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关键词:机械制造;智能化;发展方向
计算机技术是二十世纪人类伟大发明之一,它改变了人们的生活方式,也加快了各行各业的发展步伐。对于机械制造这个古老又充满活力的行业,计算机技术可谓掀起了一场跨时代的技术革命。它使机械制造业步入了智能化发展时代,将人们的想象化为现实,也为机械制造行业发展开拓了新的思路。
1机械制造智能化发展的必然趋势
智能化是近年来科技发展中的一个热词,也是人类社会物质文明发展到一定程度的产物。所谓智能化是基于计算机技术、现代通信技术、信息技术、互联网技术以及自动化控制技术发展的基础上所产生的一种技术概念[1],它涵盖了住宅、家居、医疗、机械、化工等多个领域,已成为当今科技创新发展的一个重要方向。智能化技术具有四大特点:一是从人类的感知能力出发,通过科学技术放大人类对外部世界的感知体验,并引导人类从中获取所需的信息,这一过程也是智能化技术诞生的前提;二是人类的思维能力和记忆力,这一点与人类的分析、判断、决策、联想等能力相关,智能化技术的目的是从技术角度帮助人类做出正确的判断和决策;三是自适应能力,人类总在适应不断变化的自然环境和社会环境,智能化技术的出现,大大缩短了人类的感知过程;四是人类决策的辅助工作,决策是人类在受到外界刺激后做出的反应,智能化技术帮助人类认知自身对外界刺激的反应,进而辅助人类做出正确的决策。[2]可以说,智能化概念已融入人们的思维意识中,而智能化技术也成为各行各业技术革新的利器。机械行业融入智能化理念后,也积极着手研究智能化与机械技术的融合创新。机械行业是我国经济的支柱型产业,在我国市场经济发展中占有重要地位。机械行业是一个庞大的产业链,涵盖了汽车、发动机、机床等重型工业行业,也包括元器件生产、零部件加工等行业。我国机械行业发展的主力军是机械制造行业。机械制造专指运用动力机械、化工机械、起重运输机械、纺织机械、仪表仪器、各项工具及其他机械设备从事生产活动的组织。[3]那么,机械制造行业一旦融入智能化理念与技术,将大大节省制造周期,提高机械制造质量和速度。机械制造智能化是指机械制造技术与智能化技术的融合,这种整合既是观念上的,也是技术上的,它运用人工智能、机器智能、新型材料技术、系统工程等先进技术融合为一体,提供一体化制造方案,为专家提供分析数据、技术可行性分析,以帮助专家进行推理、演示,从而做出正确的决策,并最终形成一个完整的、高度智能化的机械制造系统,使机械制造生产步入柔性管理和集成化管理时代。
2机械制造迈向智能化发展的现状
作为传统的机械行业,在历经几百年的发展中,特别是自上世纪八十年代计算机技术由军用向民用扩大后,机械行业也迎来了技术革新的里程碑。到了本世纪,计算机技术得到普及,已渗入各行各业。尤其与机械行业的结合,带来了两个行业的双赢,同时也催生了机械制造走向智能化发展的道路。但就我国机械制造行业发展来看,起步较晚是行业发展迟滞的一个重要原因。加之智能化技术主要应用于轻工行业,对于重型机械加工领域还未做到广泛应用。主要呈现几大现状:从基础来看,我国机械设计水平远远落后国际水平。机械设计是机械制造行业发展的前提,且计算机、电子等智能化技术最先应用于机械设计领域。如CAD、Pro-E等计算机辅助设计软件的应用,绝大多数设计人员只是将这些软件作为绘图工具使用,而忽略了其自带的数据分析、加工演示等重要功能;由于前端设计中运用智能化技术不多,给后期的机械制造智能化环节带来了一定的影响。从技术和工艺水平来看,机械制造智能化的应用程度不高。当前国际机械制造智能化正在向超薄化、超小化方向发展,模糊控制、计算机控制方面都已融入日常生产中。而我国虽然誉为机械制造大国,但多运用传统机械制造工艺,甚至在很多地区仍然沿用手动机床,能够熟练操作数控机床的技术人员并不多;而能够掌握数控加工中心这样的精密加工技术的技术人员更是少之又少。
3机械制造智能化发展方向探讨
要探讨机械制造智能化的发展方向,还需要追根溯源,回归机械制造智能化技术的几大特点,从其自身优势出发,探讨其可持续发展的可能性及发展方向,才具有坚实的理论依据。
3.1机制制造智能化技术可持续发展的优势
一项技术、一个产业能够实现可持续发展必然具有其不可取代的价值,即核心竞争力。对于机械制造智能化技术来讲,其自身优势正是维持其可持续发展的动力。从技术价值来看,机械制造行业与智能化技术的结合,顺应了未来科学技术发展的潮流趋势。随着计算机技术的飞速发展,人工智能成为当今乃至未来科技发展的一个重要方向。机构制造智能化将人工智能技术、软件系统、自动化控制技术完美地融合在一起。从技术角度实现了无人干预生产,运用机械制造智能化代替了人工劳动,避免了生产过程中因人为因素导致的失误;同时也规范了生产过程,使机械制造真正意义上步入了自动化和精准化生产的时代,大大提高了生产效率。对于一项技术来讲,技术价值无疑是其最为核心的竞争力,但使其广泛应用并最终形成经济效益和社会效益的还是其经济价值。机械制造智能化解放了劳动力的同时,也为生产企业节省了人工成本,改变了机械制造行业原来依靠密集劳动力实现盈利的模式。同时机械制造智能化技术也大大提高机械产品的精确度,高质量产品带动了市场运作的规范化发展,也为生产企业带来了高额利润,使生产企业在技术研发方面投入更多的资金。而研发能力已成为当今工业企业一项重要的核心竞争力,也是我国乃至世界机械制造行业发展的趋势。
3.2机械制造智能化发展方向分析
结合当前我国机械制造智能化发展现状,以及其固有的技术价值与经济价值,综合分析之下,我国机械制造智能化技术未来将向三个主要方向发展:第一,人机交互方向。随着计算机技术的发展,“人机交互”这个工业上的常用术语已不再是人类的美好憧憬,早在数年前就已成为现实。人机交互(Human-ComputerInteraction,简写HCI)指人与计算机通过某种语言实现对话,并采取“有来有往”的交互式对话方式,在人与计算机之间形成“信息”交换的过程。在机械制造智能化领域中,人与计算机共同承担生产任务,甚至在工作中形成了默契的伙伴关系。计算机为人类提供了人机交互接口,也可以把它理解为人、机对话的数据线。操作人员先将制造任务中需要运用到的数据按照一定程度通过人机交互平台输入计算机中,完成了“人机对话”的第一步;计算机在接收到人类传输的数据后进行数据处理,计算制造加工中需要用到的数据以及技术可行性分析,并迅速向操作人员反馈结果。通过这样的“人机对话”实现了数据的快速处理,也提高了制造加工效率。目前我国机械制造智能化技术采取最多的是CAD、UG等软件设计和编写加工程序的方法。这些软件不但可提供数据测算和三维成型等技术,还可通过加工演示环节展示制造过程中的不足之处,便于操作人员第一时间修改参数和设计方案,实现图纸的优化。在未来,这种技术和制造模式仍然占有绝对的优势。尤其在制造过程演示方面需进一步完善三维成像效果,增加声音模拟、数据纠错、图文处理等功能;并就加工过程进行实时监控,对其中的故障问题进行检测、处理,强化“人机交互”平台对生产过程的监控、管理。第二,柔性发展趋势。所谓柔性是专指制造系统用于满足个性化生产条件而进行变化的能力。智能化技术本身既具备了满足生产条件变化的能力,计算机技术提高了机械制造的精准度,也使原有的机械制造技术灵活度大幅提高,能够满足不同生产需求的需要。柔性技术发展较早,从数控技术发展时代就已经开始了。尤其在发达国家,工业技术发展超前,数控技术发展相对成熟,尤其一些加工中心对于医疗机械、精密仪器加工都具备了极高水准,能够满足用户越来越高的要求,并使柔性化技术形成一种长期发展的趋势。第三,精密发展趋势。当机械制造技术水平达到一定程度、且大众化机械产品的市场饱和度逐渐提高后,机械制造行业必然走向精密化发展之路。机械制造智能化技术依赖电子技术、微加工技术、精密加工技术的发展,大幅提高了机械产品的精密度的加工实效性,减少了人力加工时代残次品率,使机械制造产业步入了精密加工时代。目前发达国家已由传统机械制造行业向精密制造行业转型,而这也必将成为未来机械制造产业的主流趋势。同时,人工智能技术的融入提高了机械制造过程中的处理环节,提高了机械制造的实效性,也成为未来机械制造行业的发展趋势。机械制造作为工业经济时代产物,智能化发展将为我国机械制造行业带来新的发展机遇,增强了人机互动功能,实现了柔性制造技术,同时也提高了制造精度与可靠性,为我国机械制造行业参与国际竞争奠定了基础。
作者:张爽 单位:北华大学机械工程学院
参考文献:
[1]赵宇龙.金属加工自动化:智能化—机床自动化发展的高级形式[J].金属加工:冷加工,2013(13):7-9.
【关键词】机械工程;智能化;发展趋势
有专家认为,继蒸汽机、电气化、信息化三次科技革命之后,人类发展历程上又迎来了第四次革命―――智能化,这次革命以前所未有的速度和力度影响着人类的生产和生活,智能化将促进传统产业的优化升级,更方便了人类的生活,是一次科学技术的改革。智能化不是一个全新的领域,它实质上是在信息化的基础上实现了产品、技术、管理等智能化。随着计算机技术和科学技术的快速发展,特别是进入21世纪以后,科技更是影响着各领域的发展,智能化逐渐运用在各个领域,同时也成为了机械工程的发展方向。机械工程的智能化影响着国民生产和生活的各个方面,已经成为当今国内外学者探讨的主要问题之一,因此,对机械工程智能化的发展趋势探讨具有重要的理论意义和现实意义。
一、机械工程智能化发展的重要意义
机械工程是现代社会生产和生活的基础,是将技术科学理论知识运用生产实践中的一门应用性工程。任何生产和生活活动都离不开机械,各个工程领域的发展都需要机械工程提供必需要的设备,各个领域不断提高的需求促进了机械工程的发展,同时机械工程自身的发展,如技术创新和科技进步也能更好的满足各个工程领域的不断发展的需求。但不可否认的是,机械工程在提高人类物质文明和生活水平的同时,也对环境造成了很大的破坏,如废水、废弃、废物的污染;资源的大量消耗等。因此,机械工程的发展不能一味的以提高生产、生活效率为目标,而要寻求一条既不破坏环境也不影响生产生活的可持续发展道路。综合各方面的因素分析可以得出,智能化发展是机械工程未来的发展方向。
二、机械工程智能化发展现状
由于我国目前的国情以及技术、信息等的限制,我国部分机械工程企业还未实现智能化发展,还是以传统的制造模式为主,但可喜的是,机械工程企业一直都在不断改革,借鉴国内外发展较好的机械工程企业的成功经验,在技术、管理、产业结构等各方面开拓创新,将智能化作为企业未来的发展目标。总之,未来的生产是智能化的集约生产,顾客的需求是智能化的服务和产品,因此,企业的生产和管理必须以智能化的发展方向为目标。
虽然目前还存在较多的困难和挑战,但我国机械工程行业的智能化发展趋势总体上是良好的。随着技术越来越成熟,不少企业在国家产业政策和信息技术高速发展的支持下,以市场需求为导向,不断调整产业结构,研发产品技术,将产品向科技化、智能化方向发展,中国机械工程行业一定能够克服当前的困难,走上科技、智能发展的轨道。
三、机械工程智能化发展方向
随着智能化技术的普遍推广,机械工程的智能化发展也在各方面取得了较大的进步,智能化技术已经渗透在机械工程管理、产品、生产设备、科学技术等各个部分,成为影响机械工程发展的重要因素。具体的发展成果从以下几个方面阐述如下:
1.管理智能化。由于智能化管理在机械工程管理中的逐渐渗透,机械工程企业的管理方式也发生了变化,由原来的多层次、交叉式的管理转变成阶梯型管理模式;由原来的人力管理为主转变为微机管理。智能化管理对机械工程企业的生产、销售、市场开发等一系列活动都实时监控、合理决策,并针对运行结果及时给出正负反馈,以指示下一步的生产活动。这样的管理模式,一方面使管理信息更透明化,提高了管理效率;另一方面也减少了人员浪费,为企业节省人力和物力,同时减少了人为差错对企业管理的影响。
科学技术的发展促进了管理模式的改变,智能管理模式的发展也提高了机械工程的整体发展。智能化管理模式的推广,使得机械工程企业能够更好地预测市场环境的变化和风险,管理决策能够快速适应市场的需求。因此,智能化管理模式的应用更有利于机械工程企业抓住国际和国内形势下的机遇而发展。
2.产品智能化。随着时代的发展,尤其是进入21世纪,消费者对产品的需求趋向个性化、多样化、智能化,这种不断提高的需求要求促使机械工程企业由传统的劳动力生产转向技术生产,不断需求创新。以满足顾客的需求为目标。智能化产品可以拥有多种人脑的分析功能,如远程控制功能、定时控制功能、联动控制功能等。如针对不同领域的机械工程产品,安装不同类型的传感器(热敏传感器、压力传感器、位置传感器等),能对外界信号进行感知、分析;在产品上安装控制器,可以模拟人脑分析、判断、处理接收到的外界信号,从而实现产品智能化。机械工程智能化产品常有的几种仪器仪表包括有:集散控制系统、单片机+数码显示管+电子线路,可以达到分级控制、灵活配置、智能管理的效果。
3.机械工程设备智能化。在现代社会里,随着信息化建设的不断深入,许多机器设备都趋向自动化、科技化、智能化发展,智能化设备的应用促进了智能管理模式的发展,管理水平的提高。智能设备的管理,使得管理人员能够通过设备性能参数的变化及时了解设备运行状态及生产状况,有故障发生时,系统设备能够及时给出预警信号,不会造成生产的损失。
机械工程设备(如加工机械、动力机械等)的运行状态是机械工程生产效率的基础,对机械工程企业以至于国民经济发展都具有重要影响。根据机械设备的结构、工作性能、工作效率的不同,机械工程的运行效率、任务目标等也是不同的。
4.科学技术智能化。科学技术智能化是实现产品智能化、生产设备智能化和管理智能化的基础。科技智能化运用在机械工程生产各个方面,如导航技术、远程控制技术、微显微技术等的运用。因此,现代机械工程企业要不断地关注最新科学技术的发展,并将其应用在生产中。由于机械工程不同领域对产品结构、性能等的需求不同,机械工程智能化产品发展的模式、目标等也不同,对不同领域的智能化产品的生产应该根据具体需求而有有所差别。不能采用“一概而论”的方式,要针对具体需求,进行适当的技术、设备选择配置,使机械工程智能化生产更有效率,智能化产品更好的满足顾客的需求。
四、结论与展望
综上所述,机械工程智能化发展对于国民经济、生产和生活的重要意义,本文主要对机械工程智能化发展的重要意义以及发展现状进行了综合概述,在此基础上,对机械工程智能化发展方向在管理智能化、产品智能化、机械工程设备智能化和科学技术智能化四个方面进行了详细的论述。当然,要构建科学的、合理的、系统的机械工程智能化发展体系还有待未来进一步的研究、探索,总之,只要我们正视机械工程智能化发展过程中出现的各种问题,积极拟定措施并实施,就一定能够合理利用现有的资源以及创新的技术,不断满足顾客的需求以及生产、生活的需要,保证机械工程未来的智能化发展顺利。
【参考文献】
[1],杨金勇.浅谈机械制造的智能化技术与机电一体化的结合发展及趋势[J].黑龙江科技信息.2010,(12):18一19.
【关键词】机械工程;智能化
机械行业在过去的几十年里发挥了极大的作用,人们对于它的探索从未停止过,人们像真正的走入机械行业,进行不断地挖掘。从科技的角度讲,现阶段我们处于信息化、智能化的阶段,机械行业也应该向这方面发展。人们早已经迈开了探索的步伐,机械智能化是未来的大趋势,相对传统相比较,融入了更多地科学技术,操作变得更加的方便。与此同时,也遇到了很多的阻力,面对于这些阻力我们要以平常的心态去面对,阻力越大,对于行业的跨越式发展越重要,只有把这些问题解决了,那么向前更好地发展。下面这篇文章从很多的角度进行了讨论,希望能够对大家在这方面的认识有所帮助。
1、当前我国机械工程智能化的发展现状
第一,我国机械工程智能化水平得到有效提升。政府相关部门的大力扶持,使得人们更加的关注先进的机械设备以及技术,在智能化方面慢慢的与国际接轨,与此同时于我国的特色相结合,慢慢的形成了具有中国特色社的智能化体系。第二,机械工程智能化成为我国企业未来提升管理水平的重要法宝。各行各业都得到了很大的发展,对于机械的需求在不断地增强,市场的大环境向好的趋势发展,机械行业面临着非常严峻的市场竞争状态,怎样能够获得企业的认可是当前面临的非常重要的一个方面,智能化是目前大家公认的一个发展的方向,想要收到更好的收益,那么就要不断地不断地提升智能化机械设备的质量。我国在机械工程智能化发展方面显然取得了一定的成效,但是与国外发达国家相比,我国起步较晚,缺乏经验。在机械工程智能化研究中还遇到了很多困难,主要有以下几点:第一,我国机械工程智能化水平存在严重缺陷,这主要是因为我国的科学技术水平与发达国家科学技术水平相比还有很大差距,这就使得机械工程的精密度等各方面都有所不足,也直接影响了我国机械工程智能化发展的步伐。第二,信息管理水平还有待提升。现阶段思维操作采用的是模拟人脑,但是初级阶段有很多的方面还是不如人的大脑灵敏与机制,这样就要求我们进行不断地研究克服更多地苦难,使其更加的接近我们人的大脑进行智能化管理,这将是我们之后一个相当长时期的发展方向。第三,要不断更新企业管理者的思想观念。很多的企业经营者对于智能化设备的认识不够,很多人认为传统的设备更加适合工人,改为新的设备加大成本不投入,以此同时对于新的员工还要进行培训,这样使得智能化机械设备很难得普及。
2、机械工程智能化发展方向
2.1管理智能化。在传统企业管理模式中,企业管理者对于机械设备的管理没有充分认识,在机械设备维护上不够重视,这就导致企业机械设备的过度使用或者没有达到使用年限。机械工程智能化管理是采用了分段式管理模式,这样的模式能够起到了很好的溯源,具体的工作能够很好地具体的到达每个负责人,在整体的过程中通过生产销售有机相结合,生产过程中能够及时的得到市场的反馈问题,在生产的过程中起到了很好的指导作用。这方面的管理在人员方面有很大的降低,对于产品的质量得到了很好的保证,监控的力度得到了增强。
2.2产品智能化。随着经济水平的不断提升,社会也在不断进步,消费者对产品的需求也在逐渐改变,由传统的实用化转向个性化、多样化、智能化。设备的关注的方面很多,对于功能与质量方面是必然的,与此同时对于设备的外貌以及质量也是非常的关注。对于某些数据要有自行分析处理功能,这样能够更好地调控。
2.3性能发展方向。2.3.1高速高精度高效化。由于采用了高速CPU芯片、多CPU控制系统、RISC芯片,以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统,此外,采取能有效改善机床动、静态特性等的措施,大大提高了机床的高速高精高效化。2.3.2工艺复合性和多轴化。复合加工正朝着多轴、多系列控制功能的方向发展。在机床换刀、转台等工艺实现的过程中呈现一步到位的状态,这样减少了中间换刀等工序,使得操作变得简单化,不再像以前那么复杂,大大的节约了时间,将是之后发展的一个重要的方向。2.3.3实时智能化。现代机械的智能化与传统的智能化概念有着本质区别,之前的智能化是指通过人工调控来实现任务的自动调度与分配,并保证完成任务。但是现代的机械智能化则是指使机械按照人类的行为实现运行和自作,能够实现实时智能化。
3、加强人员培训
对于机械大家都是非常的了解,对于智能化机械生产来讲人们了解的就不是很多了,对于这方面的生产工作人员来讲了解的不是多。在长期调查发现,科研人才非常的匮乏,为了更好地占领市场,很多的企业不按照正常的竞争渠道进行人才的招聘,但是又非常的容易被下一家挖走,十分的不利于企业的团队建设。这样的状况使得很多的企业面临困境。一些企业已经找到了很好的解决方案,对于基层的员工进行专业课的授课,使其进行充电,对于优秀的学员进行进一步的选拔,作为重点培养对象。针对于选拔的学员进行深造学习,目的就是日后成为企业的骨干员工。作为企业一定要加大奖惩力度,这样能够更好地调动员工们的积极性,针对于长期成绩不合格的进行相应的惩罚,针对于一直有意的进行奖励。组织一些与其他企业的交流活动,这样能够更好的增加大家的阅历。人才在未来的发展中非常的重要,现阶段的储备就是为了明天能够更好地拥有市场。
结束语
经济不断地发展我们的社会发生了天翻地覆的变化,经济带动科技的不断地发展,科技也促进了经济的前行,发展现代机械就要跟紧时代的步伐,与时俱进,这有这样才能够更好地面临发展。上文针对于机械智能化进行了深入的探讨,针对于目前的状态,发展前景,以及遇到的问题,使得我们认识的更加的清晰。发展的大趋势是好的,遇到问题是正常的,但是只要沿着当前的发展趋势走下去在不久的将来一定会去的更大的进步。
关键词:机械工程;智能化;重要性;发展趋势
引 言:新经济时代是智能化的时代,经过长时间的研究拓展, 智能化有了长足的发展,而科学技术的逐渐进步和人们需求的日渐增加正是智能化发展的现实基础。目前,智能化技术逐渐运用到社会发展的各个领域,影响着人们生活的方方面面,为人们的生活提供了便捷。
1 实现机械工程智能化的重要性
1.1 机械工程作为一种与机械的生产和应用具有密切关系的学科,其通过对科学和实践的有机结合,在机械设备问题的解决过程中起到了至关重要的作用。而在社会的发展和运行过程中,机械设备作为拓展生产范围和促进生产事业发展的重要载体,因而在各行各业中各种机械得到了广泛地应用,加上机械工程中包含了多种机械与控制技术,在机械研发与应用过程中都离不开机械工程的应用,因而必须对机械工程进行有效的分析。
1.2 智能化涉及了方方面面的技术知识,因而在时代的发展过程中,智能化是未来发展的必然趋势,尤其是随着科学技术的不断发展,为智能化的发展注入了强劲的动力,使智能化的广度与深度得到了极大的拓展,因而机械工程的智能化对于我国机械事业的发展具有不可磨灭的贡献,加上其发展前景十分广阔,因此必须对智能化的机械工程发展趋势进行探究。此外,机械工程在人类的生存、生产和生活过程中提供了良好的物质基础,能有效促进企业生产机械设备的安全高效运行,通过机械工程智能化的实现,为社会生产力的发展注入强大的动力,并通过智能化的实现降低生态环境的影响,所以实现机械工程的智能就显得十分必要。
2 机械工程智能化要点分析
2.1机械工程
机械工程是与机械生产和使用密切相关的学科, 通过科学与实践经验的结合,解决与机械设备相关的各种问题,具体来说,社会生产离不开机械设备, 没有机械设备的生产只能是小范围的生产, 并不能实现规模性生产,机械工程的出现使得机械设备的使用更为普遍, 从而使规模经济成为可能。机械工程涉及机械、控制技术等多种知识, 研究机械的研发、使用以及维修等多种内容, 始终贯穿于产品生产的各个环节, 广泛应用于社会发展的各个领域。
2.2智能化
智能化是社会发展的总体趋势, 它并不是一个简单的涵义,而是一个涵盖较广的综合体系,这一体系涉及多种技术, 并将这些技术运用在某一特定用途中的智能化的综合。随着科学技术的进步, 智能化不断发展,智能化程度的加深以及智能化技术的发展使得智能化的应用范围越来越广, 逐渐拓展到建筑、生产等多个领域而科学技术的日益更新更是为智能化不断创新, 从而拓宽了智能化的深度和广度。同时, 新时代的经济要求决定了智能化发展的必要性。总之, 智能化在未来具有极为方阔的发展前景。
3 机械工程智能化发展现状
由于我国目前的国情以及技术、信息等的限制,我国部分机械工程企业还未实现智能化发展,还是以传统的制造模式为主,但可喜的是,机械工程企业一直都在不断改革,借鉴国内外发展较好的机械工程企业的成功经验,在技术、管理、产业结构等各方面开拓创新,将智能化作为企业未来的发展目标。总之,未来的生产是智能化的集约生产,顾客的需求是智能化的服务和产品,因此,企业的生产和管理必须以智能化的发展方向为目标。随着技术越来越成熟,不少企业在国家产业政策和信息技术的支持下,以市场需求为导向,不断调整产业结构,研发产品技术,将产品向科技化、智能化方向发展,中国机械工程行业一定能够克服困难,走上科技、智能发展的轨道。
4 机械工程智能化的发展趋势
4.1管理智能化方向
由于智能化管理在机械工程管理中的逐渐渗透,机械工程企业的管理方式也发生了变化,由原来的多层次、交叉式的管理转变成阶梯型管理模式,由原来的人力管理为主转变为微机管理。智能化管理对机械工程企业的生产、销售、市场开发等一系列活动都实时监控、合理决策,并针对运行结果及时给出正负反馈,以指示下一步的生产活动。这样的管理模式,一方面使管理信息更透明化,提高了管理效率。另一方面也减少了人员浪费,为企业节省人力和物力,同时减少了人为差错对企业管理的影响。智能管理模式的发展也提高了机械工程的整体发展。智能化管理模式的推广,使得机械工程企业能够更好地预测市场环境的变化和风险,管理决策能够快速适应市场的需求。因此,智能化管理模式的应用更有利于机械工程企业抓住国际和国内形势下的机遇而发展。
4.2产品智能化
随着时代的发展,消费者对产品的需求趋向个性化、多样化、智能化,这种不断提高的需求要求促使机械工程企业由传统的劳动力生产转向技术生产,不断创新,以满足顾客的需求为目标。智能化产品可以拥有多种人脑的分析功能,如远程控制功能、定时控制功能、联动控制功能等。如针对不同领域的机械工程产品,安装不同类型的传感器(热敏传感器、压力传感器、位置传感器等),能对外界信号进行感知、分析。在产品上安装控制器,可以模拟人脑分析、判断、处理接收到的外界信号,从而实现产品智能化。机械工程智能化产品常有的几种仪器仪表包括有:集散控制系统、单片机+数码显示管+电子线路,可以达到分级控制、灵活配置、智能管理的效果。
4.3机械工程设备智能化
在现代社会里,随着信息化建设的不断深入,许多机器设备都趋向自动化、科技化、智能化发展,智能化设备的应用促进了智能管理模式的发展,管理水平的提高。智能设备的管理,使得管理人员能够通过设备性能参数的变化及时了解设备运行状态及生产状况,有故障发生时,系统设备能够及时给出预警信号,不会造成生产的损失。机械工程设备(如加工机械、动力机械等)的运行状态是机械工程生产效率的基础,对机械工程企业以至于国民经济发展都具有重要影响。根据机械设备的结构、工作性能、工作效率的不同,机械工程的运行效率、任务目标等也是不同的。
4.4科学技术智能化
科学技术智能化是实现产品智能化、生产设备智能化和管理智能化的基础。科技智能化运用在机械工程生产各个方面,如导航技术、远程控制技术、微显微技术等的运用。因此,现代机械工程企业要不断地关注最新科学技术的发展,并将其应用在生产中。由于机械工程不同领域对产品结构、性能等的需求不同,机械工程智能化产品发展的模式、目标等也不同,对不同领域的智能化产品的生产应该根据具体需求而有有所差别。不能采用“一概而论”的方式,要针对具体需求,进行适当的技术、设备选择配置,使机械工程智能化生产更有效率,智能化产品更好的满足顾客的需求。
5 结束语
机械工程智能化发展对于国民生产、生活以及国民经济的发展等方面都具有重大意义,要构建科学的、合理的、系统的机械工程智能化发展体系还有待未来进一步的研究、探索。总之,只要我们正视机械工程智能化发展过程中出现的各种问题,积极拟定措施并实施,就一定能够合理利用现有的资源以及创新的技术,不断满足顾客的需求以及生产、生活的需要,保证机械工程未来的智能化发展顺利。
参考文献:
[1]王朝.机械工程智能化的发展趋势探讨[J].机械工程,2012(3).
包括近30家汽车企业、汽车行业专家学者、汽车消费者等在内的逾百位嘉宾及行业人士共同参与了这一年度车坛盛典,一起畅谈未来的汽车智能化发展趋势,畅想未来美好的汽车互联生活。
移动互联改变汽车行业
论坛在轻松的氛围中展开,主办方代表汽车周刊出版人郭登礼、车云网创始人、CEO程李及易车公司总裁邵京宁分别就汽车智能化这一论坛主题发表致辞。
汽车智能化的未来发展,在很大程度上将不再由汽车主机厂商主导,IT、通讯、互联网、电子等相关企业都将主动参与进来,苹果的CarPlay、谷歌的安卓等操作系统相继发力汽车智能领域就是典型的例子。
在汽车智能化潮流的驱动下,车企与互联网科技公司在汽车“软”实力开发方面将进一步提速。以智能手机和汽车显示屏为终端的互联网信息技术的集成,以及背后的服务提供商,将会再次改变汽车产业的发展轨迹。
不同观点激烈碰撞
据可靠消息,到2015年,美国能在行驶中连接上网的汽车将从目前的150万辆激增到2950万辆。当国际车企巨头与IT巨头牵手进入汽车智能化时代之时,国内汽车电子企业也开始加快转型升级。此外,根据与会专家预计,2015年中国智能汽车的市场规模将超过1500亿元。不过,如何让汽车智能的可靠性、便利性等被更多消费者了解和接受,仍是中国车企面临的巨大课题。
“汽车将成为一个智能的终端,通过汽车这个载体,实现网络沟通、实现智能化使用,这种趋势已变的越来越清晰。”东风雷诺销售本部本部长陈玮在谈到智能化对汽车行业的冲击时做出如此论断。
而广州日报汽车版主编汪云青则认为“汽车永远不会成为智能移动互联终端,车的本质永远就是交通,但智能互联技术在车上会得到更广泛的应用。”
类似的激烈碰撞在“智领未来――中国汽车媒体智库高峰论坛”上轮番上演,在汽车产品同质化日趋严重的今天,或许只有关于未来的话题才能引起人们如此多的关注与重视,而普通消费者也可以从中窥探到汽车未来发展的种种趋势,这是本次论坛带给与会者最深切的感受。
揭晓年度智能汽车大奖
关键词: 低压设备,问题,趋势,对比
中图分类号:TM642+.2文献标识码: A 文章编号:
引言
低压成套设备在电力控制系统中具有重要的作用,可以负责对电能进行控制,保护等,是电力系统的枢纽,深入到社会的各个方面,其应用相当的广泛,直接影响着人们的工作、生活以及安全等方面。随着经济的发展,对整个电力提出了更高的要求,保证电力系统运行的可靠性、安全性,花费费用少等,已经成为低压成套设备所面临着巨大的挑战。电力控制中低压成套设备如何实现电力有效地控制,保护、测量等已经成为一个重要的研究内容之一。电能的大部分都是通过低压设备来控制的,与材料,电器、加工工艺等发展都息息相关,直接关系到人民的生活水平的提高,压成套设备的发展关系到一个国家的科技水平的提高。
低压成套设备现状分析
1.1低压成套设备概述
低压成套设备可以进行电能设备的分配、转换、保护与测量等功能,在社会发展中具有重要的作用。先前,我国低压成套设备的发展处于比较低级的阶段,整个产品的品种比较单一、质量不好、参数不高、设备能力落后,严重的滞后于工业发展。随着改革开放的深入,经历了二十多年的发展,我国的低压成套设备取得了长足的进步与较大的发展空间,使得整个低压设备行业更新速度不断加快,行业质量与国际之间的差距越来越小。进入21世纪以来,我国低压设备与国际之间进行了很好的接轨,按照国际与国际标准来生产低压成套设备。引进了计算机辅助设计的方式代替了手工的操作,减少了人为误差的产生。同时通过引进先进的加工设备以及连接发那个是,柜体的质量得到了很大程度的提高,设计更加合理、更可靠。低压元器件的加工工艺更加合理,稳定性不断提高,智能化水平不断的提升,保护更加安全,控制更加智能化等。随着时代的发展,成套设备也出现了日新月异的变化,包含的种类多,有诸多系列例如GBD、GDT系列,PGL系列,GCD系列,PZ系等,这些产品适用着不同用户的需求,形成不同的生产企业,达到了国际先进的水平。
1.2我国低压成套设备存在的问题
虽然经历了近三十多年的发展,低压成套设备取得了很大的进步,产量以及价值都取得了相当大的成功。但是产品的性能指标以及质量难以达到社会发展的需要,与国际上先进的低压成套设备的生产具有很多的差距。具体的不足之处表现在以下几个方面:
低压成套设备缺少知名产品,产品的质量得不到保证
现在的大部分生产厂家,还是采用以前的作业生产方式,加工工艺、设备、技术指标、等都比较粗放,没有形成统一的标准,整体的制造生产水平还是比较低下。且没有知名产品的思想意识,产品的质量低下与用户的满意度相差很大不,与国际质量标准还是具有很大的差距。
企业的创新能力不足
大部分企业的技术力量比较薄弱,不具备自身独立的研发能力,生产同型号的产品的厂商比较集中,投入到产品创新的资金没有得到重视,往往都是通过买卖技术、仿造、组装的方式进行作业生产,与当前的低压设备的发展相违背。
产品分配不合理
设备的要求。产品的层次、环境等决定了低压成套设备生产的层次,以提供给不同客户的需要。而我国现有的条件下,虽然种类繁多,但是针对某一特定的产品生产的比较多,没有很好的适应性,中低档的低压成套设备比较多,高层次的产品与种类有着严重的缺口,严重的影响着低压成套设备的发展。
智能化低
现在智能控制已经成为低压成套设备的主要发展方向之一。而我国现在还处于低级阶段,智能化水平相当低下,控制手段还是停留在以前的人工操作方式,严重的制约着生产的发展。
基础工业比较薄弱
低压成套设备生产中的使用的材料往往强度不够、绝缘性比较差、防水、防尘的能力不足,一些材料指标严重超标,辅助零件的生产之后等基础工业薄弱,影响整个低压成套设备的生产质量。
1.3低压成套设备的发展趋势
随着科技的发展,低压成套设备的发展也伴随着巨大的改变。通过不断的创新,整个设备的技术能力得到了很大的提升。低压成套设备的发展趋势主要表现在以下几个方面:
新材料、新手段与新技术的的不断应用,通过提高了导线的纯度、强度、使用寿命、绝缘能力等,使得整个低压系统的稳定性与安全性得到了保证。
低压设备的设计容量及其功能会得到不断的提升,设备生产更加的标准化,有很好的扩张是一个发展趋势。
未来的低压成套设备更加的环保节能,无功补偿方式会得到更好的应用,节能方式也会不断的提高。
低压成套设备的发展更加的智能化,其智能化检测、控制、保护等成为以后的发展方向之一,通过此方式可以及时的找到设备存在的问题,更好的实现低压成套设备的智能化运行。
国外低压成套设备发展
在整个低压设备的生产中,国外走在了发展的前列。国外的低压设备的生产企业现在几种在生产控制领域,开展低压成套设备的智能化、集成化、数字化控制保护;产品设计形式结构化与模块化、标准化设计;具有设计简单,维护相当方便的特点,低压设备具有很好的可靠性。
国外低压设备发展的智能化不仅控制低压设备的电流、电压等,而且具有很好的控制保护的能力,经过数字化监控手段,实现低压设备的过程的有效保护的能力。实现设备的智能化一方面要保证设备在任何环境下的可靠性工作,保证保护对象例如变压器、电动机等的安全;另一方面,加强配套的设备的过程监控手段,提高设备运行的可靠性;第三,基础元件的设计更加合理,实现电网运行自动化,过程控制自动化。
同时国外低压设备的智能化,建立了过程控制监控系统,进行设备运行中的各种数据信息的提取与反馈,通过数字化分析的功能,提高设备保护、控制、监控的能力,形成一体化的、智能化的过程控制系统。
低压设备的生产比较合理,适应于各种环境下的设备运行,型号的分布比较合理化,大众化,具有很好的层次性。不断的进行设备的创新,工艺创新、以产品创新作为企业生产发展的第一要务,推进产品的不断变革,提高企业的竞争能力。同时设备的材料的生产与研究不仅具有很好的防水、防电、绝缘性、强度好的功能,而且低压设备具有很好的融合性,提高了整体的设备的性能。
我国采取的措施
针对我国的低压设备的存在的问题,以及当前的发展趋势,结合国内外研究的现状进行低压设备的分析,针对我国自身的特点,提出相对应的解决措施。主要措施如下:
低压成套设备层次性发展
不断的发展各种型号的低压设备,不断的开发新的型号,在高端、中低端行业都进行一系列的改革措施,推动各行各业的发展。不断的进行设备、加工工艺、技术革新,提升低压设备的质量性能。通过进行低压成套设备的标准化与设计的规范化,从而提高整个行业的快速发展,使低压成套设备在各个行业、环境都能有很好的适用性。
创新技术发展
推动低压成套设备的创新性发展,不断的变革新技术,新方法,加大产品研发的能力与资金的投入。同时加大对材料的研究力度,提高低压设备材料的性能,保证材料在恶劣的环境中具有良好的性能指标。进行一些无功补偿装置的创新性设计,实现低压设备的准确、快速、无扰动的能力。
智能化系统
以智能元器件为设计目标,建立起电网的智能控制系统,采用模块化的设计方式,对设备进行计算、测量、保护,通信等;采用数字化的管理方式,对电网中的过程数据信息进行分析,构建数字化监控系统,对数据进行分析处理,实现设备的有效监控与控制。
风险监测
随着电量的提升以及智能化的发展,对低压成套设备的安全性、可靠性提出了更高的要求。进行设备的过程的风险智能监测,反映设备的运行能力与参数信息,不断的反馈与分析,监测过程数据,提高低压成套设备的运行能力与性能。
4 结语
伴随着时代的发展,低压成套设备在电力行业、电气传动、自动控制等行业具有重要的作用,直接关系到生产、居民生活,具有重要的作用。本文通过对低压成套设备的问题以及国内外的现状进行分析,并结合当前低压成套设备的发展趋势,针对我国低压设备发展的特点,提出我国的应对对策与措施,对实现低压成套设备的快速发展,及提高我国低压成套设备的质量具有重要的意义。
参考文献
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关键词:机械制造;自动化技术;特点;发展趋势
为了进一步降低我国机械制造的成本,也为了适应全球自动化科学技术的发展大趋势,自动化技术在我国机械制造中的应用势在必行。当然,不可否认的是,随着自动化技术在我国机械制造中的应用,我国的机械制造成本大幅度降低,且其生产效率也不断提高。我们相信,随着我国的科学技术水平不断发展,机械制造技术还将会有很大程度的提高,最为明显的表现就是其制造的精密度和自动化水平等都有所提高。因此,自动化技术在机械制造行业中的应用是大势所趋,它将影响到我国整个机械制造行业的发展。
1.机械制造自动化技术的特点
自动化技术不断应用于我国机械制造行业,它呈现出了很多不同的特点:第一,机械制造的生产水平高,而且产品的质量更优。由于自动化技术的应用,使得机械制造设备的精密度进一步提高,整个生产过程基本都是由系统自动化控制的,进而减少了人为失误的出现,提高了机械制造产品的合格率。通过自动化技术的应用,只需要由工作人员来启动自动化系统,然后生产仪器就能按照设计好的程序进行自主加工生产,极大地降低了人工强度,还在很大程度上提高了生产的效率。第二,机械制造生产更加安全。我们都知道,自动化技术在机械制造中的应用所涵盖的技术是多方面的,比如计算机技术等。通过自动化技术的应用,机械制造改变了其传统手工加工中的不足,极大地增加了机械设备的安全性,同时还能降低对机械设备后期维护的成本。同时,自动化系统还具有很高的稳定性,如果不出现重大事故,机械制造设备的损耗一般不会过大。第三,改变了我国机械制造行业的劳动形式。随着现代自动化的程度进一步提高,自动化技术在机械制造行业中的应用,最为明显的一个特点就是改变了该行业的劳动形式。传统的机械制造行业,都是由体力劳动完成的,产品的生产精密度也不高。在引进自动化技术后,首先降低了机械制造的人工劳动量,同时产品的精密度和合格率等都得到了极大的提高。因此,自动化技术的应用,不仅降低了我国机械制造行业的人力资源成本,还有效地提高了机械制造的生产效率。
2.我国机械制造自动化技术的发展趋势
2.1自动化技术性能的发展方向
随着全球智能化技术的不断发展,我国已经应用于机械制造中的自动化技术也将会朝着智能化的方向发展。智能化系统是基于计算机模拟人类的思维活动来完成的,最终由计算机指导机械自动化系统执行命令。我们应该能够认识到,自动化与智能化相结合是发展的必然趋势,同时智能化系统又会朝着更加复杂和精确的方向发展。现阶段,衡量机械制造技术好坏的一个关键指标就是其制造的精确度和效率。随着全球信息科学技术的不断发展,传统的机械制造工艺已经无法满足现代人们的需要,尤其是在高端精密领域,由智能化系统控制的机械制造工艺得到了广泛的应用,其制造效率得到很大程度的提高。对一些比较复杂的机械制造工艺来说,通过结合自动化技术与智能化系统的应用后,所带来的是机械制造业的改革。
2.2自动化技术功能的发展方向
多媒体技术的发展和应用已经比较成熟了,将多媒体技术应用于机械制造领域,这是自动化技术功能化的一个重要发展方向。多媒体,是指由计算机和通讯技术结合后,可以在计算机中对图像、数据等进行处理的一种功能。在机械制造数控领域,多媒体技术的应用能够更加高效地对实际生产的数据进行处理,这是我国自动化技术未来最优前景的发展方向。通过多媒体技术的应用,使得机械制造工艺变得更加简单化,由于数控系统所涉及到的软件很多,而且其涉及到的数据量也很大,如果这些数据由人来处理,这就给相关工作人员提出了更高的要求。但是,多媒体技术的应用,只要程序编辑工作人员提前编辑好软件,有简单的操作界面就能高效地完成对这些数据的处理,从而大大降低了工作人员的操作难度。
3.结语
综上所述,在我国机械制造中自动化技术的应用正处在非常关键的发展时期,幸运的是,我国很多机械制造单位已经认识到了应用自动化技术的重大意义。对于机械制造行业来说,只有保证其发展跟得上科学技术发展的潮流,才能保证我国的机械制造技术不至于过于落后,尽量减小我国机械制造行业与西方发达国家之间的差距。因此,对我国的机械制造企业来说,他们应该把握住机械制造未来发展的方向,基于此,不断实现机械制造行业的自动化和智能化发展。
作者:刘剑鹏 单位:长沙市第一中学
参考文献:
[1]杨增光.机械制造自动化技术特点与发展趋势研究[J]装备制造技术,2015(12):204-205
1 概述
网络信息化设备智能化在现阶段可以说有了空前的发展,我国的建设事业也在不断的发生改变,这对于工程机械来讲,其需求不再是一味的增加数量,对于工程机械的技术水平也有了一定的要求。对于工程机械信息化以及智能化的要求,大多都是表现在对于工作部件的控制提高,就目前来看,现代化的机械工厂,大多都是先行材料的输入再到机床的启动以及停止,然后对参数进行调整,直到工件的拆卸以及运输,而这些环节都可以实现数字化以及自动化,无需人为看守。可以说,计算机技术的蓬勃发展,给各个行业都带来了一定程度的影响,当然工程机械行业也会随着其进行相应的改变。
2 工程信息化与智能化发展的概况
鉴于我国大环境的影响,国内的机械信息化以及智能化的发展状况相比国外还有一定的差距。一直以来,国际市场上工程机械技术大多都被欧美等集团所垄断,就目前来看,国外的大部分智能化机械设备都拥有者远程监控以及只能维护等功能;由于我国信息化及智能化工程机械研究比较晚,在上个世纪末我国才首次开展工程机械机器人化技术的研究,大多高等院校以及研究机构等工程机械生产企业进行联合研发。我国的工程机械信息化与智能化在研究之初,几乎所有的控制软件都是进口而来,国内的主机厂家设计人员大多也是以电气系统的设计以及原件选型为主要任务,在这种情况下,就大幅度的制约了我国的工程机械化技术的发展。之后我国开始引用了国外所生产的控制器,而设计人员也开始根据工程机械主机控制策略再次进行了开发,而这段时间内,设计人员开始对控制模型的搭建有所重视,但因为控制器大多进口,我国的工程机械信息化以及智能化的领域还处于初步阶段。而随着不断的研究以及大量人力物力的投入,我国的机械工程逐渐的推出了一系列的产品,知道现在开始了现代化的技术开发,并且对工程机械控制策略进行了验证,就目前来看,我国得给欧诺工程机械行业已经进入到了飞速发展的阶段,但值得一提的是,变速器以及高液压件等等关键性的零件还是会依赖进口,这在一定程度上还是制约了我国整体工程机械生产的扩张。
3 工程机械技术发展现状
我国制造装备自动化程度不高的原因,有一部分是由于沿袭了欧美等发达国家的电气化以及自动化的发展历程;而我国是属于赶超型工业,其工业自动化水平偏低很严重。另一种现象就是信息化水平不高,其原因是大多企业信息化系统效果无法完美的发挥,没有发挥有效的集成提升将制造执行系统还有经营管理系统进行融合,而智能化缺少一定的挤出。
4 工程机械信息化与智能化的发展方向
工程机械信息化以及智能化其是一个从低级到高级的发展方向,并且从简单到复杂,从不完善到完善的一个发展过程,工程机械信息化以及智能化说的,是在工程机械中利用信息的采集以及智能的控制技术,使得工程机械有一定程度的自我感知以及自我控制能力。随着科学技术的不断进步,现代化施工项目大型化的需求所在,新研发的工程机械不单单需要实现集成化操作智能控制,还需要将这些组成一个机遇网络智能化集群协同的控制系统,只有这样才可以有效的使得项目施工效率有所提高的同时降低不必要的耗能。就我国现阶段工程机械化产品的信息化以及智能化来看,其已经成为世界工程重要发展方向之一,工程机械的智能化指的是工程机械利用工程机械集成的信息,利用计算机微控制器,给予系统的程序进而达到理想的控制目的,而工程机械化则是包括了售前的信息以及售后的信息,如果售前信息以及售后信息都得到了有效的信息集成,那么在读取时则会方便很多,对于极其使用以及管理还有日后的养护对于维修等等程序,将会更加的快捷。
智能化制造技术可以轻松的实现高效以及低耗能、质量优秀等,其提高了产品对于多变的市场适应能力以及提高企业自身的竞争能力。智能化制造技术不单单局限于制造的工艺,更是涵盖了整个市场的分析以及生产的管理还有相关的销售维护等等。智能化制造技术更加强调人与管理还有信息和技术的四维集成,不单单涉及到物品的质量,更涉及到能量以及信息流等。总的来讲,工程机械设备利用信息技术以及网络技术的智能控制技术在进行融会贯通之后更加的适应现在的社会。
4.1 多技术的融合
利用计算机一级微型的传感器还有网络控制技术等先进技术的融合,对工程机械技术在应用中出现的各种问题解决,例如使用无人操作技术还有声控劲爆技术一级自动称重技术等等。
4.2 机械故障诊断技术
就现阶段来看,我国工程机械技术信息化以及智能化在有了一定进步的同时,工程机械设备的维护以及相关故障修理还是比较落后,其大多停留在人为维修以及养护的阶段。而未来我国工程机械技术发展中,机械故障诊断技术以及信息化和智能化必须得到提高,来补充这一块的短板。
4.3 智能信息管理技术
现阶段,我国的工程作业地点相比之下比较集中,对于工程机械设备的管理,其信息化以及智能化也是刚刚起步。对于智能化以及信息化的管理技术的完善将成为我国接下来工作的重点所在,只有在保障工程机械设备得到良好运转以及保养的前提下,工程机械的作业才会得到一定的提高。
5 工程机械行业信息化智能化制造发展趋势
无人驾驶技术在这些年,得到了快速的发展,而无人驾驶技术也是工程机械信息化以及智能化的一个发展趋势。在特殊的环境中例如易坍塌区域、易爆炸区域,有辐射区域中作业,甚至是深海以及外太空作业,都需要有遥控装置,并且使用高智能的无人驾驶工程机械。随着自动控制以及机器人还有网络通信技术对工程机械领域不断的发展,利用导航以及位置诱导原理,基于无线或者是有线的通信对其进行操作,并对信息等进行分析处理。
自从十二五规划对我国的工程机械行业发展提出要求之后,自动化的生产以及数字化还有自动化等等为基础的智能化制造成为了现阶段各个行业的标准。如温岭2015年我国工程机械行业的固定资产达到了惊人的一千亿,在这其中,对智能化制造方面的投入高达三百亿,占据总资产的三分之一,这也使得我国工程机械行业的整体智能化水平得到了一个大跨步的提高。
6 结束语
工程机械信息化与智能化是将计算机技术以及自动控制还有相关网络技术等融合到一起,随着计算机的发展,工程机械信息化以及智能化必定会得到不断的发展,给我国的工程机械行业提供更多的发展方向。
参考文献
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【关键词】仪器仪表;国内;国外;发展趋势
综观科学上的重大发现,往往是由于新的观测手段的发明而开展起来的。以物理学诺贝尔奖金获得者为例,百分之五十的工作是得益于新的仪器或测试手段的发明创造。仪器仪表也是实现信息的获取、转换、存贮、处理和揭示物质运动的必备工具,仪器仪表装备水平在很大程度上反映出一个国家的生产力发展和现代化水平。
1 仪器仪表发展概况
50年代初期,仪器仪表取得了重大突破,数字技术的出现使各种数字仪器得以问世,把模拟仪器的精度、分辨力与测量速度提高了几个量级,为实现测试自动化打下了良好的基础。
60年代中期,测量技术又一次取得了进展,计算机的引入,使仪器的功能发生了质的变化,从个别电量的测量转变成测量整个系统的特征参数,从单纯的接收、显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出,从用单个仪器进行测量转变成用测量系统进行测量。
70年代,计算机技术在仪器仪表中的进一步渗透,使电子仪器在传统的时域与频域之外,又出现了数据域(Data domain)测试。
80年代,由于微处理器被用到仪器中,仪器前面板开始朝键盘化方向发展,过去直观的用于调节时基或幅度的旋转度盘,选择电压电流等量程或功能的滑动开关,通、断开关键已经消失。测量系统的主要模式,是采用机柜形式,全部通过IEEE-488总线送到一个控制器上。测试时,可用丰富的BASIC语言程序来高速测试。不同于传统独立仪器模式的个人仪器(Personal instrument)已经得到了发展。
90年代,仪器仪表与测量科学进一步取得重大的突破性进展。这个进展的主要标志是仪器仪表智能化程度的提高。突出表现在以下几个方面。
1.1 微电子技术的进步将更深刻地影响仪器仪表的设计;
1.2 DSP芯片的大量问世,使仪器仪表数字信号处理功能大大加强;
1.3 微型机的发展,使仪器仪表具有更强的数据处理能力;
1.4 图像处理功能的增加十分普遍;
1.5 VXI总线得到广泛的应用。
2 国内仪器仪表水平及发展趋势
仪器仪表行业整体综合技术水平达到国际80年代中期水平,微电子技术和计算机技术在仪器仪表产品中普遍采用,约15%的产品实现了智能化,达到国际90年代水平;30%的产品实现了数字化,达到国际80年代末期水平。综合服务能力显著提:可以承接30万-60万千瓦火电站、核电站、30万吨合成氨、120吨转炉、日产30 万立方米城市煤气站工程、成套大型炉窑等大型工程成套控制项目。
大类产品满足需要程度:中高档科学测试仪器国内市场满足率为30%,中低档科学仪器满足率65%;生产过程测量控制仪表及系统产品在大型工程项目中的品种满足率达50%,中小型工程达70%。进口产品往往是科研、生产所需的重大、关键设备,技术含量大,附加值高。
产业从无到有、从小到大、初步形成了门类比较齐全的仪器仪表生产、科研、营销体系。建成了一批科研开发机构(其中机械系统的仪器仪表专业科研所20家,国家级工程研究中心3家、企业技术中心5家,国家级产品质量检测中心9家);培养了一批专业的经营、管理、技术人才。特别是部分中低档产品形成了自己的优势和特色各种数字万用表、电度表、水表、煤气表、水准仪、中低档光学显微镜、望远镜等产量世界前列,在基本满足国内需要的同时,大量出口。
通过科技攻关、联合开发、合资合作和引进技术消化吸收国产化等多种形式,使我国仪器仪表行业部分中高档主导产品缩小了与国际先进水平的差距,并形成生产能力。自主开发的主要产品包括中小型DCS、现场总线智能仪表、总线式测试系统、汽车专用检测试验设备、超声诊断仪器、微波等离子光谱、新型扩散硅敏感元件等,引进技术国产化的主要产品有记录仪、精小型调节阀、新型变送器、光谱、色谱、扫描电镜、水质分析仪、专用复合材料等;合资合作的主要产品有大型DCS、EJA、流量计、电子经纬仪、动平衡试验机、高低温试验仪器等。
一批国有、集体、民营、三资企业和科研院所通过市场竞争,在行业中脱颖而出,并显现出良好发展势头和后劲,已形成主导、核心力量。
3 国外科技目前水平及发展趋势
3.1 数字化、智能化
由于微电子技术的进步,仪器仪表产品进一步与微处理器、PC技术融合,仪器仪表的数字化、智能化水平不断得到提高。以美国德州仪器公司提出的“DSPS”概念为例,以DSP芯片为核心,配合先进的混合信号电路、ASIC电路、 元件及开发工具等提供整个应用系统的解决方案。
仪器仪表中采用了大量的超大规模集成(VLSI)的新器件、表面贴装技术(SMT)、多层线路板印刷、圆片规模集成(WSI)和多芯片模块(MCM)等新工艺,CAD、CAM、CAPP 、CAT等计算机辅助手段,使多媒体技术、人机交互、模糊控制、 人工神经元网络等新技术在现代仪器仪表中得到了广泛应用。
3.2 网络化
当前国际上现场总线与智能仪表的发展呈现多种总线及其仪表共存发展的局面。HART、FF、Profibus、Lonworks、WorldFIP、CAN 等总线都从应用于某一领域不断向其他领域扩展。
多种智能化仪器仪表已陆续推向市场,仪器仪表正经历着深刻的智能化变革。集成测试系统也走向了网络化,各台仪器之间通过GPIB总线、VXI总线相连。
3.3 微型化
MEMS是80年代中末期发达国家重点发展的领域之一,被视为21世纪广泛应用的新技术。被列为美国“对国家安全及繁荣有重大影响”的22项重大技术之一的传感器及信号处理技术,主要是依托微型化技术。应用MEMS技术的微型仪器仪表被称为芯片上的仪器仪表,MEMS产品包括汽车加速计,压力、化学、流量传器、微光谱仪等产品,广泛应用于环境科学、航天、生物医疗、汽车工业、军事、工业控制等领域。
MEMS产品在国外发达国家已产业化,年增长率高达10%-20%,预计2001年MEMS产品将形成高于80亿美元的潜在市场。美国德州仪器、罗斯蒙特、德国Karlsruhe研究中心、摩托罗拉公司等产品已广泛应用了该技术。
国际市场的仪器仪表在技术上向数字化、智能化、网络化、微型化发展,也可分类描述为:科学测试仪器正由单台智能化逐步走向通用模件化并实现即插即用,灵活方便地组成针对不同对象的自动测试系统;难于实现网络化的大型科学仪器,向更高的测量精度、高可靠性和环境适应性方向发展,其使用的自动化水平不断提高,并普遍具有自补偿、自诊断、故障处理等智能化功能。
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