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[關鍵詞] 現代制造業 先進制造技術 機電一體化技術 緊密聯系

制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，尤其是現代制造業更是在一個國家的企業生產能力構成中占首要地位，要發展和壯大現代制造業就要大力研究、發展和掌握先進制造技術。所謂先進制造技術，其實就是一種綜合技術，是在傳統制造技術的基礎上加上信息技術和科學的管理，再加上與之相關的科學技術交融而形成的群體技術。

一、先進制造技術簡介

制造技術是使原材料成為產品所應用的一系列技術的總稱。現代制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料及現代管理技術的最新成果，并將其綜合應用于制造業的全過程。

先進制造技術是制造技術的最新發展階段，是由傳統的制造技術發展起來的，是與現代高新技術相結合而產生的一個完整技術群。它是具有明確范疇的新技術領域，是面向工業應用的技術，是駕馭生產過程的系統過程。它不僅涉及產品的設計、制造工藝、加工和裝配、而且覆蓋了市場分析、銷售使用、維修服務，乃至回收再生的全過程；先進制造技術還涉及企業產品與管理創新、企業生產過程綜合自動化、制造單元與系統的集成、制造企業與流通領域的集成、企業間集成與協作等方面。

目前機電一體化技術在現代制造業中應用廣泛，在先進制造技術中占相當重要地位。

二、機電一體化技術概要

機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是從系統工程出發，綜合運用機械技術、微電子技術、光學技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術有機融合、相互滲透的結果。它涉及了許多新概念、基礎學科和邊緣學科，是從系統的觀點出發，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

機電一體化不是機械加電氣簡單組合、拼湊而成的機械電氣化，而是賦予了自動化、虛擬化、柔性化、智能化等特征。其主要由：機械裝置；檢測裝置和傳感器、變送器；信息處理部分；驅動器和執行器； 接口部分等5個部分組成。

三、現代制造業的基本內涵及特點

1.基本內涵

按照國際通例，工業中所有將原材料轉化為可供使用的物品的行業都可成為制造業，可分為裝備制造業和生產消費資料制造業。現代制造業就是用高新技術改造、升級優化傳統制造業，是先進制造技術或先進管理手段與制造業相結合的產物。

現代制造業有下面幾個方面是必須具備的：1、采用了新技術、新工藝、新裝備，實現了制造過程的現代化。2、應用信息化的手段。對生產、管理、銷售的全過程采用了信息化的管理手段和信息化的管理工具。3、采用了現代化的生產組織方式。4、現代制造強調以知識和技術投入為因素，以現代集成制造為特征，以高新技產業為先導的高附加值、高科技、產業鏈長的產業體系。

2.主要特征

通常來說，現代制造業主要有以下特征：

（1）充分消化吸收吸和應用世界先進制造技術與現代高新技術，更加強調以知識和技術為投入因素，企業的工藝、裝備、材料高技術化，產品的科技含量和附加值較高。

（2）建立起與現代技術相適應的生產方式和企業組織形式，推廣和實施先進的制造模式。發展對國民經濟帶動作用大，產業鏈和的產業集群。

（3）符合現代社會可持續發展理念，具有資源節約、無污染綠色等特征，具有與全球化相適應的資源配置方式。

（4）利用現代信息技術，改造和集成業務流程，形成以價值鏈為基礎的分工協作模式，并呈現出制造業與服務業既分工又融合的特點。

四、機電一體化技術與現代制造業緊密聯系、密不可分

隨著現代制造業向精密化、自動化、信息化、柔性化、清潔化、集成化和智能化的快速發展，機電一體化技術和產品與現代制造業聯系緊密。

1.機電一體化技術和產品

機電一體化技術和產品的廣泛應用于工業生產過程的名個領域，特別在現代制造業方面應用較廣。其主要有機電一體化系統和典型元、部件兩大類。

機電一體化典型系統有：數控機床系統、智能化儀器儀表、印刷機械系統、發動機控制系統及虛擬加工CAD／CAM等系統。

典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器（PLC）、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化技術和產品是現代制造業所不可或缺的。

2.機電一體化產品在現代制造業的優勢

（1）設備安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有主動監視、報警、主動診斷、主動保護等功效，從而使其具有較高的自動保護措施和可靠性及較低的產品故障率，明顯提高了設備安全性和可靠性，使用壽命也得到相應提高。

（2）生產能力和工作質量、效率大幅提升。機電一體化產品大都具有信息主動處理和主動把持功效，能保證最佳的工作質量和產品的合格率，同時也使得生產能力大大提高。

（3）具有智能化功能，操作簡便。機電一體化產品操作按鈕和手柄數量明顯減少，使得操作大大簡化、簡便。先進的機電一體化產品是一個完整的系統，可通過模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）對外界參數的改變隨機自尋最佳工作程序，實現主動最優化操作。

（4）具有復合功能及適用性。機電一體化產品突出了復合技巧和復合功效，使產品的功效程度和主動化程度大大進步，能適用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。

（5）具有參數化特性，調試和維護方便。機電一體化產品可通過改變控制和執行系統的程序來實現工作方法的轉變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變更的需要。機電一體化產品的主動檢驗和主動監視功效可對工作過程中出現的故障主動采用措施，使工作恢復正常。

總之，現代制造業是科學技術與生產力發展的必然結果，是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求和產物。兩者的緊密結合深刻影響著現代制造業及現代制造技術，隨著科學技術的發展，各種技術相互融合、相互滲透的趨勢越來越明顯，將大大地推進現代制造業的發展步伐。

參考文獻

[1]章浩，張西良，周士沖.機電一體化技術的發展與應用[J].農機化研究，2006（7）

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關鍵詞：機電一體化；機械制造；現狀；發展趨勢

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。

一、機電一體化概述

機電一體化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。

機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。

二、機械制造技術的發展

在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體。機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。

三、機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為三個階段：(1)20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。

由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

(2)20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。

(3)20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。

我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“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，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。

四、機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：1.智能化智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。

2.模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。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、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情3.網絡化由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

4.微型化

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。

5.環保化

工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

綜上所述，機電一體化和機械制造的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求和產物。當然，與機電一體化和機械制造業相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，他們的發展前景也將越來越光明。

參考文獻

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關鍵詞：機電一體化；核心技術；發展進程；發展趨勢

機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月異。

一、機電一體化的核心技術

1.機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

2.計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

3.系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。

4.自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

5.傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。

6.伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

二、機電一體化的發展進程

1.數控機床問世：自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已50個年頭。我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展階段，尤其是在1999年后，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。

2.微電子技術的發展：我國的集成電路產業起步于1965年，經過30多年發展，已初步形成包括設計、制造、包裝業共同發展的產業結構。

3.可編程序控制器（PLC）的應用于工業：上世紀60年代后期，美國汽車制造業開發一種Modular DigitalController（MODICON）取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業生產的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽車工業獲得大量應用。80年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的第三個發展時期。90年代后期進入了第四階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現場總線網絡的體系結構，采用開放的通信接口，如以太網、高速串口；采用各種相關的國際工業標準和一系列的事實上的標準；從而使PLC和DCS這些原來處于不同硬件平臺的系統，正隨著計算技術、通信技術和編程技術的發展，趨向于建立同一硬件平臺，運用同一個操作系統、同一個編程系統，執行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。

4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現：以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發展的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰略意義。

三、機電一體化向智能化邁進

20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有：

1.智能化：是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。

2.網絡化：20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

3.微型化：興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。

4.綠色化：機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。

5.系統化：其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。表現特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。一是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。

結束語：

當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

參考文獻

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【關鍵詞】機電一體化；發展；趨勢

從20世紀80年代以來，由于計算機科學技術的飛速發展，尤其是在大規模集成電路技術和微電子技術取得重大突破后，計算機逐漸向價格低、體積小、性能高、功能強方向發展。因此，計算機也就具備了與工業生產結合、向其它學科滲透的基本條件。這對其它領域的生產技術的革命與改革將起到極大地推進作用。比如在機械工程方面，計算機已經被廣泛用于產品和工藝流程的控制，它將計算機、電器、機械變成一個有機的整體，進而形成一門新的技術—機電一體化。機電一體化的出現，極大地改變了整個機械工業的面貌；它引導了機械工業在技術、產品、管理、生產方式等方面發生巨變；使得生產力提高、原料損耗降低、勞動強度下降、市場競爭力提高、效益顯著提升。從此，工業化生產就告別了以往的“機械電氣化”，邁進“機電一體化”的方向發展。

1、機電一體化概論

所謂的機電一體化是一門綜合技術群（族）的總稱，它主要目的是運用一些技術原理來使用、發展機電一體化產品。從系統工程的觀點上來看，就是將有關電子技術運用到機械的主體、動力、控制以及信息處理等功能上去；將機械裝置、電子化設計、軟件有機結合起來形成一個系統；進而促使系統和產品展現最優的整體。

隨著科學技術的飛速發展，機電一體化正在被賦予許多新的內容和功能。比如能夠自動檢測和處理信息；能夠先通過自動診斷來發現問題，然后進行自動調節與控制，達到自動保護的目的；這表明機電一體化已經具備智能化的特征。而傳統的機械電氣化只是將機械技術、微電子技術等其它幾種新技術進行簡單組合和拼湊，這樣效果只是將體系代替和放大。所以，兩者在功能上有著本質的區別。

目前市面上機電一體化產品主要有三類。一是將機與電結合在一起的典型產品，比如彩色復印機、自動繪圖機；二是用電子裝置來代替一部分控制功能和機構的機械產品，如機電一體化照相機、帶數字顯示的機械設備；三是通過微電子裝置代替原設備的信息處理機構的產品，如全電子式電話交換機、指針式石英電子表。這些機電一體化產品都具有輕巧化、多功能化和智能化的特點。

2、機電一體化的發展歷程

機電一體化主要經過了三個階段的發展：第一階段為20世紀60年代以前，在這一初級的階段，由于人們對機電研究和開發從總體上還處在一種自發的狀態，電子技術的水平也尚未發展到一定程度，所以當時的機械技術和電子技術還不能夠廣泛和深入的結合；正是由于這些原因，盡管第二次世界大戰刺激了當時的機械產品與電子技術的結合，而且在戰后這項機電結合的軍用技術也轉化為民用，人們還是只有自覺地利用這些初步的電子技術成果來改善機械產品的性能，因而那些過去開發的產品也就無法推廣和普及。第二階段為20世紀70-80年代，在這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術都得到蓬勃發展，同時大規模的集成電路和微型計算機也出現了，這些就為機電一體化的發展提供了大量的物質和技術基礎；至此，機電一體化開始受到世界的廣泛關注和支持，極大加速了它的發展。進入到20世紀90年代后期，機電一體化的發展邁入到深入發展的第三階段，機電一體化技術正逐漸邁向智能化；由于光纖技術、神經網絡技術、人工智能技術等都取得了重大突破，再加上微細加工技術的新技術的引入和系統完整的學科體系的形成，都極大促進了機電一體化的發展。

3、機電一體化發展趨勢

3.1微型化和智能化

智能化和微型化是未來機電一體化技術的兩個重要發展方向。所謂智能化，就是具有模擬人類智能，能夠進行獨立的判斷、推理、決策等邏輯思維能力。由于科學技術的飛速發展，特別是模糊技術、軟件技術、芯片技術的取得長足的進步，機電一體化的智能性越來越強、產品的信息越來越凸顯；再加上生理和心理學、運籌學、混沌學的引入，機電一體化的目標也越來越高；因此，人們越來越重視機電一體化中的智能化研究。另一方面，機電一體化的產品正在向微米，甚至納米的微觀領域發展，對機電一體化產品的微型化研究起源于20世紀80年代，由于該產品具有靈巧、輕便、低耗能等優勢，因此被廣泛地用于通信、醫療、軍事等多個領域；雖然目前微機械技術的不成熟，阻礙了其發展步伐，但在未來必將取得重大突破。

3.2系統化和網絡化

所謂系統化，就是以靈活的方式來進行多種組合，力求對多子系統進行協調、控制、管理的一種具備模式化而又開放式的總線結構；它不僅能夠增強機電的通信能力，甚至可以根據仿生學來賦予機電一體化產品人的感情，從而不斷地開發出新的機電一體化產品。另外，由于網絡技術的普及和發展，對各種遠程控制和監測的終端設備的需求量不斷增大，而這些設備本身就屬于機電一體化產品的范疇。由此可見，機電一體化絕對會向著系統化和網絡化發展。

3.3柔性化和環保化

為了更好的應對一些突然事故，未來的機電一體化必須是一個包含多個相互獨立子系統的母系統；這其中每個子系統可以擁有對多變的環境做出相應的反應的能力的，這樣就顯得機電一體化在控制系統過程中具有柔性化，不會顯得生硬、死板。除此之外，為了適應時代的趨勢，未來的機電一體化還應該注重環保化；多設計和制造一些無污染、無公害的綠色產品，大力保護自然環境和資源，維護人們的身體健康；所以環保化也極其重要。

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在人類社會發展的歷史長河中,我們可以清楚地看到:不同的發展階段和、政治體制、經濟環境的差異都在一定程度上左右著科學技術的發展速度。大學里的科學技術活動始于兩百年前,它開創了人才培養和科學研究于一體的新型大學組織模式。這一活動極大地推動了人類科學技術的向前發展,從而也為20世紀研究型大學的確立奠定了其理論和社會基礎。20世紀中葉,隨著人類經濟發展對科學技術依賴性的增長,特別是創新理論日益被人們認識,大學創立科技園,它成為經濟發展的“加速器”,這種技術與經濟一體化的組織模式便由此滲透到大學科技活動中來。回首這兩百年來,教育、科技的一體化到科技、經濟一體化發展的演變,充分揭示了科學技術發展的一種基于人類社會發展的內在邏輯。

1教育、科技、經濟一體化概念的形成

1.1教育、科技、經濟一體化概念的提出

經濟發展的歷史和現實表明,科學技術在經濟增長過程中起著第一生產力的作用,但基于自然資源的稀缺性,建立在由資本和勞動要素構成的生產方式基礎上的傳統經濟理論對這一問題的闡釋是無能為力的。這就要求人們重新審視已有的經濟體系。在人類第一次工業革命時期,紡織機械和蒸汽機的發明,使一些產業的生產方式發生了根本性的變化。人們開始思考技術與經濟的關系,如亞當•斯密的《富國論》,但當時西方主流(重商主義)經濟學家仍視技術是外生的,把技術排除在正統經濟學的研究范圍之外。20世紀初,經濟學家熊彼特在《經濟發展理論》(1912)一書中,首次提出創新理論,并指出決定資本主義發展的主要因素是以新產品、新工藝的市場化為主要內容的創新,生產力要素中的資本、勞動與之相比較仍處于從屬地位。在其看來,沒有創新的資本主義經濟會處于一種“循環流轉”的均衡之中,是創新打破這種均衡。其《經濟發展理論》奠定了挑戰傳統經濟理論的基礎。二次世界大戰后,以美國為代表的工業化國家的經濟增長相當快,對此,傳統的資本和勞動要素已不能作出合理的解釋。學者們不得不承認,科學技術在經濟生活中扮演著重要的角色。一大批以技術創新為主題的研究,對闡釋技術與經濟的相互關系作出了許多有價值的貢獻。對技術和經濟之間的相互作用、相互促進的關系建立了一個合理的分析框架。傳統經濟表現的是一種物質流,今天的經濟表現的是一種知識流,構建知識的生產、流通和消費的理論框架及管理體系必然涉及與知識直接關聯的要素,于是教育、科技、經濟一體化的概念便提了出來。20世紀末,英國學者Freeman在其著作《TechnologyandEconomicPerformance:LessonsfromJapan》中首次提出了“國家創新系統”的概念。其系統模式的架構是以企業、大學和政府為核心要素,以國家創新戰略為引導,以推動知識的生產、流通和消費為中心,進而提高一個國家的經濟發展能力和國際競爭力。因此,在以知識的生產、流通和消費為特征的時代,大學的人才培養、科學研究、創新創業的一體化就成為歷史發展的必然。

1.2教育、科技、經濟一體化形成的過程

教育、科技、經濟一體化的形成,經歷了一個由自發到自覺的過程。人類創建大學(學院、書院)的初衷,主要是培養不同宗教教派的教士,使不同宗教教派得以繁衍。到18世紀上半葉,人類商業經濟得到了發展,政治統治得到了加強,這一切使得不同教派支持的大學和學院,也為世俗社會培養政治和經濟發展所需的官員和專業人員,神學、法學、醫學、農學、商學等職業人才的培養開始出現。隨著人類社會經濟的發展,給大學不斷提出新的挑戰。最初感悟到并付諸行動的是19世紀初德國柏林大學的創建者洪堡,他提出并推動了人才培養和科學研究于一體的大學組織模式。以此培養出具有最新知識的人才,在推動德國經濟的騰飛中產生了深遠的影響,為當時德國的經濟超過英國起到了關鍵的作用。受德國柏林大學模式的影響,19世紀下半葉,即1876年,以美國約翰•霍普金斯大學的建立為標志,以研究生教育為重點、以科學研究和人才訓練相結合為主要功能的新型大學誕生了,并取得相當程度的發展。特別是在第二次世界大戰中,美國最大最成功的兩個項目“雷達研制”和“原子彈研制”,其研究工作幾乎都是在相關大學中完成的。集人才訓練和科學研究于一體的大學(后稱為研究型大學)對社會進步所發揮的關鍵作用,牢固地奠定了其社會地位。1952年,美國斯坦福大學率先創立了斯坦福研究園,使大學成為經濟發展的“加速器”。到1985年,美國聯邦政府正式在大學里設立“工程研究中心”計劃,從而從政府的層面上推動教育、科技、經濟一體化發展。大學科技園的創建和政府“工程研究中心”計劃的推動,使大學從人才訓練和科學研究相結合邁向了教育、科技、經濟一體化發展的模式。美國在20世紀末期經濟的持續增長,在很大程度上得益于教育、科技、經濟一體化發展的實踐。

221世紀大學功能重構理論的思考

基于教育、科技、經濟一體化形成和發展的分析,21世紀大學功能的重構是社會經濟發展的一種歷史必然,是未來大學充滿生機與活力的內在要求。進入以知識的生產、流通和消費為特征的新的世紀,大學普遍成為人們關注的焦點,希望它能輸出更多的具有創新能力的人才;能產生更多的創新思想;能孵化更多的創新創業,這種“希望”是大學功能重構外在的力量源泉。在大學中,探究知識的進展和創新精神燃起的智力上的激情為師生隊伍帶來了活力,使大學充滿生機。創新人才的產出是21世紀大學面臨的必然選擇。對人才培養的標準,不同的歷史時期有不同的要求。今天,人才培養的標準是“創新能力”,希望學生從單純的學習活動走向科學探究活動,進而走向創新創業活動。這里最關鍵的就是要造就一種創新人才培養的環境和機制。創新思想的產生是基于對知識進展的深刻探究和對經濟發展的敏銳直覺。這種“探究”和“直覺”均源于科技活動,人才是科技活動的主體,科技活動造就人才,這種互為的關系使大學成為創新思想產生的一塊沃土。如果能給這塊沃土提供適宜的環境,創新思想的產生將呈現勃勃生機。創新企業的孵化是基于對技術和市場機會的把握,是新時期人類社會經濟持續增長的“發動機”,是技術、經濟一體化發展的載體。科技牽引型的結構調整將主導21世紀人類經濟的發展方向,而這種調整有賴于創新企業的蓬勃發展。作為創新思想產生沃土的大學必將成為創新企業蓬勃發展的源頭。因此,創新創業不但能為大學提供一種創新人才培養的環境和機制,同時,孵化創新企業也成為21世紀大學的一種目的。創新人才的培養,創新企業的孵化,都源于人類對科學探究的能力與活力。這種教育、科技、經濟一體化只有在大學中才能實現。因此,大學將成為21世紀國家科學探究結構體系的中心。有了這種定位,那么,如何架構一種基于教育、科技、經濟一體化發展內在邏輯的科技發展平臺,就成為當今大學推動科技發展首要思考和探詢的問題。#p#分頁標題#e#

3學科性公司制科技發展新模式的框架

教育、科技、經濟一體化就是要求建立一種制度能將三者融為一體。為了獲得知識的生產、流通和消費的效率,就必須建立一種高效率的制度安排,這種制度安排的效率主要來自產權制度的效率。這種效率原則挑戰大學傳統的科技活動的組織制度。

3.1公司制的演進與歷史作用

公司制作為一種企業制度,萌芽于古羅馬時代。現代的股份制經濟產生于15至16世紀的資本主義原始積累時期,發展于18至20世紀初,歷經數百年的演變,公司制不斷完善,到20世紀中葉現代公司制度得以確立。迄今為止,現代公司制是資源籌集和資源重組的最佳形式。馬克思《資本論》第1卷中有這樣一段描敘:“假如必須等待積累去使某些單個資本增長到能夠修建鐵路的程度,那么恐怕至今世界上還沒有鐵路。但是,集中通過股份公司轉瞬之間就把這件事辦完了。”由此,從生產力的角度考察,股份制經濟極大地促進了資源的集中和生產力的發展;從生產關系的角度來分析,股份制使生產的社會化得到巨大的發展。

3.2公司制是科技發展的必然選擇

知識的生產、流通、消費賦予了21世紀科技發展全新的運作理念:用公司制運作科技發展。正如美國斯坦福大學經濟學教授NathanRosenberg在2000年“世界企業孵化與技術創新大會”上所言:“科學成為一種日益由經濟力量導向,致力于追求經濟目標的活動。”由此,出現了知識企業,它與傳統企業一樣,集合知識生產的要素(人才、資金和信息),并在利潤機制驅動和承擔風險的條件下,為社會提供知識產品和服務的基本經濟單位。這種利益驅動和風險承擔要求知識企業必須考慮其營運效率。現代公司制能最有效地把所需的各種資源通過現代產權的制度安排集中起來并予以運作,實現知識生產、流通、消費的營運效率。

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關鍵詞：機電一體化； 技術； 現狀； 發展趨勢

1.機電一體化技術的概述

到目前為止，機電一體化技術已經發展為一個具有完整體系的新興學科。所謂的機電一體化指的是機械技術、計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術以及系統技術等結合在一起的技術總稱。

首先，機械技術。機電一體化技術的基礎就是機械技術，如何同機電一體化技術相適應是其著眼點，利用高新技術對機械技術進行改善，變更其結構、材料以及性能，從而使其重量減小、體積縮小、精度和剛度有所提高以及性能得到改善。

其次，計算機與信息技術。計算機信息處理技術之中包含很多個方面：信息交換、存取、運算、判斷以及決策，專家系統技術，精神網絡技術以及專家系統技術。

第三，自動控制技術。其中高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、不成、再現和檢索都包含在自動控制技術當中。

第四，系統技術。所謂的系統技術就是指利用整體概念，將各種先關技術進行組織和應用，以全局角度和系統目標進行出發，把總體分接成為相互關聯的多個功能單位。系統技術中最為重要的一個方面是借口技術，這種技術能夠保證系統的各個部分進行有機的鏈接。

第五，傳感檢測技術。系統的感受器官就是傳感檢測技術，它能夠對自動控制和自動調節進行有效的實現。系統的自動化程序同它的功能成正比。為了保證機電一體化系統達到較高的水平，因該將傳感器的能力進行提高，要求其獲取信息時能夠更加快速和精確，并且能夠經受得住嚴酷的環境考驗。

2.機電一體化技術的應用現狀

日本是最早提出機電一體化這個概念的國家。在九十年代末，第一屆機電一體化的國際性學術會議在日本召開之后，機電一體化技術的發展和產品的開發得到了各國政府的重視。當前，機電一體化的技術發展和相關產品的開發較為迅速的兩個國家是美國和日本。職能傳感器、人工智能工業機器人、柔性制造系統、細微加工技術以及光電一體化技術是當前機電一體化技術研究的重點方面。

在我國，對機電一體化的研究與運用的時間相對較晚，為了將同美、日等國家這方面研究的差距減少，近些年來，我國對機電一體化技術的研究投入了當量的資金。而且機電一體化技術也得到了國務院的極大的重視，為此，國家還成立了專門的機電一體化研究小組進行機電一體化技術的研究。為了滿足對社會發展對相關人才的需求，近年來，很多大專院校在校內成立的機電一體化專業，培養了大量的機電一體化技術人才。經過多年的努力，很多研究機構和大中型企業在機電一體化技術方面取得了重大的進展。

一般來講，機電一體化技術得到普遍應用的領域是機械制造業。近些年來，在數控機床的自主生產方面，我國已經取得了重大的突破，其年產數控系統的能力已經達到了年產三千套以上。在機電一體化技術的精度方面，數控機床的生產已經可以達到適當的精工精度。而在工業機器人的軟件設計和編程等關鍵領域，我國也已經取得了巨大的技術進步。當前，在工業機器人行業，全國產的機器人已經占到了三成以上。在計算機集成制造方面，我國的制造技術和制造理論已經得到了長足的發展，CIMS單元技術實驗室已經在多個地區進行了建立，各領域也正在展開著計算機集成制造技術的研究。除此之外，在光電一體化技術和微細加工技術方面，我國的機電一體化技術同樣也取得了令人驕傲的成績。

3.機電一體化技術的發展趨勢

3.1.智能化。

機電一體化同傳統的機械自動化有很大的區別，其最主要的區別就在于智能化，同時，新世紀中，機電一體化的發展方向也在于此。近些年來，處理速度不斷提高的處理器、高性能化的微機、集成化與智能化的傳感器系統，使得嵌入智能控制法的應用成為了現實，同時，也將機電一體化產品有力的推向了智能化的發展方向。智能機電一體化產品是指能夠模擬人類智慧，具有一定的判斷推理、邏輯思維和自主局端的能力。

3.2.微型化。

機電一體化科技含量最高的一個分支是微機電系統，這種產品泛指不到一立方米的產品。這種產品具有很多優勢，不僅體積小，而且動作靈活，在很多個領域都得會得到廣泛的應用：醫學、航空以及軍事方面。

3.3.綠色化。

工業的不斷發展，使得人們的生活得到了巨大的改變。從一方面來看，人們的生活由于機械化的生產而得到了更多的產品，使得物質豐富、生活更加舒適。但是，從另一個方面來看，資源不斷的減少，我們周圍的生態環境受到了極大的污染。因此，人們開始呼吁對環境進行保護，進而各種綠色產品應運而生，因此，進行綠色的機電一體化產品設計，具有遠大的發展前景。

3.4.網絡化。

當今時代，計算機技術的不斷發展，使得網絡技術得到了普及，這機電一體化技術的發展產生了重大的影響。現在，在日常的生活中，隨處可見基于網絡的遠程控制技術和監控技術的應用。因此，我們可以預想到，利用家庭網絡，將各種家用電器連接成以計算機為中心得計算機集成家電系統將進入人們的生活當中。從這方面來看，網絡化是機電一體化發展的一個方向。

3.5.系統化。

系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構是系統化的一個表現特征。另一個表現特征是通信功能會極大的增強，能夠將遠程和系統通信聯網的需要的局部網絡已經被實現。在將來，機電一體化會將產品與人的關系予以更大的重視。與此同時，還將根據一些生物的優良結構來進行新型機體的制造，從而使機電一體化能夠向生物系統化的方向發展。

4.結語：

總而言之，機電一體化，這個多種科學技術發展的結晶，會對社會生產力的發展產生巨大的影響。并且，隨著科學技術的不斷發展，它將同其他的各項技術相互融合，得到更加廣闊的發展。

參考文獻：

[1] 吳立. 對機電一體化技術發展趨勢的探討[J]. 科協論壇（下半月）. 2007（04）

[2] 潘麗霞. 論機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J]. 山西科技. 2010（04）

[3] 張翠梅. 機電一體化技術現狀和發展趨勢[J]. 黑龍江科技信息. 2010（04）

作者簡介：

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關鍵詞：機電一體化；技術；應用

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，在機械工程領域，由于微技術和機技術的迅速發展及其向機械的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

一、機電一體化技術的特征

1、機電一體化技術具備較高的安全性

在整個工作過程中，一旦電力發生了超載與過流等故障時，可以采取自動化保護措施，最大限度地避免和減少人員、機械設備出現事故，加強了機械設備的安全性能。此外，機電一體化有關產品具備了自動化監控、自動化診斷、警報與自動化保護等功能。

2、機電一體化具備了較強生產能力

由于機電一體化產品實現了自動化監控目的，所以提高了設備的生產能力。此外，機電一體化產品多數具備自動處理信息和信息控制等能力，其檢車控制的精確度、靈敏性和應用范圍得到了很大程度的提升，采用自動化控制系統可以保障機械設備的執行情況能夠根據相關的設計要求進行，從而保障了產品的質量。

3、機電一體化具備了較高的使用性能

機電一體化產品采用了數字顯示和程序控制，這使得手柄和按鈕的數量得到很大程度的減少，方便了操作過程。機電一體化產品可以重復大量的動作，更先進的產品還能夠篩選工作程序。

4、機電一體化具備了較大的適用范圍機電一體化產品具有復合技術和功能，不具有單技術、單功能的局限性，這使得機電一體化產品的功能得到很大提高，也深化了自動化的程度。機電一體化產品具有的自動和智能功能可以輕松應對用戶的需求。

二、機電一體化技術應用

1、數控機床

數控技術已經有40年的發展史了，它在多個方面都有明顯的提高，比如結構、功能和控制精度，具體表現為：1）結構為多CPU、多主總線形式，具有緊湊、模塊化的特點。2）設計具有開放性，硬件系統和功能模塊可以最大限度地使用戶受益。3）系統可以實現動態仿真二、三維加工過程，通過在線診斷和模糊控制等向車間提供編程技術。4）存儲器采用了大容量同時軟件設計為模塊化，這種改變使得數控的功能變得更加豐富，也使得CNC系統具有更強大的控制功能。5）一個機床可以通過多過程和多通道控制實現多個獨立任務同時完成，并且系統中還集成了刀具破損檢測等。

2、工業機器人

第一代機器人對工作對象和環境的適應性較低、靈活性較差，也被稱為示教再現機器人，它們在進行重復運動時只能根據示教內容進行。在第一代機器人的基礎上改進的第二代機器人擁有了先進的傳感設備，它和計算機聯系密切，可以通過計算機來對工作進行處理和分析，從而做出自己的判斷進而控制動作，這表明工業機器人開始變得實用化，表現出了低級智能。第三代機器人即是我們所稱的智能機器人了，它的工作離不開第五代計算機，通過傳感元件和計算機的作用來達到復雜的邏輯、判斷和決策能力。

3、計算機的集成系統

全局動態最有綜合幫助實現了計算機集成制造系統，它并非是由各分散系統簡單組合而成的。計算機集成制造系統打破了原有部門間的界限，制造是它的基干，通過這個基干達到對“物流”和“信息流”的控制，最終將經營決策、產品開發等有機結合起來。一個企業如果具有很高的集成度將會更好地優化各種生產要素的配置關系，更大程度地開發出各生產要素的潛力。

二、機電一體化技術的發展趨勢

1、數字化：微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。如不斷發展的數控設備，利用計算機生產過程進行機種監視、操作、管理和控制。

2、網絡化：20世紀90年代，網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

3、模塊化：模塊化是一項重要而艱巨的工程。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、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。

4、人性化：各類產品的生產都是為了方便于人類，故機電一體化向人性化是個必然的趨勢。機電一體化產品要求除了能夠達到人類最基本的使用需求外還需要考慮它的外觀結構包括形狀及顏色等從而使產品更接近生活，讓人們在使用過程中更自然，更便捷。

5、微型化：機電一體化的新目標是向著微型化轉化。機電一體化的微型化又稱為微型機電一體化系統，國外對其幾何尺寸定義為一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發展。微型機電一體化系統主要特點為具有體積小、耗能小、運動靈活等，由于微型化的特點，其可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故非常受生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域的歡迎。

6、綠色環保化：工業不斷發展、我們的生活舒適度不斷提升的同時環境污染缺越來越嚴重，資源也越來越緊缺。人們都在強烈呼吁保護環境、節約社會資源，所以機電一體化技術的一個發展趨勢就是綠色環保。在新的時代背景下機電一體化技術產品必須要無害或者對生態環境的危害極小，必須符合人類健康要求，必須有極高的資源利用率，回收利用率也要很高，這就是綠色環保化在機電一體化產品中的具體體現。

7、系統化：其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。特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

結語

綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多技術的結晶，是生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

參考文獻：

[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京：電子工業出版社.2006