发布时间:2023-10-13 15:41:58
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇机电一体化弊端,期待它们能激发您的灵感。
关键词:机电一体化;创新;发展方向
机电一体化的应用已经成为了目前我国工业发展的有效手段之一。机电一体化的出现不仅仅改变了传统机械行业的弊端,同时在机电一体化中应用了现代新型的信息技术以及电子和光子技术等。但是,由于受传统机械理念的影响和约束,我国在机电一体化的应用方面始终存在着一系列的问题,机电一体化技术并没有完全改变传统机械的弊端,因此,不断的改革并且创新机电一体化已经成为了目前我们所面临的主要问题之一。为了更好的实现机电一体化的创新,我们必须要不断的发展新技术,加大对于机电一体化技术创新的资金投入力度。
1发展现状
自从改革开放以来,我国机电技术方面也取得了许多的成就,尤其是在知识理念和技术方面更是取得了令人举世瞩目的成就。并且目前我国许多行业方面也已经开始渐渐地引入并且应用机电一体化技术,而机电一体化技术的应用大大的促进了这些行业的经济发展。但是,与发达国家相比较,我国的机电一体化技术仍然比较低,在机电一体化技术中始终存在着诸多传统机械技术的弊端。
2机电一体化的创新方向
(1)机电一体化产品将实现造型和功能的创新。随着我国科学技术的不断发展和进步,我国的机电一体化将在在造型和功能方面实现更好的创新,这样可以更好的满足人们对于机电一体化产品的需求。例如,在产品的造型方面,机电一体化技术的应用将会大大的增加产品造型的美观程度,满足人们对于产品造型的需求。另外,在功能方面也会得到全面的创新,机电一体化产品的功能将会越来越多样化,以满足用户不同时期的不同需求,实现产品功能的全面化和多样化。(2)将会采用更加适宜且绿色、轻便和性价比高的材料。除了在造型和功能方面具有一定的创新,在原材料的选择方面,机电一体化也会有巨大的突破。例如,随着科学技术的迅猛发展,机电一体化产品将会渐渐的采用更加适宜并且绿色、轻便以及性价比比较高的原材料。在原材料选择完毕以后,还会根据所选择原材料的特性来对所有的产品进行不断的优化和选择,这样可以更好的确保所有机电一体化产品的质量。最后,还会将更加新型的材料应用到机电一体化中,如一些智能材料、纳米材料以及高分子材料,这些创新高并且功用高的材料都会被广泛的应用到机电一体化生产过程中。(3)机电一体化将实现控制的便捷性、自动化和高效化。众所周知的是,传统的机械设备操作比较复杂,在工作过程中需要人手工进行操作,然后手工操作的危险性比较高。而机电一体化可以更好的改变传统机械的弊端,更好的实现控制过程中的便捷性、自动化以及高效化。
3机电一体化的发展趋势
(1)绿色化。机电一体化的出现以及广泛利用可以更好的保护环境,实现环境的绿色化。在利用机电一体化的过程中,充分的考虑了保护环境的这一要求,并且在其中引入了保护环境这一理念,进而使得我们在利用机电一体化产品的时候不会对自然环境造成污染,并且也可以更好的进行回收利用。(2)智能化。在科学技术不断发展的情况下,机电一体化将会渐渐地实现智能化。与普通的产品相比较,智能化产品具有一系列的优点。例如,智能化的机电一体化产品能够更好的进行观察和推理判断,并且能够根据具体的情况及时的采取一些相对应的解决对策。另外,机电一体化实现智能化还可以大大的为人们节省时间。(3)网络化。在当代这样一个网络时代,机电一体化实现网络化已经成为了一种必然趋势。在机电一体化中应用网络技术,可以使得机电一体化技术水平得到大幅度的提高,同时也可以使得机电一体化利用远程控制技术和监视技术对整个生产过程中更好的监督和了解。(4)微型化发展。随着经济和科技的快速发展,微型化技术也会被广泛的应用到各个行业中,而机电一体化作为现代新型的技术,也会渐渐地引入并且应用微型化技术。微型化技术在机电一体化中的应用可以使得所有产品实现微型化,加快整个生产过程的移动以及运输,这样不仅仅减轻了工作人员的负担,同时也大大提高了工作效率。最后,微型机电一体化拥有体积小和耗能少等优势,能够广泛运用到微型化需求较高的军事和医疗等领域中。
4提高机电一体化水平的办法
(1)应当加强技术的研究和创新。为了更好的实现机电一体化,我们应该加强技术的研究和创新。而在研究的过程中应该积极的引进并且应用国外先进的技术手段,或者也可以聘请专家来参加这一研究。另外,在研究过程中还应该不断的引入其他学科和专业的理论知识,将所有先进技术手段进行统一和整合。(2)应当重视机电人才的培养。在培养机电人才的过程中,应该不断地加大对于所有技术人员的培训力度,在培训过程中邀请专家对他们进行培训,在培训过程中将理论知识和实践能力作为培训的重点,在培训结束以后,还应该进行考核。另外,还应该积极的引进其他地方或者企业的优秀人才,并且对这些人才进行重点培养。
5结语
总而言之,机电一体化的出现和应用不仅仅大大方便了人们的日常生活,同时也加快了工业的生产和发展。但是在发展过程中我们应该积极的发展机电一体化发展过程中存在的问题,然后尽快采取相对应的解决对策。
参考文献:
[1]丁树成.试论机电一体化的创新及发展方向[J].科技视界,2015(24).
关键词:抗干扰 机电一体化 机电接口
中图分类号: TH-39文献标识码:A 文章编号:
随着时代的发展,科技的进步,各种机械设备也逐渐进入一个相互融合以完成有着更大难度的任务的历史时期。在这样的背景下,机电一体化逐渐的被人们所掌握,并应用在了我们的日常生活中。但是机电一体化毕竟是人工做成的一种使人们的生活更舒适的工具,这就决定了其本身就带有一定的弊端。我们在进一步探索机电一体化的过程中,必须努力去了解这些弊端之所在,然后再去克服这些弊端,使其能够更好地为我们的日常生活服务。
一、机电接口技术的内涵及其系统组成
随着科学技术的不断发展机电一体化已经成为一个必然,从而使得多个学科之间开始了不断的融合与渗透,形成了一个新的研究方向。一般讲来,机电一体化就是集合机械、计算机、监测传感、网络通讯、自动控制、系统整合等技术的一门学科,在对机电一体化进行研究设计的时候,就是对各个学科的特征,以及对这些特征参量之间的物理联系的研究。正确的处理好各学科参量之间的关系、要求以及耦合条件,并通过研究这些学科之间的耦合关系和内在联系,从而去分析和解决机电一体化产品系统设计中出现的一些具体的问题。
在研究机电一体化系统的设计中,我们往往将这一系统归结为一个统一的整体,在这个整体的基础上对其进行研究整合,综合的考虑各种因素,最终做出最优的方案,达到最完美的效果。这也是机电一体化产品系统研发的一个重要的目的。
由于机电一体化系统的重要性,国外的专家学者在对其进行研究的时候主要提出了这样的几个观点:五块论、三环论、两个系统以及三个子系统等四个观点。综合考虑这几个观点之间的不同,我们可以得出这样的结论:由于机电一体化系统具有多样性、复杂性、模糊性的特点,这就造成了机电一体化系统在设计上的难度。所以我们对于机电一体化系统的认识还需要不断的加深,彻底的掌握组成技术之间的有效关联方式,实现各组成技术之间的最优连接。
在一般的机电一体化系统中主要是由五部分子系统所组成的,这五个子系统分别是:控制系统、驱动系统、动力系统、传感系统和执行系统。在机电一体化系统中,这五个部分是相互关联的,他们通过一定的接口进行相互的连接,在彼此的配合下完成相应的任务,而他们之间的配合就是通过相应的接口将其连接在一起而实现的。这些接口将原本相互独立的子系统联系在一起,在这其中这些接口所起到的并不只是连接作用,还包括沟通各个子系统的优势和功能使之能够充分的发挥出来,同时规避各子系统的弊病,充分发挥出原子系统在其本身根本就不可能发挥出来的新的独特的功能。
而机电接口技术是一门新兴的技术,它研究的是各机电单元之间相互连接的接口问题。研究这一门技术就是为了实现机电一体化系统各组成单元之间能够进行更为有效的连接,实现各组成单元之间的最优设计。
二、机电接口的功能及其分类
在机电一体化系统中,就是为了实现各组成单元之间的有效连接,使之成为一个拥有新的特性的有机整体。在机电接口中,包括硬件和软件两部分,硬件接口主要是指人与机电之间或者各子系统之间的连接,是信息进行转化、传递、分析的物理连接;软件接口主要是指提供给个子系统之间的转换、调整的方法和过程,使各个子系统彻底的融合为一个有机的整体,从而使其在新的任务群中展现出新的功能。
从简单的人机关系到机电一体化这是一个科技发展映射在日常生活中的关于社会发展的缩略图。不管多么高深的理论在对其进行支撑,它的最终目的还是在于方便人们的生活,为人们提供给更为简洁的生活方式。
在机电一体化中,其机电接口主要分为四大类:人—机接口、机—电接口、智能接口以及动力接口。在这四类接口中,他们的功能是相互独立,但是在一定程度上他们又是紧密的结合在一起的,正是通过这四类接口之间的相互协调运作,才能保证各个子系统的功能得到最大的发挥,这样在这个新的有机整体中才有可能表现出新的之前并没有表现出来的功能。
三、机电接口中的抗干扰措施
在机电一体化的结构系统中,会产生大量的电磁信号。这些电磁信号一般是来自于电网、强电设备、高压设备以及开关的电磁辐射。当这些电磁信号碰撞在一起的时候,就会在系统之中产生电磁感应,这样一来就会扰乱机电系统的正常运行,从轻的方面来说,就是扰乱系统的精确度,而从重的方面来说,则会造成机毁人亡的惨剧。
面对这样的问题我们就不得不采取一定的措施来防止在机电一体化系统中由于电磁信号的扰动,影响整个系统的正常运转。其实不管是在机电一体化系统中,还是在其他的系统里,最好的抗干扰方式就是治理干扰源,从源头上彻底的切断干扰信号,从而保证系统的正常、安全运行。但是这只是理想化的状态,俗话讲“理想很丰满,现实很骨感”,当在机电接口抗干扰措施中我们无法实现从源头是对其进行控制时,我们只能想一些其他的补救措施,使我们的损失尽可能的降到最低。
一般我们经常用到的控制干扰的措施包括:隔离、屏蔽、接地、滤波以及软件的处理等。其实从字面上我们就完全可以理解这些抗干扰方法以及这些方法的具体操作方法,但是我们也必须注意其中的一些细小的环节。
在图中所显示的就是屏蔽原理在同轴电缆中的应用。一般说来,屏蔽就是将干扰源或者干扰对象用导电或者导磁的材料包围起来,阻断其与外界的交流的通道,从而阻断电磁能量的传输。如图所示,在电缆线的最中轴是芯线,在其外层由一层绝缘体包裹着,在绝缘体的外面又有一层导电的导体。这样在绝缘体的作用下,就会防止内层芯线和外层导体之间的电磁交流,从而防止信号的干扰。在最外层又有一层厚厚的绝缘外皮包裹着,这样一来就彻底的将电缆线和外界分离开来,保证了电缆线传输信号的纯洁性。
所谓的隔离就是通过一定的措施将干扰源和执行系统隔离开来,在保证有用的信号正常传输的前提下,彻底的阻断无用的信号,从而达到控制干扰的目的。在隔离控制干扰中,又有一些不同的办法以达到隔离的目的,比如转换接口的隔离、变压器隔离、光电隔离以及继电器式隔离。不管怎样的隔离方法,他们的工作原理都是一样的,其目的也仅仅是为了阻断干扰源,从而保证机电系统的正常运转。
滤波就是在执行系统的周围安装一个特定的装置,该装置能够散射一些对执行系统无碍的电磁波,而这些电磁波恰恰能够很好的将干扰信号进行过滤,完全的吸收有用的电磁信号,而将无用的对执行系统阻有干扰的电磁信号彻底的阻断在执行系统之外。
软件处理就是在机电一体化系统完成以后,为了特定的目的设计的一些应用软件,以帮助机电系统更好的发挥其功能作用。用软件来处理电磁信号的干扰,就是指一些与机电接口相关联的一些软件技巧。软件抗干扰是对其他几类抗干扰方式的补充,在其他几类方式的基础上再进一步的进行抗干扰,以求达到万无一失。
结语:
在机电一体化系统中,各种干扰因素会影响着整个系统体系的正常运转,而会产生一些不必要的麻烦。为了将这些麻烦规避在襁褓之中,我们采取一些有效的措施对其进行合理的控制,保证我们的系统能够正常的运转。
参考文献:
[1]王晓丽,周天源.机电接口中的抗干扰技术[J].机电技术,2010(5)
关键词:专业英语;机电一体化;教学模式
作者简介:高茂涛(1978-),男,广东澄海人,柳州职业技术学院机电工程系,讲师。(广西 柳州 545006)
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)06-0189-01
我国加入WTO后,机电类产品的进出口业务急速增长。社会需要大批既懂一定外语,又懂专业的机电类操作型人才和技能型人才。调研结果显示,具有外语特长,专业英语能力突出的高职院校机电一体化专业毕业生的起薪要比其他毕业生高出50%左右。高职院校机电一体化专业教学应该顺应社会的需求,培养具有一定的外语能力,尤其是专业英语方面的能力,拥有“一技之长”的复合型、应用型人才。
一、专业外语教学的现状
1.国外专业外语教学的现状
目前很多国家把发展和加强学生在外语专业方面的实际运用能力,提高专业外语教育、普及专业外语教育作为国与国之间提高国家核心竞争力的至关重要的战略。英、美等许多发达国家更是如此。欧洲语言政策委员会制定了“The Common European Frame work of Reference ”,美国特地颁布了“The Standards of Foreign Language Learning in the 21st century”,就是为了提高国家竞争人才的专业外语运用能力。
2.国内高职院校专业英语教学的现状
在国际交流日益频繁的今天,越来越多的国外专家进入国内的教育领域,为了培养学生专业英语的应用能力,国内开始有少部分高职院校开始尝试引进外教,用英语讲授高职高专机电一体化专业课程。在教授专业知识的同时,使得学生能够沉浸在英语的环境中,达到专业知识和专业英语“双丰收”的效果。
部分高级院校采用“双语教学”的教学模式。选择外语能力突出的专业教师,用外语(主要是英语)辅以汉语讲解专业知识,从而使学生达到既掌握专业知识又掌握语言的目的。
除此之外,国内绝大多数高职院校的机电一体化课程体系中均分设基础英语、专业英语和专业课程,各有教学计划和进度。学生首先完成基础英语的课程,积累一定的基本词汇量,打下英语应用能力的基础,同时学习机电一体化专业课程,掌握机电一体化专业知识。接下来进行专门的机电一体化专业英语的课程学习,通过专业英语课程,积累机电一体化专业英语词汇,学习阅读专业英语资料的技巧。
二、高职机电类专业英语教学中存在的问题
1.外教教学的弊端
聘用外教教授专业课程,无疑解决了本土教师外语能力普遍不足的问题。但是由于外教资源相对稀缺,高职院校在聘用外教教授机电一体化专业课程时,往往跨专业进行聘请。外教不了解国内高职机电一体化专业课程体系,对课程标准不熟悉,难以实现预定的教学目标。另外,高职院校机电一体化专业学生的英语能力普遍不足。在接受纯英语教学时,由于语言的障碍,能够吸收的信息量有限。实践证明,通过这种方式受益的学生非常有限。
2.“双语教学”的缺陷
“双语教学”对师资、教材和学生等都有着极高的要求。尤其在中国这样一个缺乏英语语言环境的国情下更是如此。师资方面,要求教师的英语能力,要达到接近母语的水平,同时在非语言学科领域中有所专长;教材方面,需要有内容体系和结构与国内高职教学体系均能良好匹配的原版教材;学生方面,需要有良好的英语听说读写的能力,能运用英语在课堂上与教师进行有效互动。以上要求都是目前国内绝大多数高职院校所不具备的。迄今为止,国内鲜有在高职院校开展“双语教学”获得满意效果的报道。
3.传统机电专业英语教学的缺点
传统机电专业英语教学和专业课程教学往往各向纵深发展,在两者的结合上欠缺很多。专业英语教学由于课时和教材等方面的限制,达不到提高英语应用能力,用英语获取专业知识的预期目标,造成“走过场、走形式”的局面。
三、在机电一体化专业课程体系中渗透专业英语的教学模式的研究
1.研究的意义
在机电一体化专业课程体系中渗透专业英语教学模式研究项目的意义在于,在机电一体化专业课程体系中渗透专业英语的内容,使得专业英语作为一种工具与专业课程有机结合。由于本项目主要强调专业资料的阅读能力的培养,强调以英语为工具,获取专业课程相关项目的背景知识的能力,相对于“双语教学”,对师资以及学生的英语能力要求较低,具有很强的可操作性。项目在内容上覆盖机电一体化的主要专业课程,在时间的跨度和内容的选择等方面,要优于传统的专业英语教学。
2.研究的内容
项目以建构主义思想为指导,以专业英语应用能力培养为目标,以任务驱动、项目教学为载体,构建在机电一体化专业课程体系中渗透专业英语教育的项目化教学模式。在专业课程教学中引入真实英语材料,把专业英语阅读能力融入项目化教学的方式,使专业英语成为学生完成项目的一种工具,从而培养学生在实际工作中应用英语的能力。
3.项目完成的内容
本项目通过研究和实践,构建了贯穿整个机电一体化专业课程体系的专业英语项目化教学模式。在该模式下,利用教师开发的双语课件,学生在学习专业课程的同时,也强化了对专业英语词汇的记忆。教师通过英语比例逐渐增多的方式项目任务,循序渐进,提供完成项目任务所必须的英语资料。学生为了完成课程所要求的项目任务,必须阅读教师所提供的英语资料,通过英语获取专业知识。在这个过程中英语不再是传统意义下的一种学问,而是一种语言,一种工具。
实践证明,这种教学模式在广度上,专业英语教学能够渗透到机电一体化整个专业课程体系;时间跨度上,专业英语教学能够贯穿整个高职教育的过程。通过这种变革,学生能积累2000个左右的机电一体化专业英语词汇,能阅读一般难易程度的机电产品说明书,能通过专业英语能力获取简单的国外相关专业的有用资讯。这种教学模式对专业课程教师的英语能力要求不高。由于不需要用英语讲授专业知识,专业课程教师只需要具备基本专业相关的英语资料阅读能力即可。
本项目针对传统专业英语教学内容生涩,与实际的专业知识和专业能力培养严重脱节的情况,根据职业岗位能力要求把专业英语学习贯穿在整个专业课程体系中。针对目前市场上专业英语教材内容陈旧,跟不上专业知识发展的情况,开发了“双语课件”,以便于学生自学和师生互动。针对传统专业英语教学方法过于单一,学生学习兴趣不高的情况,引入真实的英语材料,以任务驱动的方式提高学生的学习积极性。针对既有专业知识又掌握英语语言能力的师资匮乏的情况以及传统专业英语教学课时少、时间跨度短、内容过于零散的情况,把专业英语能力培养与专业课程体系结合,以提升学生运用英语的实操能力。
4.项目的创新点
本项目的创新之处在于以实际岗位英语能力要求为依据,以实际岗位工作需要的专业英语能力设计专业教学目标。以项目教学为载体,把专业英语能力以任务的形式分解到专业课程教学当中,以培养学生运用专业英语知识解决问题的能力。在整个专业课程体系中贯穿和渗透专业英语教学,整体性、延续性强,有助于学生专业能力中专业英语能力的提升。
四、结束语
本项目针对机电一体化学生外语水平普遍不高,目前机电一体化课程教学体系中专业英语教学课时短,教学效果不理想的问题,将尝试从在机电一体化专业课程体系中全面渗透专业英语教学方面进行深入研究,试图提出机电一体化专业英语教学应渗透到专业课程体系,时间跨度横跨整个专业课程的学习,构建在“机电一体化专业课程体系中渗透专业英语的教学模式”,对解决专业英语教学课时、师资等方面的不足,提高机电一体化专业学生的专业相关英文资料的阅读能力,有重要理论意义和实践价值。
参考文献:
[1]杨晓俊.浅谈高职机电专业英语教学[J].科技信息,2011,(4).
[2]张梅,刘大莉.高职机电专业英语课程体系特色的探索[J].牡丹江大学学报,2010,(9).
[3]张义花.现代机电专业英语教学方法的分析与探讨[J].长春理工大学学报(高教版),2009,(11).
【关键词】机电一体化;工程机械;应用
前 言:在工程机械中应用机电一体化技术,首先能够使施工操作变得简单,从而提升操作人员的操作质量与效率。但是因为机电一体化技术涉及到多方面的内容,尤其是各个专业的技术相互融合,因此要想完全掌握这项技术还有一定的难度,由此可知,相关工程机械企业还应该加大力度培养精英人才,以此确保机电一体化技术能够在工程机械中发挥出最佳的效能。
1机电一体化相关问题概述
机电一体化是科技不断发展的产物,也是未来工程器械行业发展的必然趋势,机电一体化体系是将机械运行与电子技术结合在一起,其可以实现机械运行的自动化,提高了机械运行的效率,也节约了工程的人力成本,给企业带来了一定的经济效益。
现代机械制造业发展离不开机电一体化,可以说,机电一体化水平直接决定着机械制造业的发展前景。现阶段我国大部分企业工程机械都逐渐进入到了自动化运行阶段,其施工制造效率大为提高。作为目前最为先进的技术,机电一体化技术是我国科技发展最为典型的代表。机电一体化,大多数的人也将其称之为机械电子学,该技术的应用可以提高机械运行的效率以及质量,其研发的意义十分巨大。机电一体化技术并不是简单的一项的技术,其涵盖了多项技术,涉及的专业非常广,也正是因为如此,机电一体化技术具有一定的复杂性,同时也能够反映出其先进性。机电一体化主要是将电子与机械有机融合,进而提高机械的运行效率。
机电一体化技术涵盖了多方面的内容,其中比较重要的有三方面,一是机械;二是电子技术;三是计算机。机电一体化可以说是现代计算机技术发展的产物,其应用推动了工程机械向着现代化的方向发展,其是以机械设备自身所带有的功能为基础,融合现代高新科技技术,能够满足不同类型的工程机械企业的需求。机电一体化因其复杂性,因此在运行时需要依据规范,确保每个应用环节毫无差错。
2机电一体化在工程机械中的应用优势
工程机械应用机电一体化技术,不仅避免了传统的技术所带来的弊端,而且来保证了机械运行的质量,对提高企业经济效益有着重大的作用。机电一体化继承了传统技术的优势,保留机械自身所带有的所有的功能,并且对这些功能进行了改进,融合了先进的计算机技术,以此使得整个工程机械行业进行到了繁荣阶段。其具体的应用优势如下:
首先,监控机械设备的运行情况,机电一体化技术中有一项电子监控系统技术,该技术能够实现对机械设备的实时监控,当机械设备运行期间发生任何的异常情况时,电子监控系统能够及时的发出预警,并且针对故障情况自行展开诊断,这对降低故障损失有着积极的意义。维修人员接到报警之后,可以立刻展开维修,因为电子监控系统已经做出了相应的诊断,因此只要维修人员直接维修即可,非常节省时间,能够使工程机械在最短的时间内恢复正常。
其次,节能技术。节能部分不仅是使用节能设备,而在设备安装中的节能技术同样重要。简单的说使用节能设备的情况下,线路的安排、器材的使用同样会影响到节能的效果。以电器安装为例,线路的铺设、变电箱的安排都可以进行节电设置,而且线路多余部分越多浪费的电量越大,所以电路的优化设置就是机电安装的节能技术之一。
再次,温控技术。温控技术一般来说只在空调系统中进行使用,通过一定的感应器设置,提高中央空调的智能性,在低于或者高于限定温度时才开始工作,这样就可以充分的提高中央空调的节能能力,减轻设备的能源消耗,优化设备性能,延长使用寿命。
3机电一体化技术的发展趋势
3.1智能化趋势
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。智能化是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、计算机科学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。
3.2微型化趋势
微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
3.3 数字化趋势
随着计算机技术的发展,网络数字技术得以广泛应用,其在工程机械方面同样可以使用。也就是说,数字化发展,也是机电一体化的发展趋势之一,在这样的导向下,未来的机电一体化可以动态化的实现平台操作,各个环节实现资源共享,这将成为促进生产效率进一步提高的重要举措。
3.4 环保化趋势
机电一体化未来发展同样需要将环境保护考虑进去,这是建设环境友好型社会的重要内容,也是企业责任的具体表现。对于机械行业来讲,如何保证在机电一体化技术应用的同时,避免产生生态污染,增强其循环利用效率,是很值得我们去不断探析的问题,这也是决定机电一体化实现可持续发展的关键性问题。
3.5 整体化趋势
现阶段机电一体化技术运用与工程机械领域,还不是很充分,仅仅在部分环节有着比较广泛的应用,要想真正实现机电一体化在工程机械方面的效能,还需要从多个角度去开展研究和探索,构建工程机械体系,使得工程操作质量和效益得以提高。由此,整体化发展,也将是机电一体化技术在工程机械领域方面的发展趋势之一。
3.6网络化趋势
网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了翻天覆地的变化。机电一体化新产品一经研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术迅速发展起来,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。这也使机电一体化技术朝着网络化方向发展成为必然趋势。
结束语
综上所述,可知现阶段我国的工程机械企业越来越多,其竞争已经进入到白热化阶段,如果哪一个企业依然使用传统的技术,只会被工程机械市场淘汰,因此必须全面改革,打破传统,保留原有技术优势的同时,不断地创新,只有如此,企业才能获得长久发展。机电一体化技术的应用完全是市场竞争以及工程机械行业自身发展需求的结果,另外因其优势突出,运行稳定,节约环保,因此受到了众多企业的欢迎,依据现实情况,我国的机电一体化技术发展前景更好。
参考文献
[1]李军.机电一体化的发展及趋势[J].科技信息(科学教研),2007(15).
[2]徐国山.机电一体化的发展趋势[J].黑龙江科技信息,2007(18).
[3]田永成,刘广昱.论机电一体化的发展及现状[J].科技信息(科学教研),2007(17).
Abstract: Starting from means of modern remote education, this article discusses the function and application strategy of informationalized remote education in the teaching reform of mechanical and electrical integration. At the same time it also shows that the application of modern remote education is the effective complementation of the construction of the vocational education practical teaching system.
关键词: 信息化远程教育;机电一体化;实践教学
Key words: informationalized remote education;mechanical and electrical integration;practice teaching
中图分类号:G643.2 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)02-0250-02
0 引言
信息化远程教育作为一种全新的教学模式,一直延续到到多媒体、计算机网络、卫星通信、电视直播、电子黑板等现代教学媒体及设备,用新的教育理念将教学信息资源共享、共建、共开发。一般而言,围绕教学活动为中心开展的信息化远程教育平台,学习任务可以不局限于教室内进行,随时随地都可以进行学习活动,对于教师而言还可以在平台上教学课件,实时更新学习内容,补充学生的知识容量,同时还可对学生的学习进行实时跟踪、检查、考核评估。对于学生而言,可以不局限于示教空间的学习,还能及时与老师在平台上沟通解惑。以下是一个远程培训课程的过程:
信息化教育远程平台是描述了一个完整的教育信息化系统。该平台以“纵横交错”的逻辑关系支撑整个教育信息化系统的平稳运行。所谓“横”指的是基础设施系统、应用集成,信息交换平台、教育信息化应用系统、电子校园信息门户,模块间相互关联,形成平衡的整体业务能力;而“纵”则指开发工具、安全管理,运营维护,提供了系统安全,管理和开发的能力。
1 信息化远程教育对“机电一体化技术”课程的教学构建
1.1 教学方法的改变 机电一体化技术是一门综合理论性、实践性很强的课程,涉及知识面广、容量大。传统的教学方法都是按照机电一体化系统的组成功能,将机电一体化系统分为若干个功能模块,逐一进行讲解,例如分别讲解机械本体功能模块,传感检测功能模块,自动控制技术、单片机技术、电气控制与PLC、传感器技术、液压与气压传动技术中央控制功能模块等等,传统的教学方法是将这些模块分割教学,割裂了机电一体化系统各个功能模块之间的有机联系,从而造成了学生学不能用,用不知所用等弊端。就教师而言,由于课程综合性强,对教师的整体知识贯通面要求较高,而模块分割的实践教学模式化,不能有机地衔接与贯穿,教学内容缺乏对学生的吸引力;就学生而言,学生认为本课程的学习是对前面所学课程知识的复习,缺乏机电一体化技术综合运用的能力。信息化远程教育采用远程实时多点双向交互式多媒体仿真系统,实现跨越时间和空间的信息传递过程,有效地结合各种教育资源的优势,让平台教学服务,更生动、更大质量的传递教师所要讲授的内容。因此,特别适合于在机电一体化教学中的应用。例如,在进行自动化流水线的教学中,可结合信息化远程教育中的共享课件资源展示企业自动化流水线生产的全过程,从自动上料、传输、加工、检测和入库等各环节了解机电一体化运用环境、机电一体化的分类、工作状态和系统组成,从情景上让学生认知机电一体化技术的学习领域,使学习过程具体化,克服传统教学中抽象化的描述,促进学生对机电一体化专业的学习热情。
1.2 构建新的教学模式 “机电一体化技术”知识面宽泛,在内容的选取上应紧紧围绕工作任务完成的需要展开,以技术应用能力的培养为核心,体现“做中学,学中做”的教学理念,将所有知识贯穿于子任务中。以工作任务为中心,以网络模拟仿真与实际操作为载体,让理论知识穿针引线,帮助学生掌握知识、技能、方法。融“教、学、做”于一体,提高学生的实践能力和动手能力,与社会接轨成为实用的职业技术人才。例如,在工业机器人子任务中,先从资源库中调取工业机器人在自动化流水线上的工作过程,从不同的行业了解机器人的种类;从机械手的运动轨迹分析机械手的自由度,熟悉机械手的结构;了解机械手的机械传动和电气驱动;传感器的类型及人机交互系统等,在此基础上用三维动态图像展示机器人的整个组装环节,这个时候教师使用一个称为“黑板”(Blackboard)的网络辅助教学工具平台提出子任务,分析说明任务中的技能要求目标,让学生在远程资源平台上找资料,小组间用BBS互相讨论,并且及时与教师在线交流,探讨方案,做出工作计划,教师审核通过。具体设施时学生用信息化远程平台上共享的仿真系统,通过仿真模拟再现完成整个任务的全过程,教师还可以通过仿真系统中的故障设置排除模块对学生进行考核,然后提交电子档的实验报告,自测,评估。实践证明这种教学模式激发了学生动手组装机器人的欲望,提高了到手能力。
2 拓展视野体会乐趣
机电一体化技术传统教学模式中为了加深学生对专业知识的理解,常在结束课之前布置作业,或者老师在最后做小结。而远程教育资源可以利用“声像并茂”的模拟仿真视频更能使学生加深对机电一体化技术课程的理解。如在机器人课题完成之后,让学生实时在线观看校企合作共同构建的网络传输视频,现场再现师兄师姐们进入企业的工作情况,便于学生理解自己所完成的课题在实际运用工作中的重要性,也加深了对课题中出现问题的掌握和理解。同时,在这个网络平台上,开放教学大纲、教学日历、讲义教案、习题、多媒体课件和图片视频等课程资料,学生可以随时上网查阅和下载。积极开展课程试题库和项目库建设,不断丰富和完善课程习题、试题、项目文档、项目图片和最新发展动态等学习素材,通过多种模式使学生深入了解课程具体内容,并通过网络实现师生互动,在BBS论坛上与同学老师共同探讨,用模拟仿真系统软件验证设想,提交电子版作业,老师对学生提交的作业进行检查和答疑,提高了效率和针对性。网络资源的丰富资料使学生可以充分利用课余时间自主学习,提高学生的自学能力,同时使学生了解机电一体化的最新发展情况,扩大学生的知识面,使学生真正吸收课程内容,掌握机电一体化领域知识和技能。
3 结束语
建设好信息化远程教学,且与传统知识讲授有机结合并融为一体,能有效地节约教学资源,提高教师的工作效率,充分调动学生的学习自主性和创新精神,提高学习效率和效果,实现工学一体化的培养目标。
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关键词:智能控制;机电一体化系统;应用分析;科技发展
随着我国经济的快速发展,愈加复杂化的市场经济使得各个行业的竞争越来越激烈,为了能够在市场中有一个立足之地,所有的企业都在进行转型和改善。随着近些年的发展,我国的机电一体化系统已经逐渐的趋于完善,但是在实际的操作过程中还存在着一定的弊端,最明显也是最重要的问题就是在实际操作的过程中不论是农业还是工业,都存在着一定的不确定性、多层次性以及非线性等特征,使得机电一体化系统在应用的过程中出现了一些不便。为了能够解决这个问题,智能控制应运而生,智能控制的出现不但有效的解决了这个问题,同时促使我国机电一体化行业的快速发展,使其能够更加从容的面对各种操作,提高了机电一体化系统的操作效率。
1什么是智能控制
所谓的智能控制指的就是在没有人为的干预下能够自主驱动智能机器,从而有效完成对目标进行自动控制的技术,换句话来说就是用计算机对人类的大脑进行模拟,从而完场智能控制。智能控制在当今的社会是一种非常重要的技术,应用范围非常广泛,有着不可或缺的作用。在机电一体化系统中,有很多复杂多样的控制任务和控制目的,这些控制任务和控制目的以传统的控制手段来完成是非常复杂和不方便的,而智能控制的出现正好可以解决这一问题,使得机电一体化系统的实际操作更加的简单方便,同时还能更好的完成控制任务。对于智能控制来说,传统控制只是其中最为简单的一个部分,真正的智能控制是由多个学科相互交叉而成,而在众多的学科中最为主要的就是自动控制论、信息论、人工智能以及运筹学等学科。与传统控制相比较而言,智能控制有着一些非常明显的优点和特征,其中最为主要的特征主要有七个方面,分别是智能控制的核心在高层控制、智能控制具有变结构特点、智能控制器具有非线性特性、智能控制器具有总体自寻优特征、智能控制一个新兴的技术、属于一门边缘交叉学科以及其能够满足更多的要求和目标。智能控制主要分为了六种类型,分别是:混合或者集成控制、专家控制系统、分级递阶控制系统、学习控制系统、人工神经网络控制系统、组合智能控制系统以及金华计算与遗传算法。
2什么是机电一体化系统
所谓的机电一体化系统又被称之为机械电子学,指的就是讲信息技术、机械技术、电工电子技术、借口技术、传感器技术、微电子技术等多种技术进行有机的结合,从而形成了所谓的机电一体化系统,同时将这种系统运用到实际的生活当中。机电一体化系统在组成的过程中需要几点组成要素,主要包括了运动组成要素、结构组成要素、智能组成要素以及感知组成要素。
3智能控制在机电一体化系统中的应用分析
随着科技的快速发展,机电一体化逐渐从传统方式向着智能控制转型和发展,使得机电一体化系统迈向了新的领域。同时随着机电一体化系统面对的任务和目标来说,智能控制也必然是其主要的发展方向,在机电一体化系统中,智能控制的水平直接决定整个系统的水平,智能控制水平越优越,那么机电一体化的整体水平也就也高,反之亦然。3.1智能控制在机械制造过程中的应用分析在机电一体化系统中机械制造只非常重要的一个部分,而对于目前的机械制造技术来说,最为先进的技术就是将计算机辅助技术与智能控制进行有效的结合,使得机械制造技术逐渐的智能化。机械制造技术的智能化其主要目的就是利用计算机技术对人脑进行模拟,以其来代替一部分的脑力劳动,从而完成整个人类制造机械的过程。在智能化的机械制造的过程中,首先是由智能控制技术对神经网络系统进行利用,通过它对机械制造的实时情况进行动态模拟,然后再利用传感器的融合技术对采集而来的信息进行处理,同时对控制模式中的一些参数和数据进行修改。在机械制造的领域中智能控制的主要应用有机械制造系统的智能监控和检测、智能诊断机械故障、智能学习以及智能传感器。3.2智能控制在数控中的应用随着科技的快速发展和我国市场化经济的不断变更,对于机电一体化系统的发展来说数控技术有着至关重要的作用,因此对于数控技术的要求也就越来越高,在实际操作的过程中,数控技术不但要有效的完成各种智能功能,同时还需要数控技术完成扩展、延伸以及模拟等一些全新的智能功能,从而可以通过利用数控技术来完成智能监控、智能编程以及对智能数据库的建立等一些目标,从而使得机电一体化系统在实际的操作过程中可以通过智能控制来完成一些目标,比如在对数控领域中一些算法不确定或者是没有明确结构的问题进行综合处理的过程中,可以通过利用推理规则对数控维修提供一定的数据和参考。3.3智能控制在机器人中的应用机器人具有非常多的特性,其中最主要的就是非线性、时变性以及强耦合,而这些特征主要都是体现在机器人的动力系统之中。同时在机器人的控制参数系统当中,机器人具有多边变性以及多任务性的特征,而这些特征的存在是非常适合智能控制技术的应用。就目前的技术和发展来说,在机器人的实际操作过程中智能控制技术主要变现在四个方面,分别是对机器人的行走轨迹和行走路径以及跟踪等方面进行控制;对机器人手臂的姿态以及动作进行智能控制;有效利用专家控制系统对机器人的运动环境进行建模、监测、定位以及规划控制;对机器人的传感器信息融合和视觉处理进行智能控制。3.4智能控制在建筑工程中的应用智能控制在建筑中的应用主要有两个方面,一方面是照明通信系统,另外的一个方面是空调系统。随着人们的生活水平不断的提高以及科学技术的不断进步,人们对于生活的质量要求也是越来越高,因此智能建筑成为了主流。智能建筑主要是通过智能控制对建筑进行智能化控制,而在众多的智能控制中最为常见也是最为实用的就是这两种。首先是照明通信系统,通信系统指的就是小区内部的互联网通讯,主要是通过小区内的控制器对每个用户的通讯线路进行控制和检测,一旦发生故障,能够对线路进行快速的检修并且进行维护,使得通讯系统在使用的过程中更加的便捷和安全。照明系统指的就是对建筑群的照明进行实时控制,在控制的过程中主要是对照明区域、照明时间、照明逻辑以及照明系统节能灯方面进行控制;另外一个方面就是对空调系统进行控制,在对空调进行智能控制的过程中,主要是通过比例积分调节器闭环的方式来模拟四季温度,同时对空调的风阀进行智能调节,不但有效提高了建筑内部的空气质量,同时还能尽可能的减少能量浪费。
4总结
随着科技和市场化经济的快速发展,机电一体化系统为了能够适应更过的工作环境和任务要求,需要进行不断的完善和转型,智能控制的出现使得机电一体化系统能够更好的面对各种各样的操作难题,不但能够有效解决问题,还可以减少工作人员的脑力和体力劳动,更加重要的是促进了机电一体化系统的快速发展,使其有了质的飞越,使其能够更加长远的发展。
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关键词: 机电一体化系统设计 考核方式 思路 改革
《机电一体化系统设计》是一门面向机械设计制造类专业所开设的专业综合特色课程,是集机械、电子等基础课程知识为一体的综合性专业课程,课程在学生所学专业课的基础上,从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域,并结合机电一体化典型设备,讲述相关系统产品的组成原理及工作过程,阐明机电一体化技术原理。课程具有较强的实践性特征,因此,要求学生在学习过程中既重视和掌握基本概念、基本原理和基本方法,又重视相关理论的应用,加强实践环节的学习和运用[1-2]。针对该课程以上特点,如何开展课程的考核成为课程教学改革的关键,本文在综合分析课程特点的基础上,论述了现有考核方式的特点,分析探讨了不同考核方式优缺点,提出课程考核方式改革的思路,为高校机械设计制造类专业《机电一体化系统设计》课程教学改革提供一定参考。
1.《机电一体化系统设计》课程特点
《机电一体化系统设计》课程作为机械技术与微电子技术的新兴交叉学科,在机制专业课程体系中占据重要地位,融合了机械技术、电子技术、信息技术等多种学科,将机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术融于一体,体现了“以机为主、以电为用、机电有机结合”的原则,具有综合性和应用性强的突出特点,课程对培养学生机电一体化设计能力具有重要作用。
课程在学生所学专业课的基础上,从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域,结合机电一体化典型设备,讲述相关系统产品的组成原理及工作过程,使学生了解机电一体化的组成及发展方向,掌握典型机电一体化系统及产品的基本工作原理,了解有关机电一体化仪器、设备的应用。通过该课程的学习,以期达到课程教学目标,即通过相关学科知识的学习和掌握,促进学生系统了解机电技术学科知识,掌握机电一体化产品系统设计方法,提高学生“机电有机结合”的实际应用能力[3-4]。
2.当前主要的考核方式及其特点
2.1试卷考试。
试卷考试主要通过期末考试评估学生对专业知识的掌握情况,主要有开卷考试、闭卷考试及半开卷考试等形式。试卷考试一定程度上反映了学生对于机电一体化系统设计课程知识点的学习水平,但是,学生突击背复习题应付考试现象较为普遍,而且结合《机电一体化系统设计》实践性、应用性强的课程特点,单纯采用试卷考试很难实现课程“提升学生机电有机结合的实际应用能力”的教学目标,而且课程考试一般在结课后一次性完成,无法完全反映学生对于课程的整体学习效果,缺乏对于课程的过程管理。
2.2平时成绩与试卷考试相结合。
针对试卷考试存在的过程监控不足等弊端,许多院校在考核过程中引入平时成绩考核环节,平时成绩主要由期中考试测验、出勤、平时作业等组成,一般权重在20―40%。课程总评成绩最终由平时成绩和期末成绩两部分组成,期末成绩为试卷成绩。该种方式对课程的过程管理进行了监控,提高了学生平时学习的积极性,有助于学生在课堂上认真学习、积极思考,课下认真完成作业,但是该种考核方式对于课程考核权重及平时考核项目的设置要求较高,教师需对平时作业的布置、创新类实践项目设置等平时考核环节进行较好的把握。
2.3结课论文。
结课论文通过学生在课程结束后提交结课论文的方式完成课程考核,结课论文考核方式有助于培养学生的创新和初步的科研能力,有助于培养学生查阅文献的能力,对于课程论文,一般要求选题结合机电一体化系统设计方面的内容,原则上一人一题。
结课论文考核方式一定程度上调动了学生的学习主动性,但是在实施过程中,针对《机电一体化系统设计》实践性、应用性强的课程特点,要求学生在结课后期较短时间内完成质量较高的课程结课论文难度较大,易出现论文分析肤浅、运用课程理论知识点不足等问题。
2.4基于CDIO的“机电一体化系统设计”考核方式[5]。
基于传统考核方式存在的问题,相关人员提出CDIO考核方式,该方式以项目设计为导向,强调学习评估方法和学习成果相结合。考核模式采取“4+3+1+2”考核方式。具体做法是:在考核前一个月左右给学生布置一批应用性比较强的机电一体化系统设计方面的课题,学生在这段时间内有针对性地查阅有关资料,编制程序框架,调试程序并进行仿真,在考前一周,进一步强化学生的上机调试能力,适当缩小命题范围,减小难易程度,突出重点,命题采用分类随机抽签的方法,学生在上机考核过程中,规定时间,一人一机,分组进行,教师重点考核其对课程内容的掌握及实践技能,并进行答辩。答辩时,教师针对考题进行提问,考核成绩最终由平时、上机技能、答辩情况及调试结果综合评定,从而考核学生对课题的准备情况、理解程度及实践技能。对于动手能力较强的学生,鼓励成立兴趣小组,开展科技创新活动,明确职责,利用实验室的开放,对自己的课题设计一个机电一体化系统实物模型,通过当场演示,讲解分析,教师注重过程考核,根据学生的分工、设计、演示情况和答辩情况综合打分,得出本门课程成绩。这种考核方式的优点是引导学生平时注重学习,有的放矢,积极主动地配合教师的日常教学活动,上课互动性好,能有效地激发学生上课学习的积极性,提高学习效率。
2.5采用职业技术资格考试来代替传统考试[6]。
职业资格证书是反映劳动者具备某种职业所需要的专门知识和技能的证明,与学历文凭不同,职业资格证书更多地反映了特定职业的实际工作标准和规范,以及劳动者从事这种职业所达到的实际能力水平。它是劳动者求职、任职、开业的资格凭证,是用人单位招聘、录用劳动者的主要依据,也是境外就业、对外劳务合作人员办理技能水平公证的有效证件。
职业技术资格证书涉及知识、技能、能力和素质等多个角度,并侧重于技能、能力和素质的提高。因此,在利用其取代传统考试的同时,需对照人才培养目标和课程教学目标的要求,从认知、操作技能与能力和职业素质等方面,全面系统地考察其可行性,并将其作为选择和确定结业考试内容的依据。目前,可参照“数控中级工”、“维修电工”等工种中的一类或多类项目进行考虑,学生通过取得相应职业资格证书后申请课程免考的方式进行。
3.课程考核方式改革思路
基于《机电一体化系统设计》课程实践性、应用性强的课程特点,结合机械类专业人才培养目标,考核过程中,可在充分论证的基础上,将简单的一次性考试考核向多种形式并重的方式转变,将理论考核向理论与实践相结合方向转变,将组织方式由学校组织向社会认可的职业资格考试方式转变,具体思路如下:
3.1丰富考试考核形式,强化其合理性。
为了提高考试考核的公平性与合理性,考试考核的形式不能仅仅局限于传统方式[7]。考核过程中,合理引入平时成绩考核,将现有的一次性考试考核转变为多次考核,通过综合课堂表现成绩、随堂测验成绩、平时作业成绩、实习成绩等多方面的指标决定最终的综合考核成绩,在此基础上,确立合理的评价指标体系,优化评价标准,合理分配考核指标权重,以期合理、公正地反映学生对于课程的学习效果。
3.2完善考核内容,强化考核过程管理。
为了使课程考核能够真实反映学生学校效果,课程组需在进一步分析课程教学目标的基础上,完善课程考核内容,形成理论考核与实践考核试题库,并结合机电一体化技术发展方向,及时更新完善考核内容,根据实际及时修正考试内容,提高考核内容更新效率。在平时考核环节,需进一步加强过程管理,完善平时考核方式方法,提高其可操作性。
3.3拓展考核组织方式,多渠道实现课程考核。
在考核组织方式上,突出国家职业资格鉴定考试,引入职业资格证书制度[8],通过课程学习,在合理分析人才培养目标及课程教学目标的基础上,确立适于课程考核要求的职业资格类别,建立与国家职业资格鉴定考试考核接轨的以职业综合能力(职业技能)和职业素质考核为主线、知识能力素质全面全程考核的考试考核体系,实现课程的多方式考核,使学生在实现课程教学目标的同时,达到国家职业资格考核要求,从而提高学生创新能力与应用能力。
4.结语
本文在综合分析《机电一体化系统设计》课程特点的基础上,论述了现有考核方式的特点,提出了课程考核方式改革的思路,然而课程考核改革是一个长期过程,要改变先前的考核模式,必须引导学生注重平时学习和技能训练,同时要求教师加强课程教学改革的研究,这对教师、对学生都将是一种挑战。因此,要想切实做好《机电一体化系统设计》课程考核方式改革,务必制定好长期策略,注重积累,保障落实,只有这样,才能建立科学、规范、合理的考核机制。
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【关键词】核心能力;机电一体化;课程体系
1.引言
机电一体化技术是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,应用领域广泛,与此同时,企业对各类机电一体化技术人才的需求也日益增长起来,目前,我国机电一体化技术教育的发展相对落后,机电一体化技术人才缺口大。如何将机电一体化技术专业办好,如何才能培养出符合社会需求的高职机电一体化技术专业人才,基于核心能力培养的机电一体化技术专业课程体系的建设就显得尤为重要。
2.机电一体化技术专业的专业核心能力
专业核心能力就是学生掌握的具有独特的和不易模仿的专业能力,此能力可为学生今后的事业发展提供主要能量,是学生可持续竞争优势与新事业发展的源泉,机电一体化技术学生专业核心能力是满足社会需要的根本,也是该专业课程体系建设与改革的重点。高职教育的生命力在于培养企业需要的高技能型人才,因此,必须突出专业核心能力的培养,根据企业对人才培养的综合要求,按企业岗位要求的知识、能力素质来分,机电一体化专业的专业核心能力体现在以下三个方面:
(1)机电设备拆装、机电零件加工能力:表现为机械识图与制图能力、机电产品零部件设计开发的能力、制订加工工艺能力、CAD/CAM软件应用能力和查阅使用技术资料的能力。
(2)电气控制技术应用能力:表现为能够利用电工电子的基本知识和电气控制的基本知识,熟练地对电机设备进行控制的能力。
(3)机电一体化设备调试与维护能力:表现为对机电设备性能检测能力、机电设备拆装调试维护能力等。
结合上述能力体现,机电一体化技术专业的专业核心能力培养过程中还必须注意下面几点:
(1)专业核心能力的内在性:比如机电一体化技术专业的识图和制图能力,对于机械原理、机械结构、机械制造技术等课程知识的掌握起着重要的作用,因此在人才培养过程中不能因为求特色而放弃最根本的东西,如不能做到这一点,必将造成培养的学生华而不实,后劲发展不足。
(2)专业核心能力的延展性:研究如何使专业核心能力的获取依靠专业基础平台,而非专业方向平台;有了扎实的专业基础能力才能保证学生具有更宽的择业就业面、更强的社会适应能力,才能保持其专业竞争优势。
(3)专业核心能力的独特性:独特性体现在专业的培养目标定位上。高职的人才培养目标就是为地方经济发展服务,面向周边辐射培养高技能人才,培养掌握现代设计制造先进技术的创新人才。
3.以专业核心能力构建专业课程体系
机电一体化技术专业课程体系的构建是培养学生专业核心能力的灵魂和核心,所有的课程不必求得自身学科的完整性,伹都必须提高促进学生的动手能力。因此,更新教学内容和建立完善的课程教学体系对机电一体化技术专业发展十分必要。
(一) 重新构建专业课程体系
机电一体化技术专业课程体系建设应从职业教育的特点着手,按职业岗位群应掌握的知识和能力来进行。要以知识应用为主线,以能力培养为核心,打破原有的学科课程体系,按学生知识、技能、职业态度的形成过程以及学习领域之间工作过程的内在联系为重点,达到对课程进行优化和整合,由生产性实习、顶岗实习和专业选修课共同构成课程体系。文化基础知识以“必需、够用”为度,专业知识则根据职业岗位群有针对性地设置专门化学习领域课程,建立一个宽广、针对性和实用性都很强的知识平台。在课程体系设置中,主体框架思路如下:
第一,根据职业岗位的性质,将典型工作任务整合归纳,形成综合能力的职业行动领域,将行动领域转换成学习领域。明确学习领域中应培养的知识和能力,相应的配套实践实训环节,每一学习领域的教学情境,每一教学情境要传授的知识、能力以及考核学生的方式方法。
第二,对各个学习领域之间相互重复与交叉的知识,应进行优化组合,加以综合化改造,强调知识间的相互联系和衔接,坚决取消重复的教学内容。综合化课程要突出综合应用能力的培养。
第三,理论教学与实践教学相互渗透,理论知识与实践技能考核相互结合,可采用“讲练式”现场教学和项目化教学方法及行动导向教学方法。
第四,学习领域课程设置不讲求理论知识的系统性和完整性,而强调针对性和应用性。
根据上述框架思路,专业课程体系由综合化学习领域和专门化学习领域两部分构成:
(1) 综合化学习领域
机械制图:包含原机械制图内容,增加计算机辅助绘图(AutoCAD)内容,融入公差与配合部分,使学生将制图、尺寸标注和公差标注融为一体。
机械设计基础:包含工程力学、机械原理和机械零件、金属材料与热处理等内容。本学习领域主要是为了培养机械工程方面的初步知识和能力。
控制工程基础:包含电工与电子技术、电器控制PLC、液压传动与气压传动等内容,使机械中常用的电、液、气控制有机地组合在一起。本学习领域完成机械控制方面初步知识和能力的培养。
机械制造基础:包含金属切削机床、切削原理与刀具、机械制造工艺和机床夹具等内容,将加工工艺和工艺装备知识有机地组合在一起。本学习领域完成机械制造工艺与设备初步知识和基本能力培养。
传感器技术:主要包含检测各种物理量的传感器的种类、原理和应用。
计算机应用技术:主要包含计算机原理、信息处理、编程三大部分内容,以完成计算机应用方面的初步知识和能力培养。
机电一体化系统设计:主要包含机电一体化产品设计的基本方法、控制方法和策略、机电一体化系统设计实例等。本学习领域要做到综合性、实用性、实践性强,完成综合运用知识能力、综合实践能力培养。
(2) 专门化学习领域
主要根据设立的几个专门化方向,同时结合本专业的发展状况、趋势以及当地对人才的需求情况,一般在毕业实习时完成。专门化学习领域的主要任务是有针对性地完成就业上岗前的培训,为就业上岗做好充分准备,必须突出实践性与综合性。
(二) 实践教学课时设置原则
实践实习课时安排要把握以下两个原则:一是“保量”原则。在课时数量上应占整个教学计划总课时的50%及以上,以充分体现职业教育特色。二是“适时”原则。根据各个学习领域的知识和能力要求,及时跟上教学实践环节,强调知识与能力的结合,增强实践教学的时效性和教学效果。
4.机电一体化技术专业核心能力的培养
专业核心能力是学生走向社会、适应社会和服务社会的根本条件,也是学生的生存之本。因此,加强专业核心能力的培养也就是提高学生核心竞争力,可通过以下培养措施来实现:
(1)优化师资队伍结构。机电一体化技术是多学科的交叉,因此在机电一体化技术专业,教师队伍强调机械类专业教师和电子控制类专业教师的互动。教师的业务素质和自身的专业水平也需要通过多渠道的学习和培训得到提升。
(2)改变传统教育思维和模式。传统教育思维的束缚是制约学生核心竞争力提高的直接原因。传统教育思维最大的弊端就是理论与实践脱节,课堂与社会错位,因此,在机电一体化技术教学中要改变传统教育思维和模式。机电一体化技术教学应当重在实践,机电一体化技术专业的最佳教学模式是课堂教学与实践交替进行,采取“实践——理论——实践”的形式。理论方法和基本技能是必备的两个素质,两者都不可缺,培养学生两方面素质都要硬,就更好地发挥学校教学和社会实践两方面的共同作用,如果学生能够经历“实践——理论——实践”反复的磨练与积累,在实践中总结心得,在课堂上再充实自己,学生的专业能力必然能得到大幅度的提升。
(3) 完善课程体系和教学内容。加强机电一体化专业课程建设,不断完善教学课程体系和教学内容,并加强教学资源库建设、教学实训实习基地建设等。由于机电一体化技术专业是一个综合性较强的专业,涵盖了机械和电气控制两大学科门类,机电一体化专业能力的培养需要注重多学科知识的了解,把一些相关知识能够融入到课程设置中,在加强学生专业知识掌握的基础上,加强学生知识面的拓展,通过开放灵活的选修或辅修制来实现学生知识面的柘展。
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关键词:机械制造;机电一体化;数控技术
前言
如今,我国正处在改革开放的重要阶段,无论是经济水平还是社会建设,都发生了翻天覆地的重大变化,人们的生活条件以及生产方式都有了显著的改善,不仅如此,我国的社会化、现代化发展进程仍在持续加快,在此形势下,我国的机械制造迎来了一个前所未有的崭新时代。过去,我国的机械制造水平一直停留在传统生产阶段,具有生产效率低、生产耗能大等劣势,当传统生产阶段步入机电一体化阶段后,其生产效率与生产质量得到了大幅度的提高,不仅如此,同时减少了人力资源的消耗以及生产资源的浪费,从某种程度而言,机电一体化已然成为了机械制造、生产、发展的大趋势,为了全面推动机电一体化的发展进程,应有效运用数控技术,研究数控技术来提高机电一体的自动化、机械化、智能化水平具有极其深远的现实意义。
1机电一体化在机械制造中的应用
机一体化是一门融合了计算机技术、信息技术、机械技术、微电子技术等众多学科的综合化交叉技术,因其具有较高的实时控制、管理、统计功能而被应用在生产制造等诸多领域,在机械加工制造的过程中,能起到在线监控、节能降耗、提高质量、减少人力等积极作用,具有十分重要的现实意义,其主要功能如下。
1.1实时在线监控功能
对于机械制造而言,生产质量是第一要义,一个微小的疏忽与错误都会令机械制造出现极其严重的后果,为了保障机械产品的质量,生产工人应全天候监守在生产前线,以确保生产无误,减少故障的发生。然而这无形中就给企业工厂增添了太多的经济负担,无益于经济效益的提高。而机电一体化所具备的“自动报警及故障自诊,即对机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控。”能够准确地对出现故障的部位以及相应故障做出及时有效的预警,工作人员可以根据报警信息在第一时间做出调整、修理与维护,这样不仅保障了机械生产的质量,还能减少设备的损耗程度,提高设备的使用寿命,节约维修费用。
1.2节能降耗,提高生产效率
传统的机械制造过程中,生产设备还处在人力化阶段,生产工人劳动强度的有限性限制了机械制造的效率,也影响了机械制造的质量以及能源损耗量。然而当机电一体化介入机械制造的过程中时,其所具有的自动化、半自动化控制功能可以极大程度地提高机械生产设备的劳动强度,减轻操作人员的工作负担,并有效地改善因操作失误出现的质量问题。不仅如此,通风机、PLC控制系统等机电设备的适用,能够极大程度地减少能源损耗,提高生产效率。
2机械制造中数控技术的应用
一直以来,机械制造都是各个国家综合国力的一种体现,提高机械制造技术十分重要。“在机械制造技术中,数控技术因可以很大程度上提高生产效率,而成为现阶段的研究热点。”从数控技术的应用发展人手,研究其所具有的价值意义对于今后我国的工业发展及其繁荣将起到十分积极有效的作用。
2.1机械制造中数控技术应用对设备的作用
在机械制造过程中,数控技术的应用主要体现在生产设备方面,“数控技术在机床控制方面取得了广泛、深入的发展,开始是数控铣床、接着是数控车床、数控钻床、数控锉床……这些设备成为了现代制造业的最关键设备,是它们保障了现代制造业向高精度、高速度、高效率、高柔性化的方向发展。”在机械制造的过程中,计算机数控技术能够良好地控制机床设备等,通过代码的方式实现机床设备的机电一体化,并通过指令对机床设备各元件部分进行控制,以确保其操作的顺畅与自动化。只有在自动化程度极高的前提下,才能保障生产效率的提高。
2.2机械制造中数控技术应用对机械的作用
传统机械生产往往因技术水平的限制而始终在质量、数量、样式创新上存在一系列的弊端,然而在应用数控技术实现机电一体化后,机械生产制造便拓宽了一条新的发展之路,数控技术有效地打破了过去的仿型技术,采用新型气割手段加快了切割速度,提高了质量水平,这不仅有效地保障了机械制造的质量,还能够进一步提高机械生产效率。传统的制造方式所采取的仿型技术,无法对机械构件的实际轮廓进行精准地把握,导致在生产制造过程中需要消耗调整构件的时间,以及浪费生产材料,但是数控气割技术及设备与之相反,能够精准地控制构件轮廓,并通过调节切缝节省材料、提高生产量以保障经济效益。另一方面,数控技术可以通过计算机及其软件构建起较为完整的、全局性的制造系统,进一步对机械制造技术进行控制及管理。在未来的发展过程中,数控技术还将利用PC机等设备实现新的突破与创新。
关键词:采矿过程 机电一体化技术 应用 发展
中图分类号:TH-39 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)05(a)-0054-02
当前,我国的矿产产业的发展速度正在不断增加,促使了我国经济的快速发展,提升了我国经济的增长速度与水平。但是我国工业生产技术的标准化与规划化的程度较低,因而在实际的生产与发展过程中存在着很多弊端,增加了采矿工作的困难度及危险性。对此,通过应用机电一体化技术能够有效地转变传统生产劳动模式,降低劳动强度,以此来有效提升整个采矿好行业的生产效率,降低开采的过程中的风险性。
1 机电一体化的概述
1.1 机电一体化的概念
机电一体化是近年来推出了一项全新的自动化技术,并已经成为了多个行业在发展过程中进行改革的重点方向。机电一体化技术是一种融合了电子信息、机械设备、电脑软件等多种学科知识的综合性技术,能够有效地提升工业生产与发展的效益。当前,机电一体化技术在我国的采矿行业发展过程中具有十分重要及突出的作用,是推行矿山生产自动化的必要因素,加快矿山产业的转变与提升,进而促使整个矿山经济的增长。
1.2 机电一体化技术的特点
1.2.1 安全性高
机电一体化技术在实际的应用过程中具有强大的应用功能,能够进行适时自动化检测、相关数据的传输以及紧急预警、自我更新等智能化的操作。同时对于生产过程中出现的意外状况,例如:电路短路、电机失灵等问题,能够进行及时的检测与报警,进而防止相关事故的发生,增加运行过程的安全性与稳定性。
1.2.2 实操性强
机电一体化技术在应用的过程中具有高智能化的特点,能够最大程度地降低人工操作量,规范整个操作的过程,避免人工失误情况的产生,提升了整个生产操作过程的安全性与稳定性。通过应用机电一体化技术生产的产品,其规格与质量的精确程度及一致性得到了显著提升,进而增加了整个产品的达标率,提升了该企业的综合效益。
1.2.3 使用性强
在应用机电一体化技术时,能够与之搭配的相关仪器及设备都具有自动化与智能化的水平,能够有效提升日常保养以及故障检测的工作性能,进而促使整个生产系统的自动化水平得到有效提升与发展,减少人为因素的对整个生产设备操作的不良影响,提升整生产操作的规范化水平,促使整个工作效率与质量的提升,增加企业的经济发展效益。
2 机电一体化技术在采矿过程中的应用与发展现状
随着我国科学技术的发展,近年来我国加快了对采矿行业的结构调整。当前,利用大型开采机电设备的比例已经达到了90%,中型企业达到了80%,小型企业也达到了40%。同时,很多的采矿企业在生产工作的过程中还应用了很多新型的采矿技术、工艺以及相关的设备,这种应用发展的现状已经与国际发展水平相持平了。
此外,机电一体化技术作为一门具有较高实用价值的采矿设备,在我国采矿行业中起到了十分关键的作用。当前,在我国很多采矿过程的各个环节中都能够应用到高压机电设备,尤其是PLC控制设备以及微机处理分析设备更是得到了广泛的好评,能够有效提升采矿工作的质量及安全性。
3 机电一体化技术在采矿过程中的应用
3.1 矿井安全生产监控系统
在实际的采矿工程中,有许多的煤矿工程在应用监控系统的时候都存在着一定的问题,其中最主要的问题就是传感器工作效率的低下。在日常的生产过程中,很容易出现性能不稳定的情况,能够有效使用的期限非常短,发生故障的频率较高等。对此,需要借助相关的计算机网络技术,利用光纤来代替传统的金属电缆,拓展原先的信息存储格式及内容,能够容纳相关的图片、视频等,以此来提升生产监控的水平,进而促使整个煤矿企业更快、更好地发展。
3.2 在采煤机中的应用
在采煤机中应用机电一体化技术,能够为其提供更大的牵引效力,克服掉相关的阻力。通过在采煤机中设置相关的防滑功能,还能够增强其安全性、稳定性以及使用的时间。应用了机电一体化技术的采煤机具有较强的牵引技术,不仅能够在生产的过程中克服阻力,同时通过设置防滑装置还能够增加其使用的安全性,增加使用寿命。此外,杂技采煤机下滑的时候,可以通过发电来制动,进而节约了相关的资源与能源。
机电一体化的电牵引采煤机与液压牵引机相比较,电牵引机在使用的过程中除了电动机的配件会受到磨损之外,其他原件基本不会受到较大程度的影响,最大程度地降低了维护的工作量与难度,保证整个采矿过程的更加稳定与安全。此外,电牵引采煤机的操作十分简便,能够及时地进行参数的设置与修改,有效地避免了故障的发生。电牵引采煤机在运行、传送的过程中所使用的设备比较简单,尺寸与质量都比较小,以此就具有着更高的工作效率,相关反应程度也比较灵敏。
3.3 在提升机中的应用
当前,我国在生产过程中所使用的提升机中的内装式摩擦提升机就应用了机电一体化技术,通过使用微电子技术、信息化技术来将工作机与驱动机合二为一。这种设备在应用过程中是将电动机内置在卷筒内部或者摩擦轮的内部,同时,提升机提升的过程就是利用电子计算机进行控制的,具有着灵活度大,运转速度快以及诊断的功能。同时,提升机在运行的过程中,能够对提升的位置进行有效控制,进而确保相关装备在制定地点进行准确停车。此外通过采用微机控制能够在采矿过程中采集相关的感应信号,进而进行电子监控,提升整个系统运行的可靠性与安全性。提升机在工作的过程中需要保障相关工作人员以及货物运输的安全性,需要通过采取不同的方法措施来进行更新与改变。其主要分为报警提示、二次不能开车、立即进行电气制动以及立即进行安全制动,以此来确保整个系统运行的安全性,促使采矿工程更好、更快地发展。
3.4 在带式传送机中的应用
在我国,带式传送机在煤矿开采的过程中有着十分重要的影响,具有着输送量大、性能稳定、工作周期较短等相关优点。目前,我国所使用的最普遍的CST可控软启动装置,由于其具有良好的综合,能够针对煤矿的实际开采情况通过较长距离的运输,具有较高的工作效率。但是在实际的应用过程中,由于我国相关技术条件的限制,所使用的带式传送机中间驱动点的设计通常不超过3个,进而就会对整个传送机的工作效率产生一定的影响。
4 结语
机电一体化技术是我国采矿行业发展的强有力的动力,能够有效地促使我国采矿行业的提升与发展。因此,在应用机电一体化技术的时候,需要依据采矿行业的实际生产情况,保障其生产过程中的安全性,增加生产效率,进而促使我国采矿行业更好地发展。
参考文献
关键词:现代学徒制;机电一体化学科
一、现代学徒制的现实含义以及存在的弊端
现代学徒制是以顺应国家教育改革背景为基础,联合企业和学校,以培养具有高深专业理论基础和具有实践职业意义技能的创新技术为目的一种职业教育制度。其中学做交替、理论与实践结合是现代学徒制最大的优点。因此探究现代学徒制现实意义与理论体系,具有重要的实践意义,同样也是研究在机电一体化学科中运用此方案的重要战略方法。我国教育对现代学徒的理论进行与实践研究仍处于初级阶段,学校和校企工作的开展也不如人意,实行起来的效果也不佳。此外传统的专业技能实践教学中通常采用师父传授,学生学习的方式,传统学徒制教育已经不再适应当今教育界发展的趋势,具有非常大的局限性,不仅严重阻碍了学生对职业技术的学习与掌握,还大大减少了学生的学习效率,造成职业技术教学上的困难。因此改革现代学徒制,成为当前学校、企业和社会各位等多方面、多元化的培养的重要任务。此外职业教育的规划仍处于起步阶段,条件设施基础不够完善,具体实践措施又需要进一步探索也是阻碍国家学校实施现代学徒制战略的一座大山。
二、机电一体化学科教育的现状分析
我国的机电一体化学科开展早有历史,如今几乎遍布全国,凭借其较高的就业前景,较缓的就业压力,成为最为热门的专业。因此开展现代学徒制的创新与改革成了当下教学必须的任务与形式。经过多年的实际研究,取得了显著的成效,但随着教育国际化以及新课标的开展以来,其长期存在的缺点也逐渐要显露出来,例如教材与实际教学的脱轨,学生学与习的分离等等都日益严重等等,因此在实际问题中,这就更加迫切的要求我们对机电一体化学科的教学方案革新。
三、现代学徒制的机电一体化学科的创新应用
1.构建校企合作的现代学徒制教学体系。高职学校机电一体化学科的开展现代学徒制应与企业合作,开展具有特色的创新式校企合作式教育。同时结合现代学徒制的学做交替,实践与理论结合的重要特征,再培养具有高素质的机电一体化素质人才,育人与学知识并用,创新构建现代学徒制新型教育模式。这就需要教师做好充分的准备工作,例如,第一年开设的基础课程,以及具体的实施内容;第2年的实习内容与相关安全注意事项,让学生在具体实践中掌握学习的理论内容;第3年的深入学习课程内容,其中在开设相关类型的奖项。此外是否深入贯彻现代学徒制人才培养的战略,是体现校企合作教育办学是否好坏的重要衡量标准之一,需要学校教育与企业实际教学体系互相合作,以及学生积极学习的配合。2.创新现代学徒制教学方式。现代职业教育的开展是结合社会属性与学校属性的重要途径,实现大学生毕业后与其从事相应的工作的接轨,传统的学徒制显然具有局限性,现代学徒制的出现巧妙地补充了学习内容,实现了学校和企业的现实结合。其中教师成立了领导小组,充分利用学校以及企业教学资源、对课题和方向进行相关指导,使学校和企业互相关照、相互协作,对人才培养进行负责。另外开设具有实践意义的电子信息开设课程,设立奖学基金,是激励学生不断进步的有效方式,教师更应该严格把握进程习为职业技术人才的培养做出奉献。3.培养学生自主学习和发展能力。为了充分发展学生学习的积极性,培养学生自主学习的能力,适应机电一体化学科所需要的理论能力和实践技巧,我们在必须重视现代学徒制对人才培养起到的重大作用,从一个理论基础理论开始,创新并改革原有的教育模式,走向全新的现代学徒制教育理念,并从实际出发,不断利用所拥有的资源发展学生自主创新能力。现代学徒制要求学校与企业结合,学生的理论学习与实际操作能力相切合,应用电子信息技术专业知识、技能进行学习。现代学徒制的有效进行更是保障了职业教育的发展。因此教育界应该在寻求机电一体化学科创新应用与校企合作工作开展上,构建具有特色现代学徒制,培养学生的专业学习能力和自主能力,为培养高职机电一体化学科做出大量工作,探索出实践与实际相结合的道路发展。
作者:吴贤伟 单位:江苏省宜兴丁蜀中等专业学校
参考文献:
[1]田勇.现代学徒制在机电一体化学科中的应用研究.[J].质量探索2016.1.
数控技术是当前制造加工技术中最先进、最广泛的加工技术。当前数控技术加工模式的弊端在于不能对加工中出现的问题及时的进行处理,只能“忠实”的执行加工程序。而机电―体化技术可以综合运用多学科技术,实现加工中的智能化、自动化和柔性化。本文从数控技术的现状和发展趋势出发,结合机电―体化的相关优势,来分析数控技术与机电一体化有机结合的方式。
1.数控技术概述
1.1发展现状
数控技术给传统制造业带来了革命性的变化,而且使其成为工业化的代表。近年来随着数控技术的不断进步,数控机床的蝉联也不断的上升,北京市从今年一月份开始机床产量一直在上升,如图所示。
数控技术近年来不断的发展,应用领域也不断扩大,对一些重要行业的发展也有促进作用。数控技术发展现状如下。
1.1.1数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的产品。
1.1.2目前社会快速发展,数控技术也在不断的更新。由当初的专用型封闭式开环控制模式逐渐转变为通用型开放式实时动态全闭环控制模式。以集成化为基础,数控系统已经实现了小型化、简单化;以智能化为基础,数控系统综合了计算机、电子等多学科技术,数控系统可以进行快速、精确、有效控制等,而且在加工中可以自动测量与修正,通过反馈可以补偿各种参数,并可以通过在线进行加工诊断并智能化处理。以网络化为基础,通过计算机辅助设计功能CAD/CAM模块,可以与数控系统有机结合在一起。在加工中,可以通过机床系统联网,以便于中央控制系统进行集体控制。
1.1.3在传统的数控加工中,加工都是事先思考好加工工艺、用量参数,然后编制好加工程序进行加工。加工过程中的刀具选择、工件材料、主轴转速、切削速率、切削深度、加工余量等加工参数都是固定好的。如果在加工中发现错误,则无法在现场环境下根据外部干扰因素和随机因素进行实时动态调整。由此可见,传统的方法这种固定程序的加工模式和封闭模式,限制了数控技术向多元化、智能化发展。因此需要对数控技术进行些变革。
1.2发展趋势
当今数控技术的发展趋势可分为以下几点:
一是使数控加工性能实现高速高精高效化、柔性化、工艺复合性和多轴化;二是使数控加工的控制系统用户界面图形化、科学计算可视化,还可以运用多媒体技术进行信息处理;三是使数控系统的体系结构能够集成化、模块化和网络化,能够实现开放式的闭环控制系统。
对于一个国家来说,国民经济的水平不是由国民生产总值来决定,而是由这个国家所拥有的装备工业的技术水平以及装备制造业的现代化程度来决定的。要想快速发展新兴的高新技术产业和高端产业,比如军事、航空等国防产业,就需要更先进更核心的技术。在当今社会,数控技术则是属于比较先进的技术,而且在世界各国都广泛运用,用以提高自己的制造能力和水平,以适应复杂多变的市场,提高自己的竞争能力。
2.机电一体化的优势
2.1结合多种技术
机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息机电一体化技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合,并综合应用到实际中去的综合技术。它也是合理配置各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。
2.2使数控技术先进化
先进的数控技术产业是以信息为主导,采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的产业。在机电一体化中,可以通过、电工电子技术、微电子技术以及相关的通信技术实现数控技术的先进化生产。
2.3具有分布式控制系统
通过分布式控制系统,我们可以集中对生产过程进行监控、管理和控制。不仅在生产过程中可以控制,而且可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理等功能。
2.4具有开放式控制系统
开放控制系统通过工业通信网络使计算机与控制设备互相连接,便于管理。能够实现控制与经营、管理、决策的集成,实现测量与控制一体化。
3.数控技术与机电一体化结合
3.1数控技术与机电一体化结合的发展背景
3.1.1在当今的工业发达国家,数控机床不仅仅只是简单的操作系统和功能,要完成复杂零件,特别是四轴以上甚至六轴的要求。因此就需要通过车削中心、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统以及计算机集成制造系统来综合集成。
3.1.2到了20世纪末期,世界各发达国家均开始探索,将有限的数控技术进行多元化扩展。因此各国开始思考将数控技术和机电一体化进行结合,并且一起向智能化方向发展。这是因为网络、通信等技术领域已经逐渐实现机电一体化,而精密加工技术也逐渐出现在机电一体化中,这些都能为数控技术的发展提供帮助。
3.1.3同时,由于人工智能技术及光纤技术等领域发展迅速,为机电一体化和数控技术都提供了有利的发展平台,也为两者的结合提供了有利的基础。
3.2数控技术与机电一体化结合的发展方向
3.2.1制造加工智能化
在未来的制造加工业中,智能化已经成为发展的需求,这也是未来数控技术与机电一体化技术发展的一个重要发展方向。它需要在机床及数控系统的控制理论上,综合运用人工智能、运筹分析、计算机辅助设计与制造、机械传动学等多方面学科综合结合。这些可以体现在性制造单元、柔性制造系统以及计算机集成制造系统中。这样性制造单元、柔性制造系统以及计算机集成制造系统才能更有效的结合,达到更高的加工目的。如下图,为智能化新一代PCNC数控系统。
3.2.2制造加工网络化
(1)到了21实际,网络技术已经发展成熟,而在网络技术的迅速发展和普及过程中,给中国的许多市场都带来了根本性的改变。这使得许多的产品、物料和制造等都可以在不同地域、不同国家进行。这可以说从另一个角度促进了企业加工的发展。(2)在制造业中,更多的需要多方面合作,多方面交流。在一个车间上百台设备可以接受一台总机控制,当指令通过网络下达到相关执行单元时,就可以按照指令要求进行有序的加工配合。而在数控加工中要想实现网络化控制,就需要通过电子化设计,将控制系统集合总成到控制总机中,而在每台设备上需要有相关的电子控制单元。这也是数控技术与机电一体化结合的一个重要体现。
3.3制造加工自动化
3.3.1在普通的数控机床加工中,已经可以实现通过加工程序来进行机床的自动加工了。但是这种加工是模式化的,也就是程序是怎么编写的,加工也就怎么进行。如果在加工中存在问题,机床仍然会“忠实”的执行程序,即使发生加工事故也不会事先自我停止。
3.3.2随着世界化加工的高科技化、高效率化和高质量化。加工的要求逐渐上升为数控系统能够自我进行分析测量,发现问题可以及时处理。而这些要求就需要相关的集成技术和系统技术。而在机电一体化中,就可以实现人机一体化制造系统。通过制造单元技术和柔性制造技术进行相关结合,可以创造出适应现代化自动化的生产模式。这可以为数控技术实现制造敏捷化、制造智能化、制造自动化提供有利条件。
关键词:职业教育;机电一体化;双证
电工类课程是机电一体化专业必修的理论性和实践性均非常强的专业课程,不仅要求学生充分掌握电工理论知识和技术,还要从中培养学生的综合应用实践动手能力。实践操作是职业教育中的核心重点,要求学生能够将所学的知识与生产实际紧密联系起来,通过不断的知识充实和实践操作能力的提高,使自己能够满足生产技术岗位人才的要求,从而在毕业后能够快速地融入工作团队,成为生产一线的技术核心力量。因此,合理的理论与实践相结合的教学模式就显得十分重要。
一、补充“双资型”师资力量
教师是教学过程中的核心。教师水平的高低及对“双证”型教学模式的理解,直接影响到理论与实践相结合的教学改革的成败,因此在对机电一体化专业进行机电类课程教师配备时,应该充分考虑到教师理论与实践联系的水平。理论与实践教学相并重的“双证”型教学模式对教师的综合技能水平提出了相当高的要求,教师既要在专业中有丰富的理论知识,同时还要有娴熟的分析问题和解决问题的实践操作技能。随着学生人数的增多,职业教育师资力量无论在数量方面,还是在综合技能素质方面都不能满足社会专业技能人才培养的需求,尤其是教师自身的实践工作经验方面,存在明显的一线生产及管理经验方面的欠缺,导致实际教学过程中理论与实际“脱轨”严重,不仅不能保证教学质量,同时使学生在实践动手操作能力没有得到有效提高,很难快速地适应工作需求。
二、改善实践教学硬件条件
随着现代企业规模的不断扩大,高素质、高技能人才的需求也越来越多,这就要求职业院校机电一体化专业毕业生在进入企业前,为了更快融入一线工作中发挥自我的实际工作能力,不仅要具有扎实的理论基础,还应有高超、娴熟的分析问题、实践操作能力。
1.增加实验室授课内容
在传统教学过程中,最容易出现的是理论与实物不同步的情况,为了让学生对理论有充分的理解,通过实际问题的理论知识、实物联系、安装调试等步骤来充分理解和接受理论,不仅不容易忘记,还可以促进学生形成理论分析与实际应用的逻辑思维。同时,在教学实践环节中,学生可以通过自我动手连线、参数设置、调试等环节,不仅牢固地掌握课程理论知识,还能锻炼他们的实践动手能力,为“双证”的考试打好基础。
2.充实实验内容
随着技术的不断发展,电机的控制方式也发生了较大的变化,由原来的继电控制变成了变频调速控制。因此,在设置实验内容时,应该充分结合现代控制技术水平,将实验内容进行相应的更换和充实,保证实验教学内容与社会需求同步。同时,对于实验内容应该采取由原来的一个点转换为一条线的教学方式,通过一个具体的应用工程的各部分内容的分解实验相结合,完成一项具体工程的实际操作,使学生从设备选型、设备布置、综合布线、程序调试等多个环节了解实践工程的具体工况特性,提高学生的综合思考能力,为其步入社会打下良好的基础。
3.提供开放性实验室
在教学的同时,要充分发挥实验工程应用资源,通过企业与学校间的技术配合,提供一些实际工程改造、设计内容,在“双资”型教师的理论和实践操作的指导下,充分发挥学生的自我创新能力,利用开放性实验室,完成某些项目内容的设计和改造工作,通过不同方案间的评比,让学生自我分析和判断方案间的优缺点,让学生从实际生产角度出发,提高自我实际生产的分析、思考和动手能力,更加清晰地了解企业生产的系统流程及各部分的重点和难点。
三、改革课程考试方法
传统的职业教学测评考核过程中,通常采用标准化的闭卷考试方式,通过考卷成绩分数的高低来分析学生的综合能力。
新形势下,要以国家职业教育技能达标为基准,结合“双资”型教师的引进,形成以“双证”为目的的职业教育模式,按照“能力本位”的教育思想,从实际工程应用角度入手,培养学生的理论及实践处理能力。在学院内部定期举行电工考试培训及模拟考试,并按照电工从业基本要求,让学生形成良好的操作规范和操作技能,以快速地适应工作岗位,为企业提供一流的一线生产骨干。
在机电一体化专业职业技术教学过程中,不仅要让学生通过圆满的学业获得毕业证,同时还要通过各类改革措施,提高学生分析问题及解决问题的能力,使学生能够在掌握本专业基础知识的同时,不断提高自己的实践技能,从而由原来的毕业证转化为“双证”教学模式,为企业提供能够快速适应企业生产发展的综合型人才。
关键词:机电一体化;系统;智能控制;应用
中图分类号:TH-39 文献标识码:A
1 对智能控制系统进行分类
所谓智能控制系统主要是一种多项控制技术,智能控制的正常运行需要仰仗于各类智能控制的子系统,进而构建出集成、混合的控制系统,只有这样,众多的智能技术才能够在智能系统中发挥其应有的作用。当下,各个行业所采取的控制系统主要有以下几个类别:(1)学习控制系统,类似于人类大脑的功能,人类的学习能力是智慧的主要表现形式,而学习控制系统主要通过对结构进行认知、辨别以及调整以后,利用对数据的处理及对信号的循环输入以保障其良好的运行效果,该系统还能结合一些基本信息自动地进行控制。(2)分级控制系统,该系统采取分级递进的智能模式,主要利用自组织控制、自适应控制等条件。再改控制系统中主要表现了三个级别,即:协调级别、组织级别以及执行级别,而对于每个级别来说,他们都具备该级别独有的作用。(3)专家控制系统,这种智能系统主要是将技能、知识、经验等因素进行有机的融合,并将这些因素整合到计算机系统当中,系统会根据相应的程序指令进行相应的操作。在该系统中,包括了众多的理论内容,这些理论内容都为智能系统在对实际问题进行处理时提供了一定的帮助,让处理后得出的结果具备较高的性能。(4)神经网络系统。当前,人工神经网络控制系统仍旧是运用最多的系统,该种智能系统的网络结构主要借鉴了人工神经元、人工细胞的相关技术,智能控制和模仿真人是该系统的主要功能。
2 将智能控制运用到有关机床
机电一体化是当今工业中的一项重要技术,智能化则是当今科技的主要发展趋势,在机电一体化当中发挥着巨大的作用,智能控制的主要表现形式之一就是数控机床与机器人的智能化。
对于数控机床来说,衡量机电一体化技术的重要指标便是精度。在陈旧的数控机床设备中,由于没有对智能技术进行过多的融合,进而导致产品加工不理想以及机床的精度不达标,智能数控系统中运用了许多RISC芯片以及多CPU控制系统,这些芯片以及系统将大幅度提高机床的精度。
在数控系统最初设计的过程中,大多数运用到的设计方法是模块化设计,其具有较为良好的裁剪性能,而且功能所设计的方面非常之广,针对各类不同的机电一体化生产基本上都能够达到要求,而在群孔系统的效果控制中,对于相同或者类似的群孔系统可以对各种操作流程进行参照,进而保证系统调整符合相关要求。
系统的操作程序是正常运行的重要指令,根据所需要加工产品的精度和尺寸对操作程序进行编程,才能够让产品加工以后达到预期的智能效果,从前,产品加工都是在普通车场进行,操作流程则需要依靠人工进行控制,所以要求操作工人具有较高的技术水平,而在当今的数控车床中,我们只需要依据相关的程序,对机器进行调试之后就可以进行加工工作,这恰恰是智能化的重要表现。
3 在设备装置中的智能元件
将智能控制运用到机电一体化系统中,不仅可以促进系统控制形式的调整以及转变,更加可以保障系统实现自动控制,机电一体化的典型设备就是数控机床,数控机床在元件的控制上更加能够反映出其发挥的具体作用。
数控机床中最基本的装置就是平面显示器,它的主要作用是显示相关的程序指令,进而让机床的操作人员对机床的运行状态更加深入的了解,在机床改造技术更新换代的同时,智能元件的种类也在不断翻新变化,近些年来出现的FPD平板显示技术具有能耗低、重量轻、显示大等诸多优势,完全可以应对最基本的智能操作。
而硬件模块则是保障数控机床达到指标的主要装置,生产商采用相关的智能技术,加之融合相关的智能元件创造出了良好的模块结构,譬如存储器、CPU、PLC、位置私服等,在具体的操作过程中进行了对模块形式的删减,建立了不同性能的模块。
在数控机床进行加工时,利用动态监控系统,完全可以将各种不同的现代化技术进行融合,这其中包括网络技术、计算机技术、多媒体技术、模拟技术等。有的时候甚至可以将一些经常用的控制装置改造成具有严密制造过程的控制体系,进而推进智能化进程。而网络技术是当今智能控制中应用最广的一项技术,它可以通过机床联网的形式利用计算机进行编制、输入、调节程序、执行命令等工作,进而实现无人操作的智能化控制。而网络装置主要包括的是数据线以及计算机,只要具备这两样装置,就可以完全将数据准确地显示在机床面板上。
4 智能控制的主要特点
智能控制是多领域的交叉学科,从最初的“二元论”到后来的“三元论”发展至今,已经成为“四元论”,智能控制已经得到了长足的发展,我们有理由认为,智能控制理论的根基是自动控制理论、信息论、运筹学以及人工智能的交叉。其具有相对完善的理论基础。
相比于传统理论,我们可以认为智能控制对对于传统理论的延伸和发展,也可以说传统理论是智能控制所包括的一部分,是智能控制的最初形式。智能控制具有分级、开放、分布的结构特点,具备很强的信息处理能力。智能控制追求的是对系统的全面优化。而智能控制的主要任务和所针对的对象具有不确定性,传统的控制方法在通常情况下仅仅适用于单一任务和精确的数学模型。而只能控制系统的重点在于对数学模型符号、环境以及描述的识别,在数据库的设计上,它与传统控制常用到的运动学方程、函数等数学描述方法有着本质上的差别。只能控制具有混合控制的基本特点,该系统能以数学广义模型来表述混合的控制过程,采用定性决策以及定量控制结合的控制方式。
智能控制系统对于传统控制理论并不加以排斥,智能控制当中往往包含常规控制,而智能控制同样经常利用常规控制的基本方法来对低端的控制问题加以解决,并对常规的控制方法力图扩充,而且智能控制系统具备非常强的学习功能、组织功能以及适应功能,能够克服环境所具有的不确定性以及复杂性,最终实现有效控制。
结语
现如今,智能控制已经成为机电一体化系统中被应用最多的控制方法,智能控制以其独有的高水平、高效率、高性能的控制优势对传统的控制方法造成了猛烈的冲击,并大有取代之势,文章中提到的数控机床仅仅是机电一体化技术中的一个典型代表,在现代工业生产生活中,智能控制在机电一体化系统当中的运用还有诸多方面,人们发现,智能控制的控制效能具有非常明显的优势,其优越性也越来越多地得到了人们的认可。
参考文献