生產銷售過程作為管理對象，有助于實現全局動態的最優綜合。
（三）工業機器人
機器人技術是典型的機電一體化技術，而隨著工業現代化進程的不斷推進，工業機器人已經廣泛應用于汽車裝配、食品加工、計算機設備制造等各個工業領域之中。工業機器人的大量應用，一方面提升了產品質量，另一方面使得工業品成本大幅度降低、產量快速升高，企業的利潤得以大幅度提升。隨著超大規模集成電路技術的快速發展，以及神經網絡與模糊控制等先進算法的發展，具有多種感知能力、可實現復雜邏輯判斷、思維與決策的智能化機器人已經開始應用，這類機器人可以根據現場環境實現動態的路徑規劃，有良好的人機交互界面，可以在復雜環境中獨立行動。
三、 機電一體化技術的發展趨勢
隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。未來機電一體化的主要發展方向有：
（一） 模塊化
由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
（二） 智能化
人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。雖然使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而必要的。
（三）網絡化
伴隨網絡技術的飛速發展，機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
（四） 微型化
國外稱其為微電子機械系統，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
（五） 循環化
設計環境友好型的綠色機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的循環化主要是指使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
（六）光電化
光機電一體化技術是由光學，光電子學，電子信息和機械制造及其他相關技術交叉與融合構成的綜合性高新技術是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。它豐富和拓寬了光機電一體化技術的內涵和外延。光機電一體化技術是微電子技術、計算機技術、控制技術、光學技術與機械技術的相互交叉與融合，是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。，是集光學、機械、微電子、自動控制和通信技術于一體的高科技產品，具有很高功能和附加值；光機電一體化技術是指其技術原理和使光機電一體化產品得以實現，使用和發展的技術。總結：機電一體化技術對創新新型經濟的貢獻已經顯現，成為當今工業生產的主流技術，并擁有廣闊的發展前景。我國的機電一體化技術經過20多年的發展取得了較大的成就，但是與發達國建仍有相當大的差距，機電一體化技術是各種高新技術的升華，需要多學科、多技術和多機構的共同結合與努力才能不斷提高其應用水平。
參考文獻：
[1] 吳立《對機電一體化技術發展趨勢的探討》[J].科協論壇2007（04）.
關鍵詞：實驗教學；機電一體化；系統分析
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）32-0197-02
針對目前學校的機電一體化實驗教學課程中所存在的諸多問題、不足，應從改善相關實驗教學中著手，創造性地總結出一種新型機電一體化實踐教學模式，其主要內容是針對學習內容及特點進行改善。在實踐的基礎上，促進學生在觀察力、實際操作、創新思維、實踐理論及分析、解決問題的能力中得到顯著的提升，為培養社會主義新型人才打下堅實穩固的基礎。
一、新教學模式下的機電一體化
1.改革機電一體化的教學實驗內容。可引進一套關于機電一體化的操作系統，使機電一體化的實驗教學以此系統為載體，并利用傳感器、PLC編程、電力設計、電機驅動、機械傳動以及實行機構等科技，來從事機電一體化設計的系統活動實驗。此系統中應包含10個單元。每一單元都有相對應的各自特點及作用，每個單元其主要負責的工作任務是將相關工件從原料庫中取出，然后進行質量檢測分析，直接對非金屬部件進行加工處理，最后將不同且加工過的部件進行分揀入庫。
2.新機電一體化教學模式的特點。首先，教學模式的綜合性特點。具體包含機電一體化教材中關于傳感器的問題、操控理論的問題以及機械傳動問題的內容，幫助學生綜合運用相關知識，促進學生在觀察力、實際操作、創新思維、實踐理論及分析、解決問題的能力中得到顯著的提升。其次，教學模式的創新性特點。主要在于電機、傳感器的選取問題；巧妙的設計出電氣系統；繼電器以及相關導線的創新應用等。再次，在新的教學模式下，加強學生的觀察力、創新力，培養學生實際操作的能力。主要針對學生的動手問題、分析問題、解決問題、理論知識應用實際能力以及獨立學習問題等方面進行培養。最后，在新教學中加強學生對團隊協作精神的認識。在面對實際困難的教學問題上，對于其中的某個人或者某個小組很難獨自完成任務，這時需要學生組成更大的團隊進行相互的配合，以此來更好地解決問題。
3.理論與實踐一體化”教學策略初探。通過整合學術性課程與實踐性課程，使理論與實踐在課程結構上融為一體。通過整合學術性課程與實踐性課程，將原理性的學習內容和與之對應的實踐性學習內容，根據職業崗位分析，按照職業崗位職責的要求重新組合，形成模塊式的課程體系，使理論與實踐在課程結構上融為一體。課程整合不是課程內容簡單的加加減減，而是通過綜合化將相關知識按照邏輯關系進行重組、歸納、整合，系統地形成新的課程，并引進一定的新技術、新工藝、新知識和新方法，以期達到對課程體系和知識結構的優化。以使學生能真正學到有用的、實用的知識，再由知識轉化成能力必然對學生的就業產生直接影響。我們在對專業理論課程實行整合的過程中，決不能輕視理論對實踐的指導作用，而應針對中職教育培養“應用型”人才的內在要求，在強調理論知識“必需”、“夠用”的前提下，減少理論課課時在整個教學中所占的比例。從而打破“以理論教學為主，實踐教學為輔”的傳統教學模式，強化了實踐教學內容。
二、關于機電一體化新教學模式的效果
1.注重加強學生的動手能力。在實踐活動開始，我們在學生面前呈現出一個空接線盒，對此學生們或許不知道如何連接接線端處。但在教師不斷細心地引導之下，慢慢地使學生懂得傳感器、信號輸出等問題，從而學生逐漸能夠對照圖紙完成線路的連接，保證在試驗中懂得機電一體化知識，并且以后能夠熟練的運用到實際工作當中。
2.注重加強學生的創新思維。以認識傳感器環節為例，起初學生面對傳感器，或許會想到許多驗證方法，如用手將光電傳感器擋住，以此觀察燈的變化；用手指撥動開關；將霍爾傳感器與磁傳感器調換位置進行實驗。通過此手段學生的創新思維將大大提升。
3.注重加強學生系統學習。通過教師的詳細講解之后，我們要求學生能將所學知識串聯起來。例如學生此前或許單獨學習過電力、機械、控制理論、PLC等相關知識，現在可以在老師整合知識的基礎上，通過自身的不斷努力將各塊知識形成一個聯系緊密的統一整體，以此了解各個要素間的相互聯系，相互作用，以達到學有所用，在大腦中形成一張有機組合的機電一體化知識網。
4.注重加強學生團結合作的意識。單個人或者單個組織的力量非常有限，所以我們必須充分的認識到團結協作與團隊意識的重要性。我們要在復雜實驗當中開展更廣、更大的合作平臺，不要僅僅只局限在局部，要從整體著眼，從全局方向把握問題，進行各團隊之間的溝通與交流，在合作基礎上，發揮集體的最大力量，分析問題、解決問題。
三、結語
經過實踐證明，機電一體化實驗教學的改革，是充分依據了我們的教學目標，以實驗活動為主體，綜合應用了相關機電一體化的學科知識，顯著體現了電子、機械技術上的緊密聯系，為加強學生從整體上把握知識、應用知識、解決實際相關問題以及提高學生的動腦創新精神起到了非常積極重要的作用。
參考文獻：
[1]葉大鵬.計算機仿真技術在機電一體化系統設計教學中的應用[J].建農林大學學報（自然科學版），2004，33（4）.
關鍵詞：高等職業教育；實踐教學；機電一體化；專業教學改革
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）33-0027-02
一、機電一體化專業改革背景
隨著國務院正式批準國家級新區―西咸新區的成立，西咸一體化經濟合作日益緊密，陜西省特別是西咸地區將迎來又一個經濟高速發展期。在信息化的時代，以技術的進步帶動產業的全面發展的科技發展將成為推動社會整體經濟的主流。職業教育將成為提高人力資源素質的重要途徑，成為實現科技成果產業化的重要基礎，成為推進產業經濟發展的重要支撐。
高新技術開發區制造業的進一步升級，將使機械自動化、電子技術、計算機信息技術之間的聯系變得越來越緊密，將對機電一體化專業的需求、課程結構、知識體系、學生技能素養等產生直接影響并提出更高要求。因此，必須脫離原有的教育模式，縮短課程內容與現代生產技術之間的距離，以適應陜西省現代化建設的需要。
二、機電一體化專業教學改革工作目標
由于傳統教學局限于單一的教育模式，原有教材過于陳舊，新知識、新技術還在不斷更新，而教學課時卻相對進行了調整或縮減，如何進一步提高教學質量使專業學習與企業實踐相接軌是現在面臨的一個重大難題。傳統教學體系中，學生在學習過程中普遍感到知識過于抽象，枯燥乏味，例如傳感器與測試技術，學生對敏感元件的了解僅限于結構原理圖，無法接觸實物，對元器件機械機構及工作原理似懂非懂，大大降低了學習興趣，使得知識掌握的不夠牢靠[1]。
三、機電一體化專業教學改革方案
1.制定適應新形勢的教學改革實施舉措。遵循國家及相關部門的要求，制訂適合現代化建設的機電一體化專業教學計劃，以綜合素質培養為目標，以職業能力培養為主線。圍繞培養對象的知識、能力、素質等方面進行合理的安排，培養實用的職業技術型人才。
①機電一體化專業內涵建設。機電一體化技術從學科角度來看，它集機械技術、微電子技術、計算機信息技術、電氣自動化技術為體，但并不是簡單組合體，是在計算機控制下由機械本體、電、氣、液壓以及光電器件組成的產品或設備，是一個完全自動化的控制系統[2]。
②構建新的人才培養模式。根據教育部的各項文件，探索和實踐“專業+實踐”的人才培養模式。推行個性化教育，實施技能“精英型”和“專用型”分層次人才培養方案。在校內開設“試點班”、“訂單班”，與用人單位建立畢業生跟蹤反饋機制，并對畢業生的培養質量進行綜合評定[3]。培養對現代機電一體化產品結構調整有較強適應能力的應用型高級技術人員、技藝型操作維護人員。
③機電一體化技術應用領域人才崗位的能力。根據專業發展與市長需求，結合往屆畢業生的分布，總結機電一體化專業崗位分析表。
2.主要課程設置。建立專業核心課程，將教學模塊單元細化，確定每一教學模塊所承載的作用相應的配套實踐環節，對學生成績采用理論結合實際操作的考核辦法。培養學生獲得崗位實際應用的能力，以職業能力為導向，按照其要求整合主干課程，建立培養應用能力的學習課程體系（即“職業基礎學習領域、職業核心學習領域和職業拓展學習領域”）。對學科間重復部分與交叉點進行優化、改造，突出知識間的聯系和銜接，消除重復的教學環節。使得理論教學與實踐教學相互滲透、相互結合，適時采用講練式現場教學和啟發式等教學方法。
3.突出專業核心證書，搭建企業需求人才的橋梁。實施專業核心證書培養制度，是進行人才培養模式改革的重要舉措，也是保障畢業生就業率的重要環節。以機電一體化高級工證書為核心證書，數控車、數控銑、電工中級證書等相結合的方式，既使學生明確專業的核心課程，同時又掌握職業操作的基本技能，熟悉行業的運作流程，具有一定的解決現場問題的能力。
4.教材建設。通過成立機電一體化專業指導委員會，對專業主干課程進行論證，對人才培養方案進行修訂，并經統一規劃后，采用教育部高職高專規劃推薦教材和自編教材相結合的方法，根據實際情況自編實踐實訓補充教材，基本上形成了一套較為適用的教材體系。與出版社建立合作關系，積極組織并從職業教育較為發達省份引進一些適用教材和教學方法，并結合本校特色，編寫相關校本教材，既可作為相關課程的教學，又可為我國職業教育特色化辦學提供參考。
5.師資隊伍建設。師資隊伍是實現培養計劃的關鍵要素，高職教育教學改革的中心環節就包括了建設一支專兼職結合、結構合理的、具有較高教學水平和較豐富工程實踐經驗，較高工程素質的雙師型教師隊伍。
6.實驗實訓基地建設。實踐教學課時安排要把握以下兩個原則：一是保量原則。在課時數量上應占整個教學計劃總課時的50%及以上，以充分體現職業教育特色。二是適時原則[4]。根據各個教學模塊單元的知識和能力要求，及時跟上教學實踐環節，強調知識與能力的結合，增強實踐教學的時效性和教學效果。①校內實驗實訓條件。結合機電一體化專業主干課程，按人才培養計劃中統一要求配備實驗實訓設備。目前學院已建立多個實驗實訓室，并充分利用“校中廠”實踐教學基地，最大化發揮實訓實驗場所及設備的作用，將理論或技能要點講授與實習操作穿行，以保證人才培養模式的順利實施。②校外實訓基地。與企業建立友好的合作關系，加強與企業的聯系。學院與億滋中國、西諾牙科等多家著名公司成立“訂單班”，并與多家國內外知名企業合作成立校外實習實訓基地。實訓教學環節中，一方面聘請經驗豐富的工程師來校指導學生實習、實訓；另一方面安排學生到企業頂崗實習，使學生更快的勝任企業的崗位。
參考文獻：
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關鍵詞：工程機械 機電一體化 應用與發展
中圖分類號：TD60 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0064-01
機電一體化是一門新興的綜合性科學技術，亦稱為機械電子學，它主要是將電子技術、計算機技術、信息技術等與機械技術進行有機結合，并綜合應用到實際運作中。近年來，信息技術的不斷發展為機電一體化提供了強有力的核心技術支持，機電一體化技術的發展提高了工程機械的運作效率，降低了工程成本，滿足了我國工程機械領域節能化、智能化和自動化的要求，它的正確使用是工程機械完美運作的重中之重。
機電一體化的運用主要是通過電子控制系統加以實現的，電子控制系統應用的好壞直接影響到工程機械的安全性、經濟性、施工質量、使用壽命等。引入機電一體化技術，能夠大大提高工程機械的動力性、燃油經濟性、操作舒適性及工作精準度、工作效率等，所以現代工程施工中，機電一體化技術業已在工程機械眾多領域得到廣泛應用，生產過程對工程機械的性能要求也日益增高，而且工程機械中機電一體化技術的管理與應用也將是今后的發展趨勢。因此，如何管理并有效應用機電一體化技術成為很多工程施工企業不得不面臨的必要課題。
1 工程機械領域機電一體化技術的應用現狀
1.1 自我監測與診斷，延長機械使用壽命
與傳統的只能由相關工作人員定期排檢故障的模式不同的是，機電一體化工程機械中的自我監測與診斷功能，能夠對機械的發動機、液壓系統、傳動系統、工作裝置等的運行狀態實施全面監控，如果出現異常，可以自動報警，避免故障損傷的擴大化，并能夠自我診斷找到故障部位，以便維修人員可以盡快的對故障部位進行檢修，減少故障排檢時間和停機維修時間，提高了工程機械的利用效率，降低了生產成本。同時自我監測可以避免重大故障發生，延長機械使用壽命。
1.2 節能減耗，提高生產效率
工程機械機電一體化中電子節能控制器的使用改變了以往的工程機械能源損耗大、利用率低、工程經濟效益低等缺點，取而代之的是低能耗高效率高效益，符合國家倡導的節能減排這一政策。而且我國企業間的競爭日趨激烈，科學技術的融入可以大大提高企業的市場競爭力，其中電子節能控制器的使用極大的降低了大型工程機械設備的能耗，改善了施工環境，同時它的操作相對較為簡單，設備磨損較少，也在一定程度上提高了生產效率。
1.3 保證操作作業的精準度
機電一體化技術保證了工程機械穩步向高精準度的層次發展，從而最大限度的提高機械性能和工作效率。比如在道路鋪設工程中通過微機控制的電子稱量系統的應用、自動找平系統的應用、采用超聲波技術的自動供料系統等的應用，這些使得稱量實現自動化，提高了精準度，減少了人工誤差，提高了作業質量和效率，同時減少了人力資源的投入，降低了工作人員的勞動強度，節省了許多的施工工序，使其更加符合現代工程機械的施工要求。
1.4 實現機械作業的自動化或半自動化
機電一體化技術在工程機械領域中的應用實現了機械作業的自動化或半自動化，很大程度上降低了施工過程中人力物力的投入，減少了施工人員的勞動量和勞動強度，提高了設備的勞動產出比，而且還可以有效防止操作人員因缺乏經驗、技術不足或疲勞而產生的操作誤差，進而保障了機械作業的高質量。機械作業的自動化或半自動化降低了企業的人力資源成本，提高了工程的質量，保障了工程的整體經濟效益。
1.5 機電一體化技術的其他應用
機電一體化技術在工程機械領域的應用越來越廣泛，例如為了提升發動機功率、簡化工序、降低能耗、減少工作量而在裝載機、推土機、鏟運機等中采用的自動變速器；為了提高作業的安全性而在起重設備中采用的力矩限制器；為實現危險地帶、惡劣工作環境或人員無法到達地點的無人駕駛而采用的無線遙控裝置等等。總之，機電一體化在工程機械領域的諸多應用，都是為了工程機械的良好運作，是機械工作發展的必然趨勢。
2 工程機械領域機電一體化的發展趨勢
2.1 智能化
智能化是機電一體化技術的必然發展趨勢，其應用需求也越來越高。所謂智能化，即立足于相關控制理論，將心理學、生理學、計算機網絡、運籌學、人工智能等多學科知識運用到工程機械領域，使工程機械的操作可以逐漸取代人為操作，進一步降低工程預算成本，實現更精準的控制，滿足工程施工的更高要求，因此工程機械的智能化仍是大勢所趨。
2.2 微型化
微型化這一概念源于上世紀80年代末期，是指機電一體化向微電子機械系統領域發展的趨勢。微型機電一體化產品是電子技術與機械技術在納米尺度上相融合的產物，它的特點主要是體積小、耗能低、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等領域有著不可超越的優越性。現階段微型機電一體化產品都朝著小于1立方厘米的體積發展，甚至是朝著微米、納米級別發展，其瓶頸為微機械技術。
2.3 網絡化
隨著計算機網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制設備可以達到讓人們足不出戶即可控制多種設備的目標，使工程機械的操作更加便捷，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。工程機械領域中遠程控制盒監控技術的快速發展使得機電一體化產品向著網絡化方向發展成為必然趨勢。
2.4 節能環保化
隨著工業化進程的持續推進，人類社會的經濟化水平不斷提高，但與此同時人們賴以生存的環境也遭到了巨大的破壞。進入新世紀以來，社會公眾對環保的關注和呼聲越來越高，國家也出臺了一系列的相關政策來號召節能減排，為適應節約型社會的發展，機電一體化產品在使用時不造成資源浪費和環境污染，報廢后可以回收利用，實現綠色化產品概念和綠色化設計制造更能適應今后的市場需求。
3 結語
總之，工程機械領域中機電一體化技術的應用日趨廣泛，發展前景可觀，工程機械為適應機電一體化這一趨勢，盡可能的提高機械運作效率，需要其操作者或使用者順應科學發展潮流，加大研究力度，全面掌握機電一體化技術，振興機械工業，更好的為我國建設事業服務。
參考文獻
[1] 黃宋義.工程機械中機電一體化的應用[J].科技資訊，2009（18）：33-33.
[2] 張大慶，劉均益，郭勇，等.從CONEXPO
關鍵詞：機電一體化；控制系統；概念設計
中圖分類號：TH39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 10-0005-02
一、引言
機電一體化（Mechatronics）這一概念，是日本學者在1971年首次提出來的。至今，經歷了40多年的發展，隨科技的發展不斷豐富，不斷更新，機電一體化的內涵也發生了根本性的變化。尤其是進入21世紀以來，人們的消費觀念不斷變化，圍繞消費者之間的市場競爭日趨激烈和白熱化，重點是針對機電一體化產品的輸出柔性、工作性能及可靠性等方面，在這些方面的，人們的要求越來越高。
新時代背景下，機電一體化技術在計算機技術、人工智能技術、網絡技術、信息技術、傳感器技術等相關學科的快速發展下得到了飛躍發展，面臨著更加廣闊的應用前景和發展空間。電子產品結構也在集成技術、新材料、微電子的快速發展背景下發生了革命性的變化，傳統的機械產品向智能化、小型化、網絡化、模塊化、自動化、柔性化、機電一體化邁進，已經步入了一個新的發展階段。再就是隨著傳感、信息技術和傳統機械產品的融合，機電一體化技術已成為一個新興的跨學科的技術，它涉及到的信息處理技術、制造技術、驅動技術、傳感技術、自動控制技術、接口技術等關鍵技術。
總之，科學技術越是向更新更高層次發展，就越能給人們帶來更多的驚喜和生活空間，也能給人們更加豐富物質、文化和精神享受。可以說，機電一體化技術在21世紀的機械產品的設計和發展中發揮著重要的作用，重點研究機電一體化產品控制系統概念原理及設計方法具有重要的理論意義及現實意義。
二、機電一體化系統及其組成原理
機電一體化系統是一個各種技術之間相互協調和整合的有機的、完整的體系，不是一個簡單的各種技術拼湊和堆積。機電一體化系統從技術層面來說綜合保函和運用了控制系統、機械工程、計算機技術、電子技術、電子技術和其他技術。尤其是機電一體化系統的中的驅動元件和執行器子系統是核心的執行機構，是實現可控電動機行為的終極目標，充分利用計算機信息處理和控制功能，利用現代控制驅動元件特性的機械系統。
（一）機電一體化系統概述
1.由計算機進行信息處理和控制的現代機械系統最終目的就是要實現機械運動和動作協調，這個也是機電一體化系統功能設計的根本出發點。
2.機電一體化系統從完成工藝動作過程這一總功能的角度來看，可劃分為：信息處理及控制子系統、傳感檢測子系統、廣義執行機構子系統（如圖1），它們分別完成信息處理及控制、信息檢測、機械運動和動作。
3.由驅動元件和執行件（或執行機構）融為一體的廣義執行機構執行子系統，具有它的特殊性、可控性。
（二）機電一體化系統的組成原理
1.廣義執行機構子系統。由剛性物件組成的形形機構組合而成的傳統，他們的缺乏可控性是傳動和執行機構系統上最大的問題。而驅動元件與執行件（或執行機構）融為一體是廣義執行機構的一個特點（如圖2），從而實現可控運動。
電機、氣動馬達和動作缸是驅動元件中的一兩種，同時還有液壓、電磁鐵、彈性元件、形狀記憶合金、光能馬達等，這足以說明驅動元件種類繁多。機電一體化系統得到更加有效工作就必須依靠驅動元件的多樣性。傳統機構中的輸出件可以為執行件，單一構件也可以是執行件。同時，驅動元件與執行件（或執行機構）的集成應用使機電一體化系統更加有效地工作。
2.信息處理及控制子系統。信息處理和控制子系統檢測傳感器所提供的信息，技術和控制策略和執行的廣義執行機構控制的基礎上采取行動的過程中。應執行的控制來實現，廣義的運動學模型是由一臺計算機和軟件實現。信息處理和控制子系統是實現智能化的現代機械系統，自動化的關鍵。
3.檢測傳感子系統。檢測傳感器是實現物理量的檢測和信號采集的功能載體，也是連接廣義執行子系統的中間紐帶。
三、機電一體化產品控制系統概念設計過程
總體而言，要從功能需求出發建立機電一體化產品控制系統概念設計圖3所示：
（一）用戶需求模型
1.用戶需求調查與分解。用戶需求表達的是用戶自己的意愿，要想獲得這些意愿與想法，需要通過市場調查，但是這樣的可操作性不強，很難使設計者完全把握用戶的需求，對此可以將用戶需求進行細分。機電一體化系統用戶需求可分為控制域、機械域和其他域，控制域又可分為硬件域和軟件域。將最初的用戶需求（父需求）對應于所設計的產品向各個領域進行分解（圖4：用戶需求調查與分解），獲得最終的用戶需求（葉需求）.分解后的需求可以更具體的體現設計目標。
圖4 用戶需求調查與分解
用戶需求分解后，要進一步對客戶需求進行評估，尤其是重點對每一個葉需求進行重審核，以此進一步用衡量的方法進行分析.
2.衡量過程。衡量用戶需求的優先次序，在關鍵的用戶需求中做出挑選。衡量方法的原理是：如果一個“希望需求”與一定數量的“必須需求”之間存在相關性，那么這個希望需求也應該“必須”滿足，作為額外的必須需求。衡量過程如下：
（2）標記0表示希望需求與必須需求之間沒有相關性。
（3）標記1表示希望需求與必須需求之間有很強的相關性。
（4）如果希望需求的綜合值在[3，5]之間或更高的作為額外的必須需求。
（二）建立功能模型
功能是系統輸出量和輸入量之間的關系，常被稱為流，通常分為物料流、能量流和信息流。功能結構是功能模型或功能分析結果的一種表達形式。產品的總功能分解成若干功能元，將系統的各個功能元用流有機的組合起來就得到功能結構。
使用功能基建立功能結構的步驟如下：
1.確定系統的總功能及輸入、輸出流。
2.對于每一個輸入流創建功能鏈。成立為每個輸入的功能鏈。設計者設想成為流，考慮從輸入到輸出，或在每個操作發生對流的轉換操作每個功能組按時間順序排列，并建立功能鏈。可分為兩個時間順序，串行和并行的功能鏈。串行函數鏈對流操作發生的時間順序，并聯功能鏈的基礎上發生的操作一次，串行并行功能鏈的功能鏈，共享一個或多個公共流的數量。在功能結構所表達的支流。
3.連接各功能鏈得到功能結構。信號的檢測，處理和反饋的過程其實就是所控制的過程。創建功能框圖，對所有信號進行分析。通過分析，可以得出不同類型的信號和復雜的控制系統，尤其是進一步的功能的控制系統，然后在此基礎上提出若干控制方案。
四、結束語
在本文中，對機電一體化系統做出了新的認識，提出了一種在機電一體化產品的概念設計過程中，并促進機電一體化系統的理解，尤其是提出了如何設計一個控制系統的分析方法，使控制系統滿足用戶的需求，并確保控制系統是最合理的。
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