机电一体化产品创新概念设计探析

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摘要：如今机电一体化是发展的必然趋势，其产品是机械运动系统的重要综合组成，其不仅包括了单元构成还涵盖了基本构建，所以在开展概念设计的过程中，必须要以其运动范围中各个项目环节进行整体完善与创新为基础。概念设计非常关键，在生产阶段具有先进活力与创造性，能够对以机电原理、知识为基础进行开发与创造工作产生指导作用。本文通过概述机电一体化产品概念设计、以及创新设计理论，不断提高其概念设计水平以及产品质量。

关键词：机电一体化；产品；概念设计

0引言

在运行机电设备的过程中，其实在进行概念设计时就已经策划好制造方案、生产形式、产品应用途径、功能等方面的数据与参数。所以创新概念设计能够为机电一体化产品未来发展提供正确的方向指导，但是因为其设计内容广泛、设计形式多样并且还需要涉及多个领域，所以在设计过程中需要设计人员拥有丰富的知识与经验。同时在新时代下，机电一体化产品更新换代速度非常快，如果不加快产品设计速度、提高创新设计进程，不仅会降低产品质量，还会让产品丧失竞争优势。所以不仅要强化创新设计意识，还要运用多种现代化设备。

1机电一体化产品概念设计概述

1.1主要内容

机电一体化产品以机电一体化为重要基础，其主要内容是集合基本元、系统和构建。而机电一体化产品设计的主要内容是在产品开发过程中，根据各个项目环节的内容多元化发展产品功能、开发子功能等，从而实现功能、结构需求的具有系统性和全面性的设计活动。此种工作程序非常综合，从初期规划、概念设计到落实计划内容与细节，并且根据实际情况与要求进行完善。其实在进行产品概念设计时可以通过计算机技术进行，但是非程序化的设计内容还需要相关设计人员按照步骤完成。在人机共同完成概念设计的基础上，将其所有设计与开发的过程中分为不同模块，这样可以提高设计工作的层次性与清晰性。目前，大部分国家将概念设计的重点放在调控系统上[1]。此理念初期提出是20世纪70年代，在多年的发展历程中，其内容逐渐丰富化。如今科学技术发展速度非常快，面对逐渐提高的市场需求以及消费升级现状，必须促进机电一体化产品提高其功能以及可靠性。而互联网时代下，信息技术、微电子技术以及集成技术等，可以为其发展奠定非常优秀的技术基础，同时还能提高其产品的质量[2]。

1.2创新概念设计的重要意义

机电一体化产品创新概念设计的意义非常深层，不仅是对产品品质提出新要求，而且对产品功能、性质提供新保障。其意义主要分为三方面：首先能够直接提高产品质量，因为机电一体化体系具有学科交互性与融合性等特点，所以其内涵非常复杂。所以可知，其实很多机电一体化产品设计与其自身特色并不匹配，很难充分发挥其技术优势和特征。其次就是完善与发展其理论体系，想要增强概念设计的创新性必须建设新形式、理论基础。只有提高概念设计的科学性、稳定性与合理性，才能升级、优化其产品。同时在机电一体化发展过程中，其理论的重要性愈发显著，如QFD理论应用广泛并且非常具有权威性，其对创新概念设计起着非常关键推动作用，同时还进一步建设了完善、先进的机电一体化技术体系。最后就是能够提高生产速率与工作效率，大部分机电一体化产品在设计过程中具备自动处理、调控等功能，能够稳定提高工作效率。如在应用数控机床过程中可以发现，和传统机床相比，其效率高出五到六倍，并且在此过程中不仅能够减少机床数量，还能降低人工成本，提高经济效益[3]。

2机电一体化产品创新概念设计理论探析

2.1创新概念设计的系统原理

此类产品中最重要的就是机电一体化系统，从其本质分析，相比于传统机械，其具有非常强的复杂属性。机电一体化体系主要利用机构动力、信息与控制功效引导电子技术，然后再通过加强其与软件的联合性而打造出一种新型机械系统。从功能分析，机电一体化系统主要包括运动力、机械力等与动力学息息相关的特殊机械，同时还有和机电部件有着密切关系的系统。其实此系统的关键之处在于集成多种技术，如在联合应用控制系统、信息技术以及电工技术的基础上，控制其运动，这种行为并非是技术拼凑，而是通过计算机调控能力来实现元件控制与驱动目标的先进机械系统。其原理研究主要分为三个方面：首先是三环论，专家认为其实机电一体化产品可以主要分为软件、电子与机械三部分；其次是五块论，其产品功能被分为控制、操作、动力、构造与传感检测五个部分；最后是子系统理论，专家认为机电一体化体系主要分为控制与物理系统。其实以上三种理论既有深远意义，也有其限制性。这三种理论非常重视控制和电力，但是忽视了机械主体，同时也没有深入研究关于机电一体化系统中概念设计中模糊与繁琐部分，因此无法充分发挥概念设计作用。所以在概念设计时，应该将其系统主要划分为信息控制、传感检测、执行机构等下属系统，这样可以充分发挥其功能优势[4]。

2.2创新概念设计方法

我国机电一体化发展虽然时间比较短，但是成绩却非常显著。无论在数控技术、工人机器还是计算机集成制造系统领域都颇有成就，所以在对其产品进行创新概念设计时，必须加强各领域知识的融和，要求其具有创新、目标多解等特征。同时还要重视设计者的主观智慧，要加强人机协调[5]。首先要加强人才培养，科技与经济竞争的实质其实就是人才竞争，所以想要对其产品进行创新概念设计必须重视人才的专业性与综合素质，既要从学科专业中培养，要从行业实践中培养。其次要不断开拓市场，提高产品质量，只有通过市场检验才能知道产品的真实效果，才能通过反馈提高产品性能，及时调整其结构。最后就是加强环保技术与概念设计的融合性，不仅要将机械技术、电子技术等技术融入到设计中，还应该看到生产过程中的污染性，所以应该提高材料的利用率，要创新环保技术，改变高产、高污染生产模式。

2.3创新概念设计的未来发展展望

首先机电一体化产品创新概念设计方向为在掌握被测物理量的基础上，建设明确传感器特征与种类的数据知识库；其次要根据概念设计方法建设推理库；最后要建立评级体系，评估其功能、使用效果等[6]。

3结束语

虽然如今我国对机电一体化的研究与发展已经取得了一定成就，但是其仍处于发展的初级阶段，需要专家与行业研究人员通过产品创新概念设计不断提高其质量、生产效率以及功能，实现其应用价值。其实从属性出发可知，其实机电一体化是具有交叉性和综合性的技术，所以其概念设计不仅不可替代，还对其发展产生重要指导作用，只有提高其创新性与竞争性，才能持续发展。

参考文献：

[1]王棒文.机电一体化产品创新的概念设计解析[J].科学与信息化，2019，26.

[2]石金星.机电一体化的产品概念设计理论与发展方[J].建筑工程技术与设计，2018，6.

[3]祗玉栋.基于企业的机电一体化产品技术创新[J].建筑工程技术与设计，2020，31.

[4]彭华.机电一体化的创新及发展方向研究[J].风景名胜，2021，2.

[5]刘保介.矿山机电一体化的创新及发展分析[J].建筑工程技术与设计，2021，6.

[6]高纪文.高职机电一体化技术专业创新教学团队建设的研究与实践[J].卷宗，2020，14.

作者:赵旭东 孔琳 吴超平 赵静宜 单位:中机生产力促进中心