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關鍵詞：煤礦；機電一體化技術；應用

1.煤礦機電一體化技術的發展狀況

我國煤礦機電一體化技術始于建國初期，電子科技的初步發展使得把電子技術和原有的機械水平結合成為了可能，一定程度上提高了機械水平，但是由于計算機技術的限制，機電一體化并沒有蓬勃發展起來。20世紀70年代初，在“九五”期間發生了跳躍式變化，由于計算機技術的普遍應用，機電一體化程度加深；我國不僅引進了很多當時國際先進的機電一體化產品，并且研制成功了許多具有自主知識產權的產品并得到廣泛應用[2]。近年來隨著煤礦行業的不斷發展，煤礦生產水平也在不斷的提高，機電工程的控制水平也要隨著行業的發展而得以提高，從而也加快了機電一體化技術的發展。現代科學技術的發展，機電一體化更加具有先進性，尤其是21世紀以來，智能技術的開發與利用對機電一體化起到了極大的作用，并且應用到煤礦系統中。

在煤礦的井下，智能設備已被應用，例如井下智能機器人、智能化作業設備等，這些都是機電技術所提供的機械設備，但我國井下機電設備的能力不高，可靠性和檢測智能控制水平也不能達到高標準，這樣會影響到工作的安全生產。就我國目前的情況來說，煤礦機電一體化取得了很大的突破，這在很多方面都得到了提現，以MGD150NW采煤機的應用為例，它不僅大大提高了產量，還增加了安全性；綜合液壓支架的使用不僅僅大量減輕了重力的壓力，也提高了人身設備的安全性；鋼絲繩損耗定量檢測系統，充分利用了計算機的作用，精確的計算了鋼絲繩的損耗程度，使安全隱患消失于無形；此外還有很多其他技術的應用也充分體現了我國煤礦機電一體化的進程，例如提升機交流電控系統、LC煤礦提升機綜合后備保護裝置、ZDC/30煤礦用斜巷防跑車擋車裝置等。雖然現在我國煤礦一體化已經有了明顯的成就，但是和西方發達國家相比還存在著明顯的差距，整體技術水平和具體的機械設備都明顯落后，以SL500系列采煤機為例，這種智能的自動化技術在我國還沒有廣泛的流行。

2.電牽引采煤機

電牽引采煤機是機電一體化技術在煤礦生產中的一個典型應用。和液壓牽引對比，它具有以下特性：

其具備較好的牽引特性，能在采煤機向前工作時提供牽引力，讓它克服陰力進行移動，也能夠在采煤機下滑時進行發電制動，向電網反饋電能；能用于大傾角煤屋。此外牽引電動機軸端還安有制動器，從而不必借助別的防滑設備；運行可靠，使用壽命長。電牽引不同于液壓牽引，其除電動機的電刷和整流子有磨損外，別的元件都沒有磨損，故其工作可靠，礦障少，壽命長，維修工作量小；反應屢敏，動態性好，電控系統能實時調整各種系數，結構簡單、效率高。電牽引采煤機機械傳動結構簡單、規格小，份量輕，傳動效率能達99%，比液壓采煤機的傳動效率高出將近30個百分點。1991年煤炭總院上海分院與波蘭瑪克公司合作，研發出我國首臺交流變頻調速MG3442PWD型薄煤屋強力爬底板電牽引采煤機。后國內有關研究單位與企業在吸納國外采煤機技術進步。如：上海天地公司、太原礦山機械廠、西安煤機廠、雞西煤機廠等都對電牽引采煤機進行了大量的研究開發，同時在煤礦生產中起到了廣泛的作用。

3.礦井安全生產監測監控系統

最能體現煤礦機電一體化技術之一的是礦井安全生產監控系統。我國監測監控技術應用較晚，上世紀80年代初，原國家煤炭部組織了大規模地對國外煤礦監控技術的考察和引進工作，不僅推動了國內監控技術的發展。而且還從法國、波蘭、德國、英國和美國等先后引進了一批安全監控系統（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion2200），經過消化，響應收同進又結合我國的實阮情況，研發出KJ2，KJ4等安全生產監控系統并通過了鑒定。

上世紀90年代以來，我國緊跟世界監測監控系統的發展趨勢，自行研發出了一批具有世界先進水平的監控系統，如煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90系統、煤炭科學研究總院常州自動化研究所的KJ95系統等。它們的主要特點有：測控分站的智能化水平進一步提高：可與網絡邊接，系統軟件采用了Windows操作系統。而且，在“以風定產，先抽后采，監測監控”12字文針和煤礦安全章程等有關條款的指導下，規定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監測監控系統。此后，更多的監測監控系統生產廠家如雨后春筍般不斷涌現，這不但為各煤礦提供了更多的選擇，也促進了各廠家產品質理和服務意識的提高。通過長時間的實踐，安全監測監控系統為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用。

4.液壓支架電液控制系統

我國研制液壓支架電液控制系統的起步較蟓。雖有諸多型號的電液控制系統液壓支架研發成功，但我國自主生產的電液控制系統的液壓支架卻還未在煤礦中廣泛的推廣使用，在高產高效工作方面依然是從國外引進電液控制系統液壓支架。以我國目前研制的支架電液控制系統來年，仍處于成組程序和單架控制的起步階段。液壓支架研制的趨勢是向電液控制的方向發展，將計算機技術與液壓控制相結合，達到定硬度雙向鄰架或自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊。而且，電液控制設備還可查測支架的工作狀態。美國、德國液壓支架電液控制系統的研發走在世界前列，它們的液壓支架技術配備有礦障預警功能，能實現液壓支架與采煤機、刮板機的遠程控制。

5.礦井運輸提升設備

帶式輸送機不僅能滿足長距離的連續輸送、而且具有輸送量大、運行可靠、效率高和自動化等特點，已成為我國當今機電一體化技術的研究重點。

5.1 帶式輸送機

我國已自行生產制造了多個品種類型的帶式輸送機。“八五”時期，由于“日產萬噸綜采設備”項目的實施，帶式輸送機的技術水準得到了極大地提升，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的主要技術研究和新產品的研發也獲得了較大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產高效順槽可伸縮帶式輸送機等；均真補了國內此項技術的空白，并對帶式輸送機的關鍵技術及主要部件進行了理論探討和產品開發，成功的研制出多種軟起動和制動裝置。有以PLC為核心的可編程電控裝置、驅動系統采用調速型液力偶合器和行星步齒輪減速器。

5.2 礦井提升機

礦井提升機實現全數字化的提升，特別是內裝式提升機，從結構上將驅動和滾筒合為一個整體，簡化了機械結構，是典型的機電一體化設備。全數字提升機不僅能夠進行可重復性礦障尋址、診斷和自診斷，而且還可以進行簡單而迅速地通信。采用選擇總線的方式，大大簡化了電氣的安裝。其硬件配置簡單，相互兼容，零備件少，能夠輕松地實現軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度。在我國“九五”計劃時期，國產全數字化直流提升機是各煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產龍的全數字化直流提升機的核心部分ASCS的計算機系統由雙CPU構成。除此之外，我國還研制成功了第一臺交2交變頻器供電的交流提升機。2000年11月，該系統在焦作古漢山礦投入運行，情況良好。提升機由于采用了計算機技術，其安全保護系統更為完善。該系統的主要特點是：使用兩臺計算機裝置，每臺都有自已獨立的測量、傳感裝置和數據處理系統。兩臺計算機同步工作，互相檢測，互為備用，對提升行程實現直接測量和間接測量容器位置相結合的方式，一定程度上實現了行程的自動控制。因為采用了計算機，對安全回路、制動回路、電源和驅動回路能夠進行實時檢測，極大地提高了提升機安全性能。

6.其他煤礦機電一體化裝置

其他的機電設備主要為煤礦供電設備。煤礦供電的特點不僅要求可靠，質量高，而且還要能滿足大功率設備的要求，因此節能型產品應為首遷。高壓開關柜采用了維護量小，使用壽命長的真空開關。用集中補償和就地補償相結合的辦法提高功率因數，減少供電系統的無功電流，降低了無功功率損耗。目前高、低開關柜普遍采用了“微機保護”，具備網絡功能，可以實現遠程遙控、遙測和遙調。

7.結束語

總而言之，先進煤礦機電一體化設備的高智能化、程序化、信息化特點，以及體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點，使得這些機電設備在煤炭生產中得到廣泛應用，不僅減輕了操作人員的勞動強度，而且還為煤礦工人提供了安全保障，極大地提高了煤礦的生產能力，創造了巨大的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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【關鍵詞】工作過程；機電一體化技術；教學改革

1課程改革思路

將崗位的真實工作過程轉化為課程內容，稱為現階段職業教育教學改革的一種有效手段［1］。因此，《機電一體化技術》教學改革思路為:調研分析機電專業學生從事的職業崗位和職業能力，由真實的工作過程導出典型項目，生成工作任務單。針對典型工作任務，在整合教學資源的基礎上，以適用為原則，序化教學內容，規劃學習情境，創設極具代表性的學習情境，實現教學內容重構，教學方法也隨著課程內容、學生能力做出相應調整。

2課程改革目標

本課程的課程目標是通過CA6140車床、YL－335B自動生產線設備、挖掘機等項目典型的機電設備，使學生在實踐動手中，識別不同的電氣元件，看懂簡單的液壓回路、氣動回路、電氣控制原理圖、PLC的I/O接線圖，能夠正確使用拆裝工具對機械設備進行安裝和調試，能夠根據國家標準進行電氣接線與布線，能夠根據控制要求設計簡單的電氣控制圖或PLC控制程序，能夠檢測和排除設備運行過程中的簡單故障，管理和維護整個設備。同時在項目訓練中培養學生規范操作、文明工作、團隊合作意識，為定崗實習和職業發展奠定基礎。

3課程教學改革路線

3．1設計課程項目

《機電一體化技術》課程覆蓋機、電、液、氣、控制技術等各方面的內容，因此需要選擇、設計一個或幾個貫穿整個課程的大型綜合項目，作為訓練學生職業崗位綜合能力的主要載體。本文利用CA6140車床項目將齒輪、帶、導軌等機械結構與電氣控制相結合。而挖掘機操作臂項目除了承接之前機械結構、電氣控制，又融合了液壓控制、S7－200PLC控制。最后YL335B自動生產線項目既承接之前機械結構、電氣控制和S7－200PLC控制，又添加了氣動控制和傳感器檢測技術，將機、電、氣、檢測技術和控制技術相互融合。因此，本文設計的課程項目既完成了單項項目的設計，又體現了單向項目之間的聯系，從而保證了知識、能力的連貫性和聯系性，符合學生學習知識由淺至難的學習規律。

3．2設計項目情境

所謂項目的“情境”，就是這件事情的由來、它的工作環境與約束條件［2］。根據不同的項目要求首先將學生帶到實訓室、工廠或觀看項目背景視頻，讓學生看得見、聽得見具體的實際工作，然后從項目再引出相應的工作任務，提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，表1是項目實施場地，表2是YL335B加工單元的PLC控制與調試的項目情境。

3．3設計情境工作任務單

教師按照“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”六步法開發工作任務單，即將學習情景轉化為如同機電維修服務中心使用的維修任務單，模擬實際的工作過程。其中，資訊相當于產品原理說明，計劃和決策相當于維修人員、維修工具和維修計劃，實施相當于維修過程，檢查和評估相當于維修結果。表3是工作任務單結構。

3．4設計課程考核

課程考核方案摒棄了傳統的卷面終結考試的考核方式，注重實踐與理論考核相結合、結果與過程考核相結合，專業成績與能力評估相結合、課程考核與職業資格鑒定相結合［3］。因此本課程考核由工作任務單評價(15%)、技能實操考核(30%)、職業素養考核(10%)、形成性考核(10%)、試卷考核(10%)四部分組成。其中工作任務單注重考核學生對理論基礎的掌握情況，技能實操注重考核學生對知識的應用能力，職業素養注重考核學生在操作過程的規范性、正確性、團隊協作和安全意識等，試卷考核注重考核學生對本課程知識的綜合掌握能力，形成性考核形成性考核方法重點考核學生自主學習能力、表述能力評價和階段學習效果。

4結論

在本次項目教學改革中，以實際工作過程生成教學項目，以項目驅動情境，以情境引出任務，采用多種教學方法，引導學生按照工作任務單積極思考、樂于實踐，完成工作任務，最終達到“夯實基礎、熟練技能、服務專業”的金字塔式教學目的。

參考文獻:

［1］張沖，張亞軍，孫山．“汽車底盤電控技術”教學的“四化”改革實踐［J］．機械職業教育，2015(3)．

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關鍵詞：機電一體化 中職教育 教學改革

隨著社會的發展和科學技術的進步，機電一體化技術的應用與發展對我國經濟建設所起到的促進作用越來越明顯。現代化設備逐漸發展成為集光、電、機、氣、聲、像、磁、熱等技術于一體的智能化系統，機電一體化產品幾乎貫穿到國民經濟的所有行業。當前，機電一體化產品已經進入發展成熟期，高速率、高精確度的智能系統越來越成為機械制造業的主流。隨著我國后經濟危機時代產業結構調整與升級大潮的來臨，企業產品、設備正在經歷一個更新換代的頻繁時期，因此對高技能的機電一體化人才和高技術含量的機電產品需求越來越大。中職機電一體化技術專業是為生產第一線的高級技能型崗位培養人才，但是目前我國中職學校培養的機電一體化專業的學生與社會、市場的需要還有不小的距離，因此，機電一體化技術教學改革勢在必行。

一、當前中職機電一體化教育存在的問題

1.課程設置不合理

當前中職學校課程設置不合理主要表現在兩個方面：首先，重理論輕實踐。很多學校的課程設置和教學內容將重點放在追求知識和理論的體系的完整上，這對學生系統地掌握理論知識，開發設計產品是有利的。但是，也存在嚴重不足，學生畢業后大多被分配在生產一線，所從事的工作是操作設備、設定工藝、查找并排除故障，而不是研究、開發、設計等，在學校學的理論知識很多用不上，而實際工作所必需的實踐能力又不具備。其次，教學內容落后。由于機電一體化是多種技術交叉融合的產物，相關技術的發展都在推動著機電一體化的發展。因此，其發展是日新月異的，這就必然導致課程設置與教學內容與其發展不相適應。例如，當前很多中職學校的單片機課程的教學內容是仍以MCS-51單片機為主，而實際生產中新的單片機層出不窮，種類繁多。

2.教學模式單一，實踐教學比例較低

傳統的教學模式，往往只注重理論教學和課堂說教，輕視了實踐能力和職業素養的培養。很多學校的課程設置和教學內容將重點放在追求知識和理論的體系的完整上，這對學生系統地掌握理論知識，開發設計產品是有利的。但是，這種教學模式也存在嚴重不足之處，學生畢業后大多被分配在生產一線，所從事的工作是操作設備、設定工藝、查找并排除故障，而不是研究、開發、設計等，在學校學的理論知識很多用不上，而實際工作所必需的實踐能力又不具備。

3.教材建設落后

教材建設仍是當前中職教育的薄弱環節并嚴重影響了中職教學質量。現在機電一體化的一些教材過于偏重理論、脫離實際、缺乏實用性、部分教材內容陳舊、嚴重落后于現實，各科教材之間存在銜接性差、內容重復或內容脫節等現象。這些問題給教學帶來了很多不便，也在一定程度上影響了學生的學習積極性，制約了教學質量的保證和提高。

4.教學、實習設施不夠先進

目前很多學校的教學、實習設備缺乏且嚴重落后。只有少數條件較好的中職學校配備有為數不多的數控車床、銑床、線切割機床、電火花成型機，很多學校的學生一學期只有三四次操作設備的機會，并且這些設備又比較落后，學生難以學到真正有用的技能。

5.優秀教師隊伍缺乏

教師是教學質量的關鍵和第一保證，但是當前的機電一體化教學的教師隊伍并不能達到教學的需要。一些老教師知識結構陳舊且更新緩慢，還有一些年輕教師也是剛從學校畢業，缺乏足夠的實踐經驗，都不能很好的教授學生以適應社會工作需要的知識和實踐技能。

二、推進機電一體化教學改革的一些思路

1.中職課程需突出工學結合，強調實踐性、職業化、一體化；課程設置要抓基礎和抓應用，淡化中間。根據學生就業崗位群的任職要求，參照相關的職業資格標準，通過與企業有關人員共同論證，進行課程設置。

2.中職學校應推動教學模式改革。職業教育強調理論聯系實際。教師應注意調動學生的學習積極性，在課堂上可采用多種教學方法，如案例教學法、學生互動討論方法等，還可以多采用多媒體教學手段，使用多媒體技術演示，使學生更多的參與到教學過程中，最大限度的發揮學習的主觀能動性。除此之外，還應增加實習教學的比重，增加教學的實踐性，使學生能夠獲取更加直觀的知識。

3.教材編寫結構應根據不同的培養目標和培養方向，開發切合實際需要的教材。新的機電一體化教材應加強設備操作、調試維修等技能的比重，并根據專業技術的發展及時更新知識內容；同時，中職學校在選擇教學教材時應考慮各科教材之間配合性，保證既不重復又能全面覆蓋學生應掌握的知識；還應強調綜合能力的培養，對知識結構聯系緊密的課程進行跨學科的綜合化處理。

4.增加對教學、實習設施的投入力度。一方面政府應增大財政支持，另一方面應鼓勵學校與企業加強聯合，協調發展。應大力推進產學結合、校企合作的模式，彌補設備落后和不足，實習設施、設備是實習教學的物質基礎和前提條件。要提高機電一體化專業畢業生的職業技能水平,必須切實建設好校內外實習基地。引導中職學校與相關企業建立互利互惠機制共同建設實習實訓基地，培養實用人才。同時，學校在與企業的交往過程中,還可以了解現代企業對員工綜合素質的要求并征求企業對學校辦學的建議,以便對教育教學的方方面面進行改革與調整。

5.加強中職教師隊伍建設，增大“雙師型”師資比例。培養和引進一些既精通機械設計，又能充分使用計算機的專門人才。鼓勵在職教師進修或到相關企業鍛煉，促進中職雙師型教師隊伍發展；積極引進一些在生產第一線工作多年、具有豐富實踐能力的中青年高級技術人，通過幾年的教學培養，提高他們的教學水平，使他們成為名符其實的“雙師型”教師。還可以積極從企事業單位聘請兼職教師，實行專兼結合，改善學校的師資結構。

總之，為提高機電一體化的教學教學質量，廣大相關教育工作者必須緊跟行業發展的步伐，既保證學生的基本素養和知識結構，又要突出職業教育的特點，在教學過程中積極推進教學改革，不斷調動學生的學習積極性，加強對學生動手能力和綜合能力的培養，加強社會實踐能力，不斷為社會提供適合時代需要的高技術機電一體化人才。

參考文獻：

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【關鍵詞】機電一體化　教學改革　專業特色　智能化

一、引言

隨著現代化工業生產的發展，由氣動技術、液壓技術、傳感器技術、PLC技術、網絡及通訊技術等學科的強烈相互滲透而形成的機電一體化技術，已成為當今工業科技的重要組成部分。但是也存在不足之處，學生畢業后大部分被分配在生產第一線，所從事的工作不是研究、設計、開發、決策等，而是操作設備、制定工藝、籌劃工裝卡具、調整試車、查找故障和排除故障，在學校學的知識相當一部分用不上，而現場工作所必需的工作能力又不具備。

二、改革的必要性

隨著國民經濟的增長，社會對人才的需求也開始增長，社會對人才特別是機電一體化專業人才的知識結構提出了新的要求。舊的辦學模式在人才培養的方法和途徑上受到很大的制約，使畢業生在理論研究的領域里“缺乏理論”，在技術應用領域內“缺乏應用”。有的專業由于課時設置不合理、教學方法陳舊等諸多原因，學生理論知識學習不扎實，又缺乏必要的社會實踐與動手能力，以至于課程結束后，了解的只是一些課本上的理論知識。

三、改革的思路

1　制定適應新形勢的教學內容。制定符合現代化建設要求的機電一體化專業教學計劃，遵循國家、省教委的有關文件精神，以綜合素質培養為基礎，以能力培養為主線。圍繞培養目標，對知識、能力、素質等方面進行合理的綜合安排，力求整體優化，培養實用的職業技術人才。

2　先進教學手段的應用。(1)運用多媒體進行直觀教學。(2)聯系生活，啟發學生思維，理論與實踐相結合。(3)與時俱進，激發學生的求知欲。

3　改革優化實踐環節。為了培養學生專業技術能力，改革傳統的實踐教學模式，將實踐教學分為三個階段進行：(1)實驗技能訓練。實驗技能訓練主要包括專業基礎課和專業課中的實驗，使學生掌握基本實驗儀器的使用，基本數據的測量、采集和基本實驗方法的運用。(2)單項技能訓練。單項技能訓練主要包括金工實習、數控實訓等，學生進行基本技能(鉗工、機加工、電工)、職業基本素質(數控車、數控銑、加工中心的編程和操作)的訓練。通過訓練使學生掌握相應的技能，參加職業資格考核取得數控工藝員或數控車、銑、加工中心操作工等級職業資格證書。(3)綜合技能訓練。綜合技能訓練主要包括生產實習、頂崗實習等，學在實訓中，采用邊教、邊學、邊做的教學方法，通過典型零件數控加工案例引導教學設計，針對實際零件數控加工任務討論工藝解決方案，并在加工現場實施，形成不同零件加工效果的直觀比較和認識，有效培養學生的技術應用能力，畢業后實現“零距離上崗”。

四、機電一體化的智能化發展

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和進步。未來機電一體化的主要發展方向有：

1　智能化。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。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，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　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、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。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。

3　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。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。

5　綠色化。工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。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。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。

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【關鍵字】機電一體化 高等數學 改革

一、高等數學課程在高職機電一體化專業的重要作用

隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，該專業要求學生能利用計算機輔助設計軟件進行結構設計，并能進行簡單的機電產品設計，重點培養的是高級應用型技術人才。高等數學是機電專業的一門重要的基礎課，科學合理的機電數學教學內容，對學生專業課程學習、可持續發展以及職業素養培育具有基礎和支撐作用：

二、高職機電專業高等數學的教學現狀

1、教學內容與專業脫節。高等數學課程的自身特點是邏輯的嚴密和抽象性，很多同學認為高等數學理論性太強，比較枯燥，不好學懂，因此學生的學習積極性不高。而之所以出現這種現象，是因為：高等數學與專業課程的結合不夠緊密，很多院校較多地注重在數學領域研究數學，并沒有在機械工程領域研究數學，這就造成了高等數學的學習與機械類專業課程學習的脫節，缺少實用性。其次，高職類院校在課時不足的情況下對高等數學的課時進行縮減，這就造成了學時少和內容多的矛盾，很多老師為了完成教學任務只能在課上多講，造成沒有時間和學生互動，學生的困惑得無法及時解決，從而使學生產生畏懼和厭學心理，嚴重影響了教學效果。

2、考核方式單一。很多高職院校目前采用的仍然是傳統的單一理論考試，仍然是重視考核結果、忽視考核過程、重視考核理論、忽視考核能力的。因此，我們在考核過程中要注重考核過重，擯棄傳統的單一理論形式，采取期末考核和考核過程并重的形式，不僅要考察學生理論知識的掌握，還要考察學生的學習能力。

三、高職機電專業高等數學的改革途徑

1、教學內容的改革。在內容選取時我們注重加強專業針對性，探討數學教學內容與專業教學內容的深度銜接，實行教學內容模塊化，層次化，做到因材施教，將數學建模與數學實驗的思想方法融入到課程教學，培養學生分析問題、解決問題的能力和創新能力。

根據機電一體化專業課程需求，我們遵循“以應用為目的，以必須夠用為度”的選取原則，將傳統的高等數學課程的內容進行合理的切割，并加以優化和整合，將本門課程設計為三個模塊：首先是基礎模塊，我們以機電一體化專業課程涉及到的數學知識點來設計教學內容，把各知識點與相關的專業課程內容結合起來轉化為課程的教學項目，突出數學知識與專業內容的聯系，每一項目均以相關的專業實際問題引入；其次是應用模塊，我們認為每一項目要有該知識點在相關專業領域內應用的學習案例，讓學生在應用數學知識解決專業問題的實踐活動中掌握知識，增強數學內容與專業實踐的相關性，提高學生的理論聯系實際能力。再次是拓展模塊，即引入數學建模和數學實驗，以機電一體化相關案例和數學模型的實例為引領，將數學的基礎知識合理地連接、過渡到專業上，為后續專業課的學習打好堅實的數學基礎。

2、教學模式的改革。在教學模式方面我們可以適當地采用翻轉課堂教學模式，“翻轉課堂式教學模式”是指學生在課下完成知識的學習，而課堂變成了老師學生之間和學生與學生之間互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用等，從而達到更好的教育效果。主要將教學分為課前、課中、課后三個階段，在授課之前，檠生提供相關內容的微課視頻、課件和素材資源等，并利用手機教學軟件“云班課”、QQ群、等手段布置學習任務，學生根據相關任務，結合自己的實際情況，通過微課視頻先自行學習，并記錄自己在學習過程中遇到的難點和疑問。在課堂中，通過互動來完成教學和學習，由學生互相分享學習效果，討論、解決學習過程中的問題，再由教師進行重難點的分析講解。通過這個過程，學生逐步提高了自主學習能力，構建了適合自己的知識體系，同時也使課堂教學具有了很強的針對性，學生增強了學習的目的性，極大地提高了教學效果。課后，我們還可以利用手機教學軟件云班課的云服務功能可以記錄跟蹤每個學生的每次學習行為和學習時長，同時可以對學生的總體學習進度和每章節的學習進度進行評價統計。學生的筆記、練習、測試、活動等情況可作為平時學習的考核依據。

3、考核方式的改革。教學評價是對教學效果的檢驗，傳統的考核評價方式不利于學生持續發展能力的培養，因此，該課程在考核中改變了傳統的單一理論考核，我們在改革學生考核評價方式時遵循多主體、多形式、重過程的開放性原則。在考核時我主要采用的是以過程為主的多元化考核方式，將過程化的考核貫穿于整個學習過程中，實現態度、理論、能力的全方位考核，主要分為：平時考核、終結性考核和平時加分三部分，其中，平時考核主要包括課外作業、考勤、云班課中的在線測試、練習等活動記錄；終結性考核就是我們常說的理論考試；其他項加分是指數學論文、角色互換、回答問題時學生的表現等等。

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關鍵詞：數字電子技術；課程改革；理論教學；實踐教學

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.257

0 引言

近年來隨著教學改革的不斷深入，對“數字電子技術基礎”課程的教學方法、教學模式的研究各高校都非常重視，有許多好的成果。啟發式教學模式、多元化教學模式、信息化教學模式、設計立體教學體系、項目驅動教學模式等；運用多媒體技術、網絡技術、仿真技術等構建各種現代化教學平臺也具有實際意義。提高學生的理論知識應用能力及工程實踐能力，是高等工程教育的發展方向，也是“數字電子技術基礎”課程教學改革的難點與重點[1][2][3]。

1 教學改革的方法探索

（1）整合優化課程的教學內容。針對目前微電子技術飛速發展的現狀，我們將集成芯片的實現工藝這些以前略講或自學內容引入課堂正式講解，進行優劣工藝對比，加深學生對器件選擇的理解；針對EDA技術在硬件系統設計方面的迅速流行，我們以HDL語言示例和maxplus教學軟件等方式將EDA技術講解引入課堂演示，加深和引導學生對數字電路設計的感性認識。（2）精心設計教學內容，積極探索教學改革。經過多年的摸索和經驗積累，目前“精講多練”教學實踐，教學方式已基本形成。取得了很好的教學效果。我們一般采用“講”2/3學時，“練”（包括課堂練習、課堂研討、課后作業、配套練習等方式）1/3學時的方式，將講練結合，同時利用課外時間，多角度開設課程講座，拓寬學生的學習視野，開展“啟發性”、“探究性”教學。通過多種教學方法的運用，使學生由被動的繼承式學習為主動的創造性的學習，教學效果得到明顯提高。在教學過程中，大量應用了電子教案，我們還利用很多EDA軟件以及自己設計的演示程序，通過生動形象的演示加強學生對教學內容的理解。通過將講解式、對比式、討論式、啟發式、習題課等多種教學方法有機融合在一起的多種教學方式。同時，我們將科研成果引入到教學環節，加強了學生理論聯系實際能力和創新能力的培養。（3）大力加強教學與實驗的結合，理論與實踐的結合。在課程教學及實驗教學工作中引入EDA軟硬件進行教學示例演示，積極開展“數字電子技術”課程設計的“項目式管理”工作，理論聯系實際，建立學生的感性認識，激發和培養學員的學習興趣，引導他們進行實踐階段學習，鼓勵學生實驗創新。本著“強調基礎、拓寬專業、突出創新”的原則，充分發揮開放性實驗室和電子創新基地的實踐作用，對原有以驗證實驗為主的實驗內容進行了改革，將驗證性實驗改為以虛擬仿真實驗為主，以原理理解為目的；增加綜合性、設計性實驗，專門開設了“數字電子技術課程設計”、和“綜合電路實驗”課程，使學生的實踐創新訓練難度逐漸加大，由專題設計到綜合設計，逐步提高創新水平。（4）多方面綜合評分的考核方式。在課程的考核方式上，采用了多方面綜合評分的方法，淘汰了“一考定乾坤”的考核方式，強調平時作業和實驗教學，期終卷面考試成績僅占總成績50%；期中測試占總成績20%；實踐性教學環節（實驗、課程設計等）則采取單人單組“現場驗收制”考核方式（考核成績占總成績30%），提高了學生動手能力及分析和解決問題的能力，對實踐中有創新的學生，在考查考核等方面予以獎勵。

2 教學改革取得的教學成果

（1）提出新的教學體系，適應發展趨勢。組織教師探討“數字電子技術基礎”課程的改革，提出了“數字電子技術基礎”課程新的體系結構。新的教學體系結構將現代PLD發展和EDA技術和經典的數字電子技術的基礎理論教學有機結合；將理論教學與實驗教學有機結合；將課程設計與本科畢業設計有機結合，使學生更好地掌握數字電子技術理論的本質，同時減少了學時。（2）采用先進教育手段，提高學習積極性。廣泛使用先進的教學方法和手段，積極探索現代教育技術手段在教學中的應用。[4]根據本課程理論與實際緊密結合的特點，綜合使用板書和多媒體教學手段，不斷改進和優化電子講稿，將理論講解和計算機輔助分析（EDA軟件）有機結合，相得益彰，大大提高了學生學習的積極性。（3）全面進行教學改革，提高教學效果。從課堂講課、討論、實驗、實習、考核等教學環節進行“數字電子技術基礎”課程教學改革，全面提高了教學效果。（4）結合教學內容，參加各類競賽。結合“數字電子技術基礎”教學內容，組織學生進行課外科技活動，深化了教學內容，取得了突出成果。依托上述開放式實驗平臺和學生電子創新實驗室，組織了全國大學生電子設計競賽、湖北省大學生電子設計競賽、挑戰杯電子制作競賽等課外科技活動。

3 結束語

“數字電子技術基礎”課程具有自身的體系和特點，既具有很強的理論性、系統性和完整性，又具有很強的工程性、實踐性，我們在教學進程中將理論教學與實踐教學平臺相結合，根據教學內容與特色，引入EDA軟硬件進行教學示例演示以及“項目式管理”工作過程等“啟發性”、“探究性”教學，激發學生的學習熱情。實踐證明這種教學改革能提高學生的理論知識應用能力及工程實踐能力，改善教學效果。

參考文獻：

[1]劉金華.“數字電子技術基礎”課程引入案例教學的探討[J].黃石理工學院學報，2009，08（15）.

[2]周偉英.工程學生工程實踐能力培養的改革與實踐[J].中國電子教育，2011，03（10）.

[3]盧超，蔣媛，盧進軍，翟寶清.基于實踐應用能力培養的數字電子技術課程創新教學模式研究與實踐[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2012，08（20）.

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【關鍵詞】 機械制造技術 機電一體化專業 課程體系

【Abstract】 The revision of professional personnel training programs， and adjusting the curriculum system， is an important part of the professional construction. What position is "Mechanical manufacturing technology" in the mechanical and electrical integration technology professional In view of the doubt of this technology function， this paper analyzes the background of the construction of the mechanical and electrical integration technology， and emphatically expounds the foundation supporting function of "mechanical manufacturing technology".

【Key words】 mechanical manufacturing technology； Mechanical and electrical integration professional； Curriculum system

1 概述

機械制造技術是人類歷史上發展最早的實用技術之一。在社會經濟高速發展過程中，機械制造技術能真實反映一個國家的機械化水平，是機電一體化專業重要組成部分，是機電一體化專業在“設備自動化”和“機器換人”戰略中的基礎支撐。

1.1 機械制造技術概述

機械制造技術是實現產品設計、完成產品生產、保證產品質量、提高經濟效益的共性技術和基礎技術。機械制造技術是隨人類文明的發展而發展，最早可追溯至石器時代，再到紡紗、戰爭武器、運輸工具、生產設備等等，都離不開機械制造技術，并隨機電一體化技術的發展而發展。20世紀70年代后，計算機與信息技術、系統技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服驅動技術的迅速發展，帶來許多新技術、新工藝，帶動機械制造技術產生質的飛躍，其正朝著自動化、精密化、敏捷化和可持續發展方向發展。

1.2 機電一體化技術概述

20世紀70年代，日本企業最早提出“機電一體化技術”慨念，即機械技術與電子技術結合應用。隨著經濟、科學技術突飛猛進的發展，極大的促進了機電一體化技術的發展與創新。目前，機電一體化是一門融合多種技術的獨立技術，其將計算機技術、機械技術、微電子技術、接口技術、傳感傳動技術、自動控制技術、系統技術、伺服驅動技術等進行綜合應用，使機械產品在一定程度上實現智能化、網絡化、數字、化模塊化，提高了產品的質量和可靠性。現在正向光機電一體化技術方向發展，應用范圍越來越廣，技術越來越成熟。

2 機械制造技術在機電一體化專業中的基礎與支柱作用

機電一體化技術在現代產業升級的大潮中具有廣闊的發展前景，在東莞市政府主導的“機器換人”中需要大量的掌握機電一體化技術的人才。“機”是機電一體化技術的重要組成部分，“機械制造技術”即為這個“機”的最基礎最主要的技術。那么，“機械制造技術”就順其自然地成為“機電一體化技術”專業必備的知識模塊，是該專業三大支柱之一。

2.1 機械制造技術是機電一體化的基礎作用

機電一體化技術專業是以“機與電”為核心知識模塊的綜合性強的專業。機電一體化在國外被稱為Mechatronics，是在20世紀70年代初日本人提出來的，是將英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分結合在一起構成的一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。認識到這點，對于高職院校的機電一體化技術專業的建設很重要，幫助理清機電一體化技術專業主線，歸納提煉專業的核心能力，配置對應的理論與實踐能力模塊，分配各能力模塊之合理的學時與學分的“黃金”比例，形成系統的專業課程體系，制定專業教學課程標準，讓機電一體化技術專業的學生不偏不移地朝著掌握“機電一體化技術”方向前進。

2.2 機械制造技術在機電一體化專業的支柱作用

若說機電一體化技術專業教學過程需要二條腿走路，那么，機械制造技術即為其中的一條腿。有了這條腿，能很好區別電氣工程專業與機電一體化技術專業。

（1）機電一體化技術專業崗位群與能力模塊。在東莞及珠三角地區，機電一體化技術專業學生職業規劃與能力要求如下：

主要就業單位：機電產品、設備制造或設計公司，家具、印刷、玩具、服裝、手機等制造等設備生產公司。

主要就業部門：設計部門、工程部門、生產部門、維修部門或銷售部門。

主要工作崗位：自動機或自動線操作員、機電設備維修與裝調員、設備機械研發與改造員、電氣工程人員、產品銷售員。崗位與其對應的主要工作任務和職業證書要求分析如表1所示。

主要工作能力：專業能力、團隊協作等社會能力、查閱資料等方法能力。

通過上面的對機電一體化技術專業的分析，可見“機械制造技術”的支柱作用。若將機電一體化系統比作一個“人”的話，那么機械制造技術就是要完成“人”骨架的構建。

（2）機電一體化技術專業崗位能力模塊與課程體系如表2所示。

3 崗位能力中“機”知識的培養過程-機電一體化技術專業典型載體中“機械制造技術”的應用過程

機電一體化技術專業最為典型的載體為自動化生產線，應用范圍最為廣泛。比如，世界品牌的“SWAROVSKI”包裝盒制作的“自動化生產線”。它包含了機電一體化技術專業的各類知識模塊，比如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接等）、傳感器應用技術、PLC控制和組網技術、步進電機位置控制技術，以及和變頻器技術等。以此為例，以下展現“機”知識的培養過程，看到“機械制造技術”的功勞與作用如圖1所示。

包裝盒生產線主要包括主要包含了四個工作站，每一個站是包裝盒制作中“折盒”的一道工序。下面以一個工作站為例，展現“機械制造技術”在整個設備生產中的作用。

要完成該工作站的設計、制造，必須熟練掌握機械制造技術。如加工氣缸安裝板，在完成安裝板的零件設計后，見圖2（安裝板簡圖），應按以下步驟進行加工：如表3所示。

（1）零件圖分析。由零件圖獲取毛坯尺寸、零件主要特征、技術要求等信息。（2）編制加工工藝卡。根據零件圖獲取的信息合理編制加工工藝卡。（3）準備工、量、刀具及毛坯材料。根據工藝卡要求準備。（4）編制工序卡。以工藝卡為依據，遵循機械加工規律，科學編制工序卡。（5）加工操作。遵循安全操作規程，依照工序卡對零件進行機械加工。

4 結語

要搞好機電一體化技術專業建設與教學，必須以正確的態度認識“機械制造技術”的重要位置。很好掌握一般機械或零件的加工工序及加工方法，更有助于設計生產機電一體化產品。

機械制造技術在機電一體化技術專業建設中不可或缺！

參考文獻

[1]唐方紅，曾軍華.基于職業資格鑒定的專業課程建設研究與實踐――以機電專業維修電工考證為例[J].科技創新導報，2015，15：136-137.

[2]李龍根.吳鐵軍.機械制造技術[M].上海.上海交通大學出版社.2014：82-84.

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關鍵詞：煤礦企業 機電一體化 煤礦開采 應用

伴隨著社會發展和科技的不斷進步，在煤礦開采中的設備也越來越綜合化和自動化，并且其設備技術不斷的向著組裝及綜合利用的方向發展。這些先進的技術和設備進一步的加快了煤礦企業的采煤速度和效率，為企業的經濟效益做出來重大的貢獻。這其中，機電一體化在企業中的應用起到了不可磨滅的影響和作用。本文就機電一體化的相關情況進行簡要的概述，并就目前我國煤炭企業中機電一體化在煤炭開采中的應用情況進行簡單的分析和總結，使得機電一體化技術更好的應用于煤礦企業的生產經營過程中去，從而不斷的促進和推動我國煤炭企業的高效、快速、可持續發展。

一、機電一體化的概述

1、機電一體化的含義

所謂機電一體化，主要指的是將電子技術引進機械設備的主功能、信息處理功能、動力功能以及控制功能等工作模塊上，從而將軟件技術、電子化設計同機械裝置進行有機的結合，構成一個現代化、信息化、自動化的綜合工作系統。

2、機電一體化的核心技術

目前，機電一體化的核心技術主要包括兩方面，即硬件技術和軟件技術。

1）機械本體技術

主要包括精度的提高、質量的減輕、性能的改善等。目前的現代機械采煤產品的制作材料通常以鋼鐵為主，因此，為了減輕機械本身的質量，就要在改進結構的基礎上，采用新型的非金屬復合材料進行制作，從而實現機械產品驅動系統的小型化，提高控制系統的快速響應，從而提高機械的工作效率，減少能量的消耗。

2）信息處理技術

現代機電一體化產品的進步和更新，其主要的內容就是對信息處理技術的更新和發展。因此，要想進一步的發展機電一體化，就必須要對信息處理設備的安全性和可靠性進行提高，例如，提高分時處理時輸入輸出以及數/模轉換設備等的安全性和可靠性，從而提高設備的處理速度。

3）接口技術

對數據傳遞進行格式的規格化、標準化能夠使得各計算機之間實現通信，而在這一過程中，采用同一規格標準的接口對信息的傳遞和維修以及設計的簡化起著十分重要的影響和作用。目前，機電一體化的技術人員在系統接口的高速串行以及低成本方面進行重點的研究和開發，從而解決光藕器及光導纖維的標準化、小型化、大容量化，以及信號電纜非接觸化等問題。

4）傳感技術

這一技術主要著眼于傳感器的在精確度、靈敏度以及可靠性方面的提高，從而更好的對系統的干擾因素進行防御。目前，通常在機電一體化系統中使用光纖電纜傳感器，而外部的信息傳感器則主要時開發非接觸的檢測技術。

5）軟件技術

軟件技術主要指的是軟件的標準化，具體包括程序固化、程序模塊化、程序標準化以及推行軟件工程。從而減少了軟件研制的成本，提高了系統生產和維修的效率。

二、煤礦機電一體化在煤礦開采中的應用

目前，機電一體化技術在煤炭開采中的應用主要體現在以下幾個方面，具體內容即：

1、應用于采煤機當中

在采煤機中運用機電一體化技術，是煤礦開采中的一個典型的應用。如電牽引式的采煤機。與傳統的液壓牽引比較，這種采煤機主要有以下幾個方面的優勢，即：效率高、重量輕、尺寸小、結構簡單；牽引良好；使用壽命長、運行可靠；動態特性好、反應靈敏；并可運用于大傾角的煤層當中。

2、應用于帶式輸送機當中

煤礦井下的主要原煤輸送設備就是帶式的輸送機。它也是最容易實現機電一體化的煤礦設備之一。當前，其CST可控軟啟動設備主要采用了電、機、液的一體化技術。它能夠為平滑起動系統輸送大慣性的載荷。同時，也能夠有效地提高輸送機在監控設備方面的功能、壽命、靈敏度和可靠性。

3、應用于提升機當中

在煤礦的開采設備當中，礦井提升機是當前機電自動化、一體化技術應用最為廣泛、深入的設備。特別是在內裝式的提升機和全數字化的交直流提升機上的應用。內裝式的提升機主要是將提升機在結構上使得驅動同滾筒結為一體，大大的簡化了設備的機械結構，實現了機械-計算機-自動控制-電力電子的一體化和綜合化。而全數字化的提升機則主要是通過總線的方法，提高機械的可靠度，將電器的安裝技術和過程進行極大的簡化，使得機械設備的硬件能夠互相兼容、配置簡單。

4、應用于其他方面

機電一體化技術還應用于其他的機械設備當中。例如，成組自動移架或者壓雙向鄰架，就是將液壓控制與計算機技術進行有機的結合，從而避免了對支架和頂板的沖擊所產生的載荷。再如，液壓支架也向著電液控制的方向不斷發展。同時，電液控制設備還能對支架的工作狀態進行檢測。在煤礦的供電方面推行機電一體化的節能設備，從而使供電系統在質量、功率以及可靠性方面都得到了極大的提高。

結語

目前，我國的計算機技術、傳感器技術、微電子技術、自動化技術以及軟件技術都進行著快速的發展和變化，而機電一體化的核心特色也逐步的向著智能化、數字化、自動化的性能方向發展躍。因此，在煤礦企業的開采生產中應用和推廣機電一體化技術的使用，為我國煤炭企業提高煤礦在采、掘、運等方面的工作效率，以及煤礦生產的綜合實力提供了可靠的條件和保障，從而使我國的煤炭企業不斷向著結構優化、安全、高效、潔凈的方向建設和發展。

參考文獻：

[1]張念超.我國煤礦機電一體化技術的發展現狀淺析[J].學術探討，2008（08）

[2]譚得健，徐希康.自動化技術、信息技術在我國煤礦企業的應用[J].工況自動化，2009（15）

[3]宋云奪.光機電一體化業的未來[J].光機電信息，2008（12）

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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ModularDigitalController（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。

摘要：機電一體化是現代科學技術發展的必然結果。文章概述機電一體化的核心技術，分析機電一體化發展進程，提出機電一體化向智能化邁進的趨勢。

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ModularDigitalController（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：

[1]王靜。淺析機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].同煤科技。2006.（4）

[2]石美峰。機電一體化技術的發展與思考[J].山西焦煤科技。2007.（3）

篇10

[關鍵詞]機電一體化；應用；發展趨勢

中圖分類號：TG553 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）14-0267-01

一、機電一體化技術的概述

所謂的機電一體化具體是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能以及控制功能上引進電子技術，從而將機械裝置與電子技術結合起來的系統總稱。“機電一體化”不是技術的簡單組合與拼湊，而是機械技術、計算機技術、微電子技術、信息技術以及電力電子技術等有機融合成的一種綜合性技術。機電一體化技術的應用與發展，使我國工業生產由“機械電氣化”向“機電一體化”邁進，對我國機械工業的發展意義重大。

機電一體化在當前已是一門新型的學科，它有著自身獨特的一套體系，在機械業發揮著至關重要的作用，隨著科學技術的飛速發展，機電一體化還將被賦予新的發展內容。從整體上看，機電一體化包含了技術與產品兩個方面，它是許多技術的有機融合，它與機械電氣化存在本質上的區別。機械工程技術經過不斷的發展，走向了機械電氣化，但是說到底還是屬于傳統機械的范疇，其主要的功能依然是代替與放大的體力。而機電一體化中的微電子裝置除了具備機械電氣化的功能外，還具有一些新型的功能，像能夠實現自動監測、自動調節以及自動控制等。從某種程度上講，由機電一體化所生產的產品不僅是人的手與肢體的延伸，而且更多涉及人的感官與大腦，具備智能化的特征。

二、機電一體化的應用

1、數控機床中機電一體化技術的應用

我國的數控機床經過了50多年的發展，無論是其構造、功能，還是其操作精度都體現了機電一體化帶來的顯著效果。機電一體化在數控機床上的引進，能夠使得數控機床的性能更加多樣化，在操作的過程中能夠實現一次裝夾、多過程控制，而且能夠同時完成很多項任務，同時搬運更多的物料，使得整個機械控制全部集成起來。數控機床軟件的模塊化，將有助于機械行業實現數控編程，從很大程度上提高了工業的機械化水平。

2、工業機器人中機電一體化技術的應用

工業機器人中機電一體化的應用并非一蹴而就，而是經歷了一個長期的發展過程，這一過程可以分為三個階段。第一階段中工業機器人對其作業的環境與對象還不是完全適應，在作業過程中主要是按照某一示教重復做某一動作。第二階段中，工業機器人對作業的環境有了一定的了解，而且此階段工業機器人的傳感元件有了進步，在作業中能夠簡單的獲取一些作業信息，經過計算機處理與分析后，通過反饋信息控制動作方式，這一階段的機器人已具備了較低的智能。第三階段的工業機器人則完全向智能化機器人方向邁進，它不僅具有人的一些思維，能在作業過程中進行簡單的判斷與決策，而且具有較強的環境適應能力，行動上也表現的相對獨立。

3、計算機集成與制造系統中機電一體化技術的應用

計算機集成與制造系統（CIMS）中應用機電一體化技術在當前已十分普遍，通過機電一體化技術的應用，能夠將各分散的系統進行優化組合，進而實現全程的動態監視。實踐證明，計算機集成與制造系統中機電一體化技術的應用，一方面能夠突破傳統時代中各生產部門隔絕的狀態，另一方面能夠使得各生產環節系統化，規范化，更有利于生產作業的開展。機電一體化的應用，能夠使得計算機集成制造系統實現由產品研發、實驗設計以及生產經營等全過程的動態控制，各個環節的生產要素也將得到優化配置，各要素的潛力也將得到最大限度的發揮。

三、機電一體化的發展趨勢

1、網絡化

進入新時期，網絡技術的發展速度十分驚人，它的發展與應用對機電一體化有著重要的影響，將網絡技術引入機械行業的發展進程中，有助于機械行業朝著網絡化的方向發展。機電一體化所涉及的產品種類多，面向網絡的方式也各不相同，隨著網絡的普及與網絡遠程技術、網絡控制技術的發展，網絡在機電行業中的應用將會越來越廣泛。目前看來，局域網與現場總線技術的發展使電器網絡化已成為一種發展趨勢，很多家庭會利用家庭網絡而將家中的各種家用電器連接成以計算機為中心的集成系統，使人們享受高科技帶來的便利。

2、智能化

智能化也稱信息系統化，是未來幾十年機械行業發展的重點方向，同時也是機電一體化與傳統機械的最主要區別。隨著網絡信息技術、網絡控制技術以及網絡監測技術的發展，機電一體化必將朝著更智能的方向邁進，所生產的機電產品也將具有更多的智能，能夠具有簡單的判斷力與決策能力，在一些生產勞動中能夠取代人類的體力勞動，減輕人類的負擔。工業機器人就是其中最重要的例子，它的出現能夠從一定程度上模擬人的思維能力，具備人的意識，從而使得工業行業達到更高的控制目標。

3、模塊化

模塊化是機電一體化將來發展的一個重要趨勢，由于機電一體化產品的種類與生產廠家的繁多，使得機電一體化的模塊化成為一項復雜、艱巨的過程。要想真正實現機電一體化的模塊化，我們就應該利用標準的單元迅速開發新產品，并不斷的擴大生產規模。產品的開發與規模的擴大必須有各項制度做依據，嚴格規范操作流程，在實現機電一體化的過程中，保證產品的質量。機電產品的系列化與標準化，必然會對機電行業帶來巨大的收益，因此我們可以斷定無論是生產機電一體化產品的企業還是生產標準機電一體化單元的企業，模塊化的發展方向必將給機電企業帶來更廣闊的市場。

四、結語

我國當前正處于戰略結構調整的關鍵期，傳統的機械設計已不能適應時展的需要了，必須進行改革與創新。而機電一體化是多學科融合的結晶，為我國振興機電工業注入了新鮮血液，隨著科學技術的不斷發展，機電一體化的發展前景將會越來越廣闊。

參考文獻

[1]劉耀海.《淺談機電一體化技術的應用與發展趨勢》.信息系統工程，2012-10-20