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[關鍵詞]機電一體化；應用；發展

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）22-0376-01

前言

機電一體化技術是近年來逐漸發展起來的一門技術，也是我國科學技術水平提高的重要表現，機電一體化技術在各個領域都有所應用，尤其是在機械工程領域上的應用更是廣泛，使得工業生產由機械電氣化逐漸變為機電一體化，取得了顯著的進步。基于機電一體化技術在機械工程領域中的應用，使得機械工程無論是從技術上，還是從產品的結構和性能上來講，都是有質的突變的。現如今機電一體化技術在各個國家都受到了很高的重視，在我國更是如此，現今人們已經發現了機電一體化技術的的重要作用，對人們的日常生活、眾多領域的發展、乃至國家經濟的發展和軍事的發展都有一定的影響。為此本文針對當前機電一體化技術在機械工程上的應用情況進行了簡單的介紹，對其發展趨勢進行展望，希望能夠使機電一體化技術在機械工程上能夠被更好地應用，進而促進我國經濟的發展和綜合實力的增強。

1.應用背景知識介紹

1.1 機電一體化的定義

機電一體化技術主要就是采用電子控制系統將機械與電氣一體化相結合，這一技術具有很多顯著的優點，在機械工程領域中被廣泛的應用，并且具有很好的發展趨勢。相關人員一直在努力研究這一技術，希望能夠將機電一體化技術更好地應用到機械工程領域中，為其發展帶來一定的幫助。但是這一研究內容開展的前提條件是必須對機電一體化技術有明確的了解，這樣才能夠更好地開展相應的研究工作。首先就需要對機電一體化的應用背景知識進行簡單的介紹，機電一體化具有明確的定義，就是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱，機電一體化技術就是將這一系統使用到某些領域的方法。機電一體化技術之所以取得顯著的進步，在機械工程領域中被廣泛應用與這一技術的本質是具有緊密的聯系的。機電一體化技術并不是一項單一的技術，而是由機械技術、信息技術以及電子技術等多項技術結合到一起的復合型技術，具有很強的功能，在各個領域中都能夠被應用。

1.2 機電一體化的特點

機電一體化還具有其顯著的特點，那就是這是一項綜合的技術，包括機械技術、電子技術、信息技術、軟件編程技術等多項非常重要的技術，而且這些技術在相互配合發揮作用時也是具有其明顯的優勢的。一般某一項技術在被應用時都是結合實際的情況發揮單一的作用，而機電一體化技術則會根據想要到達的不同的完成目標而對系統進行優化，其中所包含的各項技術會相互配合完成指定的工作，不需要很多的技術分別工作就能夠完成不同產品的生產工作。機電一體化技術的這一特點使其不斷處于發展狀態中，并且在機械工程領域的應用過程中也是明顯體現出了優勢，具有多功能、高質量、低能耗等一系列的優點，具有很高的應用價值，在機械工程領域中自然得到了很高的重視。

1.3 機電一體化技術在機械工程上的應用

之前一直在介紹機電一體化技術的定義和所具備的特點和優勢，在機械工程上被廣泛的應用，為這一領域的發展也帶來了很大的幫助，為此需要對機電一體化技術在機械工程上的應用情況進行具體的價紹，這樣能夠更加清晰地體現出機電一體化技術的研究與使用的價值。首先，機械工程的工作狀態是非常復雜的，組成結構較多，任何一個環節出現問題都會對整個工程的質量造成嚴重的影響，而且對其進行維修也需要大量的費用，會增加成本，而機電一體化技術能夠運用到電子監控中，及時發現所存在的一些問題，并且對其進行解決，為工程質量的保障提供了巨大的幫助，也能為其減少很大一部分維修的費用，這是其應用的方面之一。除此之外，機電一體化技術還能夠用于電子節能控制器的研究中，將利用機電一體化技術研制出的點子節能控制器用于機械工程中，能夠發揮節能的作用，既節約了資源，減少了機器的磨損狀況，同時還能夠提高工作效率，具有非常重要的意義。除了這些以外，機電一體化技術還能夠被應用到機械工程上的很多方面中，為機械工程的發展帶來幫助。

2.機電一體化在機械工程上的發展趨勢

2.1 發展的微機化

了解了機電一體化技術的基本內容和在機械工程上的應用情況，可以知道機電一體化技術是具有很高的研究價值和使用價值的，在機械工程上也具有很好的發展趨勢，所以需要了解這些趨勢，對機電一體化技術在機械工程領域上被更好地應用具有很大的幫助。機電一體化具有一個非常明顯的發展趨勢，那就是微機化，將微機械技術、微電子技術和軟件技術相互結合，微機化的機電一體化技術所生產出的產品體積小，使用起來比較靈活，能夠被應用到更多的領域中去，而且所需要的能量也是相對較少的，具有節能高效的作用。

2.2 發展的綠色化

綠色發展是如今很多領域發展過程中都在倡導的主題，也是社會發展的需求，經濟的發展使得人們的生活水平得以提高，導致與此同時環境卻遭到了嚴重的破壞，在這一時展的大背景下，機電一體化的產品必須具有綠色化的特點，這是其主要的發展趨勢。機電一體化產品的綠色化指的就是產品的生產過程中對環境不造成污染，資源不造成浪費，當產品使用過后能夠進行回收處理，最大限度地節省資源、保護環境。這也是國家目前所倡導的，機電一體化技術在機械工程中的應用也非常符合我國的國情以及國家相關政策的倡導，所以具有很好的發展趨勢。

2.3 發展的智能化

機電一體化技術與其他機械方面的技術相比有一個非常大的差別，也是其具有的獨特的優勢，那就是具有智能化的特點。機電一體化技術所生產出的產品能夠模擬人類智能，基礎是控制系統，還能夠輔以心理學、生理學等多方面人的特點，模擬人的思想和做事的方法，生產出智能產品，代替人去完成一系列的工作，最終實現機器代替人完成勞動生產活動的任務。這是機電一體化在機械工程中的一個發展趨勢，也是相關研究人員一直在努力研究的一項內容，通過國內外機電一體化技術在機械工程中的應用情況可以推測出這一發展趨勢是非常有可能得以實現的。

3.結語

通過本文的簡單介紹，可以對機電一體化這一現如今受到廣泛使用的技術有一個大致的了解，這一技術是眾多科學技術共同發展所取得的成果，在機械工程中具有非常重要的作用。本文對機電一體化技術在機械工程中的應用情況以及發展趨勢都進行了相應的介紹，機械工程領域的發展離不開機電一體化技術，所以要清楚其發展趨勢，對這一技術在機械工程中的應用進行優化，促進機械工程的快速發展，同時對我國的經濟發展和技術水平的提高都具有非常顯著的幫助。

參考文獻

篇(2)

如果將創新定義為與眾不同的、新穎的技術和產品，那么這個世界上的創新成果將會是高度的繁榮昌盛。但是，我們看到的是許多企業新產品層出不窮，業績卻不見增長，甚至陷于困境之中。與此相似的是，全球專利成果轉化的成績并不那么令人鼓舞，雖然每年推出的各種專利數量驚人，但是其“創新”的真實性是令人難以信服的。

所以，將創新定義為與眾不同的、新穎的技術和產品是不夠的，或者說僅僅提供了必要條件，缺乏充分條件。只有將與眾不同的、新穎的創新技術和產品轉化為商業及社會成果，實現市場的認可和企業的盈利才具有真正的價值。

創新應具備三個條件：獨特和新穎；一定的市場容量；一定的盈利能力。

創新的不同特點

當前討論創新比較寬泛，共性論題多，也比較容易形成共識。但對不同領域、不同行業、不同產品等個性化的問題卻少有論述，或者探討不夠深入，因此也較少形成個性化問題的解決。

而創新恰恰是個性化的，雖然創新的共性規律放之四海皆準，可一旦形成教條和規定，則共性規律不但不能對局部的、具體的創新問題給予指導，反而會形成誤導，使得創新投入方向出現偏差，許多創新難以出成果。常識告訴我們：方向錯誤，投入越大，距離成功越遠，損失也越大。

不同領域、不同行業、不同產品具有不同的創新特點和規律。消費產品創新遠區別于工業產品；傳統產品創新不同于現代產品；大批量工業產品不同于小批量產品；開放式系統產品不同于封閉式系統產品，比如機械產品創新不同于醫藥產品；重工機械產品創新不同于機電一體化產品。凡此種種，不一而足。只有根據不同領域、不同行業、不同產品的特點，找出獨特的創新規律，制定相應的創新系統和機制，才能使得產品創新方向正確、投入適當、周期縮短、市場效益明顯。

創新是企業戰略和策略的互動能力體現

許多企業將創新當作應急事務管理，只有當企業產品賣不出去，市場不良反應強烈時才考慮創新，創新成了解決眼前問題的手段或策略。

事實上，創新首先是企業的長期戰略，而且是最重要的戰略。創新不僅是產品創新，更是企業的管理創新，只有企業具備了管理創新機制，產品創新才具有流暢的流程和制度，才可能成為企業自然而然的正常行為，不至于成為企業的應急手段及救火似的短期行為。從這個角度講，管理創新是企業的戰略，而產品創新是戰略指導下的策略，二者是一種互動行為，互動效果既是單獨行為的能力體現，更是整體能力的體現和檢驗。

基于企業的自主創新

對國家而言，鼓勵創新、推動創新，并斥巨資于一切有益于創新的行為及產品，當然十分有必要，但國家的創新是由各種社會組織的創新集成的，國家不可能也不應該越俎代庖，承擔具體的創新項目和任務。所以，社會組織的創新成果直接反映了國家的創新成就。

對社會組織及企業而言，創新不僅是對國家創新成就的貢獻，更是自身的生存和發展的直接需要。國家將創新的重點落到企業無疑是一個英明的戰略轉移和定位，這一戰略決策必將對我國創新乃至經濟發展產生巨大影響。但由于科研與企業長期有不同程度的脫節，這一轉移并不能保證企業產品創新和國家創新能力得到合理的回報，因為科研院所的創新和企業的創新有較大不同，如果僅僅是一種平移，那么有較大可能使得創新投入和產出效益打折扣，因為企業始終要考慮市場、客戶。產品創新成果只能由市場和客戶來檢驗，離開了市場和客戶，任何創新都是不完善的，即使是為未來所做的創新，仍然要為未來的市場和客戶負責。

也許對科研院所和高校而言，基礎研究和創新的內涵和外延有另外的意義，但基于企業的產品創新只有市場和客戶的評價這個唯一標準。

基于機電一體化產品的創新

正如前邊所提及的，不同領域、不同行業、不同產品的創新具有不同的特點，機電一體化產品作為一種裝備機械產品，其創新特征還是比較明顯的，這種特征既是其產品特點本身決定的，也是橫向與世界相關產品比較帶來的。

目前“機電一體化”的定義各有表述，較為普遍的定義由“日本機械振興協會”經濟研究所提出，即“機電一體化是在機械功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統的總稱。”

隨著科學技術水平的高速發展，產業之間和學科之間的交叉與滲透日益加劇，現在已很難對一個行業、產業及產品進行清晰的界定及分類。作為裝備制造業的一個十分重要的分支，機電一體化技術發展已經進入“智能化”階段。除了機電一體化定義的內涵產生變化以外，其外延及范圍已經大大擴展，在工業領域和日常生活中，機電一體化產品已經無法與我們分離。

這一類機電一體化產品的重要特征是機械動作的精度及準確性、各種動作的協調性、機械機構及功能的可靠性、機構及產品的壽命長期性。在當今強調效率的經濟社會中，高速度已逐漸成為許多機電一體化產品最重要的功能指標之一，其他的功能要求，即使是十分重要的要求，也成為了高速度的派生要求。高速度已成為許多機電一體化產品檔次、能級的分水嶺和界限。

按照機電一體化的定義，如果將計算機、執行元件、動力源、傳感器、機構作為機電一體化系統的五大要素，那么與其相對應的五大功能是控制、操作、動力、檢測、構造。

在這五大功能中，構造是其主功能，即機械動作是實現產品系統功能和作用的主要目的，其他功能是為機械動作提供驅動、檢測、控制支持。由于其機械動作是清晰可視的，不管其機械動作有多少、機械機構多復雜、機械速度有多高，所以，機電一體化產品的工作是在一個透明的、開放的環境下進行。

在當今的技術條件下，如果機械機構及動作無法封閉，那么為實現機械動作的驅動、檢測、控制技術及產品也將處于透明、開放的位置。這是機電一體化產品的重要特點，也是機電一體化產品與醫藥、IT等產品的區別所在。

盡管機電一體化技術和產品的發展日新月異，也代表了當今世界科學與技術的發展潮流與趨勢。但作為集機、電、光、聲、氣、液等技術為一身的機電一體化產品本身，特別是對機電一體化產品設計與制造企業而言，機電一體化技術和產品一直處于一個高度透明、開放的環境之下，所以，從這個角度而言，機電一體化產品是一個開放系統。

正因為機電一體化產品是一個開放系統，所以機電一體化產品的技術創新是一把“雙刃劍”。開發風險與收益的矛盾愈發突出。應該注意的問題是：1.防御層面：開發投入適當；開發速度要快；產權保護要重視；風險共擔等。2.進攻層面：緊密跟蹤；模仿創新；知識產權回避；差異化創新等。

開放系統的優劣勢和“雙刃劍”。模仿將會持續較長時間，除技術的透明度較高這一特點外，國家對知識產權的保護意識、思路、政策及法規的制定與落實起著決定性作用，在上述問題尚未明朗之前，企業的投入收益比較低、收益期較短，所以積極性必將受挫，走捷徑已成為企業有意或者無意、無奈的選擇。作為以贏利為最主要目標的企業，以較小的投入獲得最大的收益本是常理，模仿更成為不二選擇。

對企業而言，創新資金有限，將有限的資金合理地分配到企業具體的創新項目之中變得十分重要，否則，企業極有可能因投入得不到回報而影響到企業發展，甚至導致企業陷入困境而不能自拔。

另外，機電一體化產品的特點也決定了其創新必然是繼承性的、漸進性的和集成性的。其創新往往體現在自動控制部分，而自動控制部分具有較強的專業分工，對機電一體化產品企業而言，沒有實力專攻自動控制技術，事實上國內外幾乎所有企業的自動控制技術均是集成的，這是一個社會化合理分工與合作的典型例證。

機電一體化產品制造企業應專術機械部分的創新與研發、改進。機械機構發展至今，已經基本成熟，進行革命性的創新幾乎沒有空間和必要。所以，對機械部分開展持續性的改進和完善成為機電一體化產品研發和創新的主體和主要內容。可以說，企業之間的競爭和較量已經集中在機械部分的可靠性、穩定性以及與之相匹配的精度和速度上。在這里，產品質量已經成為產品整體實力的最大權重因素，產品質量是決定產品創新成功與否的最關鍵部分。

創新成功的前提條件

許多產品創新評價較高，其獨特和新穎性、市場和客戶認可度、產品的毛利率均較高，但往往不成功。這一問題的癥結主要在兩方面：第一是產品質量水平一直上不去，其零件、部件的加工質量和裝配質量處于較低層次，當中、低端產品要求偏低時，如精度、速度不高時，產品尚能滿足要求，一旦產品更上一個層次，其創新水平要求更高時，如高端領域產品，產品質量低下的問題便暴露出來，而且短期內又較難形成質量突破，因此嚴重影響了產品創新目標的實現；第二是市場開拓不力，好產品（技術好、質量也好）賣不出去或無法形成銷售規模，造成“墻內開花，墻外不香”的尷尬局面。

這種現象國內外均比比皆是，這不僅使得新產品開發投入泡湯，更嚴重的是丟掉了市場機會。如果企業不能正視問題，對問題進行深入剖析，還會沉重打擊創新者的積極性，迫使創新者放棄積極的設想和創新熱情，以一種保守的心態和行為進行產品開發，長此以往，企業的創新氛圍逐漸惡化，形成了系統性的保守制度及文化，給企業發展帶來致命影響。

當前印后裝訂機械產品創新的基點和重點

1.對產品進行清晰定位

開發新產品是十分有必要的，但明確企業發展戰略，對產品進行重新定位，整合企業有效資源更有必要。不是低端產品都必須放棄的；不是高端產品都必然要進入的；不是市場上盈利產品都必須做的；不是今天開發的產品今天要盈利的；不是別人的產品盈利你也會盈利的；不是不盈利的產品都應該放棄的。這些問題需要我們一直反復思考。

比如，圓盤包本機屬低端產品，但企業還是要全力推動；高速騎馬訂聯動線或許我們暫時沒能力做好，但它應該成為重要的盈利產品。

如果不能對市場、產品、技術、能力等問題有清醒的認識，對企業及產品有明晰的定位，那么，今天的盈利產品明天會變得虧損；暫時虧損的好產品會草率放棄；技術含量高的產品會一直不盈利。公司會陷于“高端上不去，低端下不來，中端守不住”的尷尬局面。

2.堅持持續開發改進的創新原則

對于印后裝訂機械產品，創新的特殊性要倍加注意。首先，要明白全新的產品不存在，任何所謂創新產品，都是在原來成熟產品上的改進與革新、提高與完善。其次，極端的多品種、少批量特性決定了新產品的開發成本較高，特別是改動較大產品，在每年銷售數量極少的情況下，較多地開發新產品必然給創新帶來更大的風險；另外，根據客戶真實需求，對開發成功的產品進行持續改進，不僅會給客戶帶來更高的價值，而且也會大大減少開發成本和風險，為公司帶來穩定且長期的收益。

比如，許多企業已經在膠訂聯動線產品上獲得成功，得到較高收益，在此基礎上應該持續改進，即使是開發新的產品，仍然是在原有基礎上的提升和完善，保持產品的優勢、特色，其繼承性是顯而易見的。

3.優良的質量是創新的基本保障

許多創新產品不成功，不一定是產品技術的原因，比如技術落后，設計缺陷、標準不清等。許多技術特別是高端技術思路、技術設想、技術目標無法實現的原因是材料質量、零件質量、工藝質量、裝配質量等單體或綜合質量不達標。實踐證明：產品質量問題是產品開發不成功的最主要問題。

所以，狠抓質量，持續進行質量改進，是保證產品創新成功的關鍵因素，這與“持續開發改進的創新原則”是一致的。否則，即使擁有當今世界最先進的技術，產品的技術檔次也難以提升上去。從某種意義上講，優良的產品質量的重要性應高于產品創新本身。

當前眾多企業開發的全自動鎖線機、新型膠訂聯動線等產品，對產品質量的要求更高、更嚴，產品開發成功與否的關鍵無疑是可靠的產品質量。這一要求不僅適用于高端產品的創新，而且也適用于所有產品的經營。

4.搶占技術制高點是創新的恒定目標

不管產品與技術如何創新，其核心內容都必須體現當今先進技術，產品技術改進和完善亦然。

從當前技術發展趨勢來看，印后裝訂機械產品的模塊化、自動化、信息化等技術以及相互之間的技術融合已成為主流，而這些先進技術雖不能顛覆傳統機械產品，但體現出的產品特性卻是令人耳目一新的，甚至表現出“革命性”技術的假象，呈現出鮮明的技術制高點。

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關鍵詞：機電一體化 發展過程 前景展望

現代科學技術的發展，使得單純的單一學科應用已遠遠無法滿足人類社會的生產生活需要。各學科相互滲透，相互促進，為新的技術改革，知識創新提供契機。機電一體化技術就是在這樣的背景下發展而成的。

一、機電一體化技術簡介

機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成的。最早提出這一概念的是1971年日本雜志《機械設計》一書的副刊。時至今日，機電一體化這一概念已經廣泛的被接受和應用。

機電一體化技術并不是單純的機械學與電氣或電子學的結合，而是在上述兩種技術的基礎上融合了信息技術，傳感器技術，自動控制技術，計算機技術，接口技術，信號變換技術以及軟件工程技術等多種科學技術，并不斷發展，廣泛應用的一門新興科學技術。

二、機電一體化技術的發展狀況

（一）、世界范圍內的發展

20世紀60年代以前為初級階段。這一時期，人們在生產生活中并沒有刻意的將機械學與電子學技術結合起來，而是不知不覺的利用電子技術的成果來完善機械產品的性能，這便出現了最早期的機電一體化技術。期間發生的第二次世界大戰，促使了機械技術與其他技術的融合。戰后，這些技術由軍用逐漸應用至民用范圍，但并沒有提出機電一體化這一概念，沒有將多技術的結合推廣。

20世紀70到80年代是這一技術蓬勃發展的時期。由于計算機技術的出現和迅速發展，大規模的集成電路和微型計算機開始出現，這位機電一體化技術的發展奠定了堅實的基礎。正是在這一階段，Mechatronics一詞被提出并逐漸被認可，機電產品大量涌現，世界各國逐漸對這項技術給予大力支持。

20世紀90年代開始，機電一體化技術進入新的階段。這一時期，通信技術、光學技術以及微細加工技術與機電一體化技術逐漸結合，出現了微機電一體化和光機電一體化的分支。同時，機電一體化技術本身的研究日益成熟，對機電一體化技術的建模研究、分析和集成方法以及機電一體化的整個科學體系的研究，使機電一體化技術的基礎更加完整，理論體系更加完善。

（二）我國機電一體化技術的發展

[1]我國是從20世紀80年代初才開始這方面技術的研究。國務院成立了由杰出科學家帶領的機電一體化領導小組，并將這項技術列入“863”計劃中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的諸多影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，雖然都取得了一定成果，但與日本、歐美等先進國家相比仍有相當大的差距。

三、機電一體化技術的發展趨勢

在半個世紀左右的發展中，人類生產生活對機電一體化技術不斷提出更高的要求，推動機電一體化技術產品的智能化、模塊化、網絡化、系統化、綠色化和微型化程度快速發展。其中智能化和自動化更是機電一體化技術的重中之重。

智能化是目前形勢下大部分技術所共有的發展方向，也是機電一體化技術與傳統機械技術的重要區別之一。隨著智能控制技術的進一步發展和人工智能技術在生產設計活動中被越來越重視，機電一體化技術的智能化發展迅速。在更高速的微處理器出現以及運籌學、仿生學等技術的輔助下，機電一體化產品更好的擁有人類的部分智能。

機電一體化技術的發展必須標準化、系列化。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。必須制定出一系列標準，將各個單元、接口統一化，以便擴大規模生產。但由于這項技術剛剛興起，做到標準化系列化還很難。

網絡技術迅速發展，為機電一體化技術帶來了新的影響。網絡的普及使得基于網絡的各種機電產品遠程控制得到很大發展。而總線技術和局域網技術的發展，帶動了家用機電產品系統化，集成化的發展。

[2]系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。另一個表現是通信功能的增強。機電產品的發展趨勢是更加注重人格化，機電一體化的人格化有兩層定義，首先，就是模仿生物生理機能，設計各種機電產品。另外，機電一體化產品歸根到底是人在使用，賦予機電產品人的智能、情感、個性愈發重要，其總重目的便是人機一體。

在生態環境問題愈發重要的今天，機電一體化技術的綠色化成為一個新的重要課題。綠色機電產品是指產品在設計、試驗、生產以及回收銷毀等方面對生態環境無害或危害極少，資源利用率高。設計、使用綠色機電產品，是機電一體化技術發展的必然趨勢。

機電一體化技術的微型化指的是機電產品向微型機械及微觀領域發展。這一概念興起于20世紀80年代末，國外稱其為微電子技術。微電子產品體積小、耗能低、靈活性高，可廣泛應用于生物、醫療、軍事等方面。而機電一體化技術微型化的一個挑戰就是必須采用超精加工技術進行生產制造，如果在這一方面有了較大的發展，那么機電一體化技術的微型化將有質的飛躍。

綜上所述，機電一體化技術是社會勞動力發展的產物，也是現代科學技術發展的重要組成部分。機電一體化技術融合多學科種類，使傳統的機械預設方法和預設概念發生著革命性的變化。伴隨著現代科學技術的不斷創新，機電一體化技術的發展前景也將愈發光明。大力發展這一先進技術，不僅是人類文明發展的要求，也是創新理念，振興工業的必經之路。

參考文獻：

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關鍵詞：機電一體化；電機控制；保護

近些年來，隨著機電一體化技術的迅猛發展，人們也開始越來越廣泛地重視對機電一體化中電機控制與保護的研究與探討。盡管到目前為止，我國已經在此方面取得了很大的進展，而其中仍舊存在一定的不足，所以為了有效促進機電一體化的可持續發展，必須要進一步加強對電機控制與保護措施的研究。

1 機電一體化的概述

機電一體化即為將電子技術合理地應用在機構的信息處理功能、主功能、控制功能以及動力功能方面，使得機械裝置能夠與軟件和電子化設計有機結合而組成的一種系統[1]。

在科技飛速發展的當代，機電一體化已逐漸發展為一門新型的自成體系的學科，其具有耗能較低、功能較多以及可靠性較高等特點，可以既可以合理地的配置多項技術，例如機械技術、計算機技術以及微電子技術等等，，而且還能夠根據系統的基本功能以及優化組織目標進行操作，最終實現比較理想的目標。

2 機電一體化的發展情況

到目前為止，機電一體化已經歷經了三個發展階段：第一階段為上世紀60年代之前。在此階段，電機技術的發展并不成熟，只是處于初級發展階段，電子技術與機械技術也沒有得到深入地結合。然而此時，人們已開始應用電子技術的初步成果來逐漸實現對機械產品的優化，這為機電一體化的發展奠定了一定的基礎。

第二階段為上世紀70到80年期間。在此階段，機電一體化獲得了迅猛發展，這主要是因為計算機等技術、微型計算機以及大規模集成電路的發展為機電一體化的發展奠定了堅實的技術基礎與物質基礎。

這三階段為上世紀90年代末。在此階段，機電一體化技術逐漸向智能化發展，而且其也進一步地創建了比較完整的基礎，并漸漸形成了一個比較系統化以及完整化的科學體系。

3 機電一體化中電機控制與保護存在的問題

3.1 電機控制保護裝置無法滿足應用需求

目前，在機電一體化應用中所運用的電機控制保護裝置還不夠完善，這主要是由于所應用的電機控制保護裝置主要是基于電磁原理以及電熱原理，而且是借助于熔斷器的短路保護以及繼電器的過載保護功能而實行操作的，但是這種零部件自身還不夠完善，這也就造成機電的控制與保護能力不強，無法充分滿足電機控制與保護的需求。為了解決這一問題，就需要在設計機電產品的時候，綜合性、整體性地考慮保護、設計以及控制，進而實現電機控制與保護裝置的系統化以及多樣化。

3.2 井下機電設備應用方面存在的問題

目前，在井下機電設備的應用中還存在一些問題，這也就影響了電機控制與保護的功能與效果。其中最為薄弱的環節即為為鼠籠式異步電機，如果在此環節沒有進行合理有效地應用，那么就會導致許多電機的運行故障的發生。這樣就會嚴重影響到電機運行的安全性與穩定性，所以相關人員必須要充分重視井下機電設備的應用問題，并且將其與電機控制與保護有機地結合起來，從而為機電一體化的安全、穩定運行提供有力的保障。

4 解決問題的方法與建議

為了充分保證機電一體化系統的安全、穩定運行，可以采取以下的電機控制與保護措施。

4.1 準確檢測電流與電壓

電流與電壓的檢測是電機控制與保護裝置在機電一體化應用中非常中重要的一項操作。其有利于逆變模塊以及電機力矩等故障的正確診斷，然而采用普通的電流與電壓傳感器是難以實現此目標的，為了能夠正確而又迅速地排除故障問題，應該選用IPM輸出電壓以及霍爾型電流互感器，這樣才能更加科學、有效地檢測IPM輸出三相電流與電壓，進而達到最終的目標。

4.2 合理控制閥門與速度

閥門與速度的控制是電機控制與保護裝置應用中的重要問題之一。目前，我國主要是利用雙環控制方案來解決這一問題。其中內環采用的是速度環，其主要是利用速度調節器合理地調節PWM波發生器的載波頻率，從而實現對電機實際轉速的控制以及調節[2]。外環主要是采用位置環，其主要在設定自身當前位置及速度的基礎上，再利用速度給定發生器，將速度設定值提供給內環。因為在機電控制與保護裝置的閥門與速度控制中，大流量的閥門執行機構在運行的過程中存在不同的速度階段，例如減速、勻速以及加速等，與此同時，給定位置與實際位置也并不是確定不變的，這也就會大大增加了閥門與速度控制的難度，所以在對其進行調解的時候，要對閥門與給定閥門進行對比分析，此基礎上再合理地調節速度。

5 結語

總而言之，隨著計算機網絡技術以及電子電力技術的飛速發展，我國的機電一體化技術也得到了越來越廣泛的應用，并且也獲得了良好的應用效果。然而當前在機電控制與保護方面還存在著一些問題，這也在一定程度上影響了我國機電一體化事業的發展。所以，必須要合理地分析與解決相關問題，努力降低電機控制與保護故障的發生率，并且要采取有效的措施，合理地排除相關的故障，從而充分保障機電一體化系統的穩定、安全運行，進而有效推動我國機電一體化的可持續發展。

參考文獻：

[1]劉國平.機電一體化中的電機控制的探討[J].電源技術應用，2013，06（07）：78-79.

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[關鍵詞]大數據；機電一體化專業；教學創新

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.41.075

1 現有機電一體化專業教學現狀及問題分析

1.1 在教學理念上

傳統機電一體化的教學往往由教師占據主導地位，是整個教學過程的規劃者與管理者。而學生則處于相對被動的地位，并且在傳統教學理念下，學生已經習慣了“填鴨式”的教育方式。傳統的教學理念一方面使得教師忽視了對學生學習情況的感知，缺少改良教學內容和教學方法的動力；另一方面，學生也沒有自主學習和探知新知的動力，無法滿足知識爆發時代下社會對人才的需求。

1.2 在教學內容上

目前機電一體化專業所用的教材主要是國內學者結合中國企業實際編著的教材。教學內容存在嚴重的滯后性，這不僅阻礙了教學與企業實際的結合，也降低了人才培養的效率。除此之外，教學內容的變革缺乏學生的反饋機制，而事實上學生對于教學內容是有發言權的，在進行教學內容變革時考慮學生的意見，對于提高教學內容的可讀性、可理解性和針對性具有重要意義。然而，實際上，學生針對教學內容的反饋渠道并不暢通。

1.3 在教學方法上

機電一體化專業現有的教學方式仍然是以課堂學習為中心、以課后練習為輔助的教學方法。傳統機電一體化專業的教學方法忽視了學生學習的自主性，過分強調課堂的作用。學生習慣了在課堂中被動的聽講，在教師沒有提出關于課后學習硬性規定的前提下，學生的自學與課后復習往往存在嚴重不足的情況。這一問題在傳統的教學方法下，除了可以通過考試被教師發覺以外，并不容易暴露出來。

2 大數據背景下機電一體化專業教育新契機

麥肯錫公司在2011年5月的《大數據：創新、競爭和生產力的下一個前沿領域》報告中首次提出了“大數據”的概念。維基百科將大數據定義為：所涉及的資料量規模巨大到無法透過目前主流軟件工具，在合理時間內達到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業經營決策更積極目的的資訊。研究咨詢機構Gartner對大數據的定義是：“大數據”是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產。

大數據的不斷發展也為教育領域帶來了新的發展機遇。學習分析技術是“大數據”挖掘技術在教育領域的應用，即采用先進的分析方法和研究工具，對反映受教育者學習情況的數據進行跟蹤分析，從而評估學術進展、發現與預測教學問題，并實現教育活動優化的技術手段的集合體。學習分析技術（Learning Analytics Technology）具有如下特點：全新的分析工具與分析方法、分析與預測結果的直觀性、提供方便快捷的師生交流平臺（學情反饋機制）、多元化的數據來源。

大數據背景下，學習分析技術的應用，為職業技術教育提供了一個新的框架模式。突破傳統的教育模式，改良機電一體化的教學理念、教學內容及手段，實現傳統機電一體化教育與現代科技的有機結合，能夠有效規避傳統教育模式中的問題。將學習分析技術應用到機電一體化的教育中，能夠極大地提高教學數據的可得性，大大降低數據采集成本，提高數據質量，并且其模糊化的相關關系計算可以發現不容易被察覺的教學問題，為嘗試新的教學模式提供統計上的基礎。因此，應用學習分析技術對機電一體化專業教學進行創新，無論是對學生、學校管理人員，還是教師都具有非常重要的理論價值與現實意義。

3 機電一體化專業教育創新要素分析

3.1 教學理念創新

在傳統機電一體化教學模式中的，老師的經驗教學在教學活動的開展中起著主要作用，老師往往依據多年來形成的教學經驗對學生進行指導教育，這種教育方式是以教師為中心的教學理念形成的原因之一。然而，經過多年的教學實踐，我們發現教師的“經驗”的積累需要大量的教學經歷才得以形成，難以進行有效的轉移，并且這些經驗往往具有一定的主觀性，其可靠性、可測性的不足，這種依靠“經驗”的教學方式阻礙了教學效率的更進一步提升。大數據的應用、學習分析技術的推廣，為機電一體化專業教學理念的更新提供了新思路。通過利用學習分析技術，教師能夠記錄在教學中發現的問題以及問題的成因，大量的數據形成后，通過對數據之間相關性的分析，可以幫助教師高效的尋找到解決問題的方案，即通過大數據分析解決教學問題。同時，教師可以利用大數據學習分析技術，針對不同學生進行個性化教學。例如，教師在得到某個學生在測試題庫中每道題的完成時間、錯題數等數據后，可以有針對性地對該生學習情況進行了解和分析，并且有針對性地對教學內容進行調整，進而提高教學效率。

3.2 教學方法創新

對于機電一體化專業的教學方法，本文認為應該從線下的單一多媒體教學、實訓教學，轉向線上的復雜教學軟件教學。傳統的教學方式下，教師采用的是操作最為簡單的Power Point幻燈片等多媒體形式進行教學，然而大量的實踐教學經驗表明，單純使用這種多媒體教學方式的教學效果并不樂觀，甚至還要差于傳統的板書教學。科學技術的發展，也豐富了職業教育的教學手段，因此機電一體化專業在教學方法上，應該突破落后的多媒體教學手段，試圖建立復雜的、多元的線上教學系統，用以滿足學生在新時代下的學習需要。

3.3 教學內容創新

傳統機電一體化專業的教育中，教師負責安排學生的學習內容及學習任務，這種方式的缺陷在于教師會受到教學資源、自身經歷等方面限制，難以做到“因材施教”。然而，在大數據高速發展的今天，互聯網已經能夠成為學生學習的另一個重要知識來源，學生可根據個人情況為自己設計學習方案，合理安排每天的學生生活，如每天做題數目、學習間歇休息的時長等。這種方式一方面可以提高學生學習的自主性，同時這種“自發性”的學習活動也能夠豐富學生的學習內容，從而在知識爆炸的今天，使學生掌握更多有用的知識。

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關鍵詞：煤礦機電一體化技術；應用；發展

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A

1 機電一體化對煤礦企業的意義

煤礦采煤技術的發展經歷了手工、炮采、機械化等幾個階段，生產能力相應的得到不斷提高，礦井年產量從幾萬噸發展到幾百萬噸。當前一些先進的煤礦企業、礦井甚至一個采煤工作面的生產能力就能達到500-1500萬t/a，例如神東煤炭集團上灣礦生產能力達到了1470萬噸。生產能力的提高，與之相適應的配套機械設備應運而生。煤礦機電一體化產物是把各項高新技術融于一體的高科技產物，其首要技術搜羅：微電子、計較機、自動節制、人工智能、傳感產物等等，這些都是科技高速成長的熱點技術。在煤礦企業中，開始操作機電一體化技術對煤炭系統進行刷新舊設備和開發新產物，并取得了巨大的成功，這讓人們清楚地意識到，機電一體化技術和產物的成長是實現高效、平安、機械化生產的必要條件。

2 機電一體化技術在煤礦的應用

2.1 礦井安全生產監控系統中的應用

機電一體化技術煤礦生產中的應用機電一體化技術包括基礎的機械技術、以及計算機與信息技術、系統技術、自動控制技術動技術。而在礦井的生產過程中，監控系統尤為重要，礦井中的監控系統情況與銀行不同，數據保存并沒有那么一絲不茍的要求，甚至規程要求數據因死機丟失在五分鐘之內是被允許的，唯獨不同的是不可以連續停機。日常生活中銀行因死機暫停營業經常發生，人們并不擔心網絡故障會把你的個人存款數據搞丟了，只要耐心等上一個上午銀行服務器故障總會排除。安全監控系統不能說停就停，否則礦工的生命安全則失去了保障。機電一體化技術應用后，機內數據庫通過局域網連成同步模式，主備機的心跳監控由自行研制的專用通信接口擔任，軟硬件相結合，自身數據庫與主機同步，還能分擔諸如數據檢索、網絡上傳、圖形顯示、圖表打印等任務，經過幾年的現場應用，機電一體化技術在礦井中的監控系統中得到了很好的效果。

2.2 煤礦機電一體化技術運輸機中的應用

隨著我國經濟的快速發展，生產生活用煤的增加，對煤礦的生產提出了更高的要求，以我國煤礦企業目前的提升和運輸系統來講，與國外還有很大的差距，以目前的水平來說很難適應發展的需求，所以需要不斷的借鑒外國的經驗，加大研究力度，把機電一體化很好的應用到煤礦的提升和運輸系統上。內裝式提升機是目前比較領先的技術，它采用電機和滾筒一體化的設計，結構簡單，操作方便，系統更加準確，能夠實現完全自動化控制。我國大部分煤礦已經實現了皮帶式運輸和生產，大規模的強力運輸機非常普遍，這種帶式傳輸機具有遠距離連續輸送、大輸送量、運行安全可靠、效率高和容易實現自動化的特點。在計算機控制系統的隨時監控下，能夠實現自我診斷和自我保護的功能。雖然在實現自動化方面還有所欠缺，但是在應用過程中已經得到了長足的發展和進步。

2.3 煤礦機電一體化技術在采煤機中的應用

我國大多煤礦采用了綜合機械化采煤系統，有力地推動了煤礦自動化的進程，早先采煤系統是液壓牽引，現在已經過渡到電牽引，機電一體化牽引技術比液壓裝置有著明顯的優點：首先是具有良好的牽引特性，能夠提供采煤機有效的牽引力，克服其阻力，還可以在下滑時提供制動功能；其次是由于裝有防止下滑的制動裝置，使之能夠用于大傾角煤層作業；第三是運行更加可靠，能夠支持長時間惡劣環境的作業，這是因為該機器的整體磨損很小，維修少，故障少的原因。第四是該機器的動態性好，能夠通過控制系統及時調整各種參數。第五是機電一體化采煤系統結構簡單，體積小，而且使用效率很高。同時電牽引采煤機已經轉為全部由計算機控制，使支架自動化得以實現，另外，對工作面刮板運輸機配置了微機監控裝置，實現了系統的完全自動化控制。通過機電一體化技術采煤機中的應用，實現了采煤機整體設備的動作協調，大大提高了安全性、可靠性和工作效率，操作更加簡單方便，帶來了巨大的經濟效益和社會效益。

2.4 機電一體化技術在帶式輸送機中的應用

帶式輸送機由于長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統的主要運輸設備。因此，成為近幾年來機電一體化技術的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為平滑起動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設計的軟驅動裝置。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。由于尚未解決動態分析和在線監控技術以及啟動延遲技術，我國帶式輸送機的中間驅動點不能不知過多，一般為3點驅動，這樣就限制了輸送機的單機長度和運量。而且，輸送機的監控設備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低，和發達國家相比存在顯著的差距。

2.5 機電一體化技術在支護設備中的應用

液壓支架是煤礦綜合機械化采煤工作面的支護設備，目前正向電液控制方向發展，將計算機技術與液壓控制有機結合，實現定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊載荷。

乳化液泵站是為液壓支護設備提供高壓液體的裝置．要求其具有高壓、大流量的供液能力．并能根據工作面液壓支護設備的用液量自動調節供液量。我國生產的智能型乳化液泵站系統由智能型乳化液泵站自動配液系統和智能型乳化液泵站供液系統兩部分組成。具有自動檢測油箱油位高度，自動配液，高、低液位自動控制，在線檢測乳化液濃度，自動校正乳化液濃度(可選定1．5度～5度)，當濃度達不到設定值時聲、光報警，定時自動反沖洗，能夠監控實際用液量，具有遠距離傳輸功能，采用液晶顯示器，具有實時顯示乳化液濃度、液位、油位、流量計量、自動配液狀態功能。

2.6 機電一體化技術在掘進機中的應用

掘進機是目前大多數煤礦廣泛使用的掘進機械，其電氣部分普遍采用了由礦用隔爆兼本質安全型開關箱(以下簡稱開關箱)、礦用本質安全型操作箱(以下簡稱操作箱)、礦用隔爆型電鈴、礦用隔爆型壓扣控制按鈕、隔爆照明燈、掘進機用隔爆型三相異步電動機、GJC4低濃度甲烷傳感器等組成的掘進機電氣系統。與液壓系統配合操作可實現整機的各種生產作業。

2.7 其他煤礦機電一體化裝置

液壓支架則向電液控制方向發展，將計算機技術與液壓控制有機結合，實現定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊載荷。我國神華集團大柳塔礦采用從德國和美國引進的電液控制的支架，移架速度為6～8s/架，最快的移架速度達3s/架。電液控制裝置還可檢測支架的工作狀態。

鎮江中煤的二款分站，KJ101N-F1和KJ101N-F2型分站均采用一體化設計，它們分別采用不同的材料和技術，使其兼有：監控分站、斷電儀、本安電源箱、后備電池、風電瓦斯閉鎖儀等五項功能，體積纖巧重量輕盈渾然一體，全部儀器重量均在20公斤左右，提在手中如同攜帶一只公文箱；一體化結構減少了設備之間的電纜連線，可靠性遠遠好于分體式結構；使用現場不需要占用很大的空間，減少了設備之間的連接電纜，無論安裝和維護都變得輕松和方便。

3 煤礦機電一體化技術應用的建議

近年來，在我國經常能聽到或看到煤礦塌方、透水等安全事故的發生，這安全事故的背后，說明煤礦在管理和技術上都存在很嚴重的問題，對于廣大煤礦來講，如何預防安全事故的發生，成為煤礦企業面臨的主要問題，機電一體化產品的出現，有力的提高了煤礦的整體自動化水平，所以現在的煤礦企業應加大機電一體化產品的應用。目前，在我國煤礦機電一體化的技術在推廣和使用方面有了長足的進步，在相關煤礦企業得到了很好的發展，但由于我國開始應用此技術的時間不長，還缺乏相關的驗，與發達國家還有很大的一段差距。所以在機電一體化技術的研究和借鑒上一定要加大力度，努力使之達到發達國家水平，減少煤礦安全事故的發生，保障國家和人民的生命財產安全。

計算機技術作為機電一體化的核心科技，要大力發展現場的總線任務，加大研究力度，提高機電一體化的中央控制系統的運算能力的貯存能力。努力研發軟硬件系統，使之適應不同的場地環境需求，使該機器系統能夠實現功能強、性能好、精度高、體積小、重量輕、效率高、使用方便等特點。同時，該技術產品還應該具有通信功能，要具有高可靠性和通信模塊。可以考慮和工業以太網技術相結合，實現工業以太網對于煤礦機電一體化技術的控制，適當結合現場總線技術，實現良好的通信控制。要提高未來產品和技術的智能化水平，要通過建立一個高效的、動態的控制系統來及時修正系統參數，判斷系統周圍的變化，對機電設備和自身運行環境都能夠有著準確的判斷，并且能夠實現自我修復和調整，通過對工作狀態的判斷，對所采集參數的分析，和對系統的診斷，準確地找出故障所在，并且能夠對今后工作中的故障進行準確的預測。未來要對傳感器技術進行深入的研發，煤礦井下環境極端惡劣，井下高溫度、高濕度、高粉塵、低含氧、低照度，傳統的傳感器使用電位器調校，在井下調整起來相當的不方便，一是要開設電位器調整孔，儀器外殼無法實現良好密封，井下濕氣與粉塵使產品壽命大減；二是用起子反反復復地調整電位器，極易造成機件損壞，具現場工人反映：許多產品不是使用壞的而是被調整壞的；三是徒手旋轉調整精度差費時費力，帶下井的氣樣是有限的，如果“零點”、“精度”、“報警”“、斷電”全部用電位器來整定的話，有時帶到井下一袋子氣（橡膠氣囊攜帶標準氣樣）全部用完還沒調好一臺傳感器。所以要實現礦用傳感器的數字化、集成化、智能化和多維化，紅外遙調技術應用到礦用傳感器上是對煤礦安全儀器是一場劃時代的變革。實現了紅外遙控調校技術研發，使新儀器整機未設任何調整孔，儀器的調零、精度、報警值、斷電值設定；輸出信號制式設定；參數顯示及模擬量輸出微調全部由紅外遙控器操作。可以有效地避免調整時的機械損傷，提高整機密封性，延長儀器使用壽命。紅外遙控調校技術在礦用傳感器推廣應用充分體現了機電一體化技術實現煤礦作業的自動化。

4 煤礦機電一體化技術的發展趨勢

由于采掘環境的變化和采掘方法的優化，隨著煤礦機電一體化技術的廣泛應用，煤礦機電狀況有了多方面的改變和進步，其趨勢正朝著安全、可靠、先進、經濟的方向發展。

4.1 從供電等級與布局上看

供電等級在逐漸提高。地面特高供電由35kV改為60kV。3kV供電綜采工作面正在實行，10kV供電的機電設備已經開始使用。供電環節多，控制設備多，纜線長度及分布網絡也在發生相應的變化。移動式供電設備普遍使用。

4.2 從單個設備電功率看

廣泛采用大功率、高效率、重型成套機電設備，采煤機總功率在2000kW左右，工作面刮板輸送機裝機功率已達2250kW。某煤礦在使用機電一體化技術后，功率為1000kW、730kW等采煤機已經在使用，與過去使用的功率較大的575采煤機功率幾乎翻了一倍。配套設備功率也在增加。

4.3 從噸煤用電比例上看

雖然沒有具體的數據，但是，噸煤用電比例會越來越高。特別是運輸環節的耗電占有的比例也呈上升趨勢。

4.4 從設備控制手段上看

線控制、遠距離控制和集中控制將成為主流控制手段。單片機與PLC的應用，標志著軟件控制將逐步取代硬件控制。可視化界面使得操作變得更加便捷、透明和準確。量化控制將取代模糊控制。智能控制正在完善和升級。網絡監控和遠程控制正在興起。

4.5 從安全保護內容上看

目前使用的智能型綜合保護裝置，具有過載、短路、斷相，過壓、欠壓、三相平衡，漏電以及漏電閉鎖、風電與瓦斯電閉鎖等多項保護功能。有的真空隔爆開關還有真空斷路器漏氣報警功能。除此之外，電氣設備還有機械電氣互鎖保護，高低壓連鎖保護等。

4.6 從設備性能、質量上看

機電一體化推廣與使用，使得設備的質量不斷提高，性能也有長足的改進甚至升級。許多使用者切身體會到，只要設置、調試得當，不違章操作，基本不會出現燒毀電動機、嚴重影響運轉的故障。有的電工說，自從智能型電控設備正常投入運轉后，現場的工作量明顯減少；主要就是接班后例行檢查、維護，清理環境衛生和吊掛纜線等。

結語

隨著煤礦生產不斷向深部水平發展，對控制水平和規模的要求越來越高，加速了機電一體化技術的發展和進步。進入21世紀，我國煤礦機電一體化技術的研究和應用均有重大突破，因為煤礦是高危行業，提高機電設備自身的安全可靠程度和自動化程度，最大減少用人，是實現礦井長治久安的關鍵所在，因此煤礦機電的自動化有力推動了企業安全高效、又好又快發展。

參考文獻

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[2]宮傳強,董雙輝.淺談機電一體化技術[J].科技資訊,2009,(11).

[3]王萌.機電一體化的回顧和發展趨勢展望[J].科技資訊,2008,(04).

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[5]王禮智.機電一體化技術的應用與發展前景[J].青年科學,2009,(05).

[6]趙文珍，全，等.機電一體化實用手冊[M].北京：科學出版社，2005.

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[關鍵詞]AHK德國“雙元制”；機電一體化工；畢業考試；本土化

作者：潘云忠，劉琳霞（蘇州健雄職業技術學院，江蘇蘇州215411）

一、背景介紹

蘇州健雄職業技術學院依托“中國德企之鄉”太倉市的區域和資源優勢，積極開展與德國多種形式的國際交流與合作。2007年6月，由江蘇省太倉市人民政府、德國工商行會上海辦事處（AHK——上海）、部分在華德資企業、蘇州健雄職業技術學院共同組建“AHK——上海、健雄職業技術學院專業技術工人培訓中心”（簡稱“中德工程訓練中心”）。該中心現已成為完全引進德國AHK職業資格證書的培訓和考試的教學機構，是“德國AHK機電一體化工”職業資格在中國最大的培訓和考試基地。學校機電一體化技術專業依托“中德工程訓練中心”，在創新德國“雙元制”職業教育模式的實踐過程中，引進德國優質的職業教育資源與先進的職業資格認證體系，培養國際化的高端技能型人才。

截至目前，經過8年多的機電一體化工教學實踐，已有近380名機電一體化技術專業學生，在中德工程訓練中心經過畢業考試1和畢業考試2獲取了機電一體化工證書。

目前，蘇州健雄職業技術學院中德工程學院對于機電一體化工的培養已形成了較為穩定的規模，年培養規模約70人，隨著雙元制本科班的加入，培養規模會進一步增加。

二、新舊的考試標準概述

機電一體化工職業資格考試標準分為新舊兩個階段，新舊考試標準在時間上的劃分以2014年為界。

1.2014年之前的階段（稱之為舊的考試標準），在這個階段機電一體化工職業資格考試分為中期考試和畢業考試兩部分考試，每次考試中又包含理論與實踐考試兩部分。

無論是中期考試還是畢業考試，在實施時均由以下幾個階段組成：

（1）備料階段（準備階段）

在此階段前，各考點根據備料清單（由AHK商會提前發給各考點）所列工量具及材料清單提前準備完畢，耗材要根據備料圖紙所要求的尺寸準備到位。在準備階段機械部分的加工可以由考生在考點準備或者是考點提前按要求準備完畢，每個考生一套。電氣部分安裝與接線工作由考生獨立完成。中期考試所涉及的控制程序由考點準備好，原則上不由學生完成。

（2）理論考試

理論考試在實踐考試之前舉行，理論試卷一般提前1-2天到達考點，供考點復印。中期考試理論試卷由12道涉及電工技術/電子技術、控制技術、一般勞動和環境保護的基礎以及所制作的機電一體化技術系統的問答題組成，考試時間為1個小時。畢業考試的理論考試試卷由兩大部分組成：工作計劃Ⅰ、Ⅱ和功能分析Ⅰ、Ⅱ。工作計劃和功能分析Ⅰ部分由22道單相選擇題組成，考生只需完成其中的20道；工作計劃和功能分析Ⅱ部分由10道問答題組成。Ⅰ部分和Ⅱ部分總共150分鐘，即畢業考試理論考試時間為300分鐘。考試時學生可以攜帶制圖工具、表格手冊（制定）、英語字典、計算器（不帶編程及存儲功能，不能通信。）。

（3）實踐考試

一般來說，理論考試結束就進行實踐考試，實踐考試試卷與理論考試試卷到達考點時間相同。考生要在5個小時的規定時間中，在一個部分預裝的網孔板上根據圖紙完成剩余的電氣動控制器件的安裝、布線與連接工作；機械部分的加工是在備料的基礎上進行的，根據實踐考試圖紙要求進行加工與裝配，最終實現機電一體化系統的組裝。在考試過程中有5-10分鐘的專業談話，談話內容與考生所涉及的考試內容相關，如機電一體化系統的安全、測量器具和工具的使用方法、工作任務中應用的各個元件、工作中所使用機床操作要點、加工方法、在啟動時的工作方式和測量值的測定、針對考生在考試過程中的個性問題等。

考生安裝完成后，有1個小時的時間進行機電一體化系統的啟動與測量，考生根據啟動和測量技術表中所規定的內容在考官的監督下進行檢查與回答，調式中出現故障應由考生獨立分析、解決并記錄。

舊的考試包括中期、畢業兩次，由筆試、操作、口試三部分組成，以現實的工作任務、工作情境和工作過程為基礎，考核學生的基本職業能力，根據實際工作任務解決企業實際問題的專業能力及應變能力，關注經濟、社會、生態、法律等方面問題的社會能力和溝通能力等。

2.2014年之后的階段（稱之為新的考試標準），在這個階段機電一體化工職業資格考試分為畢業考試1和畢業考試2兩部分考試，每次考試中包含理論與實踐考試兩部分。

2011年7月機電一體化工教學大綱進行了修改，于2011年8月1日。PAL根據新的規定在德國2013年秋季提供新的畢業考試1試卷，2014年夏季提供新的畢業考試2試卷。始于1998年老的規定的試卷會一直提供到2012年秋季和2014年夏季。

新的考試標準，使得機電一體化工職業資格考證有了源于德國的統一的實踐考試項目。

新標準下的機電一體化系統采用模塊式結構，由開關柜、操作顯示單元、網口安裝板三部分組成，如圖1所示。

系統中開關柜部分可供考生進行元器件安裝、系統布線、程序編制；現實操作單元可供考生進行元器件安裝與接線；網孔安裝板部分可供考生進行機械加工、機械組件的裝配、電氣動器件的安裝。三者之間通過重載接頭兩兩相連，最終完成機電一體化系統的調試工作。

新標準下的機電一體化工考核裝置充分考慮了成本節約、重復使用等方面的問題，畢業考試1中使用的裝置在畢業考試2中絕大部分是可以使用的，器件的有效利用如圖2所示。

三、新舊標準對比

截至目前，機電一體化工職業資格考試已順利完成了新舊標準的過渡。舊標準下的項目具有較好的操作性，器件的單次成本也較低，新舊標準下的考核點也較類似，因此舊的標準對于相關培訓部門仍然具有一定的借鑒意義。表1、表2將新舊標準下的機電一體化工職業資格考試進行對比。

四、新標準下的本土化實踐

在新的考試標準下，機電一體化工職業資格考試對考生能力有了更為全面的檢驗。具體體現在以下幾個方面：

（1）機電一體化設備的安全性的評估，機械和電氣的保護措施的測試子系統分析和功能測試，運行參數設定和測量及功能性的創建系統的交付和說明，制作履行訂單的文檔（包含測試報告），即技術文檔；

（2）工作任務分析，從文檔中獲取信息，技術和組織的接頭定義，要求從技術、企業管理，經濟學的角度去分析和選擇最合理的方案；

（3）考試是具有職業特點和結合實踐的考試，根據培訓目的的要求，適用于未來實踐中職業判斷力的考試；

（4）體現節約意識，考試盡可能使用來自以前的考試的材料；

（5）注意系統關于質量和安全性的統一規格和特殊規格。系統交接和投入使用，需要給予專業的解決方案，（包括英語的使用說明），編寫驗收單。

通過一輪新標準下的機電一體化工職業資格鑒定考試實踐，我們得到如下經驗：

（1）考試更加側重于電氣控制方面；

（2）注重于考生自我分析解決問題方面能力的鍛煉；

（3）關注考生計劃表達能力的鍛煉；

（4）關注設備的成本節約及有效利用；