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传统的机械工程包括机械设备动力与制造工艺的研究,通过运用机械运动原理实现机械设备的正常运行。而机械电子工程重视实现传统机械系统能量的连接,信息连接是信息连接的重点。随着机械工程与电子工程的融合度越来越高,机械电子工程的智能化会成为未来的发展趋势。
1 机械电子工程概述
1.1 机械电子工程的定义
机械电子工程与其他相关学科之间有着紧密的联系,结合了各学科的优点,是一门比较复杂的综合性学科。机械电子工程以电子、机械、计算机技术为核心,通过科学合理的设计将各个模块优点发挥到最大。虽然机械电子技术需要运用各方面知识,但是机械电子产品的内部结构并不复杂,只需要将一些简单的机械电子元件按照规划进行科学的组合,就可以最大限度的提高产品的性能,减少成本的投入,在提高产品质量的同时提高企业的经济效益。
1.2 机械电子工程的发展
在机械电子工程发展的初期,人们并没有认识到机械电子工程的广阔的发展前景,由于缺乏必要的资源支持,机械电子工程的技术水平也极低,机械电子产品主要以手工制作为主,其工业化水平十分低下,机械电子工程的发展受到了极大的限制。随着机械电子工程的重要性日益凸显和其市场需求的扩大,人们开始重视对机械电子工程技术的开发,为了进一步提高其生产效率,机械电子工程逐渐实现在机械工业中的应用,并获得了飞速的发展。随着机械电子工程与机械工业的结合,实现了机械电子产品的流水线的生产,促进了生产水平的提高,提高了生产效率,可以实现机械电子产品可以在短时间内投入市场。但是目前我国主要引进国外的标准生产线,产品的生产模式与我国实际的生产需求差距很多,生产线本身的灵活性极弱,生产出的产品并不能够满足国内市场的需求。为了促进机械电子工程的进一步发展,需要结合我国国内市场的实际需求,将机械电子工程与人工智能相结合,充分发挥机械电子工程的优点,逐步实现其产业化与智能化。
2 人工智能概述
2.1 人工智能的学科定义
人工智能通过计算机的使用极大的延伸了自身的智能,主要通过对计算机功能的深入研究得到的一门学科,这门学科具有极大的发展前景,是21世纪的最重要的学科之一。计算机技术的发展是人工智能学科得以发展的关键,因此计算机技术是人工智能学科的基础。但是人工智能学科并不是单一涉及到一门学科,此外还与信息论、心理学、控制论等多个学科存在着交叉关系,因此,人工智能学科吸收了其他各个学科的优点,具有极强的发展潜力。
2.2 人工智能的发展阶段
2.2.1 萌芽阶段
随着世界第一台计算器的诞生标志着人工智能研究之路的开始,但是这个阶段的发展十分缓慢,但是这个阶段为人工智能的研究积累了大量的经验。直到世界第一台计算机诞生之后,加快了人工智能研究的角度,依旧没有取得实质性进展。所以这个阶段属于经验积累阶段,为之后发展奠定基础。
2.2.2 第一个发展阶段
1956年“人工智能”命题的提出标志着人工智能的发展进入了第一个高峰期。这个阶段主要是博弈、和基本原理的证明,这个阶段最大的贡献大大解放了人们的思想,为之后的发展提供了理论支持。
2.2.3 第二个发展阶段
人工智能第二个发展阶段的标志是1977年全球第五届人工智能会议的召开,经过这个会议逐渐促使了人工智能与实际生产的结合,使人工智能获得了一个巨大的飞跃,使其进入了知识层面的发展。
3 机械电子工程与人工智能的关系
随着社会信息化的进一步推进,为机械电子工程技术的发展带来了契机,人工智能的加入为了机械电子工程的发展开拓了巨大的发展空间。传统的机械电子系统,缺乏必要的稳定性,面对逐渐增多的信息量,单纯通过人工的方式进行处理显得力不从心,急需要一种可以处理多种不同类别信息的技术。在这种情况下人工智能的加入为机械电子工程的发展提供了巨大支持。人工智能通过建立相关模型、控制模型,实现对信息的处理,最终根据处理的信息能够很好的完成故障的诊断。除此之外人工智能使用模糊推力系统和神经网络系统这两种方法实现了对系统的数据信息进行全面的描述,最终实现对机械电子系统的科学合理的控制。
在人工智能漫长的发展过程中,每个阶段的发展都十分缓慢,并没有实现人工智能的实质性的变革。但是随着人工智能与机械电子工程逐渐结合之后,形成了由量变到质变的巨大飞跃,使世界进入了机械电子工程时代。随着人工智能在机械电子工程领域的广泛应用,人工智能逐渐形成了神经网络系统和模糊逻辑系统,通过这两个系统对人类的思维模式进行模拟来解决多变的工程应用问题。人工智能在机械电子工程中的广泛应用过程中逐步完善了自身的缺陷,为自身的发展提供了一个新的发展路径。
从以上可以看出发展过程机械电子工程与人工智能二者具有密不可分的联系。一方面在机械电子工程的发展过程中正是由于人工智能的加入是机械电子工程的发展带来新的契机。另一方面,人工智能通过在机械工程领域的应用,为自身的发展提供了一个新的路径。
关键词:机械电子工程;人工智能技术;应用
中图分类号:TP18 文献标识码:A
在现代经济社会发展速度不嗉涌斓谋尘跋拢社会生产力水平明显提高。对于我国而言,在工业机械工程发展过程中,现代电子技术的应用促进传统机械工程逐步过渡至现代电子机械工程,而随着计算机技术以及信息技术的蓬勃发展,机械工程开始呈现出智能化、自动化的发展方向。特别是人工智能技术发展以来,此项技术在机械电子工程领域中的应用日益广泛,对提高生产力水平的意义同样非常确切。本文即围绕机械电子工程领域中人工智能技术的相关应用问题进行分析与探讨,望能够引起各方重视与关注。
一、人工智能的概述
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸以及扩展人的智能的理论、方法、技术以及应用系统的全新学科。作为计算机科学的重要分支之一,人工智能技术所追求的是了解智能的本质,并研发出一种与人类智能高度相似的智能机器。从人工智能诞生以来,相关理论与应用技术不断成熟,人工智能技术的应用范围也明显扩大。可以预见的是,未来人工智能技术下所带来的一系列科技产品将成为人类智慧的“容器”。
二、人工智能技术的作用分析
人工智能技术的应用对意识结构的变化有非常重要的影响,使意识论研究领域明显扩大。人工智能终端作为一种全新形态的机器设备进入人意识器官范畴中。人工智能技术下,除了能够完成人脑的一部分意识活动以外,甚至在部分功能上较人脑有着更为明显的优势,如对信息进行处理,以及采取行动的速度,以及对动作和记忆的准确性等方面。除此以外,通过对人工智能技术的应用与发展,还为未来ICT等网络技术的发展提供了方向与指导,包括云计算、深度学习、以及智能算法等在内的大规模网络应用成为ICT产业重要的发展方向之一,深度学习作为人工智能研究领域中的重点关注对象之一,可通过构建模拟人脑进行分析学习的神经网络的方式,促进互联网领域的飞跃式发展。
三、机械电子工程及人工智能分析
1.机械电子工程特点
机械电子工程是将电子工程、机械工程以及自动化工程结合起来的综合性学科,在机械电工工程中占据非常重要的地位。现阶段机械电子工程主要具有以下几个方面的特点:(1)机械电子产品结构相对简单。机械电子产品构造复杂程度不高,产品占地面积有限,能够改变传统意义上机械电子产品占地面积大且外观笨拙复杂的特点,对优化机械电子产品工作性能也有重要意义;(2)机械电子工程设计方案合理性高。在电子工程、机械工程以及自动化工程相互融合的背景下,设计人员能够更为全面的决策设计方案,促进机械电子工程的不断进步与发展。如,将机械电子工程技术与管理技术相结合,一来能够促进机械电子工程在管理体制层面的发展革新,二来能够促进机械电子技术在管理层面的发展进步,综合价值突出。
2.人工智能特点
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸以及扩展人的智能的理论、方法、技术以及应用系统的全新学科。作为计算机科学的重要分支之一,人工智能技术所追求的是了解智能的本质,并研发出一种与人类智能高度相似的智能机器,研究对象包括图像识别、语言识别、机器人、自然语言处理以及专家系统等多个部分。人工智能技术的应用具有以下几个方面的特点:(1)人工智能技术使人与人之间的沟通交流更加密切。人工智能技术作为高新科学技术,为大众间的沟通交流提供了极大便利,实现与不同群体的沟通,在促进人类社会进步的同时还对人工智能技术的改革创新提供动力;(2)人工智能技术对促进经济增长有重要意义。应用人工智能技术能够促进社会消费,扩大国内市场需求,对实现经济平稳健康发展有积极价值;(3)人工智能技术的应用有助于企业经济目标的快速实现。人工智能技术大量应用会促进行业市场的扩大,吸引投资,提高企业经济效益。
四、机械电子工程中人工智能应用
1.机械电子工程与人工智能的关系
不稳定性是机械电子工程普遍面临的问题之一,该特点的存在导致机械电子工程系统信息输入与信息输出之间的关系难以准确地描述出来。由于建设规则库方法、学习并生成知识描述法以及数学方式推导法这3种传统机械电子工程系统描述方法在严密性与精确度方面存在一定的局限,因此往往难以满足机械电子工程系统日益复杂的描述需求。但从信息处理的角度上来说,人工智能技术的应用及其与机械电子工程系统的融合对于解决系统不稳定性、不确定性以及复杂性问题有非常确切的优势。从这一角度上来说,将人工智能技术与机械电子工程相结合已成为机械电子工程领域发展的必然方向与趋势之一。
2.模糊系统及神经网络系统
模糊系统的理论基础与模糊集合,设计工具为模糊理论。模糊推理系统具有模糊信息的处理功能,在自动化控制、数字处理等诸多领域中得到了大量的应用,所取得的效果非常显著。模糊推理系统创建模拟人脑的相关功能,并分析语言信号,在网络结构的依托下无限接近连续函数,并遵循域至域的映射规则对信息进行储存。但模糊推理系统在应用中具有连接性不固定的特点,计算量偏小,因此应用范围存在一定的限制。
神经网络系统是人工智能技术领域中的关键分支之一,神经网络将信息分布于网络上的主要模式是神经元的兴奋模式。在神经网络系统干预下,可实现对信息的分布储存以及对动态信息的协同处理。神经网络系统可在确保行为丰富的前提下最大限度地精简结构,利用神经网络系统功能直接模拟大脑结构,并分析数字信号,在各个神经元间构成点对点的映射关系,进而达到提高信息数据输入、输出精度,并提高计算量的目的。
结语
综上所述,人工智能技术的应用与人工智能系统的构建、发展在很大程度上促进了现代机械电子工程的快速发展与进步。现代机械电子工程设计必须以人工智能技术的合理应用为依托,达成双赢的理想局面。在这一过程中,相关人员必须充分关注机械电子工程与人工智能技术的融合,不断开拓全新的人工智能技术,把握两者发展中的相通点与共同点,以促进两者的共同发展与进步。
参考文献
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[3]孙伟.电气自动化控制中人工智能技术的应用研究[J].科技创新与应用,2014(7):70-70.
关键词:机械电子;人工智能;安全生产;融合分析
1 机械电子工程特点
机械电子工程从产生到现在总共经历三个发展阶段:第一阶段-手工加工时期,在这个阶段产品生产主要依靠人力,产品生产效率直接由人力资源决定。这种情况下人们不断通过提高技术水平促进生产力提高,实现机械工程的发展;第二阶段-流水线生产时期,主要标志是产品生产开始使用流水线模式,大幅度提高生产效率,实现规模化生产,但流水线生产模式要求零部件具有统一标准,不能满足个性化需求;第三阶段-集约化生产时期,这个阶段也是现在加工制造业正采用的发展模式,该模式下缩短产品生产周期,满足个性化需求,提高企业核心竞争力。
机械电子工程各学科存在物理上的关联性,同时还存在信息与功能的协整性。传统机械电子工程与智能化机械电子工程相比,后者具有明显优势:首先设计的差异性,传统机械电子工程注重机械结构与力学设计,而智能化机械电子工程则将核心调整为机械与电子,设计过程中充分融合其他学科理论强调智能应用,利用机电技术模块化与集成化的特点,提高性能加大应用范围,近年在安全生产及管理领域得到了广泛应用。
2 人工智能特点分析
人工智能技术依托计算机技术诞生的综合性学科,该学科中涵盖计算机科学、信息化及人文科学等。人工智能也是计算机科学技术的一个分支,试图通过研究智能的本质,据此生产出能够模拟人类大脑、肢体等活动方式的智能机器,具体包括图像识别、自然语言处理、语音识别和专家系统等内容。有人曾设想,在未来,人工智能带来的科技产品,将有可能超越人体智能。这个并不是异想天开,在2016年3月15日,由谷歌公司研发的机器人阿尔法狗在围棋比赛中战胜韩国围棋高手李世石,就充分说明了人工智能的强大性。现在人们愈发重视人工智能技术,结合大数据分析应用的人工智能将在生活与工作中发挥越来越重要的作用。
与机械电子工程类似,人工智能也经历过三个发展阶段:初级阶段,该阶段还没有广泛使用计算机,社会也没有接纳机械化大生产模式。这个阶段主要还是手工生产,只是偶尔使用机械化手段。部分大型工业企业开始探索人工智能,但受到总体科技水平的限制,成果有限;第二阶段,机械化大生产广泛普及,计算机科学开始发展。生产需求与生活需求不断增加,这个阶段开始使用人工智能,但受到经济因素影响,人工智能仅在一些大型工厂中使用;第三阶段,这个阶段中人工智能得到普及,发展速度不断加快,开始兴起物联网大数据技术。这正是我们所处的阶段,人工智能的应用将工作和生活变得简单与便利,促进人类社会快速发展。
3 整合机械电子工程与人工智能的措施
3.1 两者相关性分析
随着科技进步与社会发展,电子化信息迅速发展,机械电子工程作为基础性学科在生活中得到广泛应用。但机械电子工程也有不足的地方,比如系统复杂不稳定、功能多变等,这些问题的根本还是电子信息系统不够完善。人工智能本身具有的信息快速传递与及时处理信息等特点可以有效弥补这一情况。机械电子工程输入与输出过程中,电子信息系统会出现很多困难与阻力,如果输入信息过于复杂,电子信息系统极有可能出现失误,这时就需要人工操作进行解决。如果可以将两者融合起来,就可以解决机械电子工程中存在的不足与缺陷。
3.2 分析具体应用
3.2.1 机械电子技术中的模糊推理系统要点。模糊推理系统作为一个相对完整的系统,本身具有极强的信息处理能力,加上其结构简单,因此有着较强的实用性。目前社会上已经在广泛使用模糊推理系统,主要应用在自动化控制及数据处理。当机械电子系统运行时,该系统会模拟人脑分析语言并下达处理指令,在网络结构中产生一组与处理指令相对性的函数。模糊推理系统主要运用的方式是域到域,实现储备信息规则的目的。但实际运行中也存在一些问题,比如:计算量不能满足实际需求、连接方式不够固定等,造成该系统在输入与输出环节存在误差,这正是人工智能技术的优势,目前的趋势是融合人工智能神经网络系统到机电模糊推理系统中取长补短,综合应用。
3.2.2 人工智能技术的神经网络系统要点。人工智能主要研究如何通过计算机模拟人的行为与思维过程。计算机使用人工智能可以大幅度提高应用层次,扩大应用范围。神经网络则是一种通过神经元成立的模式,将其分布在网络上实现人机互动。人工神经系统结构简单、功能不足,但也有显著优势:神经元构成模式可以最大程度地发挥神经系统的功能与效用,完成高难度的行为模式。神经网络系统分析数字信号是主要通过模拟结果进行,根据分析出的结果设定相应参数值,最后通过网络计算出关联函数。神经网络系统所运用的方式较为简单,在信息输入过程中,所有的神经元之间有着固定的联系,且计算量会很大,不管是在信息输出还是信息输入方面,都具有非常高的精准度。该领域的技术完美的补充了机械电子模糊推理系统计算能力及信息输入输出的不足,两项技术的融合应用前景非常看好。
4 智能信息化机械电子的发展应用趋势
在我国的生产和安全监管中,机械电子工程的应用也呈现出智能化的发展趋势,主要体现在研发效率高、机械化程度高的技术,特别是在煤矿、非煤矿山等安全生产、监管领域,智能化的机电技术可以提高安全性、增加效率,有效防止人员误操作导致的生产安全事故,例如:瓦斯自动断电系统,绞车自动防跑车系统,煤矿智能监控平台都已经普遍运用到了生产中,另外目前事故比例最大的交通运输行业也在普及智能机电技术,全国均已建立了客运信息监控平台,未来的趋势是强化平台功能性、智能化,更好地避免交通事故的发生。在机加工领域红外遥感结合的智能机电技术已经逐步应用于生产,防止人员过界事故。以往发生的生产安全事故有过惨痛的教训,如果使用智能机电技术进行防控是可以避免的,例如2014年的昆山“8.2”特别重大爆炸事故,这是一起粉尘浓度过大引起的爆炸,如果当时安装有粉尘浓度传感器及自动报警停线系统,那么这起事故完全可以避免,目前该技术已经广泛应用于煤矿行业的瓦斯监控中。机械化智能化水平不断提高是当前科技发展的大势所趋,特别是在安全生产及监管中更应该努力研究并推广。
5 结束语
总而言之,智能信息化电子工程具有显著优势,其本身也将成为工业制造发展的必然趋势。文章中作者以机械电子工程及人工智能的概念、特点入手,详细分析两者之间的相关性,探讨两者融合发展的可行性,最后给出整合机械电子工程与人工智能运用于生产及监管的思路。希望通过文章论述,可以为从业者提供一定的借鉴,共同努力促进行业技术进步发展。
参考文献
【关键词】现状;液压技术;机械智能化;发展趋势
1、液压技术
在电子信息发展、网络操控的时代,液压技术在许多行业和不同层面上应用很广泛,在近十几年中得到了巨大的提高。它是将电子与机械结合起来,能更好的利用电子操作的便捷和机械的动力相融合的一个机械系统。
1.1液压技术的现状
1795年,英国制造了世界第一台工业设备水压机;19世纪末,德国制造出液压龙门刨,美国也造出了液压六角车床和液压磨床。由于是刚发展的一门新的技术,当时的条件都不成熟,导致液压技术在当时发展停滞,直到20世纪,它才成为近代工业的一个重要的分支。
1.2液压技术的优势
由于液压技术在现代工业中作为一种兴起的技术,但它的优势越来越受现代企业的接受。首先,通过对机械的改造,液压技术在机械中的应用得到了很好的体现。机械组件结构的微型化,使得机械运转时消耗的功率减小,降低了耗电量,同时遏制了不必要的消耗;由于组件的功能存在多样化,在机械运转的过程中,使机械的操作更便捷、更人性化。其次,变量泵在机械中运用越来越广泛,通过对变量定律的研究和使用,降低了能量的消耗,也增长了变量泵的使用周期。再有,由于新材料的投入使用,对电磁阀、比例阀性质的提高起决定性的作用,可以提高阀的使用性能,通过阀所能操控的工作量更大、效率更高,使它的功能能够得到更好的体现。
1.3电液控制技术的应用
工程机械工作装置液压控制系统的发展往往有3个阶段,由操作杆手动直接控制换向阀芯到由手动先导比例减压阀液控主换向阀发展到如今先进计算机控制的电液比例操控。这种操控技术的自动化程度越来越高。
其中,卡特992B装载机应用了最为先进的工程机械工作装置操作系统,即利用电液比例控制系统来完成的。这是一项很重大的改革,实现了真正意义上的“指尖操作”,大大减小了劳动量。使产生的噪音、热量和作用力由原来安装在驾驶室内部的手动先导式比例减压阀转移到了驾驶室外部。通过避免受电信号的影响,可以在不受干扰的情况下对机械工程工作装置进行监测,随时对监测的状态与主控模块进行通讯,并能够实施全方位的控制,这种便捷与强大的操作系统将是工程机械发展的一个新前景。
电液比例控制是指在液压传动中,能够接收模拟和数字信号,使输出的流量或压力能够连续的成比例的受到控制。为了对液压系统的参数进行实时的监测与控制,往往与计算机紧密相连,通过计算机来监测,达到随时控制的目的。
1.4自动变速技术的应用
在工程机械中,往往作业环境和条件制约了工作者的劳动能力,导致工作效率低下。为了提高劳动者对外在条件变化的适应能力,往往使液力传动串联一个液压动力换挡的机械变速器,可以达到理想的效果。这种装置合并了液力传动与机械传动的优点,通过合理的配置,不仅可以提高了克服低速重载的能力,还能避免机械重载下发动机熄火的问题。但是新的问题又产生了,这种便捷导致了效率的低下,而且在高载或低载的情况下,机械运转将大部分的能量产生为热能。目前,驾驶员的经验与能力才能保证液力传动在高效区,但由于机械作业的条件相对复杂,作业的环境也很恶劣,而且需要驾驶员1小时换挡近1000次,这种高强度的劳动,也直接影响运转时的效率。随着科学技术的不断革新,智能化渐渐的占据了人们的生活。通过自动变速器的使用,不仅提高了效率,更减轻了劳动者的劳动强度,对这一技术,将会改善人们的生活。
1.5液压CAD技术的应用
通过了解液压CAD技术的发展过程,液压CAD技术将会取得很大的进展。近几年,在液压CAD技术方面,建立了信息一体化的系统操作范围,实现开发、制造、销售、使用和开发等一系列的过程,并将计算机技术融合其中,根据实际的操作,可以提前进行预演,保证目标实现的最大可能性。利用CAD技术对液压等产品的过程进行检测和维护,让液压技术及操控技术得到质的提高。
2、工程机械智能化
在当下快速发展的知识经济社会,原有的机械制造业的技术已经不能给企业带来更大的效益,为了走向更好的前景,企业的机械制造业在原有的基础上有所提高,制造出更利于企业发展的机械设备,带给工业技术和制造效率上的提高,从而实现低耗、高效,能够在短时间完成项目。
2.1工程机械的现状
传统的工程机械对人员的操作上有很高的要求,对人员的利用上也比较多,因为每一步工作都是在作业员的操作下完成的,才能保证机械的正常运转,这种机械操作对操作员的依赖程度很大,需要准确、准时的对机械进行操作,所以,在这种机械控制模式下制造的效率相对而言比较低下,人员的调动也是比较大的,往往操作上不能有任何的错误。随着科学技术的不断革新,各种制造技术的出现,工程机械将产生来巨大的改革与效益的大幅度提高。
2.2工程机械制造技术的发展
由于传统工程机械不能达到现代社会高效益的要求,落后的工程制造技术在一定程度上阻碍了企业制造业的发展,面临这种技术上的问题,企业亟待解决,所以,对工程机械制造技术做出个更高的要求。由于计算机的快速发展,计算机在操作上对工程机械制造提供了一个很好的环境,尤其是数控技术的出现与发展,它综合科电子、计算机、自动控制等方面的众多技术,同时,数控技术在很大程度上使人员在机械的操作上变得越来越便捷,效率得到了巨大的提升,由于网络化的不断发展,利用计算机与工程机械技术使得CAD、CAM与数控技术融为一体,进一步提高了效率。
2.3工程机械智能化的发展趋势
随着科技经济的到来,企业的制造业在社会上扮演的角色越来越重要,企业的制造业正逐步走向智能化,工程机械智能化在一定程度上标志着企业效益的提高,也显示了工程机械技术越来越跟随时代的脚步。在我国,工程机械产品要获得不断的提高才能具备国际竞争力,实现并形成产业化的生产模式。
1)对微电子、计算机、多传感器、自动控制等技术进行综合利用,对工程机械中的职能控制系统和集成操作技术进行控制,这些技术将是机械智能化的核心。
2)对工程机械中的故障诊断系统和技术研究开发。为了更全面的了解工程机械的工作状况,需要在工程机械的关键零件上安装传感器,对实时检测的数据进行收录,并加以收集与整理。比如,发动机的油温、油压、变速器油压、液压系统中回油背压和燃油量的运行数值等;并根据应该发生事故的类型安装必要的警示灯、报警器等。
3)通过收集机械工程中出现的典型的运行故障,对产品容易出故障的典型零件进行检测,对故障进行诊断方法与机理的研究,建立故障数据库,能够及时准确的对机械进行保养与维护。
4)对机群进行控制的新智能进行研究开发。该系统除了一般的配置,还应该能够故障的远程诊断与维护、机载智能化的监控、机群进行的监控接收等。
为了更好的提高工程机械的效率,减小劳动强度。发展智能化是必要的趋势。
参考文献:
[1]斯琴花.液压技术的作用与发展趋势[J].科技资讯,2012(14)
【关键词】实践教学;机械电子工程
1、我国机械电子工程专业实践教学体系的现状
当前机电专业的人才培养正向着复合型和应用型的方向发展,这不仅要求学生具有较扎实的专业知识,也需要学生能将相关专业的理论与实践应用结合起来,通过实践方面的锻炼,培养学生综合运用专业知识的能力。应用型学院的办学理念是培养有较扎实的基础理论、较强的专业知识和实践能力、有健康的心理素质和创新精神的应用型人才。近年来,应用型高等学校的机械电子工程专业虽然取得了一些成就,向社会输送了一部分人才,但也确实存在以下两个问题: 一方面,这类院校虽然开设这个专业,却没有建立一套严谨的实践教学体系。这包括实践教学管理体系、实践教学内容体系、实践教学保障体系。另一方面,三本学生相对基础薄弱,院校没有因材施教,只是一味的沿用重点院校理论深度的内容教学体系培养,产生了一些新的问题和矛盾,所以教学效果不是十分理想。
最重要的是该专业的建立旨在为社会输送大量的专业化应用型人才,工程应用能力一定会是他们的强项。但目前很多院校在教学实践体系中没有增加工程实践的课程更谈不上提供给学生工程实践的一线实习经历。另外,实践基地和实践目标的矛盾,新的理论和落后的教学设备之间的矛盾也是目前机电工程专业教学体系中存在的较为突出的问题。
2 我国机械电子工程专业实践教学体系的改革方法
从我国当前机械电子工程专业的实践教学体系中存在的问题来看,工程实践教学环节是改革的重中之重。笔者试着从以下几个方面提出一些意见,希望有助于构建完善的工程实践教学体系。
(1)实践教学管理体系
高等院校应建立规范的实践教学考核办法,对实践教学的要求与培养目标准确定位,保证实践教学的质量。工程实践的内容要靠制度来体现,目标要考考核体系来保证。制度要准确、合理。目标要明确、可行。
(2)实践教学内容体系
根据研究数据来看,一名合格的工程师的培养过程大约需要七到九年的时间,这其中包括工程科学知识的学习和工程实践的训练。其中工程实践的训练是这个培养过程的重头戏。在制订工程实践教学内容时应该多方面考虑,既要保证学生的基础知识稳固,又要保证其创新意识以及实践能力。
将部分传统的理论性教学课程转设为小班教学,理论教学和现场操作结合,保证良好的教学效果。例如单片机、PLC这类课程课堂配备相关教学仪器,学生在学习过程中理论学习与操作相结合,理论指导实践,实践加深对理论理解;实验教学方面,将具有综合性、创新性的实验替代部分验证性实验,这样更有利于发挥他们的主观能动性,开发他们的思维潜能;实习是每个高等院校培养学生的必要环节,它对提升学生操作能力和实践能力等多方面起到了十分重要的作用。学校应多给学生提供各类实习机会及充足的实习时间。
(3)实践教学保障体系
目前,学院存在实践教学的“软”、“硬”件层次欠缺的问题较突出。
教师在实践教学中处于主导地位,专业教师实践能力的强弱直接关系到实践教学的效果。打造一支训练有素的师资队伍是改革工程实践教学的重要保障之一。教师不仅要做到精心把握策划每个教学环节,编写实用的实践环节教材。还要及时解决学生在实践学习过程中遇到的问题。这两者缺一不可。当然要想把这两方面做好,一方面教师本身需要不断的实践学习,校方也要定期培训教师,及时将新的理论、技术引进教学体系。另一方面校方要有计划地引进一批综合素质高的师资队伍,这些教师不仅具备一定的理论知识,还应有工程实践一线工作的经历,以便将实际生产与教学相结合。这将是工程实践教学质量的有力保障。
实践基地与实践教学目标难匹配是应用性高等院校机电专业实践教学环节一个普遍存在的问题。机械电子工程类专业是一门实践性很强的专业,所以教学的每一步骤都不能缺少工程实践的教学。这样既可以巩固理论知识也可以提高操作能力。学校应在教学设备、设施上积极升级、扩充。综合光、机、电、计算机、信息控制等方面来考虑,提供计算机测控系统、自动化仪表及装置、机电工程智能检测、光电转换与通信技术等系列实验设施及相关实践环节,建立优势明显的实验室及实习基地,以供学生参与实践学习。还可积极开启合作教育的模式。即校外企业教学和校内课堂教学相结合。
3 结束语
机械电子工程专业是一门实践性非常强的综合学科。理论来源于实践,理论指导实践。以学生为中心,以向社会输送优秀的应用型人才为宗旨,逐步将院校的工程实践教学体系走上正轨,全面提升学生综合素质。本文针对该专业当前教学体系现状,在实践教学体系上做一些研究和探讨,希望对应用型高等院校实践工程教学质量的提升尽一些绵薄之力。
参考文献:
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[2] 周立新.高职院校机械专业实践教学体系改革的探析[J]. 硅谷 2009(24)
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【关键词】机械电子工程;人工智能;相关性
中图分类号:TP39文献标识码A文章编号1006-0278(2015)07-156-01
与传统机械工程相比较而言,电子工程起步相对较晚,受生产力发展的需求,在二十世纪两者被逐渐的结合在一起。在最初,主要是采取块与块的分离模式或功能替代的模式将电子工程与传统机械工程结合在一起。随着信息科学技术的不断向前发展,传统机械工程把信息技术作为纽带桥梁与电子工程结合起来,也就形成了今天的机械电子工程。而人工智能作为当代信息网络技术的最高产物,随着它在机械电子工程行业的运用,使其由传统的能量、动量连接发展成为现在的信息连接,为机械电子工程发展注入了新的活力和源泉,极大的提高了机械电子工程的生产效率和发展水平,为其健康可持续发展做出了重大贡献。
一、机械电子工程的基本认识
从设计角度来说,机械电子工程与传统机械工程相比,它的跨学科性和综合性十分强,是涵盖了各类学科的精华部分而形成的一种学科。电子机械工程在进行设计环节时,依然是以机械工程为核心,同时有效结合计算机技术与电子工程两个方面,并根据配置系统和目标的不同需求综合其他学科与技术,如生产管理、制造加工等。设计工程师在进行设计时都会采取自上而下的设计策略将各个模块紧密结合起来,以便顺利完成所有的设计工作。从产品特征上来看,与传统机械工程相比,机械电子产品的外形构造更为简单,小巧玲珑,大大减小了物理体积,不再有传统笨重型机械的特征,但是内部组成更为复杂,而产品的性能却得到了很大的提高。
二、人工智能技术和机械电子工程的相关性
人类社会赖以发展的两大因素是物质和信息。在人类社会发展初期,由于社会生产力弱等原因的综合制约,人类社会把物质生产放在生存与发展的第一位,并采用如“结绳记事”这样的方法来达到信息交流的目的。但随着社会的不断向前发展,生产力水平得到了极大的改善与提高,人类的认知能力也得到了快速提升,信息在日常生活、生产中的重要性日益凸显出来,原有的信息传递方式已经不能够满流的需要。文字的出现和使用,使它的信息传递功能得到了充分的展现,并成为最为理想的传递模式。而后,科学技术的发展尤其是网络技术的普及给信息传递注入了新的活力和源泉,人类逐步的进入信息时代,而信息社会的运行是以人工智能为技术支撑的,包括机械电子工程领域,无论是模型的建立和控制还是故障诊断,都离不开人工智能的信息处理功能。
电子信息技术在推动机械工程发展方面是有目共睹的,具有不可替代的作用,但是它并不是十全十美的,自身也存在着一定的缺陷,稳定性能比较差,这就导致在对机械电子系统的输入与输出关系进行描述时就显得十分有难度。传统机械工程对二者的描述方法主要是运用推导法,对数学工程进行推导获得输入与输出的相关信息,此外建设规则库和学习并生成知识两种方法也运用的十分普遍。尽管传统的描述方法具有严密和精准的优势,但是只能处理线性定常这样比较简单的系统,而对于那些稍微复杂一点的系统就不能够运用数学解析式的方法了,只有对输入和输出的程序进行编程操作才能完成。在现代社会中,各个行业所需要的系统构成不再是单一的,往往呈现出复杂性,经常会出现对多种不同类型的信息进行同一时间处理的现象,如传感器的使用就会对数字信息和专家的语言信息进行解读、分析和处理。由此可以看出人工智能系统在进行信息处理时具有不确定性和复杂性,因此,以知识为基础的人工智能信息处理方式成为机械电子工程信息处理的首选方式。
神经网络系统和模糊推理系统是人工智能进行系统建立最为常见的两种方法,前者能够对人脑结构进行模拟,能够对所传达的数字信号进行分析并给出数据参考值,而后者则是根据人脑的功能对其进行模仿,从而对所传达的语言信号进行解读和分析。在对机械电子工程系统的输入与输出进行处理时,两者既具有相似性又具有不同点。相似点体现在都是以网络结构为平台选取任一精度形成一个连续函数;不同点主要表现在:1.在物理意义上,模糊推理系统比神经网络系统更具有明确性;2.映射方式上,前者采用的是点到点而后者采用的是面到面;3.在信息储存方式上,前者是分布式的,后者是规则式的。4.在神经元的联系上,神经网络系统内的每个神经元的联系都是相对固定的,因此在输入处理时就需要很大的计算量,而模糊推理系统正好与之相反;5.在输入输出的精度上,神经网络系统的精度较高,呈现出光滑曲面,而模糊推理系统较低,呈现出台阶状。
三、结语
机械电子工程产业作为我国经济发展的重要产业,它的每一次重大性变革都会给人们的生产与生活带来重大影响。随着信息网络技术的快速发展,人工智能作为一种高端技术已经越来越受到各个行业和领域的高度重视。为了与时俱进,满足社会发展需求,人工智能也被逐渐的应用到机械电子工程产业,它的到来弥补了传统机械电子系统无法解决的难题,二者的完美结合为该行业提供了一个更好的发展空间,使其能够在竞争激烈的市场经济中健康稳定发展。
参考文献:
关键词:机械 电子工程 电子技术 电子信息
一、 机械电子工程的发展史
20世纪是科学发展最辉煌的时期,各类学科相互渗透、相辅相成,机械电子工程学科也在这一时期应运而生,它是由机械工程与电子工程、信息工程、智能技术、管理技术相结合而成的新的理论体系和发展领域。随着科学技术的不断发展,机械电子工程也变的日益复杂。
机械电子工程的发展可以分为3个阶段:第一阶段是以手工加工为主要生产力的萌芽阶段,这一时期生产力低下,人力资源的匮乏严重制约了生产力的发展,科学家们不得不穷极思变,引导了机械工业的发展。第二阶段则是以流水线生产为标志的标准件生产阶段,这种生产模式极大程度上提高了生产力,大批量的生产开始涌现,但是由于对标准件的要求较高,导致生产缺乏灵活性,不能适应不断变化的社会需求。第三阶段就是现在我们常见的现代机械电子产业阶段,现代社会生活节奏快,亟需灵活性强、适应性强、转产周期短、产品质量高的高科技生产方式,而以机械电子工程为核心的柔性制造系统正是这一阶段的产物。柔性制造系统由加工、物流、信息流三大系统组合而成,可以在加工自动化的基础之上实现物料流和信息流的自动化。
二、机械电子工程的特点
机械电子工程是机械工程与电子技术的有效结合,两者之间不仅有物理上的动力连结,还有功能上的信息连结,并且还包含了能够智能化的处理所有机械电子信息的计算机系统。机械电子工程与传统的机械工程相比具有其独特的特点:
(1)设计上的不同。机械电子工程并非是一门独立学科,而是一种包含有各类学科精华的综合性学科。在设计时,以机械工程、电子工程和计算机技术为核心的机械电子工程会依据系统配置和目标的不同结合其他技术,如:管理技术、生产加工技术、制造技术等。工程师在设计时将利用自顶向下的策略使得各模块紧密结合,以完成设计;
(2)产品特征不同。机械电子产品的结构相对简单,没有过多的运动部件或元件。它的内部结构极为复杂,但却缩小了物理体积,抛弃了传统的笨重型机械面貌,但却提高了产品性能。
机械电子工程的未来属于那些懂得运用各种先进的科学技术优化机械工程与电子技术之间联系的人,在实际应用当中,优化两者之间的联系代表了生产力的革新,人工智能的发展使得这一想法变成可能。
三、人工智能
人工智能是一门综合了控制论、信息论、计算机科学、神经生理学、心理学、语言学、哲学等多门学科的交叉学科,是21世纪最伟大的三大学科之一。尼尔逊教授将人工智能定义为:人工智能是关于怎样表示知识和怎样获得知识并使用知识的科学。温斯顿教授则认为:人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。至今为止,人工智能仍没有一个统一的定义,笔者认为,人工智能是研究通过计算机延伸、扩展、模拟人的智能的一门科学技术。
四、人工智能的发展史
1 萌芽阶段
17世纪的法国科学家B.Pascal发明了世界上第一部能进行机械加法的计算器轰动世界,从此之后,世界各国的科学家们开始热衷于完善这一计算器,直到冯诺依曼发明第一台计算机。人工智能在这一时期发展缓慢,但是却积累了丰富的实践经验,为下一阶段的发展奠定了坚实的基础。
2 第一个发展阶段
在1956年举办的“侃谈会”上,美国人第一次使用了“人工智能”这一术语,从而引领了人工智能第一个兴旺发展时期。这一阶段的人工智能主要以翻译、证明、博弈等为主要研究任务,取得了一系列的科技成就,LISP语言就是这一阶段的佼整理佼者。人工智能在这一阶段的飞速发展使人们相信只要通过科学研究就可以总结人类的逻辑思维方式并创造一个万能的机器进行模仿。
3 挫折阶段
60年代中至70年代初期,当人们深入研究人工智能的工作机理后却发现,用机器模仿人类的思维是一件非常困难的事,许多科学发现并未逃离出简单映射的方法,更无逻辑思维可言。但是,仍有许多科学家前赴后继的进行着科学创新,在自然语言理解、计算机视觉、机器人、专家系统等方面取得了卓尔有效的成就。1972年,法国科学家发现了Prolog语言,成为继LISP语言之后的最主要的人工智能语言。
4 第二个发展阶段
以1977年第五届国际人工智能联合会议为转折点,人工智能进入到以知识为基础的发展阶段,知识工程很快渗透于人工智能的各个领域,并促使人工智能走向实际应用。不久之后,人工智能在商业化道路上取得了卓越的成就,展示出了顽强的生命力与广阔的应用前景,在不确定推理、分布式人工智能、常识性知识表示方式等关键性技术问题和专家系统、计算机视觉、自然语言理解、智能机器人等实际应用问题上取得了长足的发展。
5 平稳发展阶段
由于国际互联网技术的普及,人工智能逐渐由单个主体向分布式主体方向发展,直到今天,人工智能已经演变的复杂而实用,可以面向多个智能主体的多个目标进行求解。
五、人工智能在机械电子工程中的应用
物质和信息是人类社会发展的最根源的两大因素,在人类社会初期,由于生产力水平低,人类社会以物质为首要基础,仅靠“结绳记事”的方法传递信息,但随着社会生产力的不断发展,信息的重要性不断被人们发现,文字成为传递信息最理想的途径,最近五十年间,网络的普及给信息传递带来了新的生命,人类进入到了信息社会,而信息社会的发展离不开人工智能技术的发展。不论是模型的建立与控制,还是故障诊断,人工智能在机械电子工程当中都起着处理信息的作用。
关键词:控制工程;机械电子工程;运用分析;科学技术
随着时代的发展,人类各方面的文明都在进步[1]。因此,在能源、资源、人力、物力等方面的消耗都是需要巨额的消费,间接地促进了我国在经济、能源上的发展水平。与传统的自动化技术相比,电子技术的发展为自动化机械工程带来了无限的光辉,不仅促进了机械自动化技术向高科技方向发展,传统技术与新科技的结合会快速促进控制工程在机械电子工程中的应用分析,进一步促进机械电子工程工业的发展。
一、机械电子工程中控制工程的简述
控制工程主要是以工程控制为理论,重点结合当代的高科技发展与革新,以解决自动化机械电子工程中的实际问题为首要目标,进行机械电子工程中控制工程的研究与分析。控制工程在科学领域的各个学科中都有广泛的利用,不仅可以促进机械电子工程的科技发展,还能够有效的加快机械电子在国际科学市场上的影响力和效益。1、控制工程的产生随着科学技术的发展,人类生活条件发展壮大,行业领域的发展亦是突飞猛进,各领域的发展都在加快步伐,不仅促进了控制工程在其行业领域的发展,还间接地促进了科技的进步,因此控制工程在机械电子工程中的运用也随着时代的进步而进步。比起传统的工艺工程,当代的机械电子工程已经在技术上有了突飞猛进的发展。传统的控制工程主要依靠手工工艺的技术,发展速度慢,工作效率低,不能达到企业所需的目标与需求。而电子计算机的诞生则恰恰为电子机械控制工程带来了新的挑战,并且再一定程度上为传统控制工程打下了坚实的基础。信息时代的发展与传统技艺的结合大大促进了机械电子工程的发展,没有信息时代技术就不可能存在机械电子工程的产生。2、控制工程在机械电子工程的应用我国科学技术进步速度快,在科技和经济方面的发展和变化巨大,但我国仍处于发展中阶段[2]。无论是在技术还是在经济上都与发达国家相去甚远,存在不小的差距[3]。因此,处于发展中国家的中国还是要坚持不懈地进行控制工程的分析和研究。为应对这一难题,国家也需要作出相关努力,对于技术相关工作人员要组织相关专业队伍,并由国家提供工作环境以及工作创造条件,供研究创新者使用,为我国创造出先进的机械电子工艺工程,提高我国在机械自动化行业的国际地位与国际影响力。
二、机械电子工程的应用
当今的社会已经逐渐形成一个高速运转的流程,效益是一个公司或者企业、行业的必备的要素,自动化控制系统因此也得到了广泛的认可和利用,并且能够在一定程度上为公司、企业、行业甚至国家层面带来巨大的经济和科技上的效益。因此,控制工程要一直不断地更新和发展才能够在社会市场上立于不败之地,为社会市场带来更大的经济效益。1、自动化的集成自动化技术的集成是控制工程在机械电子工程中的一项重要运用,集成技术主要通过整合分析对原有的通信技术以及科学技术进行规整和修改,对其中精华部分进行保留,糟粕部分进行摒弃,使得其中的机械自动化系统变得更加完善与合理,高效地运用于机械电子工程中的控制工程领域内。除此之外,想要加快机械电子工艺进程就要充分借鉴国外先进技术,加强与国外的信息交流与科技交流,计算机技术在机械自动化电子工程中的控制工程的作用非常重要,是自动化技术的基础,只有加强计算机网络技术,完善科技的整体设备与器材,才能有效解决自动化进程中出现的各种问题。2、控制工程发展前景在未来的科学技术发展进程中,控制工程的作用会越来越大,在机械电子工程中所占比例会日趋增大,其对于自动化技术是一项基本技术,是其他学科和设计的基础。随着世界各国都在加快科技发展进程,国际之间的科技竞争越来越激烈,只有在技术工艺上加强才能够使得控制工程发展领域越来越广阔。当然,在发展的同时也要保持环境的卫生,尽量避免噪声、辐射、环境等污染的产生,从污染源、传播途径、阻断方式等方面进行考虑,在最大程度生对其进行遏制。只有实现了环境的清洁,将环境保护作为首要任务,才能将可持续发展进行下去,促进控制工程在机械电子工程中的有益发展。相关环境局负责人员要加强企业在环境卫生方面的监督力度,禁止污染环境现象的发生,一经发现,立即对其进行行政处罚和道德批评。
三、结束语
随着时展,科学技术发展日趋成熟,控制工程在机械电子工程中的应用越来越广泛[4]。机械工程师关系到我国行业发展和国际综合实力的重要的一部分,机械工程的发展程度直接影响到了我国科技的发展和国际市场上的地位。因此,只有加快科学技术的步伐与进程才会促进控制工程在机械电子工程中的地位与发展。控制工程的技术固然得到相应的提高,但是也存在着许多不安全的隐患因素的存在,例如,自动化工程的实施为人类生活带来了恶劣的辐射影响,噪声污染、环境污染等等,这些都对人类文明生活等都带来了一定程度上的负面影响。相关工作人员只有加强对技术造成的后果进行清洁处理,才能够更加有效地加强控制工程的智能化和自动化,使控制工程的稳定性和准确性快速提高。相关工作人员要适当提高警惕,加强管理,针对当下的现实问题进行强有力的解决措施以及改善方案。
参考文献
[1]袁明新,王琪,洪磊等.机械控制工程中案例化教学的改革及实践[J].当代教育理论与实践,2012,4(5):137-139.
[2]董一辰,张君.浅谈建材机械特色的过程装备与控制工程专业建设[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(17).…
[3]刘秋平,黄慧娟,周洋等.基于铝离子掺杂二氧化钛薄膜的染料敏化太阳能电池的光电性能[J].物理化学学报,2012,28(3):591-595.
机械电子工程专业是培养具有扎实的数学、物理、计算机及外语基础,掌握微电子技术、计算机控制和信息技术应用于机械工程领域的专业知识和技能,能够从事机电一体化技术、机电一体化产品的研究、设计、制造、开发的工程能力,具有创新精神的高级应用型工程技术与管理人才.
从知识结构上来看,机械电子工程是机械技术、电子技术、信息技术、计算机技术和控制技术等技术有机结合的一门复合技术.由于是多学科的综合,机械电子工程专业所学课程都来自于以上几个学科,希望利用几个学科的知识交叉、渗透培养出知识面较全面、创新能力强、实践能力强的技术人才.
1机械电子工程专业的办学现状
从人才培养层次上划分,机械电子工程专业人才培养在本科层次上分为二种情况,一种是学校独立设置了机械电子工程专业,由于机械电子工程本科专业属于普通高等学校本科专业目录外专业,申请较难.目前在全国本科高等院校中设置机械电子工程本科专业的只有三十多所,如北京石油化工学院、同济大学、上海大学、北京理工大学、武汉科技大学、华南理工大学、重庆大学、哈尔滨理工大学、江苏大学等高校.另一种是学校在机械设计制造及其自动化和机械工程及其自动化两个专业下开设的机械电子或机电一体化专业方向,这种学校数量众多[M.
2旧版培养方案存在的主要问题
在通过与我校机械电子工程专业相关基础课、专业课教师、各年级学生(含毕业生)和用人单位座谈交流后发现了如下一些问题:
2.1毕业生和用人单位反馈,专业学习内容齐全,宽口径实现较好,但宽而不精,掌握的深度和力度不够;应用型人才培养目标体现不深入,在某种程度上理论性教学占据更主导的位置.
2.2与各年级同学座谈时,学生普遍反映课程科目较多,同类同性质科目存在,有重复之嫌疑,跟专业联系不是特别紧密的课程较多,应当做适当精简.
2.3在与任课教师交流的过程中我们发现,04版培养方案的某些课程的设置纯粹照顾了教学,与教师的科研关系不够紧密,兼顾不到科研.因此,从某种意义上来说,教师的教学激情得不到最彻底、最完全的释放和发挥;学生的钻研能力也得不到应有的提高.
通过暴露出的问题我们发现如何能够做到在宽口径的同时能够有所精,确实是一个难题.综合其他院校同类专业的调研情况,我们认为,应该尽快明确一条贯穿专业学习的主线,主干课程的设置应该服从和服务于该主线,同时,该主线与任课教师的科研工作还能够紧密相连,不出现脱节和不相关现象.这样可以保证在提高了教师科研能力的同时也锻炼了学生参与研究的能力.
3新版机械电子工程专业培养方案修改的几个思路
3.1面向市场,培养合格人才.为了培养具有多学科知识的综合应用能力和较强的工程创新能力,能在机电工程领域从事机电一体化系统和产品的设计制造、科技开发、应用研究和工程管理的高级工程技术人才,机械电子工程培养方案必须进行改革,使学生掌握以下知识和能力:(1)掌握较扎实的自然科学基础知识,具有较好的人文社会科学基础和外语综合能力;(2)系统掌握本专业领域宽广的技术理论基础,具有某个专业方向所必需的专业知识;(3)具有机电一体化系统和产品的设计与制造、检测与诊断、控制与仿真的基本能力;(4)具有新型机、电、液、气等一体化产品和技术的研究与开发能力;(5)掌握计算机辅助设计、制造和测试的基本理论和技能;(6)具有机电产品的技术经济分析与生产组织管理的基本能力;(7)具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质[56.
3.2厚基础,重实验,强能力.工程实际要求我们的学生既要有扎实的基本功,又要有较强的适应性和动手能力.加强基础课的教学,为学生打下良好的数理基础、工程基础十分必要和迫切.机械电子工程这个学科是一个工程应用型学科,要求学生具有扎实的基础理论知识,更重要的是通过实验真正掌握所学知识,形成较强的工程实践能力.因此,重视实验和实践教学是本次修改培养方案的一个主要出发点和前提,加强设计型实验的比重,使学生利用所学知识解决实际问题的能力得到加强.我们的课程设置为两大模块:通识教育和专业教育.
通识教育分为:数学与自然科学(1学分,516学时),外国语言文化(3学分,256学时),艺术与人文学科(2学分,36学时),哲学与社会科学(5学分,232学时),科学技术与社会(2学分,32学时),基本技能训练(学分,72学时).在总学分和总学时都有较大幅度压缩的情况下,数学与自然科学基础课模块得到加强.
专业教育分为:相关学科基础(2学分,240学时),机械工程基础(25学分,460学时),计算机与控制基础(7学分,312学时),专业课(9学分,160学时),集中实践环节(4学分,58周).
专业教育部分总学分由04版的81学分调整为88学分(不包括毕业设计环节).其中理论课学分由04版的54学分调整为62学分,増加8学分;集中实践学分由04版的27学分调整为26学分,减少1学分.专业教育部分总学时由04版的1072学时调整为882学时.其中必修课学时由04版的700学时调整为680学时,减少20学时;选修课学时由04版的372学时调整为202学时,减少170学时;集中实践环节由04版的27周调整为26周,减少1周.
3.3进一步强化实践教学环节.机械电子工程专业作为一门实践性很强的学科,实践课程在人才培养中担任着十分重要的角色.实践教学环节的技能训练应由浅入深,理论课与实践课交互安排贯穿整个教学过程,分层次进行,形成立体式的实践教学体系.在集中实践环节安排上主要考虑了以下因素:
1)基础专业知识的认识.对于初学者而言,认识自己所学专业十分必要,它影响到学生学习的积极性和兴趣.在第2—4学期安排了工程训练A、计算机绘图实习、工程训练B、认识实习、电工电子实习,让学生能对机械电子工程专业有一个初步认识,并掌握本专业必备的实践技能.
2)资料查阅和提炼能力的培养.为了让学生能顺利完成大学期间各种专业论文写作,在以后的工作中能以文字等形式表达自己的观点,在第5学期安排科学研究训练,重点教会学生如何进行实地调研、收集、整理和分析相关资料,并掌握科学研究方法和论文写作方法.
3)机械电子工程专业专门知识的掌握.企业在培养学生综合素质中具有独特的不可替代的作用,在第6学期安排学生到企业进行专业实习,能让学生在实习企业的工作岗位上体会理论与实际结合的作用,并在实践中锻炼、提高学生的综合素质和适应能力以及分析问题、解决问题的能力.
4)机械电子工程知识的综合运用.当学生对专业理论知识和技能的掌握达到一定的程度,在第7学期安排基于工程棚专、麟合训练—数控技术专业综合训练和机器人技术专业综合训练.通过专业综合训练,使学生全面、深入、综合地将所学各科理论和技能融会贯通,熟练掌握,灵活运用.
基于以上认识,机械电子工程专业的集中实践环节主要有:工程训练A、计算机绘图实习、工程训练B、认识实习、电工电子实习、科学研究训练、创新设计、专业实习、专业综合训练、毕业论文等环节.
机械电子工程专业集中实践环节主要采取如下方式进行:
1)建立校内专业实验室和实习基地进行实训.在校内实习的机械电子工程专业课程,要求学生全面、深入学习专业知识和掌握专业技能,培养运用知识能力和创新能力.为了让学生真正掌握好专业技能,我们重点在校内专业实验室、工程实践部、计算机实验中心开展实践,为学生实训提供的实习环境,并指定教师进行实践课程的计划制定、实践动员、过程指导、总结、成绩评定等工作.
2)建立校外实习基地进行认识实习和专业实习.校内实训,虽然能在一定程度上提高学生的业务感性认识,有着一定的优势,但仍不能取代校外实习基地.学生只有到企业实习,才能身临其境,才能真正接触相关企业的实际生产过程.因此,我们将逐步建立机械电子工程的校外实习基地,让学生进入企业实习.
3)进行定期讲座、辅导等方式完成研究性实习.如科学研究训练,主要采取讲座、调研、撰写文献综述等形式进行,主要采取导师指导的形式.
综上所述,实践性教学在机械电子工程专业的各环节、各方面应是相互联系、相互衔接、相互补充、有机结合的,只有这样才能起到培养学生的实践能力、提高学生综合素质的作用,才能实现应用型人才的培养、实践育人的目标,满足社会对机械电子工程人才的需要[783.
4新版机械电子工程专业培养方案解决的主要问题
培养方案修订总体思路是完善教学内容与体系,体现出机械电子工程专业在机械与电子跨学科之间的结合的特色,加强在机械制造、控制工程基础和工业控制技术的研究、学习.
课程体系设置时加大了基础课程和工程技术基础课程以及专业方向主修课程量.以机械制造基础和控制工程的内容设置为主线,通过设置专门的理论基础知识和宽广的专业技术知识(如机械制造基础、控制工程基础、PLC等),使学生既具备坚实的基础知识,又具有宽广的专业知识面及专业知识的应用能力,同时通过工程制图、机械设计基础、计算机基础、程序设计和外语等课程,培养学生掌握本专业必需的制图、计算机和外语等基本技能.
新版机械电子工程培养方案解决的主要问题:
4.1专业方向进一步明确,并与教师科研方向结合
为了加强学生实际应用能力的培养,加强了机械电子工程专业的公共基础课控制工程基础与其他课程的联系,明确机械电子工程专业方向为机电一体化专业,并将其具有代表性的数控技术和机器人技术在培养方案得到落实和强化;同时,机械电子工程专业的部分教师的研究方向为机器人技术方向和数控技术方向,将相关课教师科研工作与专业方向主线紧密相连,不出现脱节和不相关现象.结合教师相关科学研究方向的成果开设实践课程,这样可以保证在提高了教师科研能力同时也在专业相关实践教学活动中锻炼了学生解决工程问题能力,为学生的就业和进一步学习深造奠定良好的基础.
4.2突出体现专业方向的基础课和方向课核心地位
专业基础课中核心课程为:控制工程基础A、微机原理及接口技术、机电系统设计;专业方向课中的核心课程为:数控技术、机器人技术A.
4.3必要课程整合
根据机械电子工程专业方向的设置,将相关课程进行整合,主要包括04版培养方案中的机电传动与控制(2/40)和机电系统设计(2/50)整合为机电系统设计(3/56)等.
4.4强化学生的计算机应用能力
为増强本专业学生的计算机应用能力的训练,在学校计算机基础课的基础上开设了计算机辅助设计与制造、机电系统仿真技术、专业综合训练等教学课程,提高学生利用计算机解决机电工程中的运动学仿真、动力学仿真、机电系统控制等问题的能力.
4.5进一步强化实践教学环节