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(1)平台一体化的探究
电力调度在计算机硬件以及操作系统上存在着非常多的选择,由于硬件和系统存在着差异,在电力调度的系统中存在着数据平台和底层的硬件和操作系统。
(2)电力调度的功能一体化探究
我国的电力调度在现代得到了很大的发展,所以我们实现整个电力调度的功能发展,实现其智能化发展,我们在整个电力调度的系统中,要对其数据库、界面、以及图形等资源进行共享,然后达到功能的一体化。
(3)电力调度中的图模一体化概述
我国电网的改革不断进行,电网的规模在不断的扩大,所以我们对整个电力调度的系统的数据库以及网络模型库的要求也在不断的提高。
(4)电力调度接口的一体化概述
我们通过定义实现请求应答的数据访问体系,对整个通用的数据进行访问控制,我们采用数据的访问实现整个信息的同步,对所有的复杂结构的数据实现实时的访问。
2.三种电力调度自动化系统的应用情况
2.1 CC-2000系统
该系统是采用开放式的系统结构进行设计的,并且还采用了面向对象技术,利用事件驱动和封装的思想为应用软件提供了透明的接口。该系统在面向对象技术的基础上还引进了大对象概念,这样能更好地适应事件驱动、继承性以及封装性的相关要求。同时,支撑系统通用性和专用性的结合不仅能够满足电力系统的各种需要,还能够兼顾其他行业的实时应用要求。该系统根据软件工程的规律进行开发,实现了软件工程的产品化。相关技术鉴定认为,按照开放式结构设计、采用面向对象等技术的系统在国际上属于水平先进或领先的范畴。目前,在各方的合作与协调下,已经在CC-2000这一系统平台之上开发了电网的相关应用软件,真正实现了EMS系统的完整性。
2.2 SD-6000系统
该系统是我国电力部门的重点项目,是由我国部分单位联合开发的具备统一性平台的分布式、开放式能量信息管理系统。1994年投人运行,1996年通过相关的测试及鉴定。SD-6000系统有效集成了气象卫星云图、超大规模调度投影屏以及调度电话的自动拨号等新技术。该系统的主要特点是其支撑系统平台有较好的分布性以及开放性,人机界面的管理系统运用了面向对象这种先进的技术,同时其在建立电网元件模型以及电网拓扑结构等方面的优势也比较突出。EMS支撑软件与管理系统的商用数据库采用SQL标准接口,便于用户自行开发和由第三方开发应用软件,有较高的稳定性和可靠性,前置机应用软件设计合理、实用。
2.3 OPEN-2000系统
OPEN-2000系统是江苏省立项的重大科技项目,是由我国南瑞公司于1998年成功开发的一套集DMIS、DMS、DTS、PAS、AGC、SCA-DA于一体,适用于网、省调和大中型地调的新一代能量管理系统。该系统的成熟性较好、性能比较完善、适用面比较广、可靠性较高,同时发展速度比较快。系统采用的是100M平衡负荷双网机制,可靠性更高、流量更大,是完全依据商用数据库开发的且具有客户/服务器模式的一种管理系统。通过面向对象这种先进技术,把电力设备作为其对象建立起了数据的存储模式以及电力系统的相关模型,其软件设计完全采用了面向对象的语言以及面向对象的方法。该系统较适用于电网调度管理中,并且由于其自身的各种优点在未来电网建设与发展中将会得到更大规模的应用。
3.系统平台的一体化
自动化系统在电力调度中得到了广泛的应用,并且在计算机硬件以及操作系统上具备实时性好、可靠、稳定以及成熟等优点。因为应用X64及X86系列CPU的计算机性价比较高,所以系统也必须支持该类计算机的Windows、Solaris和Linux操作系统,使客户有更灵活的选择。电力调度自动化系统需利用中间件技术,在数据平台系统和底层不同硬件体系、不同操作系统之间建立一个基于应用中间件的分布式运行和开发的中间软件包,即系统的应用中间件平台。中间件的一般工作机制是:客户端的一些应用程序需要从网络中的某个地方获取一定的数据或服务,这些数据或服务可能处于一个运行着不同操作系统和特定查询语言数据库的服务器中,而客户/服务器这一应用程序内部负责数据寻找的单元只需要访问某个中间件系统即可,由中间件完成到网络中寻找数据源或服务,进而传输客户请求、重组答复信息,最后将结果送回应用程序的任务。
3.1 COBRA中间件
COBRA产品通常具备以下特性:
(l)支持分布计算,提供跨网络、硬件和平台的透明性应用或服务交互;
(2)满足实时EMS系统数据采集和处理的速度要求;
(3)支持标准的协议;
(4)支持多种编程语言;
(5)提供接口描述语言(如IDL)到C++、Java等多种语言的映射;
(6)支持在服务端和客户端之间多种数据类型的传输;
(7)提供高性能的多线程机制,支持并发访问;
(8)支持在ORB级进行各种策略的配置;
(9)具备负载平衡的功能,按照所提供负载来实施相应负载的平衡策略。
3.2中间件平台的主要特点
目前,我国先进的电力调度自动化系统多是基于跨平台的GUI库Qt开发统一的应用平台。该中间件平台的主要特点有:
(1)对各类型操作系统之间存在的差异有充分的考虑,同时对这些差异实施了透明化的包装与处理,进而使上层的应用不用修改代码就能够直接移植至不同类型的操作系统上。
(2)能够为上层的应用提供一个分布、统一、虚拟以及可扩展的开发平台,这样就能够使单一系统可编程有效转化成多种系统可编程。
(3)按照电力调度自动化系统的主要特点以及操作系统提供一系列基本的开发接口,在对上层应用进行开发时关键任务是进行集中包装处理,这样才能够形成一系列的软件包,进而为上层的应用提供完善、统一以及实用的服务以及编程接口。
4.结语
如果一体化技术能够在电力调度自动化系统中得到很好的应用,无疑将使该系统变得更加易用、开放,能够更好地为电力系统服务,进而使电网的质量以及运行的经济性不断提高,这就为我国的经济建设提供了可靠保障。
工程项目因其差异性而导致项目管理方案也不尽相同,电力建设工程规模逐渐增大,合理有效的项目管理方案有利于电力建设工程的进展。笔者对电网建设工程进度控制与质量提升途径进行分析和探讨,希望有所指导和帮助。经过研究发现,许多一体化技术已经发展的非常纯熟,也为上一代调度自动化系统解决了一些问题。主要应用包括:
(l)通过COBRA中间件,屏蔽软硬件平台的差异,对于系统上层应用实现平台一体化。
(2)采用图模库一体化技术,减轻了系统维护工作量,并为功能一体化的实现打下良好基础。
(3)通信中间件的研究和应用,使得各功能可以灵活配置和扩展,共享系统一套数据库及图形资源。
(4)对于IEC61970标准的遵循,可以实现不同系统的无缝互联,避免了“信息孤岛”的出现。
同时,我们也可以发现,接口一体化的实现是更为艰苦的过程,因为它涉及到电力系统的各个环节,目前IEC61970的部分细节还在讨论制定中,也无疑会对电力调度自动化系统一体化发展速度有所限制,但是我们相信这些问题很快都会得以解决。
当然,一体化技术在应用的过程中,依然有一些不足,在今后的研究过程中,还有很多深入的工作要做,所以下一步要密切关注IEC61970标准的发展,及时应用与系统。系统的图库一体化中,脱离了单个元件,将间隔作为一个对象整体描述,带来了便利,但如果更进一步,直接将变电站的模型作为一个整体对象进行描述,用户只需说明变电站的电压等级,母线,变压器的基本状况和出线的接线方式,就可以直接建立对应的图形和描述,则更加方便。随着电力系统的发展,还有更多的一体化技术需要我们去应用与研究。
参考文献:
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一、电力生产运行过程中化学技术监督存在的问题分析
(一)厂网分开
自从实行电力体制改革之后,我国的电网发展进入了一个新的发展阶段,从此实现了厂网分开,各个发电厂都划归了不同的发电公司,同时也对其原有的管理模式和体制进行了一个重新的定位与改变。尽管如此,但是技术监督职能仍然坚守,仍然还是要对技术监督人员的管理力度加强,注意培养其专业素质,从而提高发电厂内化学技术人员的业务能力及其操作水平。
(二)化学技术方面
(1)化学除盐系统
在最初的化学除盐系统的设计过程中,留有较大的余量,同时记住的负荷率也不高,直接导致大多数电厂的化学除盐系统利用率不高,绝大多数的例子交换设备都不能连续进行,直接加大了酸碱的消耗,同时还浪费了较多的水资源。再加上电厂在运行过程中本身不够重视除盐系统,只是简单的认为低质量、仅仅合格的除盐水就能够满足要求,很少真正的考虑到除盐这一步骤中的技术支持及其运行成本,单纯的依靠增加酸碱用量。在酸碱用量增加的同时,废水的排放也给环境造成了极大的污染。加之,除盐水的备至与锅炉用水之间存在一段时间差,大量的除盐水在过程中极易与空气发生氧化作用,吸入大量的二氧化碳之后就会使得水箱内的污染程度增加。根据大量的实践证明,国际上的混床出水电导率应该是小于0.2?s/cm,正常情况是应该维持在0.07-0.08?s/cm这样的水平之间,但是除盐水泵出水的电导率却多在0.5-0.6?s/cm,甚至更大,这就是说我们供给锅炉的水的质量非常差。
(2)再生药品及其杂质污染
再者就是水体污染和再生用药品中的杂质含量人为难以控制,所导致的树脂污染情况也应该引起我们的高度重视。由于某些生产厂家并不了解电厂内的实际情况,在运送再生用酸碱时选择同一个容器,导致该药品的交叉污染。曾经,某省出现过按国标验收新购置的盐酸和氢氧化钠,所有指标都合格,但就是阳床出水钠不合格或阴床出水铜含量偏高,从而导致整个热力系统铜偏大。结果经分析发现一例为氢氧化钠中铜含量明显偏高。如表1,A、B两种药品中铜含量比较。
表1 A、B两种药品中铜含量比较
根据国家规定的标准来看,并没有明确的规定树脂再生液和二级除盐水的铜含量指标,这样就极易污染整个水汽系统。
(3)热力设备腐蚀问题
在对热力设备进行检查更换的过程中我们发现,其汽轮机叶片积盐、汽轮机叶片定性检验PH偏低、水冷壁管点蚀、凝汽器铜管水侧点蚀、汽侧磨蚀或明显腐蚀、汽包内旋风分离器表面有蚀坑或出现条状腐蚀以及汽包封头内表面出现凹坑等腐蚀或异常现象。但是在对各大机组进行日常的常规检查及其监督项目核对时,又没有明显问题存在。同时,水冷壁管结垢量并不高,就算是积盐比较明显的汽轮机叶片的结垢量也不高,经常就是到了酸洗的年限,发现其垢量远远不够,甚至达不到《化学清洗导则》中规定的清洗数量的二分之一。
二、加强电力生产运行过程中的化学监督
(一)监督要求制定
1.保证各种水处理设备及其系统都能够正常运行,否则不允许启动;
2.严格根据国家制定的行业标准来控制水汽的品质,在发现问题的情况下,及时处理,但是绝对不允许直接向锅内送原水;
3.在对新建工程的锅炉内补给水处理设备和系统进行安装调试时,要在锅炉第一次水压试验之前就完成,从而保证水压试验的用水品质;
4.在各个阶段都要严格的控制试验的水准及其品质,确保安全无误;
(二)变电站运行过程中的化学监督
(1)凝汽器防泄漏
目前,我国绝大多数电厂对于凝汽器的维修保养工作做得并不到位,尤其是在对胶球清洗及其循环水杀菌的过程中,都很难做到正常投运。如图2所示,胶球清洗过程。
图2 胶球清洗过程
对于参数较高的机组,对于水质的要求也相对较高,若是出现凝汽器泄露的情况,则会对水质情况有着极深的影响。所以,针对参数较高的机组,要另外加强对凝结水的监督与处理。而针对大型的机组,保证其锅炉内部的水质情况之外,还有能够对凝结水的数值和设备处理情况采取高度关注,同时还要特别关注凝汽器的运行维护和停备用保护及其检漏装置的投运。
若是发生凝汽器泄露的情况,千万不能用堵住的方式来代替检查。若是真的发生了凝汽器微漏的情况,可以选择采取加锯末的方式来暂时阻止泄露。若是负荷允许的话,还可以采用降低负荷的方式来检查出漏点之后再采取堵塞,或者死活选择停机灌水,查出漏洞之后再进行封堵。
(2)停炉保护
在机组停止运行时,空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气等等都会对设备产生一定的影响,极易造成设备表面的腐蚀氧化。经过腐蚀之后产生的物体,又会再次成为水汽的主要污染源。本身,腐蚀会使金属表面变得更为粗糙,极易加深腐蚀作用。
因此,在锅炉停止运行时,一定要计算好锅炉将会停止运行的时间长短,从而对每个部分都做好停炉保护工作。同时,还要尽可能的将受保护的范围扩大,时间尽可能的延长,从而确保设备的放锈蚀工作做到更好。
(3)化学监督人员培训
在变电站运行中化学监督人员的作用非常大,但是目前我国变电站化学监督技术人员资源相对匮乏,并且缺少相关的实践经验,很难满足变电站内高参数机组对于化学监督人员的相关要求。因此,我们必须要加强化学监督人员的培训,从提高其专业知识的水平出发,提高其监督技术,从而提高其化学监督的整体水平和素质。
(4)制定法规
要想电力技术监督工作能够持续高效的进行,建立必要的法律法规是不可缺少的一个步骤。目前,广西电力技术中心就已经制定了《广西电力化学技术监督工作办法(暂行)》及其《广西电力化学技术监督考核办法(暂行)》报区经贸委批准后颁发实施,这些条例的颁布,在某种程度上很好的保证了供电局化学能够稳定进行。
三、结语
要想加强电力生产运行过程中化学技术监督,就要从制造、设计、安装等等方面着手,做好热力设备的防腐、防垢等工作。同时还要严抓设计、生产等等部门,从而从专业的设备、系统中来对此进行隔离保养,真正的做到技术监督的实质意义,从而重视电厂运行过程中的化学监督工作。
参考文献
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一、强化电力企业廉洁文化的传播
(一)思想渗透
行动的前提是要有思想。电力企业在建设廉洁文化的时候,作为企业的负责人,不仅仅要管理企业业务,还要注重企业廉洁文化的建设,从自身做起,起表率作用,只有企业的带头人开始注重廉洁文化建设并身体力行,企业中的其他员工才能同样做到廉洁。
(二)完善制度
任何文化氛围的培养都不是一朝一夕可以完成的,它需要全体员工长期自主地努力,管理者有效地监督,企业还要定期安排有关廉洁文化的讲座,让廉洁文化深入人心,才能培养出廉洁文化的氛围。
(三)创新载体
为了能够使得企业文化的建设不是徒有虚表,或者由于廉洁文化在传播时形式太过单一而丧失效果,企业应该大力创新廉洁文化的载体。根据企业的实际情况,因地制宜,利用企业现有资源,实现创新。利用当下流行的新媒体和教育平台,创造出多种教育形式,企业员工可以轻易接受,也乐意接受,使得单调的廉洁文化变得鲜活、生动。并且保证企业员工的参与度够高,不是只有企业领导一人在唱独角戏。
(四)全员参与
想要企业廉洁文化能够建设起来并且长期存在,那就要保证廉洁文化强劲的生命力,那么在建设企业廉洁文化的时候,它必须是贴近企业、贴近员工存在的,必须要保证全体员工欣然参与进来,而不是一边严格克扣员工工资,一边倡导廉洁。企业要针对企业自身实际情况和企业员工关注的方面来进行廉洁文化的建设和培养]。
二、攻克电力企业廉洁文化建设的难点
(一)统一思想认知
目前我们国家反腐工作做的越来越严格,建设企业廉洁文化也是国家针对反腐采取的一种新型措施,但根据目前看来,电力企业在建设廉洁文化的时候依旧有几种误区没有清楚:第一个误区是企业认为建设廉洁文化是无用功,企业认为自身的重点工作永远在于创造经济效益,只有钱是真正看得见、摸得着的,企业廉洁文化的建设见效慢、还耗费人力物力财力,没有一个清晰的衡量标准,所以企业在建设廉洁文化方面缺乏主动性;第二个误区是企业人文建设廉洁文化更像是虚无缥缈的形式主义。
(二)完善工作机制
虽然企业已经成立了廉洁文化建设领导小组等机构,并且机构内部门之间的分工也很清晰,但是企业文化建设与平时工作任务不同,平时为了工作建立的领导小组或多或少有业绩指标作为约束,但是廉洁文化建设领导小组不同,由于文化本身具有的特殊性,它的成果很难量化,也很难制定指标,所以导致组内成员消极对待,甚至漠不关心。
(三)改善方式方法
企业在推行廉洁文化建设的时候有一些方式方法有待改善:一是教育对象不够全面,目前企业廉洁文化建设的重点对象在于党员和领导干部,虽然企业领导具有一定的代表性,但是企业员工占据企业的大多数,如果对这些员工廉洁文化的熏陶不到位,那么整个工作的开展不会有太大成效;二是建设企业廉洁文化的时候形式不够多样化。内容枯燥、形式单一,无法激起普通员工的兴趣,不同群体应该有针对性的进行不同程度的培养;三是宣传没有到位,宣传力度不够造成的结果就是群众会认为政府本身不够重视,从而消极对待。
(四)加强监管力度
电力企业旗下有很多分管企业,很难进行全面有效地监管,部分企业的监督机制不够完善,尤其是企业的重点领域针对腐败问题采取的措施不够完善,所以内部监督机制要健全管理,企业对于一些领导干部的监督不够严格,所以应该全面加强监管力度。
三、电力企业廉洁文化建设的实践
(一)注重廉洁文化理念的传播
廉洁文化理念要彻底深入企业员工并不是一件简单的事情,需要很长的时间以及企业采取的合理措施。坚持以“淡泊名利、慎权守职”作为廉洁理念的核心所在,企业党员干部领导和企业员工始终奉行“要反腐倡廉
不要以权谋私;要艰苦奋斗,
不要骄奢逸”的创业理念,
在如此理念的熏陶下,深化集团的员工始终保持严于律己,清白做人,拥有正确的价值观和人生观。在传播廉洁文化理念的同时,将廉洁作为企业目标,要求每位员工牢记企业理念,长此以往,形成了廉洁的企业文化氛围的做法值得其他企业学习。在宣传廉洁文化的时候,不只是在集团内部,而細分为班组级别,将廉洁文化遍布于公司每个角落,不搞形式主义,渗透到企业的管理内部和生产建设,保证每位员工都能够受到廉洁文化的熏陶,将其铭记于心,身体力行。
(二)营造廉洁文化氛围,
加大廉洁文化宣传力度
想要使廉洁文化渗透到企业的每一位员工,那么电力企业就要充分营造出廉洁文化的氛围,要加大廉洁文化的宣传力度。电力可以利用自身要是来扩大宣传廉洁文化的氛围,例如电力企业可以利用多媒体的丰富资源,创新廉洁文化的宣传方式,例如可以举行廉洁文化知识竞赛,征文活动,开展警示教育、廉政课堂,开班廉政展览长廊,短信宣传廉政文化思想等等。使得廉洁文化以不同的形式深入企业员工的内心,润物细无声的影响每一位企业员工。与此同时,电力企业要加强对于法律法规的宣传教育,让员工努力做到知法不犯法,企业可以组织员工观看反腐电影,正清企业员工的危机意识,警示员工在日常生活中约束自己的行为,做到“清清白白做人,干干净净做事”。除此之外,电力企业也可以向员工征求宣传廉洁文化的建议,上报员工廉洁事迹,大力表扬、奖励,起到带头模范的作用。使得员工能够做到守法,不知法犯法。从心底认同企业所推崇的廉洁文化理念。
(三)注重廉洁文化的建设措施
构建廉洁文化平台
建设电力企业的廉洁文化时要注意突出重点,注重针对廉洁文化采取的措施,构建廉洁文化平台,大力宣传廉洁文化,使得廉洁文化理念渗透到每一位企业员工的心中,在平时工作的时候自觉遵守廉洁文化。深刻贯彻廉洁文化理念,借助多种渠道构建廉洁文化平台。企业通过传播廉洁故事,定期群发短信宣传廉洁思想,展览廉洁漫画,让企业员工在学习廉洁文化的同时思考廉洁文化对于个人在工作和生活中的重要作用。企業借助自身拥有资源不遗余力向员工宣传廉洁文化理念,通过在企业内部建立廉洁文化长廊,开辟廉洁文化教育墙、悬挂廉洁文化宣传条幅和树立廉洁文化警示标语等措施,对企业员工形成视觉冲击,加大宣传力度,让廉洁文化深入人心。
企业将廉洁文化落实到员工身边的常用物品上如鼠标垫、马克杯、台历还有笔记本,都印上了廉洁故事或古语,使得廉洁文化处处可学。也随时提醒员工在工作中要做到无愧于心,清清白白做人,明明白白做事。
(四)建立严格的廉洁文化制度体系和长效机制,大力落实廉洁文化建设措施
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(三)对技术技能应用能力的强化不够对于五年制高职的学生来说,最重要的专业能力是专业技术技能应用能力,而不是开发和设计能力。具体地说,就是操作机电一体化设备的能力,具体分析、制定机械加工工艺文件的能力,能处理生产车间现场工艺技术问题,具有维护、维修机电一体化设备的能力。而现在大部分学校对学生的技能要求就是制造技术和控制技术两个方向,就是取得装配钳工高级工或维修电工高级工证书。这些技术技能肯定不能让学生完全了解和掌握机电一体化专业的核心技能。学校应当通过校内机电设备装配调试相关课程设计、专项实训,使学生获得初步的技术技能应用能力,最后通过综合实训课程,使学生获得真正的机电一体化专业技能,并努力培养学生分析和解决实际问题的能力。
二、对培养学生专业技术技能应用能力的探索
(一)多元整合优化专业课程体系目前,职业学校普遍开设三类课程:综合化课程(技术基础模块)、一体化课程(技术模块)、项目化课程(技术训练模块)。综合化课程模块是机电专业领域岗位群相关职业通用性的必备技术理论和基础技能;一体化课程是机电专业相关技术领域中某种技术知识和技术应用方法有机整合的课程,如PLC编程及应用技术、单片机应用技术、传感检测技术等;项目化课程是培养学生专项技能和综合职业能力的课程,该类课程与职业技能或职业资格要求融通,突出熟练技术运用能力的培养,如机电一体化专业中的钳工技术训练、机加工技术训练、机电设备装配调试技术训练等。而对上述三类课程进行整合优化,就形成了真正的机电一体化课程,包括机电一体化技术理论课程、机电设备装调技术课程设计、机电一体化设备装配调试实训课程等,这是最能体现专业特点和要求的课程,是机电技术的真正融合。
(二)开设综合化的核心实践课程目前,综合实训课程开设的情况是:制造技术方向开设装配钳工,控制技术方向开设维修电工。如果培养机电综合能力,就要把PLC编程及应用技术、单片机应用技术、传感检测技术加以强化,增加机电设备安装与调试技术课程的学习和实践,开设光机电技术和机器人技术实训课程,让学生了解并掌握较为前沿的机电一体化技术技能。
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中图分类号:G712?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)31-0100-02
机电一体化技术是机械技术与电子技术的有机结合。近年来,随着微电子技术、计算机技术及其工业通信技术的发展,机与电的联系更加紧密,机电一体化技术有了长足的进步。高职院校的机电一体化专业,应从实际就业岗位需求出发,着重于培养具有较强实践技术的应用型人才。苏州市职业大学(以下简称“我校”)机电一体化专业目前的专业培养方案中,课程设置侧重于PLC,单片机所占比重不高。在教学计划的安排上,先导课程与后续课程间的衔接也存在不足,学生对于机电一体化技术的理解就是机与电的简单结合。本文以机电一体化项目开发为起点,提出了以单片机为核心的专业主干课程改革思路,对原来的课程设置作了调整,并加入了一些尚未开设的课程,合理安排进度,使学生在有效掌握专业知识的基础上,加强其实践应用能力的培养,进一步提高其专业技能和职业素养,在提高就业竞争力的同时,也能在就业层次上有所提升。
一、明确培养目标,调整课程体系
地方高职院校首先要为地方的经济建设培养人才,因此,课程体系的确立也应从地方经济发展的角度出发,以便合理设置。苏州地区经济的支柱产业是制造业,而机电一体化技术是制造业的支柱,因此机电一体化专业的人才应当为地区制造业的发展服务。但是随着近年来产业的升级,苏州地区的制造业向着高端、精密的方向发展,这就要求高职院校机电一体化专业的学生,在掌握机电一体化专业理论和技术的基础上,能够使用、调试、诊断和维护高端精密制造设备。因此高职院校的机电一体化专业应随之对课程体系进行调整,以适应当前人才市场的需求。
我校机电一体化专业目前的课程体系与实际岗位知识能力需求之间出现了一定的偏差,因此有必要对课程体系进行调整:以单片机控制系统的设计开发为主线,构建以电为主、以机为辅的课程体系。以电为主,是指合理选择和安排机电一体化专业所需的电子类课程,通过合理安排相应的实践环节,强化学生对电子类课程知识的理解能力,着重培养学生分析问题、动手解决问题的能力;以机为辅,是指机电一体化专业的学生,在掌握电子类课程的基础上,能够对其操作控制的对象——机械部分有所了解,既要能理解其基本的动作原理,又要能够对其基本的结构进行剖析,这样才能更有利于实现对机械装置的控制,真正做到机与电的有机结合。同时,运用单片机技术实现机电一体化设备的操作控制,还必须掌握基本的、能够在单片机中有效运行的控制方法,以进一步提升学生的综合职业素养。
二、以项目开发为目标,合理选择主干课程
机电一体化专业的主干课程是根据机电一体化专业的人才培养目标而确立的。以单片机为核心的机电一体化设备,主要由机械受控模块、测量模块、驱动模块、单片机模块、通信模块、接口模块和上位机模块组成,如图1所示。因此,机电一体化专业主干课程应围绕项目开发的每个环节所应具备的知识能力进行选择。[1]
1.第一环节:机械受控模块的分析
机电一体化专业的课程体系主张以机为辅,因此机械结构的设计,不作为机电一体化专业的主体教学内容。但对于机电一体化项目的开发来讲,机械模块是整个系统的受控对象,因此,要实现对机械模块的控制,必须对其结构和动作原理能够充分理解,才能有助于下一步设计工作的展开。这就对相关课程的设置提出了相应的要求。在这一阶段,应开设“机械制图与AUTOCAD”、“机械设计基础”,辅以“机械产品精度设计与测量”等课程。“机械制图与AUTOCAD”使学生认识基本的机械零件,并在此基础上掌握基本的AUTOCAD的应用能力;而“机械设计基础”则可使学生了解机械系统基本的结构、动作原理和设计方法。
2.第二环节:驱动模块和测量模块的设计
(1)驱动模块。驱动模块的作用是为机械受控模块提供驱动力。在机电设备中,液压和气压驱动、电机驱动是常用的驱动方式。机电一体化设备的开发中,在对机械受控模块进行分析的基础上,要为其选择合适的驱动方式。这一部分的支持课程有“液压与气动传动”、“电机与拖动”,并选择“电气控制与PLC”作为辅助课程,该课程以讲授电气控制技术为主,附带讲授PLC的相关应用知识。
(2)测量模块。测量模块是用来测量机电设备中的相关物理量,以实现对机械受控模块的监测或控制。相关的课程主要是“测试技术”,要求学生掌握传感器的基本原理及选择应用、信号调理电路的设计和信号的变换。
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Abstract: This paper briefly describes the present situation and development trend of the electromechanical integration technology, and analyzes the teaching problems that mechatronics major have in ideology, teaching staff, curriculum, teaching methods and conditions ect, in higher vocational college.
Key words: mechatronics major; current teaching situation; teaching problems
随着我国现代工业的发展,机电一体化技术已成为工业发展必不可少的技术。我们日常所需的电脑,手机等电子类产品,都需要用到机械设备、机械手、 数控机床等设备的加工,这必然需要机电一体化设备操作、维修、检测及管理的大量专业技术人员。高等职业院校作为培养社会的技术人才,要紧密围绕社会发展需求,将机电一体化专业培养成“下得去、用得上”的高技能人才。
机电一体化技术的现状与发展趋势
1:机电一体化的发展需要专业技术人员
当今,世界高科技竞争创造着新的经济秩序和生产方式,机电一体化正是以微电子和计算机技术产生的新兴领域,机电一体化产品的功能,从高精度、快速性到自动化、信息化、智能化。从典型的机电一体化产品来看,如:数控机床、加工中心、机械手和机器人等,无一不是机械类、电子类、、电力电子类等集成融合成一体化,这必然需要机电一体化设备操作、维修、检测及管理的大量专业技术人员。
2:传统培养方式已无法适应现代社会
机电一体化专业的培养基本上都是以理论知识和专业知识为重点,教学质量和教学效果的评价都以学生是否掌握基础和专业知识为依据。然而大多数机电一体化专业的学生都会从事一些机床加工、数控设备的操作,机车调试,故障查找和排除等一些技术强,实践性强的工作,使得学生不能学有所用。高职院校培养的就是应用型人才,要结合机电一体化专业的特点来进行培养,满足企业对人才的需求。
机电一体化专业教学现状分析
传统的教学体制下培养的机电一体化专业的学生出现了“就业难”。部分学生基础较差,学习方法不当、理解能力不强、有些毕业生从小娇生惯养,思想上以“自我为中心”,独立生活能力较差,走上工作岗位,缺乏工友之间的团队精神,不能适应企业的管理制度,对工作缺乏积极性。怎能才能让这些学生学有所成,通过分析调查,总结了以下机电一体化类课程教学现状的分析。
1、师生思想上不够重视。高等院校都是重理论轻实践,机电一体化的课程本身就比较枯燥乏味、难理解,实践操作少,使学生对理论知识听不懂,吃不透。教师认为机电一体化专业课程重,往往应付教学,使学生对所学知识不感兴趣。
2、课程设计不合理。机电一体化专业信息量大,包含机械、电气、计算机等,难度较深,理论课时多,实践技能课时少,使得理论与实践脱节。就专业而言,要想让学生在有限的三年时间内系统的掌握机械和电气两大学科的理论知识和技能是不可能实现的。最终导致学生“机”没学好,“电”也不通[1]。在管理技能方面,理论教学缺少管理学方面的授课,在实践中也缺少团队的活动,使学生没有团队意识,缺乏领导能力。
3、教学方法太过单一。在机电一体化课程中,很多课程都枯燥乏味,教师又照着书本进行讲解,有些知识没有实物很难理解,让学生难上加难。在教学过程又缺少一些教学辅助道具:比如教学模型,教学挂图,多媒体。虽然各学校都有微机房,但多数学校都没有充分的利用。
4、师资队伍结构不合理。高学历教师数量偏少,特别是青年教师取得硕士、博士学位数量不足。专业课及专业基础课高职称教师和“双师”型教师数量偏少,理论教师不能指导实训教学;实训教师理论薄弱,不能讲授专业理论课。高职院校应加强教师的培训。
5、教学条件不完善。实践操作条件差,实验设备陈旧,很多实验设备都是演示性实验,老师在做,学生观望。机床设备都是老式设备,加工零件也是用最原始的方法。实验实践评价机制还有待完善,很多实验过于形式,仅凭实验报告来完成,缺少实际操作能力。
在当今社会,人力资源是第一资源,针对机电一体化的专业特点及企业的需求情况,培养“下得去、用得上、留得住、上手快”的高技能人才。作为高职高专院校,要以教学为中心,以教学条件建设为基础,以师资队伍建设为关键,培养应用型人才。
参考文献:
[1]吴硕. 高职机电一体化专业教学改革实践措施[J].辽宁高职学报,2011(1):27-28.
[2]吴敏. 高职机电一体化专业考试考核方法改革探索与实践[J].职教论坛,2006(1).
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Key words: mechatronics;practice teaching;multi-level
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)16-0270-02
1 机电一体化教学实践的特点
机电一体化实践教学具有综合性、实用性、拓展性、创新性的特点,是学生接触实际机电工程的重要途径,通过开展多种多样的实践训练活动,有助于培养学生的创新素质与实践能力,机电一体化教学实践具有以下几个特点。
1.1 综合性 机电一体化课程是一门综合多种学科知识的科目,其中包括电子、机械、信息等知识,课程内容比较丰富,在机电一体化实践教学中要充分考虑到这一特性,学生通过已学习过的知识联系机电一体化课程知识,加深对本专业知识的理解与记忆,能够更快的掌握专业知识与操作。在实际的实践教学中,制定科学合理的计划方案,结合已学知识来掌握新知识,找出解决问题的方法,促进实训任务的顺利开展,达到完成任务的目的。
1.2 实用性 机电一体化实践教学内容以实训为主,具有较高的实践性,以往的机电一体化实践教学中,教师围绕教学内容以设计为主展开教学活动。教师采用先进的教学设备向学生呈现出图像、影像,便于学生理解与记忆,活跃了课堂气氛,使单调枯燥的纯理论知识教学变得趣味。机电一体化课程实践教学的要求区别于传统的教学实践,学生通过对理论知识的学习,在实践中了解与掌握机电设备、机电仪器的使用,实践能力与专业能力得到提高。整个教学活动中学生以完成实训任务为目标,通过运用所学的综合性知识,完成对多门知识的构建。
1.3 扩展性 在机电一体化实践教学中,为培养学生综合性知识的应用能力,不断强化已掌握的知识与技能,实现知识与实践的相互促进,这对实践训练而言有着重要的意义。由于机械专业的实训课程较少,在实践教学的过程中要考虑到实训与课程内容间的联系,合理安排实训教学内容,使其灵活参与到其他实践教学课程中,制定科学适当的实训教学计划与时间,以便学生掌握相关教学内容与实践技能。
1.4 创新性 机电一体化实践教学最主要的目的是培养学生熟练应用机械知识与技术的能力,使其在实际工作中能够独立使用、设计、解决相关的产品问题。实践教学通过建立实训任务,让学生围绕实训任务联系起所学知识展开实践活动,提高自身创新能力与实践能力,从而具备解决问题的能力。机械课程实践教学对学生而言,改变了学习场所,自己动手操作、使用以及设计机械的过程有着较高的趣味性,提高了对实践教学的积极性,激发了学生的创造热情,使其能够更好投入到实践教学活动中。
2 构建完善的实践性教学体系
2.1 分层教学体系 随着市场对机械专业人才的需求越来越大,中职要抓住这一机遇与挑战,通过建立明确的教学目标与方法,提高学生的专业素养与实践技能,使其更好的走入社会,为人民、为国家贡献属于自己的一份力量。中职学校首先要对机电专业的学生进行初步的了解,重点观察学生的机电知识掌握情况、实践能力等,并展开分析和总结,找出现阶段中职生在学习机械课程中存在的问题,从实际教学出发,解决教学难点,提升教学质量与效率,完成总体教学目标。通过建立分层的实践教学体系,开展实践教学活动,注重基础知识与专业知识的训练,如基础训练中加入学生对机电专业的理论与感性认识,重视知识与实践的相互融合,提高学生学习机电专业知识的积极性,保持学习兴趣,使中职生专业知识与实践能力得到提升,建立以职业为目的学习目标,为后续的课程学习打下良好的基础。
2.2 逐渐深入的学习体系 中职机电一体化专业实践教学中,教师积极引导学生,使其慢慢接触到机电专业的内容与技术,通过多次的练习与实践,逐渐掌握了机电一体化知识与技能,形成属于自己的操作工序,在实际工作中学会开发和发展相关职业技术。在实际的实践教学活动中,首先开展实践教学,提高学生的实践能力,然后安排相关理论知识的学习,使学生在理解机电原理及概念时,脑海中自动浮现出实践活动的内容,加深理解和记忆,能够快速的掌握相关理论原理。如学生在学习车工操作的教学中,可让学生去车间实地进行实习,当学生对机电一体化专业内容有了大致的了解后,逐渐培养学生的动手能力与实践能力,然后再对学生开展基础课程、理论课程的学习,保证知识的连贯性,使每位学生都能掌握扎实的机电一体化专业知识。
2.3 建立健全的实习考核体系 学习考核是检验学生学习机电一体化知识与能力重要的评价指标,通过对学生学习效果的检验,使学生认识到自身的不足,从而对不足之处进行弥补,实现对机电知识与专业技术的掌握,例如在机电一体化实践教学中,对学生制作的小项目进行考核与评估,验收教学质量、教学效果。
3 多层次的机电一体化实践教学的应用方法
3.1 加强对学生的引导,制定明确的教学目标 在实际的中职生机电一体化实践教学的过程中,教师要善于积极引导学生,坚持以学生为主体,使其认识到自身的主体地位,制定明确的教学目标,给予学生正确的引导。从实际出发找出适合中职教育的教学目标与教学思想,教学目标应符合市场需求,重点培养学生专业能力、实践能力,使学生今后能够更好的走入社会。
3.2 运用多途径辅助教学 中职机电一体化专业实践教学与一般的课堂教学不同,除了学习相关理论知识外,更注重实践教学的训练。实践教学需要运用到多种多样的教学资源,例如多媒体技术、实训室、车间等,学生在学习专业知识的同时,对生产流程有一定的了解,通过自己动手完成实训任务,对机电课程有了更大的兴趣,使自身专业技能、实践能力得到提高。在多场所的教学环境中,学生的目光不再局限与书本知识,实践操作与理论知识的融合,提高了学生的自信与学习积极性,开阔了视野,促进了中职机电一体化专业实践教学的顺利实施。
3.3 加强管理和监督 高效的教学质量离不开科学的监督与管理,有效的监管是保障实践教学质量的重要手段。在实际的机电一体化专业实践教学中,通过制定科学的实践教学目标和计划,建立完善的管理机制、质量监督机制、考核机制、评价机制,保证实践教学活动的顺利开展。其中管理机制包括对师资力量、实训室、车间、学生的管理,监督机制是指对用人单位、委员会的监督与评定。在日常中职机电一体化专业的实践教学中,向学生强调实践教学的内容、目的、重要性,使学生能够重视实践教学,以职业为目标,不断督促自己学习。
4 结束语
综上所述,在中职机电一体化课程教学中,联系实际教学情况,制定明确教学目标与方向,提高教学质量与效率,不断推进中职教育的发展,为社会输送更多有着精湛技术与专业能力的机电人才,实现我国机电事业的大力发展。
参考文献:
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[2]杨全青.机电一体化教学中的问题及策略研究[J].高考(综合版),2013(3).
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在政府大力开展教育事业的影响下,很多高校都将教学改革作为完善教学水平的主要手段,逐渐成为高校开展教育事业中的重要组成部分。随着我国工业化进程的飞速发展,机电一体化专业在各个领域中的应用越来越多,社会对于高级的机电一体化人才的需求也有所提升,为了满足社会和企业的需求,高校必须要对传统的机电一体化教学模式进行调整,充分发挥出Matlab软件在机电一体化专业教改实践中的应用效果。
2.机电一体化专业的人才培养目标
要想充分发挥出机电一体化专业教学改革的效果,首先要明确机电一体化专业的人才培养目标,只有这样才能做到“知己知彼百战百胜”的效果。机电一体化专业主要表现出了“机”与“电”的结合,但是这种结合并不是简单的讲“机”、“电”相加在一起,而是通过特殊的教学模式在二者之间建立一种联系,从而更好地发挥出机电一体化的效果。由此可见,机电一体化专业的人才培养目标是为社会培养出一批具有优秀机械加工和机械设计相关理论知识与实践能力的人才,并且还要能够熟练的掌握计算机技术、电气控制的相关技巧,通过各种手段对机电产品进行更好的控制[1]。既包括了传统的机械专业的相关知识,还加入了计算机专业、电气专业、自动控制专业,充分体现出了机电一体化专业的“机”与“电”相结合。
3.机电一体化专业的教学改革现状
随着教学改革计划的逐渐完善,很多高校都进行教学模式的调整,采取更加成熟的教学手段去促进学生发展。然而,通过对现阶段机电一体化教学模式的分析来看,教学计划的设计还是比较传统,无外乎基础教学模块、机械基础模块、电气基础模块、控制基础模块等,从理论上来讲是比较符合现代社会对机电一体化专业人才需求的,但是,从实践操作的角度看,学生的实际能力与理论知识的掌握不一致,很难适应变幻莫测的市场经济形式。而造成这种现象的原因既不是教师的教学水平问题,也不是学生学习态度问题,而是教学计划的制定脱离了现代社会需求,学生虽然能够从课堂中学到丰富的知识,但是并不能将这些知识联系起来,更不用说将这些知识利用起来[2]。机电一体化专业的实践性比较强,因此在进行机电一体化教学的时候,不能只重视理论知识教学,还要充分发挥出实践教学的重要性。目前,我国机电一体化专业对实践教学的关注度并不是非常的高,尽管在理论教学上已经趋于成熟,但是,机电一体化的学生在社会上的发展总是差强人意,对于社会的适应性和理论的操作性都比较差。造成这种现象的主要原因就是由于我国高校在开展机电一体化教学的时候,并没有采取理论教学与实践教学相结合的方式,很多学生都掌握了丰富的机电一体化理论知识,可是却不能将掌握的知识充分的利用起来,很多知识点的使用方式并没有被理解,只是死记硬背下来应对考试。由此可见,要想充分发挥出教学改革的效果,还需要一种能够将教学知识连接起来的模块,而这种方式就是Matlab软件[3]。
4.Matlab软件的相关介绍
Matlab软件是一套商业数学软件,在数学领域中的应用非常广泛,像是算法开发、数据可视化、数据分析等都可以使用Matlab软件进行计算,并且还结合了先进的计算机科学技术,在计算结果的准确性与计算速度上都有所提升。Matlab软件是三大数学软件之一,在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指,不管是矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法,还是创建用户界面、连接其他编程语言的程序[4],只要与数学相关,就都可以使用Matlab软件进行分析。将Matlab软件应用在机电一体化专业中,为机电一体化专业的教学改革带来了新的曙光。
5.Matlab在机电一体化专业教改实践中的应用
5.1在基础教学模块中加入Matlab的基础入门高等数学是工科生的必修课,传统的高等数学教学过程是通过教师讲、学生听的方式,这种方式不仅无法提升学生对机电一体化专业的兴趣,还会影响学生的操作能力与应变能力,不利于学生综合素质的培养。将Matlab引入到基础教学中就能够妥善的解决这一问题,利用Matlab软件强大的计算功能,将复杂的数值简单化,不仅减轻了学生的负担,还能够让学生在学习的过程中感受到快乐,改善对机电一体化专业的看法。5.2使用Matlab软件进行实际操作在学生充分了解机电一体化的理论知识以后,就应该培养学生将理论知识应用到实践中的能力,在学习控制理论的时候,要结合Matlab软件共同学习,利用Matlab软件来进行运算、建模、分析等环节的控制系统仿真,将教学过程中比较繁琐的数据变换、复杂领域交给计算机进行分析,通过Matlab将所学到的机电一体化理论知识整合起来,使学生能够更好的理解机电一体化的实际应用效果[5]。
6.结论
综上分析可知,Matlab能够将机电一体化专业的教学模块连接在一起,是原本分散的模块有机的结合起来,帮助学生进行理论知识的整合,是学生能够更加完整的理解理论知识的含义,对于学生的理论知识和实践能力都是一种提升。另外,Matlab不仅在机电一体化专业中有着广泛的应用,在各个行业中都受到了一定的关注,也就是说,学生在步入社会之后,依然可以使用Matlab软件去解决实际问题。
【参考文献】
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[3]郑永锋.高职机电一体化专业项目驱动课程体系研究[D].浙江师范大学,2014.
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近些年来,众多新型技术不断涌入到机电一体化领域当中,从而极大提高了机电一体化技术的使用价值与应用规模,并逐渐成为社会发展的主要推动力量。在当前的形势下,机电一体化技术的不断应用,也使社会对机电一体化人才求贤若渴,并对人才的专业技能与综合素质有了更高的要求。而这也使各个高职院校纷纷开始重视机电一体化专业人才的培养,但目前大部分高职院校在机电一体化专业人才培养过程中,只注重理论知识方面的教学,而忽略了对专业人才创新能力、实践能力的培养,这也造成这些机电一体化专业人才难以适应相应的岗位,更加难以满足社会对人才培养的要求。因此,为了能够适应社会需求对机电一体化专业教学的冲击,培养出更多能够满足社会要求的机电一体化专业人才,就必须对机电一体化专业教学进行相应的改革,以此培养出更多的应用型、复合型人才。只有充分认识到教学实践能力培养的重要性,并充分结合理论知识与实践技能的结合,才能确保高职院校的机电一体化专业人才培养能够满足社会需求。
二、基于社会需求的机电一体化专业教学改革途径
1.社会需求下的专业设置改革。高职院校要想确保机电一体化专业的人才培养能够满足社会需求,就需要先从专业设置上入手,并将培养应用型人才作为核心培养目标,以市场对接作为专业的设置根本。高职院校在对专业设置进行改革时,应将社会需求下的机电一体化人才标准与职业素养进行掌握,并以此作为参考来对机电一体化专业进行定位。此外,高职院校还要充分结合自身的教学优势来进行特色化的专业设置,以此提高机电一体化专业人才在就业市场中的竞争能力。2.社会需求下的课程体系改革。高职院校在对课程体系进行改革时,要想实现机电一体化专业与社会需求的良好对接,就必须对市场需求形势下的人才培养需求与岗位技能要求进行充分掌握,以此作为课程体系改革的关键,并根据机电一体化专业人才的专业素养层次来进行课程体系改革,在课程体系改革上应分为三个课程类型,分别为专业核心课程、氛围基础课程及素质拓展课程,并充分结合专业理论课程的进度与内容来建立实践性课程。实践性课程应以帮助学生掌握理论知识的运用与强化自身对理论知识的掌握程度作为战略定位,当然,在建立实践性课程时,必须要确保实践性课程能够满足社会对机电一体化专业人才的需求。3.社会需求下的教学过程改革。机电一体化专业作为一门知识内容涵盖范围广、专业综合性强、实践性强的一门学科,如果在机电一体化专业教学过程中只重视理念教学的灌输而忽视了实践能力的培养,不仅会使学生难以理解机电一体化专业的理论知识,更会影响学生的学习热情与积极性,从而使教学效果大大降低,更会使其在未来的市场就业中难以满足社会的需求。因此,高职院校必须要对教学过程进行全面的改革,通过在教学过程中加入实践性教学,通过多种教学方法与教学工具来提高学生的实践能力,充分实现学用结合的教学方式,这样更有利于应用型人才的培养。4.社会需求下的教学计划改革。机电一体化专业的教学计划是高职院校对人才培养的前提,在高职院校对机电一体化专业人才培养方向上更是起到重要的指导作用。在社会对机电一体化专业人才极度渴求的形势下,要想确保机电人才培养能够适应社会需求,就必须对教学计划进行改革,通过对社会需求下的岗位能力与人才标准进行分析,以此作为参考来制定教学大纲,并对教材内容及重难点进行充分结合,来不断完善教学计划,此外还要建立人才考核体系,以此确保高职院校在机电一体化专业人才培养中能够有效满足社会对人才的需求。5.社会需求下的人才培养模式改革。高职院校应对人才培养模式进行改革,通过加强院校与企业的合作,来引导学生进入企业进行生产实践,以此提高学生的实践能力,为学生在未来的职业发展中奠定良好的基础,在对人才培养模式进行改革时,应以多元化作为人才培养模式的发展方向,以教学和实践相结合的方式来为学生创造更加真实的实践环境,使其能够在大量的实践环节中提高自身的职业能力。此外,通过高职院校与企业合作的方式,不仅能使企业获得更多人才选择的机会,还能通过院校资源方面的优势来提高自身的生产水平,此外还能够有效解决高职院校在实训资源方面的匮乏问题。6.社会需求下的师资力量改革。教师是培养机电一体化专业人才的主要力量,只有提高教师的专业能力,才能使机电一体化专业人才的培养能够满足社会的需求。因此必须要对师资力量进行改革,高职院校通过建立一支具备过硬素质、教学水平高超的师资队伍,来进一步加强机电一体化专业的理论与实践教学结合,不仅能使机电一体化专业人才的培养更加高效,还能使教师获得更多的社会历练与学习机会。
作者:田 雨 单位:山东煤炭技师学院
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机电一体化产品简单的理解就是机械产品与电子产品的融合,机械技术与电子技术的融合,机械零件与电子元件的融合。两者共同完成某一机电功能。这也只能是传统意义上的机电一体化产品的定义。
现实生活中的机电一体化产品举不胜数。我们日常生活中使用的空调、洗衣机、微波炉、油烟机、吸尘器、电吹风等都是典型的机电一体化产品;在机械制造领域中广泛使用的各种铸造设备、锻造设备及机床、数控加工中心等也是典型的机电一体化产品;在工程机械领域中的挖掘机、装载机、起重机、搅拌站、桩工机械、路面机械等,都是用得较为广泛的机电一体化产品;在冶金设备领域,高炉、转炉、连铸机、轧钢机等更是高度机电一体化产品。
一、机电一体化产品的技术构成
机电一体化技术是各种高新技术的融合体,它主要包括以下几方面技术:机械技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和计算机与信息技术等交叉融合的系统技术等。
(一)机械技术
机械技术是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,实现从机械原理的选择到机械结构的设计和机械零件的选材,都能达到最优化配置;并且保证最佳的使用性能与寿命;在维修保养上最大限度地做到简洁、明快,甚至达到免维护。
(二)自动控制技术
自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下,利用自动控制装置使生产过程或生产机械自动地按照某种规律运行,使被控对象的一个或几个物理量(如温度、压力、流量、位移和转速等)或加工工艺按照预定要求变化的技术。自动控制系统主要由:控制器,被控对象,执行机构和变送器四个环节组成。
(三)传感检测技术
传感检测技术是机电一体化产品的系统感受器官,它负责把一线的实况用各种信号传递给机电一体化产品的指挥中枢,即计算机或自动控制单元,是将电子系统或光电系统无法处理的外界物理量或化学量转换为电信号的关键技术,它包括:电阻式、电容式、电感式、压电式、磁电式、温度传感器及光电式和数字式、波式和射线式传感器,还有相应的测试电路和信号处理技术等。
(四)伺服传动技术
伺服传动技术是指在控制指令的指挥下,控制驱动执行机构,使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。采用不同的分类方法,可以得到不同类型的伺服系统。按控制原理(或方式)不同,表示的方式有开环、闭环和半闭环三种形式;按被控制量性质不同有位移、速度、力和力矩等伺服系统形式;按驱动方式不同有电气、液压和气压等伺服驱动形式;按执行元件不同分为步进电机伺服、直流电机伺服和交流电机伺服形式。
(五)计算机与信息技术
机电一体化产品中的信息存取、交换、运算、判断与决策、记录等都属于此类范畴,计算机与信息技术在整个机电一体化产品中起到类似于人类大脑和中枢神经的作用,它是指导其它功能部分完成各自任务的总指挥。
二、机电一体化产品的未来发展趋势
“2011 IEEE 机电一体化与自动化国际会议”于2011年8月7日至10日于北京召开。IEEE 机电一体化与自动化国际会议(ICMA)是机电一体化、自动化领域的权威会议,在国际机器人及自动化等领域具有重要影响力。曾在中国、加拿大、中国香港、日本等国家和地区成功举办过7次。来自各国近440名学者参加了会议,围绕智能机电一体化、机器人系统和自动控制方面的最新研究成果及未来发展方向等问题充分交流。从此次会议的议题不难看出机电一体化的发展趋势趋向于智能机电一体化方向。
随着科学技术的飞速发展,机电一体化产品目前不仅向智能化方向发展,而且还向仿生物系统化方向发展,应用范围愈来愈广。
(一)智能化
随着人类文明的进步和科技的超越式发展,人类扮演的角色越来越趋于简单、明了化,人们追求高品质与快节奏的生活与工作方式,那么机电一体的发展也就越来越趋于“傻瓜”式与“一键操作”式,这样能把人类的活动从复杂的按部就班的程序化中解脱出来,用更多的时间来享受生活和工作给我们带来的诸多便捷。未来的机电一体化产品,在开发与设计的时候,顺其自然,第一先考虑的就是智能化。
智能化简单的说就是具有人工智能或模拟人类智能的系统。目前,专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法,是机电一体化产品实现智能化的的主要核心技术。这四种技术相互关联,密切联系。随着机械制造与自动化程度的不断提高,将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动,并会对制造中出现问题进行分析、判断、推理、构思和决策。可以认为把类似于人类的“大脑”(人类高度文明的汇缩体)装在了机电一体化产品之上,产品随时启动,“大脑”随时工作,去判断人类想要达到的各种需求,并能做出令我们满意的行为。人类的大脑思维系统被模块化的复制到机电一体化产品之上。
目前机电一体化产品的智能化应用已成为趋势, 例如智能机器人和数控机床等。智能机器人是通过视觉、触觉和听觉等各类传感器检测工作状态,根据实际变化过程反馈信息并做出判断与决定。数控机床的智能化体现在各类传感器对切削加工前后和加工过程中的各种参数进行监测,并通过计算机系统做出判断,自动对异常现象进行调整与补偿,以保证加工过程的顺利进行,确保加工精度和质量要求,最后加工出合格的产品。
(二)仿生物系统化
今后的机电一体化对信息的处理会做得更加完美与准确,这就依赖先进的数据处理与模块仿真系统的支持。人们从动物那里获得了启示,依据动物对外界反应的习性与规律,模拟其习惯做法,把其应用到机电一体化方向。比如说我们开发的机电一体化产品,在接受外界刺激的时候,根据动物常规习性和一般反应规律,机电一体化产品应该做出类似于动物的反应动作或程序准备工作,根据目标完成任务独立选择最优的行为动作,来实现目标任务的准确反应与目标的圆满完成。
更准确地说,仿生物系统化是集动物习性、智能化于一身的技术。此类产品如仿生物宠物狗、动物园里的仿生物虎妈妈等,这都是研究的课题。考虑到仿生物系统化研究过程的复杂性,最关键的是被仿的生物习性与要完成的机电一体化产品行为之间的相似性研究与系统模块的生成,仿生物系统化的道路还有很长的路要走。
新的时代脉搏在涌动,赋予我们在新的领域更高层次的挑战,机电一体化的发展也被赋予了崭新的使命。在发展科技不辱使命的前提下,我们更应该注重人性化理念与伦理道德,科技和信息的快速发展带来的绿色压力,充分考虑科技与生存环境的关系,共同建设好一个和诣、健康、高度文明的国家。
参考文献
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机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,是跨学科技术。从机电一体化技术的基本概要和发展历程,可看出机电一体化技术的发展趋势。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术,是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。
1机电一体化的基本概要
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科,而机电一体化产品是在机械产品的基础上,采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合,它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。近年来,随着微电子技术和计算机应用技术的快速发展,机电一体化技术领域在不断地扩大和完善。
2机电一体化的发展背景
随着机电一体化技术的快速发展, 机电一体化产品有逐步取代传统机电产品的趋势,这完全取决于机电一体化技术所存在的优越性和潜在的应用性能。
2.1 使用安全性和可靠性提高
机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中, 遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时,能自动采取保护措施,避免和减少人身和设备事故,显著提高设备的使用安全性。机电一体化产品由于采用电子元器件,减少了机械产品中的可动构件和磨损部件,从而使其具有较高的灵敏度和可靠性,产品的故障率低,寿命得到了提高。 2.2生产能力和工作质量提高
机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能,其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高,通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作,使之不受机械操作者主观因素的影响,从而实现最佳操作,保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时,由于机电一体化产品实现了工作的自动化,使得生产能力大大提高。
2.3 使用性能改善
机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示,操作按钮和手柄数量显著减少,使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现,系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序,实现自动最优化操作。
3 机电一体化的核心技术
3.1机械技术:是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
3.2 信息处理技术。信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中,与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息的交换、存取、运算、判断和决策分析等。在机电一体化产品中,实现信息处理技术的主要工具是计算机。计算机技术包括硬件和软件技术、网络与通信技术、数据处理技术和数据库技术等。在机电一体化产品中,计算机信息处理装置是产品的核心,它控制和指挥整个机电一体化产品的运行,因此,计算机应用及其信息处理技术是机电一体化技术中最关键的技术,它包括目前广泛研究并得到实际应用的人工智能技术、专家系统技术以及神经网络技术等。
3.3系统技术:即以整体概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,是实现系统各部分有机连接的保证。
3.4 自动控制技术。机电一体化产品中的自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、校正、补偿等。机电一体化产品中自动控制功能的不断扩大,使产品的精度和效率都在迅速提高。通过自动控制,机电一体化产品在工作过程中能及时发现故障,并自动实施切换,减少了停机时间,使设备的有效利用率提高。
3.5 传感检测技术:是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程序就越高。
3.6 系统总体技术。系统总体技术是从整体目标出发,用系统的观点和方法, 将机电一体化产品的总体功能分解成若干功能单元, 找出能够完成各个功能的可能技术方案,再把功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价,综合优选出适宜的功能技术方案。系统总体技术的主要目的是在机电一体化产品各组成部分的技术成熟、组件的性能和可靠性良好的基础上,通过协调各组件的相互关系和所用技术的一致性来保证产品实现经济、可靠、高效率和操作方便等。
4 机电一体化的发展趋势
4.1智能化趋势
智能化作为一个多个专业的边缘科学,是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。 例如:冷冻机组,通过测量各类物理量与微机内部已经设定的对应的参数比较,自动实现机械设备的启停、报警、故障自修复等事宜。
4.2模块化趋势
由于机电一体化产品涉及各行各业,种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。由于利益冲突,近期很难制定国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。 例如在OA产品中的电脑与打印机等各类外设之间,各个厂家通过标准接口(UBS)实现机电一体。
4.3网络化趋势
20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。 这些技术已经成熟,并且在OA中司空见惯,经过权限级别,可以实现遥控、遥信、遥测。
4.4 微型化趋势
微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
4.5绿色化趋势
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。 随着材料科学的发展,新型材料不断涌现,和现实对绿色材料的需要的催生下,绿色化在几点一体工业中将会发生日新月异的发展。
4.6系统化趋势
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强,特别是“人格化”发展引人注目,即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化的人格化有两层含义。一是机电一体化产品的最终使用对象是人,如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理,研制各种机电一体化产品。
4.7大众化趋势
产品只有成为普罗大众都能理解、需要,才能具有强有力的经济性,生命才会长盛不衰。成为建筑以及日常生活中不可缺少的商品。机电一体化技术通过产品来展示的,经过网路化、模块化等技术的攻关,成为生产、生活中的消费品将属于必然。建筑中的空调系统可以通过温度、压力、流量等各类非电物理参数,通过传感器、变送器传输到中央处理器,电流、电压、频率等电气参数通过采样传输到中央处理器;中央处理器的芯片当前已经可以进行编程处理;这样各类用户根据自己的需要,选用模块、处理器等硬件,通过网络或者售后服务获取软件资料和程序,通过协议等进行简短的链接与安装调试即可实现用户的目的。
5结语
随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。
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机电一体化是一种整合型技术,需要很多环节组成。意味着在微电子、传感器等技术发展同时,机电一体化也能够获得长足进步。而在具体分析机电一体化关键技术前,应首先明确其组成结构,以消除一些人的误区。机电一体化是指将不同重要机电工作环节整合,以微型处理器和主机为操控中心,有序协调各环节工作。因此,其很多情况下会被称为机电一体化系统,由此完善的覆盖相关理念。但是,并不能由此忽视其他环节重要性。如开发者创造出完美控制中枢,在传感器无法传输情况下,仍旧无法帮助生产者提升效率。
一、传感器是机电一体化系统的关键技术
1.传感器在测量模块的应用
传感器是一种检测装置名称,也是当前数字化管理中,最常使用的传输、存储、处理、记录设备。在机电一体化系统,传感器便是控制中枢与各环节桥梁,主要实现两方面工作:第一,执行控制中枢请求指令。传感器在接收指令后,将其转化为非传输数据语言,进行分析和内容调配,再将结果转变为数据传输模式,传输到所要支配的环节;第二,负责将环节动态传递给控制中枢,以保证各环节有序进行。而在传输前传感器需要接受信息,并根据SNMP协议进行处理、转化。由此可以发现,传感器本身便是由复杂结构所构成的电子器械。其中主要包括检测、传输和处理三个大层面,每个层面还会根据工作需求,配置不同元件。也可以从另一个方面来理解,将传感器比喻为人的头部,“大脑”负责处理数据,“眼睛”、“鼻子”、“耳朵”负责收集数据,“嘴”负责将数据传输出去,进而由人的“大脑”实现对其他人的支配或汇报。
2.传感器的种类
传感器种类的划分,主要根据功能差异性实现。机电一体化应用环境不同,需求操作的环节不同,均会对传感器的功能造成影响。不过,在管理需求下,必须对传感器分类,以避免一些问题的发生。根据其工作环境,可大体分为两个宽泛层面:第一,基于内部管理的传感器。传感器的工作内容中,部分包括对内部管理,例如检测、收集信息等。同时,虽然任何类型传感器都会有数据处理能力。但是,针对内部数据处理和转化的算法,较比于接收转化有这一定差异。因此,内部数据处理传感器,也应列入到此类中;第二,基于外部环境的传感器。顾名思义,主要工作是针对接收数据信息。可以将此类传感器理解为控制中枢的“执行者”,用于获取控制中枢指令,并转化为工作环节可控指令。而除了从工作环境上进行分类,也可通过接触形式分类,例如触碰式、压觉、温觉、声觉等。
二、机电一体化中传感器与检测技术的运用
从上文叙述可以得知,机电一体化系统主要工作内容,在于设置指令、传输指令和完成指令三个方面。其中,传感器便是负责传输指令的唯一环节。不过,机电一体化仍旧存在局限性,会因为特殊形式或环境出现,导致数据传输的问题。因此,笔者选择几点较具代表意义领域,试谈传感器与检测技术的运用。
1.有“感觉”的机器人
机电一体化发展过程中,出现了不同倾向。一些工业领域逐渐采取标准化作业,对于可控管理系统需求开始降低,转而将投入更多放在智能化、自动化生产领域上。例如工业机械人生产技术,便是在机电一体化基础上,所创造的新型生产技术。其主要特性在于规律性、高精度工作方式,可以更有效提升工业生产效率。不过,该工作方式无疑对传感器提出更高要求。适合的传感器,必须准确的控制机器人各个部位,其中包括关节移动,力量控制等方面,只有传感器传达数据保证准确性、高效性,才能够让机器人实现理想工作状态。对此,必须采用接触式传感器,以确保不会出现数据丢失状况,例如压觉传感器等。
2.传感器在自动化机床的应用
自动化机床也是机电一体化的衍生领域。其特性在于完全自动化的操作所有生产内容。然而,自动化控制则需要传感器,将准确工作指令,按照规范逻辑和实效,传达各个生产环节。若出现问题,便需要人工调节,才能够持续生产。举例来看,较为著名的CNC机床,便是借助传感器检测控制,减少人工生产控制需求,极大节约人力成本,同时也使生产效率有了显著提升;再如,切割工业领域,特别是采用金刚石切割机床,必须要借助传感器准确传达切割角度、压力等数值,进而确保切割成果达成预期。
3.传感器的扩大渗透
随着传感器的发展,其检测技术将不仅应用在机电一体化生产领域。从现状来看,很多工业产品已然达到了“对传感器产生需求”的水准,例如近年来Apple、Google等企业研发的无人驾驶汽车,必须依靠精准传感器才能够实现。而在传统汽车领域,传感器对于驾驶便捷性以及安全性,也会产生较大促进作用。
三、总结
本文主要为透过机电一体化系统,对传感器功能、变化、发展及未来需求,进行一定程度的阐述。进而有效的帮助读者,客观认识机电一体化组成,以及传感器在工业生产中所实现的作用。因此,也希望本文研究,能够为应用领和研发领域,提供一些思路启发。
参考文献:
[1]刘峥.关于机电一体化系统中的传感器与检测技术探究[J].信息系统工程,2013(02).
[2]林青.浅析传感器技术在机电一体化系统中的应用[J].福建广播电视大学学报,2011(06).
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机电一体化;概述;发展前景
一、机电一体化技术概述
随着社会和科技的迅猛发展,学科之间相互渗透,这促使了工业技术的更新发展,进而带动了机电一体化技术的发展,同时机电一体化技术的发展也带动了工业技术的进步。
二、机电一体化技术的国内外发展状况
(一)初级阶段:20世纪60年代前。此阶段,人们自发地将电子技术和机械设备结合来改进产品的性能指标。由于科学技术发展水平的限制,使得电子技术和机械技术无法深度结合,当时的研发出于一种自发因素,生产的产品应用受到极大的制约。
(二)蓬勃发展阶段:20世纪70—80年代。此阶段,计算机技术和微电子技术的快速发展为机电一体化技术的发展提供了技术支持和基础条件。同时,国际上也逐渐重视机电一体化技术的发展。
(三)转型阶段:20世纪90年代后期。此时,机电一体化技术向多个领域进行渗透并呈现出新的特征。新型技术领域的发展也带动了机电一体化技术不断前行,这些学科和技术之间的互相渗透与融合也带动了科学技术的发展。基于上述背景,国内很多大专院校和企事业单位分别设立了专业与岗位,对机电一体化技术开始深入研究,但与外国相比仍存在较大差距。
三、机电一体化技术的发展前景
(一)智能化的前景方向“智能化”可以理解为将计算机技术融合到机械设备中去,根据具体需求设置不同的程序,让机械设备遵循事先编制好的程序完成具体的操作功能。这种技术既可以减少劳动力又能实现资源的优化配置。机械设备的智能化是机电一体化技术智能化作为前提和保障的。因此,机电一体化技术智能化势在必行。
(二)绿色化的前景方向人类社会的发展离不开自然资源。然而,随着社会进步,剩余的自然资源有限,环境的破坏也越发严重,因此,各个国家都意识到环境对于人类的重要意义,环境保护成为各种技术和各个领域发展所考虑的基本因素。我国提出的技术发展绿色化、环保化和可持续发展正是这方面的最好体现。利用机电一体化技术生产的产品在研发、生产等各个环节,都要考虑资源的利用和对环境的影响,从而实现机电一体化技术的绿色化。
(三)微型化的前景方向随着微电子技术的快速发展,微型化已逐步渗透到各个学科领域当中。机电一体化技术的微型化必然成为其发展方向。现在许多的机电一体化产品都向微米级和纳米级发展,它们具有体积小、能耗低等优势,这些优势必将成为机电一体化技术未来发展的一大特色。
(四)网络化的前景方向网络技术的飞速发展带动了科学技术、生产、生活等多个领域的不断变化。机电一体化产品的研发和生产通过网络会迅速传播到全世界。机电一体化设备和产品更加应该顺应网络化的潮流,这样才能立于不败之地。
四、结束语
我国的机电一体化技术虽然起步较晚、发展较滞后,但我们看到了世界机电一体化技术发展的潮流,增强自身实力,增加信心,不断进取,脚踏实地,共同努力,让我国的机电一体化技术在智能化、绿色化、微型化、网络化的前景方向上不断前行。
参考文献:
[1]中国机电一体化协会.用信息化提高我国制造业竞争能力[J].Cameta资讯,2003.