时间:2023-08-04 17:25:26
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机电一体化基础,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键字:机电一体化技术发展方向
中图分类号:TH-39 文献标识码:A 文章编号:
一、引言
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,造就了工程领域的技术革命与改造。机电一体化技术始于电子技术的发展及电子技术与机械技术的结合,尤其是大规模集成电路出现,促进机电一体化技术发展并引起广泛注意。数控机床的问世写下机电一体化技术新篇章;微电子技术为机电一体化技术带来勃勃生机;可编程序控制器“电力电子”的发展为机电一体化技术提供坚实基础;激光技术模糊技术、信息技术等高新技术的发展使机电一体化技术跃上新台阶。
二、机电一体化的发展状况
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。由于技术的局限性已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70-80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。机电一体化技术和产品得到了极大发展。20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面进行研究和应用。但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
三、机电一体化的技术分类
1.网络计算机信息技术。各种信息资料之间交换、运算、存储、判断和决定以及专家系统和智能网络都是计算机信息处理技术。
2.机械技术。机电一体化的基础技术就是机械技术。它和机电一体化相互促进,完成了结构和功能上的改革,同时它的重量减轻,体积相对以前更小,精度也得到了提高,它的性能指标也更加的适应人类的需要,努力地利用高科技来更新着机电一体化的概念。
3.自动化技术。自动化技术是在自动控制理论的基础上,先进性系统的设计然后再经过仿真调试,它可以进行高精度和速度的控制,还能进行自我的调制、诊断和修补。
4.系统技术。系统技术是以整体趋势和目标为基础,利用整体概念组织和各种相关的技术,利用总分的观念来将整体分成为好多有一定关联的小单元,其中的接口技术是纽扣是实现各小部分进行连接的保证。
5.感应技术。现在的感应技术在社会生活中的应用十分普遍,机电一体化也应用了感应检测技术。要想实现系统的自动控制和自动调节,传感检测技术是必不可少的,它向人类的皮肤那样,是整个系统的感受器官,而且他的功能越是强大那么系统的自动化程度就越高。
四、机电一体化的发展方向
1.智能化。人工智能在机电一体化中越来越受到人们的重视,它是在理论得以控制上,让机电一体化的产品具有一定的智能,在这其中还有人工智能、计算机学、生命科学等一些新的思想和新的方法,它虽然不能达到人类那样的水平,但也可以进行一些简单的推理判断和逻辑决策。当然,要想真正的像人一样是不可能的,它只能进行低级智能或人的部分智能。
2.模块化。模块化的工程任重而道远。实现机电一体不仅可以利用标准单元迅速开发出新产品,还可以扩大生产规模,从这一点来说不管是对于任何机电一体化化的企业,模块化将带来一个美好的前景,并且它的潜力是无穷的。
3.网络化。网络技术的发展给社会各方面的发展都带来了巨大的变革,全球化的趋势也无可阻挡,机电一体化新产品无疑会畅销全球,而且网络化可以在一定基础上促进智能化的应用,他可以以计算机为中心把一系列的家用电器连成一个系统,让人们真切的感受到现代高科技带来的便利,因此机电一体化的网络化是发展的必然结果。
4、微型化。现在社会上大多数的产品都在走向微型化,机电一体化也是顺应时代的潮流。机电一体化正在向微型精确的方面发展它在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。
5.绿色化。绿色环保是世界的主题,现在的环境状态是资源减少,生态环境受到严重污染,于是人们呼吁保护环境资源的呼声更加高涨,时展的要求是可以设计一不污染环境的绿色化的机电一体化产品,让绿色路线在产品中一路畅通,这也就成为了机电一体化最符合人类社会发展的一个发展方向。
6.人性化。人性化是各类产品的必然发展方向。机电一体化的产品在具有一定完整性能的基础上,对于外观设计以及它的外观视觉也有着相应的要求,这可以让产品与外在环境更加的适应,让人们使用产品更加的贴心,更加的自然,更接近生活习惯。
机电一体化与电子之间深度结合,并且与各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术是国民经济发展所急需的优势学科方向。机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。所以要紧紧抓住人才需求变化的大趋势,准确定位,严谨制定人才培养计划,使教学紧跟机电一体化技术发展变化的趋势,为培养出符合机电一体化技术岗位实际需要的、高素质、强能力的合格人才。
【关键词】 机械制造技术 机电一体化专业 课程体系
【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
机械制造技术是人类历史上发展最早的实用技术之一。在社会经济高速发展过程中,机械制造技术能真实反映一个国家的机械化水平,是机电一体化专业重要组成部分,是机电一体化专业在“设备自动化”和“机器换人”战略中的基础支撑。
1.1 机械制造技术概述
机械制造技术是实现产品设计、完成产品生产、保证产品质量、提高经济效益的共性技术和基础技术。机械制造技术是随人类文明的发展而发展,最早可追溯至石器时代,再到纺纱、战争武器、运输工具、生产设备等等,都离不开机械制造技术,并随机电一体化技术的发展而发展。20世纪70年代后,计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服驱动技术的迅速发展,带来许多新技术、新工艺,带动机械制造技术产生质的飞跃,其正朝着自动化、精密化、敏捷化和可持续发展方向发展。
1.2 机电一体化技术概述
20世纪70年代,日本企业最早提出“机电一体化技术”慨念,即机械技术与电子技术结合应用。随着经济、科学技术突飞猛进的发展,极大的促进了机电一体化技术的发展与创新。目前,机电一体化是一门融合多种技术的独立技术,其将计算机技术、机械技术、微电子技术、接口技术、传感传动技术、自动控制技术、系统技术、伺服驱动技术等进行综合应用,使机械产品在一定程度上实现智能化、网络化、数字、化模块化,提高了产品的质量和可靠性。现在正向光机电一体化技术方向发展,应用范围越来越广,技术越来越成熟。
2 机械制造技术在机电一体化专业中的基础与支柱作用
机电一体化技术在现代产业升级的大潮中具有广阔的发展前景,在东莞市政府主导的“机器换人”中需要大量的掌握机电一体化技术的人才。“机”是机电一体化技术的重要组成部分,“机械制造技术”即为这个“机”的最基础最主要的技术。那么,“机械制造技术”就顺其自然地成为“机电一体化技术”专业必备的知识模块,是该专业三大支柱之一。
2.1 机械制造技术是机电一体化的基础作用
机电一体化技术专业是以“机与电”为核心知识模块的综合性强的专业。机电一体化在国外被称为Mechatronics,是在20世纪70年代初日本人提出来的,是将英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词,意思是机械技术和电子技术的有机结合。机电一体化技术又称为机械电子技术,是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。认识到这点,对于高职院校的机电一体化技术专业的建设很重要,帮助理清机电一体化技术专业主线,归纳提炼专业的核心能力,配置对应的理论与实践能力模块,分配各能力模块之合理的学时与学分的“黄金”比例,形成系统的专业课程体系,制定专业教学课程标准,让机电一体化技术专业的学生不偏不移地朝着掌握“机电一体化技术”方向前进。
2.2 机械制造技术在机电一体化专业的支柱作用
若说机电一体化技术专业教学过程需要二条腿走路,那么,机械制造技术即为其中的一条腿。有了这条腿,能很好区别电气工程专业与机电一体化技术专业。
(1)机电一体化技术专业岗位群与能力模块。在东莞及珠三角地区,机电一体化技术专业学生职业规划与能力要求如下:
主要就业单位:机电产品、设备制造或设计公司,家具、印刷、玩具、服装、手机等制造等设备生产公司。
主要就业部门:设计部门、工程部门、生产部门、维修部门或销售部门。
主要工作岗位:自动机或自动线操作员、机电设备维修与装调员、设备机械研发与改造员、电气工程人员、产品销售员。岗位与其对应的主要工作任务和职业证书要求分析如表1所示。
主要工作能力:专业能力、团队协作等社会能力、查阅资料等方法能力。
通过上面的对机电一体化技术专业的分析,可见“机械制造技术”的支柱作用。若将机电一体化系统比作一个“人”的话,那么机械制造技术就是要完成“人”骨架的构建。
(2)机电一体化技术专业岗位能力模块与课程体系如表2所示。
3 岗位能力中“机”知识的培养过程-机电一体化技术专业典型载体中“机械制造技术”的应用过程
机电一体化技术专业最为典型的载体为自动化生产线,应用范围最为广泛。比如,世界品牌的“SWAROVSKI”包装盒制作的“自动化生产线”。它包含了机电一体化技术专业的各类知识模块,比如气动控制技术、机械技术(机械传动、机械连接等)、传感器应用技术、PLC控制和组网技术、步进电机位置控制技术,以及和变频器技术等。以此为例,以下展现“机”知识的培养过程,看到“机械制造技术”的功劳与作用如图1所示。
包装盒生产线主要包括主要包含了四个工作站,每一个站是包装盒制作中“折盒”的一道工序。下面以一个工作站为例,展现“机械制造技术”在整个设备生产中的作用。
要完成该工作站的设计、制造,必须熟练掌握机械制造技术。如加工气缸安装板,在完成安装板的零件设计后,见图2(安装板简图),应按以下步骤进行加工:如表3所示。
(1)零件图分析。由零件图获取毛坯尺寸、零件主要特征、技术要求等信息。(2)编制加工工艺卡。根据零件图获取的信息合理编制加工工艺卡。(3)准备工、量、刀具及毛坯材料。根据工艺卡要求准备。(4)编制工序卡。以工艺卡为依据,遵循机械加工规律,科学编制工序卡。(5)加工操作。遵循安全操作规程,依照工序卡对零件进行机械加工。
4 结语
要搞好机电一体化技术专业建设与教学,必须以正确的态度认识“机械制造技术”的重要位置。很好掌握一般机械或零件的加工工序及加工方法,更有助于设计生产机电一体化产品。
机械制造技术在机电一体化技术专业建设中不可或缺!
参考文献
[1]唐方红,曾军华.基于职业资格鉴定的专业课程建设研究与实践――以机电专业维修电工考证为例[J].科技创新导报,2015,15:136-137.
[2]李龙根.吴铁军.机械制造技术[M].上海.上海交通大学出版社.2014:82-84.
【关键词】机电一体化 发展过程 智能化
机电一体化源于西方国家,最早主要是集合了机械技术、电子技术以及计算机技术,后期经过多年的发展也被引入到我国的机电行业中。机电一体化技术在国外的发展比较早,近些年经过不断的发展和完善,国外在该领域的理论知识和实际应用都比较成熟,所以其应用也比较广泛,且应用效果较显著。但是相对于西方发达国家,我国的机电一体化技术发展的比较晚,所以理论知识可能还不是很系统,但是相关领域的工作人员一直致力于对这方面内容的研究,部门领域也取得了不错的成效。然而现代社会是智能化社会,要确保机电一体化的有效发展,就必须分析机电一体化向智能化迈进的趋势,以此保障其发展方向的正确性。
1 机电一体化概述
正如上文所讲最早机电一体化技术只是融合了机械、电子以及计算机技术,但在现代社会的影响下,很多新型的微控电子技术、智能自动化等也被融入到机电一体化技术中。按照有关理论基础研究,也可认为其是结合各系统的功能特点对组成要素进行系统性的分析和研究,然后将其融合起来进行有效的工作,在系统中通过信息流动实现对微电子系统地控制,最终产生规律性的能量与物质运动。
2 机电一体化的发展进程
2.1 数控机床阶段
数控机床阶段,起源于上世纪六十年代,但是人们自然会用电子技术的初步结果改善机械产品性能,数控机床就是此阶段的重要产物,但因电子技术的发展限制使得开发的产品应用不是很广泛。
2.2 微电子技术阶段
这一阶段机电一体化技术开始被用在工业设计与制造中,对促进了工业化生产的发展。比如在当时的汽车行业中微电子产品基本占产品总数的七成以上,后来又引入了集成电路,进而提升了制造精度,基本实现了信息化应用。
2.3 PLC控制阶段
进入这一发展阶段显示了机电一体化的可编程控制发展。第三阶段的发展时间比较长,主要是完成了单机向多CPU控制转变的发展过程。PLC机电一体化的常用控制有SCADA、DCS及ESD系统。在PLC控制阶段的发展后期,其还完成了现场总线布设,实现了网络化应用。
2.4 新技术阶段
在PLC阶段的发展基础上机电一体化最终完成了新技术的应用。第四阶段的新技术主要是:
2.4.1 信息技术
信息技术,即应用信息处理的方式获得并加工机电信息,以此提升机电一体化技术的经济效益,比如传感技术及通信技术都属于信息技术。
2.4.2 模糊技术
模糊技术,顾名思义其主要是处理模糊信息,突破传统固定的逻辑思维约束。
2.4.3 激光技术
激光技术,提升了技术的集中控制度,主要用在穿孔和打孔中。
3 机电一体化向智能化的迈进趋势分析
在上世纪九十年代后期,国外的很多发达国家逐步开始了机电一体化向智能化方向迈进的趋势。当时的微控制器发展为机电产品数字化发展奠定了良好的基础,再加上计算机网络技术的迅猛发展,整体上就为数字化设计和制造提供了很好的平台,比如虚拟设计技术以及计算C集成制造技术等。但是要实现数字化,在机电一体化产品的可靠度、操作性等方面的要求就会更高一些。为满足上述种种要求,就要保证机电一体化产品的智能性,主要是确保其能具备和人类思维逻辑相似的功能,以此进行判断推理、自主决策,还能方便远程操作、诊断以及维修。举例说明,比如在CNC数控机床上增添人机对话功能,同时还布设智能I/O接口以及工艺数据库,这样就能方便后期的操作级维护。近几年,在模糊控制、小波理论以及混神经网络等智能技术的影响下机电一体化技术的发展又进入了新的阶段。因为不论如何机电一体化产品的使用者都是人类,所以怎样赋予机电一体化产品一定的情感,使其更加人性化就显得很重要,这同样也就要求后期发展中不仅要关注产品性能,还应该重视其色彩、形态等内容与环境的协调性,这样人类使用时就会有艺术享受,家用机器人就是一种典型的代表。另外现代社会的主要问题是资源短缺和环境恶化,所以,为保证实现可持续发展,在机电一体化发展中也应该注意绿色产品概念。对这点而言也就是要求设计、制造的产品使用时不会造成环境污染,而且在产品报废后还能进行分解和再生利用。综上所述,在机电一体化向智能化迈进地过程中,还应该注重产品的环保化,这样才能保障机电一体化技术发展的有效性和正确性。
4 结束语
总而言之,智能化是现代社会整体的发展方向,所以确保机电一体化技术能符合时展的要求,就必须研究其智能化迈进的趋势,这同样也是机电一体化技术发展地必然趋势,为此要求相关人员应该在明确机电一体化基础内容的基础上,结合其发展进程加强对其智能化迈进趋势地进一步研究,以此促进机电一体化技术的更好更快发展。
参考文献
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[4]王怡.论述智能控制在机电一体化系统中的运用[J].黑龙江科技信息,2015(23):20.
【关键词】机电一体化 现状 发展方向
一、机电一体化的特点
(一)效率得到提高
机电一体化的产品大都具有信息自动处理的功能和自动控制的功能。新产品的检测和控制的灵敏度、范围以及精度都有了很大的提高。机电一体化的产品通过自动控制的系统对机械进行控制,使机械规范的进行工作,可以精确的完成来自控系统设定的动作,从而得到最佳的操作,使其不受操作者的主观因素的影响。不但可以提高生产的效率,也大大的提高了产品的质量。
(二)使用性能得到提高
机电一体化的设备基本上都是采用了程序控制和数字显示的方式,操作台上的操作按钮以及操作手柄都已经在逐渐的减少,这样做可以使操作人员进行操作的时候简单、方便。机电一体化的产品是以程序为根本,电子控制系统根据已设定好的程序进行指挥实现操作,系统支持重复操作。
(三)功能得到提高
机电一体化的设备具有复合功能并且得到了广泛的应用,适用面也比较广泛。原有的机械只具有单一的功能、单一的技术,机电一体化的设备技术不再是单纯的只是单一技术,单一功能了,具有了复合的技术与功能,使得产品的自动化和功能水平上都有了很大的提高。
(四)维护得到提高
机电一体化产品维护和调整都变的方便了很多,产品在进行安装和调试的时候,是可以通过改变程序的控制来达到改变工作方式的目的。因此,更加的适应不同对象的需要以及现场的参数发生变化时的需求。机电一体化的的产品具有自动监视的功能和自动化检验的功能,可以在工作的过程中针对所出现的问题自动采取措施,使其恢复正常的工作状态。
二、机电一体化产品的结构
(一)机电一体化产品的机械系统
机械系统主要包括机身、机械传动、框架以及连接等部分。机械系统部分是实现产品功能最基础的部分,因此对于机械的结构要求也就更高了,需要在材料、结构、几何尺寸以及工艺加工等方面来实现产品的多功能、高效率、节能、可靠以及小型轻量等要求。
(二)机电一体化产品的动力系统
机电一体化产品的动力功能和能量都是由动力系统来完成的。动力的系统主要包括电、气、液等一类的动力源,一般的都是以电力为主的,比如电源、驱动电路、电动机等。
(三)机电一体化产品的传感与检测的系统
机电一体化产品在运行中所需要的自身和外在环境的各种各样的参数进行转换,使其成为能够测定的物理量,这个过程都是由传感器完成的。而检测的系统就是对这些物理量进行精确的测定,从而为机电一体化产品提供运行控制所需要的各个种类的信息。
(四)机电一体化产品的控制系统以及信息处理
为了满足机电一体化产品的功能和要求,信息处理以及控制系统接收到了检测和传感系统发送的信息,然后对这些信息进行一些处理、运算和一些决策,对正在运行按照要求进行控制,达到控制的功能。在产品中,信息处理以及控制系统只要是用计算机的软件、计算机的硬件以及各种接口组成的。
(五)机电一体化产品的执行机构
机电一体化产品的执行机构想要完成要求的动作,控制信息占据这重要的地位,只有在控制信息的作用下才能完成产品的主功能。机电一体化产品的执行机构基本都是运动部件,经常性的采用电液、机械、气动等机构。
三、机电一体化未来的发展方向
(一)机电一体化的智能化
机电一体化技术中一个重要的发展方向就是智能化。智能系统广泛应用得到了机电一体化的研究建设的重视,最重要的应用体现在数控机床与机器人的智能化,以控制理论为基础,融合了人工智能、计算机科学、运筹学、心理学、模糊学、混沌动力学等新的思想与方法,对人类智能进行模拟,致使新一代的产品具有了推理、自主决定、逻辑思维等各种能力,得已达到更高的控制目标,更好的为工业加强效率。
(二)机电一体化的模块化
由于现在生产机电一体化产品的厂家与种类比较多,所以十分有必要研制和开发有着标准的机械接口、电力接口、电气接口、环境接口模块。同时还需要制定各项标准,这样可以方便各个部件,单元的匹配和接口。模块化将会为机电一体化企业铺垫一条畅通的大道。
(三)机电一体化的网络化
网络技术在20世纪90年代是计算机等最为突出的成就。机电一体化的新产品一旦问世,只要是拥有独特的功能,并且可靠性比较高,质量能够保证,相信很快就会风靡全球。现在的网络以及得到了普及,以网络为基础的各种远程操控和监控技术正在兴盛的时期,而远程的终端本身就是一种机电一体化的产品,因此机电一体化肯定也会向着网络的方向发展。
(四)机电一体化的微型化
微型化兴起于20世纪80年代末,是指机电一体化向微型化的方面发展,国外称之为微电子,它的特点是体积小,耗能少,运动灵活。
四、小结
经过本文的分析,可以看出,机电一体化并不是一个孤立的个体,是一个由很多科学与领域交叉融合后的产物,随着时代的发展以及生产力的需求,机电一体化的发展是必然的,因此机电一体化的技术将会有着广阔的发展前景。
关键词:机电一体化;现状;发展
中图分类号:TU85文献标识码: A
一、机电一体化技术简介
机电一体化又称机械电子学,英语名称为Mechatronics,它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体,是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上,综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术,从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础,对各组成要素及其间的信息处理,接口耦合,运动传递,物质运动,能量变换进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质的和能量的有规则运动,在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。典型机电一体化系统功能原理构成实例如下图:
二、机电一体化技术的发展现状
1、初级发展阶段
二十世纪六十年代以前的时间是机电一体化技术发展的初级阶段,在初级发展阶段,人们开始能够自觉利用电子技术的成果完善机械产品的性能,在二战之后,战争在使科技发展滞后的同时,也促进了电子技术和机械产品的结合,在战争期间这种结合主要应用与军事,在战争结束够,电子技术与机械产品的结合用于经济发展中,并为经济的发展带来了巨大的作用,由于机电一体化技术刚刚产生,人们对这种技术的认可程度还不高,机电一体化技术还未得到广泛运用,这个阶段的机电一体化技术还算不上是真正的机电一体化技术。
2、深入发展阶段
从二十世纪六十年代到九十年代后期,机电一体化技术到了迅速发展阶段,在这一阶段,机电一体化技术逐渐智能化,并在迅速发展的基础上不断深入。这一时期,机电一体化技术中又加入了光学和通信技术,微细加工技术在初现在机电一体化技术中,同时,对机电一体化的系统分析和学科体系也进入了深入发展的阶段,神经网络技术、人工智能技术、光线技术的发展为机电一体化技术拓宽了发展前景,促进了机电一体化技术的发展与进步。这个阶段的机电一体化技术为当前的机电一体化发展打下了坚实的基础。
3、规划发展阶段
在二十世纪八十年代初期,国家就对机电一体化技术进行了研究,并且国务院还把机电一体化技术列入了863计划中,还成立了专门的机电一体化领导小组,由于国际机电一体化技术在飞速的发展过程中,我国充分考虑到国外技术的发展对我国的影响,还把机电一体化技术的发展方向与影响纳入九五规划和发展纲要中,不仅是国家对机电一体化技术非常重视,很多高等院校、国家企业也对机电一体化技术进行了研究与应用,并取得了一定的成果。当前阶段的机电一体化发展为我国的综合国力的提升做出了重要的贡献。
三、机电一体化技术的发展趋势
1、绿色化趋势
工业革命以后,机械领域的技术革新给人们带来了巨大的方便,对人们的生活、工作产生的深远的影响,但是,在给人们带来方便的同时,也带来了严重的环境污染和资源的浪费。于是,人们对环保型的设计、制造有着很高的呼声,符合绿色化的产品应当在适用时对环境的污染降到最低、对资源的利用提到最高,同时在报废后还能都回收利用。机电一体化的绿色产品要充分考虑到环保的特性,在设计之初就要将环保理念考虑进去,使设计的产品在使用过程中能够做到对资源的最大利用和对环境的最小危害。
2、智能化趋势
智能化是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。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。
3、系统化趋势
系统化发展的特点是采用开放化和模式化的系统体系结构,形成设备的系统发展,通过多种模式的组合和剪裁建立起机械设备的整体发展和设计系统,并且能够在系统整体发展和设计的基础之上实现子系统的系统管理和综合控制。系统化的机电一体化技术还能推动更为有效而便捷的通信技术发展模式的形成,从而实现更为有效的信息传播和个性化的设备管理、使用方式,为在人性化的设备管理原则之上设计生产出以使用个体需求为主的机电一体化设备提供有利条件。
4、网络化趋势
随着网络技术的不断发展,网络产品价格日益下降,为其的普及工作带来了便利条件。以网络为基础的各类远程监控技术逐渐发展起来。其远程控制终端便是机电一体化产品,当发展到一定程度时,人们可以利用家庭网络对家庭中的各项电气设备进行计算机集中管理,进而享受更加现代化的生活。
5、模块化趋势
由于机电一体化产品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。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。
6、微型化趋势
微型化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1cm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,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。
四、结束语
科学技术的进步为机电一体化的产生和发展创造了条件,社会需求则为之提供了动力。反过来,机电一体化的发展又不断促进科学技术的进步和社会需求。机电一体化已经显示出了强大的生命力,并正以空前的速度和力度冲击着传统的技术思想、生产方式和方法以及传统的机电产品和产业结构,国民经济的各个领域都将因此而发生深刻变革。
参考文献:
[1]张建宝. 浅谈煤矿机电一体化技术的发展趋势及展望[J]. 科技信息.2013(18)
关键词:机电一体化技术;现状;发展趋势
中图分类号: TH-39 文献标识码: A 文章编号:
现代的科学技术正以迅猛之势进行发展,极大的推动了不同领域之间的交叉渗透与融合,机电一体化就是不同领域之间交融的产物。机电一体化产品是在原有的机械产品的基础上,融合了微电子技术与计算机的技术所生产出的新产品。机电一体化的产品应用在工业上,大大提高了工作效率以及工作的质量,已经在工业中得到了普遍的使用。
一、关于机电一体化技术的特点
1、性能得到提高
机电一体化的生产设备在原有的基础上加以改进,使得它在生产安全以及可靠性的方面都有了很大的提高。机电一体化的产品一般都具有报警、自动监视、自动保护、自动诊断等功能。在工作期间如果遇到了一些突发的状况,比如过载、过流、短路等一些问题,机电一体化的产品能够自动采取保护的措施,尽可能的避免或者是减少设备和人身的事故,对于设备使用的安全性有了显著的提高。
2、效率得到提高
机电一体化的产品大都具有信息自动处理的功能和自动控制的功能。新产品的检测和控制的灵敏度、范围以及精度都有了很大的提高。机电一体化的产品通过自动控制的系统对机械进行控制,使机械规范的进行工作,可以精确的完成来自控系统设定的动作,从而得到最佳的操作,使其不受操作者的主观因素的影响。不但可以提高生产的效率,也大大的提高了产品的质量。
3使用性能得到提高
机电一体化的设备基本上都是采用了程序控制和数字显示的方式,操作台上的操作按钮以及操作手柄都已经在逐渐的减少,这样做可以使操作人员进行操作的时候简单、方便。机电一体化的产品是以程序为根本,电子控制系统根据已设定好的程序进行指挥实现操作,系统支持重复操作。
4、功能得到提高
机电一体化的设备具有复合功能并且得到了广泛的应用,适用面也比较广泛。原有的机械只具有单一的功能、单一的技术,机电一体化的设备技术不再是单纯的只是单一技术,单一功能了,具有了复合的技术与功能,使得产品的自动化和功能水平上都有了很大的提高。
5、维护得到提高
机电一体化产品维护和调整都变的方便了很多,产品在进行安装和调试的时候,是可以通过改变程序的控制来达到改变工作方式的目的。因此,更加的适应不同对象的需要以及现场的参数发生变化时的需求。机电一体化的的产品具有自动监视的功能和自动化检验的功能,可以在工作的过程中针对所出现的问题自动采取措施,使其恢复正常的工作状态。
二、机电一体化产品的结构
机电一体化的产品是通过自身内部各个组成部分功能的综合与协调来实现它自身的功能。从机电一体化产品的结构方面来看,该产品具有智能化、自动化以及多功能等特点,但是想要实现这种多功能基本需要该类产品中拥有五种内部的功能,就是主功能、检测功能、动力功能、控制功能以及执行的功能,而机电一体化产品或者系统都是由这些功能的组成部分和技术构成的。
1、 机电一体化产品的机械系统
机械系统主要包括机身、机械传动、框架以及连接等部分。机械系统部分是实现产品功能最基础的部分,因此对于机械的结构要求也就更高了,需要在材料、结构、几何尺寸以及工艺加工等方面来实现产品的多功能、高效率、节能、可靠以及小型轻量等要求。
2、 机电一体化产品的动力系统
机电一体化产品的动力功能和能量都是由动力系统来完成的。动力的系统主要包括电、气、液等一类的动力源,一般的都是以电力为主的,比如电源、驱动电路、电动机等。
3、 机电一体化产品的传感与检测的系统
机电一体化产品在运行中所需要的自身和外在环境的各种各样的参数进行转换,使其成为能够测定的物理量,这个过程都是由传感器完成的。而检测的系统就是对这些物理量进行精确的测定,从而为机电一体化产品提供运行控制所需要的各个种类的信息。
4、机电一体化产品的控制系统以及信息处理
为了满足机电一体化产品的功能和要求,信息处理以及控制系统接收到了检测和传感系统发送的信息,然后对这些信息进行一些处理、运算和一些决策,对正在运行按照要求进行控制,达到控制的功能。在产品中,信息处理以及控制系统只要是用计算机的软件、计算机的硬件以及各种接口组成的。
5、 机电一体化产品的执行机构
机电一体化产品的执行机构想要完成要求的动作,控制信息占据这重要的地位,只有在控制信息的作用下才能完成产品的主功能。 机电一体化产品的执行机构基本都是运动部件,经常性的采用电液、机械、气动等机构。
三、机电一体化未来的发展方向
1 机电一体化的智能化
机电一体化技术中一个重要的发展方向就是智能化。智能系统广泛应用得到了机电一体化的研究建设的重视,最重要的应用体现在数控机床与机器人的智能化,以控制理论为基础,融合了人工智能、计算机科学、运筹学、心理学、模糊学、混沌动力学等新的思想与方法,对人类智能进行模拟,致使新一代的产品具有了推理、自主决定、逻辑思维等各种能力,得已达到更高的控制目标,更好的为工业加强效率。
2机电一体化的模块化
由于现在生产机电一体化产品的厂家与种类比较多,所以十分有必要研制和开发有着标准的机械接口、电力接口、电气接口、环境接口模块。同时还需要制定各项标准,这样可以方便各个部件,单元的匹配和接口。模块化将会为机电一体化企业铺垫一条畅通的大道。
3机电一体化的网络化
网络技术在20世纪90年代是计算机等最为突出的成就。机电一体化的新产品一旦问世,只要是拥有独特的功能,并且可靠性比较高,质量能够保证,相信很快就会风靡全球。现在的网络以及得到了普及,以网络为基础的各种远程操控和监控技术正在兴盛的时期,而远程的终端本身就是一种机电一体化的产品,因此机电一体化肯定也会向着网络的方向发展。
4机电一体化的微型化
微型化兴起于20世纪80年代末,是指机电一体化向微型化的方面发展,国外称之为微电子,它的特点是体积小,耗能少,运动灵活。
5机电一体化的系统化
系统化的特征之一就是将系统的体系结构更进一步采用开放式与模式化的总线结构。系统可以进行灵活的组态,裁剪和组合,同时寻求实现多子系统的协调控制以及进行综合管理。第二个特征就是它的通信功能得到了加强。
总结:
经过本文的分析,可以看出,机电一体化并不是一个孤立的个体,是一个由很多科学与领域交叉融合后的产物,随着时代的发展以及生产力的需求,机电一体化的发展是必然的,因此机电一体化的技术将会有着广阔的发展前景。
参考文献:
[1] 卜燕萍,曾静. 浅析机电一体化的进程与智能化趋势[J]. 益阳职业技术学院学报, 2008,(02) .
[2] 董军. 浅析机电一体化技术的现状和发展趋势[J]. 科技信息(学术研究), 2008,(03) .
[3] 张鑫. 浅谈机电一体化的发展及趋势[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(06) .
[4] 胡家华. 机电一体化技术的应用及其发展趋势[J]. 中国高新技术企业, 2011,(21) .
关键词:机电一体化 工程施工 影响
1、机电一体化的发展背景
从总体上看,机电一体化技术的发展可以分成三个阶段:20世纪60年代以前是第一阶段,运用机电一体化技术开发出来的产品不能够被广泛的推广。但是,人们在有意无意的情况下已经开始运用简单的电子技术来完善产品的机械性能,尤其是在战争时期,电子技术和机械产品的完美结合,使得这项军用技术发挥出了重要的作用。战争结束后,这项技术由以前的军用转为民用,促进了战后经济的快速发展。第二阶段的发展是在20世纪70~80年代,在这一发展时期,机电一体化技术不仅得到了来自通信技术、计算机技术和控制技术等提供的技术基础,而且由于微型计算机和大规模集成电路的飞速发展,机电一体化还得到了充分的物质基础。由此可见,蓬勃发展的机电一体化技术必将运用于国内外的各行各业中。20世纪90年代以来,机电一体化技术己经开始向智能化的新阶段迈进,在这个深入发展的阶段里,一些人工智能技术、光纤技术以及神经网络技术如雨后春笋般的迅速发展,给机电一体化技术打开了一片新的发展天地。除此之外,机电一体化技术还涵盖了光学、通信技术以及微细加工技术等。
2、机电一体化的发展趋势
2.1绿色化。在如今高科技技术飞速发展的时代背景下,人们对生活水平的要求越来越高,在我们享受着美好环境带来的快乐的同时,也要注意对环境的保护,避免生态环境的破坏以及物质资源的减少。所以,工业生产发展的绿色化标准是我们共同追求的目标。绿色机电一体化的技术产品在当今时代一定会非常受欢迎。
2.2智能化。如今是一个智能化水平相对较高的社会,要想跟上社会的步伐,就要在机电一体化技术当中加入人工智能,实现机电一体化的智能化。实现智能化的方法包括加设一些控制理论基础以及引进源自于多方面的思维和方法,如计算机科学技术、心理学等。虽然说机电一体化的产品是无法达到与人同等智能水平的,不过其中高性能的微处理器具是绝对可以生产出低级智能产品的。
2.3网络化。网络技术的产生和发展给我们的日常生活带来了很多的方便。随着网络技术的发展普及,在网络技术的基础上产生的高科技技术也影响着我们的生活。比如说机电一体化体系中产品的远程监控终端设备在很多的领域中都有所体现,随着计算机技术的使用和不断推广,人们足不出户就可以享受到机电一体化技术带来的优越性,所以机电一体化技术逐步走向网络化是必然的发展趋势。
2.4模块化。机电一体化中的各项内容种类繁多,对其进行研究或开发难度很大,因此将机电一体化产品进行模块分割,划分单元是非常重要的,这虽然是一项非常困难而又复杂的工作,但也是一项具有发展前景的工作。
3、机电一体化在现代工程中的应用及影响
机电一体化由于其全面性、高效率性的特点在现代工程中得以广泛应用。特别是在电子技术方面,在机电一体化发展初期,就是电子技术与机械设备相结合,实现了机电一体化。现如今,机电一体化对电子技术的影响也最为广泛。机电一体化的应用实现了电子技术机械的可操作性、安全性。促进了电子技术的发展。机电一体化对现代工程的影响贯穿整个施工过程。以下将分为施工前、施工中两个方面分别介绍机电一体化对现代工程的影响。
3.1机电一体化在工程施工前的影响
(1)使施工需要准备的数据更加具有科学性。在施工前需要施工的要求设计施工图纸,同时也需要和实际施工现场相结合。有了机电一体化技术,有关图纸设计人员在进行现场勘察时,能够利用准确性能高的精准仪器对工程的关键部位进行实际测量,确保图纸的可操作性并减少图纸与施工现场的误差。这样能够有效的提高图纸的精度和质量。(2)为选择施工单位和施工材料提供了相应依据。施工单位进行投标时,需要根据设计图纸编制工程预算和施工组织设计。施工单位在进行施工组织设计工作的时候,可以根据高精度的检测仪器对现场进行精准的测量,这样能够减少施工与设计的误差,使施工设计更加规范。有关建设单位在进行招标时可以通过观察投标单位所提交的施工组织设计的规范性来判断这个施工单位对机电一体化技术的应用,甚至可以看出整个施工单位的资质。而施工单位对施工材料的选择也是这个原理,要选取与机电一体化设备相适应的施工材料,能够在双重方面提高工程的质量。
3.2机电一体化在工程施工中的影响
(1)在施工过程中对机电一体化技术的应用提高了施工工艺。随着经济的发展,人们的生活水平有了显著的提高。对现代建筑的要求也有了提高,不再仅仅满足于过去御寒的基本要求,而是在此基础上,更加注重房屋建筑的环保性能、舒适性、采光性等多方面的高品质要求。机电一体化技术的应用就能够满足人们对房屋建筑的高品质要求。由于机电一体化操作起来在很大程度上符合人们的思维方式,产出的建筑物也比较美观。(2)提高工程的准确度和速度。由于机电一体化综合了各方面的工程技术,并实现机械自动化,其在施工过程中的应用有效的提高了施工的效率,节省了施工时间,缩短了工期,减少了因为延误工期而赔偿的费用;运用了机电一体化的设备操作起来更加灵活,施工单位不用话费时间和成本去培养专门的设备操作人员;机电一体化的运用让机械设备的操作结果更加精准,减少了与设计图纸之间的误差,提高了工程的质量。(3)机电一体化技术大都实现了自动化或者半自动化,加上其中计算机技术的应用,机械设备在施工现场的监测过程中,如果发现施工人员或者施工技术出现了问题,能够启动自动报警工能,这样一来,能够有效的减少施工人员的危险和减少施工过程中的质量问题,即使在出现质量问题后,由于机电一体化设备的自动报警,有关人员能够在第一时间内做出应对措施,减少了施工单位因为时间问题造成的损失。(4)机电一体化之所以能够提高工程的施工效率是因为在使用了机电一体化技术后,减少了对施工材料、能源的损耗,加上其操作技术快,二者都促进了机电一体化高效率的性质。这样一来,机电一体化能够减少施工过程中施工材料的损耗,既节约了成本也保护了环境。同时随着机电一体化技术的发展,新型环保型建筑材料也得到了发展,被广泛应用于工程中,减少了对环境的发展,实现了经济的可持续性发展。同时机电一体化的智能化、区域化、网络化发展都也促进了经济的发展。
4、结语
在工程施工机械中,机电一体化得到广泛的应用,其使用价值也越来越高,机电一体化正逐步成为机械领域的发展方向,同时也为传统的机械行业带来了新的发展空间。在科学技术的各个分支高度发展以后,各分支之间的相互交融渗透是必不可少的,以机械技术、信息技术、电子技术为基础的机电一体化技术正是众多学科相互渗透融合的产物。
参考文献:
关键词:机电一体化;本科教学;人才培养;项目教学法
作者简介:王昊(1972-),男,安徽泗县人,上海电力学院能源与机械工程学院,副教授;吴懋亮(1970-),男,山东莱芜人,上海电力学院能源与机械工程学院,副教授。(上海 200090)
基金项目:本文系2011年上海市教委重点课程机电一体化原理项目(项目编号:20115301)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)10-0075-02
为了满足电力行业对机械类专门人才的需求,各电力高校均开设了机械设计制造及其自动化本科专业。该专业的主要特色是培养能够适应电力行业的机械类相关岗位的人才。前几年,该专业毕业生的就业形势喜人,但是,由于制造类相关行业广受金融危机的影响,导致近年来毕业生的就业情况不太理想。面对无法预知的金融危机以及制造业界不太乐观的就业形势,作为专业教师,应该思考怎样才能使学生更从容地面对求职择业问题。
机电一体化作为机械、电子和信息等多科内容融合的学科,在拓宽机械类学生知识面和就业面等方面将起到重要作用。加强该课程的学习,能明显提高学生素质,从而增加学生在机电一体化行业内的就业机会。本文认真思考了机电一体化原理在本科教学中的若干问题,以“机电一体化原理”教学为基础,论述该课程对学生的重要性并指出目前存在的问题,提出以拓宽学生的就业面为目的崭新的教学思路,并辅以项目教学法的教学改革方案,以及增设“机电一体化原理”课程设计的设想。
一、引导学生认识“机电一体化原理”的重要性
学生在学习“机电一体化原理”的时候,由于缺乏实际经验,加上该课程牵涉面很广,学习难度较大,因而学习热情不足。因此,在教学过程中,教师要想方设法、千方百计地引导和吸引学生充分认识“机电一体化原理”这门课程的重要性,从而激发学生的学习热情。
首先,应使学生明确,机电一体化是多学科交叉,相互渗透的综合性课程,广泛涉及机械技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、检测传感技术和系统总体技术等方面的内容。机电一体化技术是给传统机械加上“大脑”(计算机信息处理与控制),极大限度地延伸了机械的概念,使机电一体化产品几乎无处不在。例如,“机器人”作为最重要的机电一体化产品之一,已经成为现代工业控制的三大支柱之一。[1]
其次,针对现在机械专业学生机械基础扎实、电子基础薄弱的特点,认真学习“机电一体化原理”这门课程,将显著提高学生在电子方面的素养。通过课程讲解、实验教学、项目教学、课程设计等教学手段,学生深刻体会机电一体化的基本原理和设计方法。
最后,机电一体化的重要性还体现在很多产品,特别是高科技产品,难以将机械和电子部件完全分开。例如,机电设备设计及维护人员既要精通机械方面的知识,又要精通电子方面的知识。因此,掌握机电一体化原理,并将其应用到解决实际工程问题当中,已经成为机械专业的毕业生必须掌握的一项重要技能。
二、增加实验课时、加强实验室建设与整合
“机电一体化原理”理论学习固然重要,实验教学也同样重要。不少学校现有的“机电一体化原理”的教学大纲中,实验教学所占学时明显偏少,而且学生真正能动手完成的实验更是少之又少。因此,现有实验安排起不到锻炼学生的动手和实际操作能力的目的。
此外,很多学校实验室中的设备和科研条件并没有充分发挥出来。应该在现有的设备的基础上,广泛开拓思路,整合、组合、创造出新的机电一体化实验,以实现锻炼学生动手能力的目的。而且,实验室的工作条件和实验场所还需要进一步改善。实验设备也需要对机电一体化实验教学或辅助教学等方面,进行广泛市场调研,根据需要进行采购和扩充。
因此,必须在加强实验室建设的基础上,适当增加机电一体化的实验课时,才能真正使学生通过实验加深对机电一体化理论知识的掌握,体会机电一体化应用的目的。
三、激发学生在机电一体化行业内的就业思路
激发学生产生在机电一体化行业内就业的想法,是教学的重中之重。只有学生真正产生这种想法,才会产生学好“机电一体化原理”的动力。
目前,机械专业毕业生大多将自己的就业方向主观定位在纯机械领域。尽管机械制造业是非常庞大的产业,但就业机会终归有限。由于能力的欠缺,择业的时候,面对机电一体化行业广泛的就业机会,学生更多的是无奈。鉴于此,任课教师必须努力激发学生在机电一体化行业内的就业兴趣。
引导学生领悟,若是自己具备很强的机电一体化技术方面的素养,将会拓宽自己的就业面,从而为自己创造更多的就业契机。就算是学生毕业后选择在机械行业就业,若是在机电一体化方面有比较扎实的基础,也会开拓自己的视野,何况是现在科学技术、工程技术已经发展到机、电完美结合的阶段,完全分开的机械和电子几乎没有。
因此,在教学过程中,应该结合机电一体化行业激发学生的学习动力。具体来说,可以结合机械专业学生在机电一体化行业就业的实例,引导和激发学生的学习热情。另外,在教学过程中,也可以充分结合机电一体化产品的具体设计思路,引导学生如何跨越机械专业的局限,尽可能多地接触机电一体化领域。通过这些方式,学生们将会自然提升对机电一体化领域的兴趣,从而增加在机电一体化行业就业的主观积极性。
四、开展项目教学法、培养学生综合能力
为了使学生加强对机电一体化领域的认识,启发他们在机电一体化行业内就业的热情,“项目教学法”引入到机电一体化的本科教学工作中去。项目教学法在国外的职业教育中应用较多,目前在本科教学中还很少使用。为了让机械专业的学生通过项目直接深入到机电一体化领域,教师提出使用项目教学法。
项目教学法是一种在“做中学”的理论基础上发展起来的一种教和学的模式,这种教学法通过组织学生真实地参加项目设计,履行和管理项目的全过程,在项目实施的过程中完成教学任务,培养学生的实践能力、分析能力及其他关键能力。这种模式突破了传统的“以课堂为中心,以教师为中心,以教材为中心”的教学模式,强调使用的技能和知识创新,有效地交流课堂与社会生活的联系,充分展示现代教育“素质教育”的本色。[2,3]
项目教学法主要特点是与现实生活紧密联系,加强理论联系实际,有助于培养学生的多方面能力,更重要的是展示学生的创造性,培养了学生解决实际问题的能力。项目教学法的整个教学过程可以分为以下几个阶段:
1.拟定题目
学生自主分组或教师分组,查阅资料、主动思考,充分发挥主观能动性,拟定本小组的题目。教师在这个过程必须要干预,要求学生选定的题目具有创新性或实用性,特别是要适合该小组的特长和兴趣。要求项目既要体现学生的创新性、具备挑战性,又要切实可行、经过学生的努力可以完成。
2.可行性分析及方案设计
通过项目可行性分析及方案设计、确定项目进程计划,要求该进程安排基本与课堂教学进度并行,即:按照课堂教学的进度安排项目的实施进度,即首先是机械机构、执行机构,然后是计算机、控制系统和传感器系统等。教师必须认真检查各小组的可行性分析及方案设计。
3.项目实施要求学生按照工作进度实施并做阶段总结
这一阶段,对于学生在项目研究所用到的内容,有可能在课程学习中没有学到,要求教师指导学生进行再学习,以进一步挖掘学生的创造性思维。项目的实施过程中,学生将有大部分工作需要在实验室中完成,因此,在第三部分对实验室进行整合和扩建的过程中就必须要考虑这些问题。
4.项目考评
以小组为单位,认真考核学生完成项目的情况。针对机电一体化项目的各系统的设计、实现方式、功能和项目报告等进行考评。考评中要特别注意学生在完成项目的过程中发现问题和解决问题的能力。
5.项目拓展
建议学生以研究报告、学术论文的形式呈现本小组的研究成果。对于考评成绩优秀的小组可以组织学生以申报专利、参加竞赛的形式进一步拓展项目。
项目教学法可以极大提高学生的兴趣,激发学生的学习热情,挖掘学生的创造性思维,同时使学生以真正项目的方式接触到机电一体化的产品设计和项目管理。这种项目管理的经验,发现问题、解决问题和总结问题的能力和经验对学生而言非常宝贵。项目考评优秀的学生的科研论文和专利申请都将在学生毕业求职时增加不可或缺的砝码,将成为机电一体化行业的敲门砖。
五、增设“机电一体化原理”课程设计环节
现有的教学手段,还不足以提升学生在机电一体化行业的竞争力。作为项目教学法的补充,还可以通过增加机电一体化原理设计环节,从而更大程度上提高学生的机电一体化产品的设计能力。
课程设计时,要求学生认真回顾教师在课堂上所授要点,分析各要点对产品功能的实现及其特性的影响。希望学生在课程设计过程中,进一步理解、吸收和消化课程理论知识以及在项目教学法中所存在的尚未解决的问题。
课程设计课题要尽可能选择具有产业背景的实际课题,学生通过原理方案的设计、结构设计、传动系统的设计、执行机构的设计、控制系统的设计以及总体设计等过程,加深对机电一体化系统的总体认识。在指导过程中,注意培养学生的创新设计能力,充分发挥学生的创新潜能。此外,还要注意课程设计必须与项目教学法互补,对于项目教学法中没有涉及的部分,要适当加强。[4]
课程设计应着重培养学生熟悉机电一体化行业标准,全面掌握机电一体化产品设计规范和过程,并培养学生扎扎实实的工作作风。
六、结论
本文以拓宽机械类学生的就业面为主要目标,针对“机电一体化原理”本科教学的若干问题,进行了深入探讨和思考。以“机电一体化原理”教学为基础,论述该课程对学生的重要性,以及如何引导学生对该课程的重要性进行再认识。通过加强实验室建设,增加学生动手实践的机会,以拓宽学生的就业面为目的,激发学生的学习动力。提出项目教学法的教学改革方案,着重培养学生在机电一体化产品设计中的发现问题和解决问题的能力;该项目教学法与“机电一体化原理”课程设计相辅相成。期待机电一体化课程在提高综合素质、拓宽毕业生就业面等方面有所建树。
参考文献:
[1]张建民.机电一体化系统设计[M].北京:北京理工大学出版社,2006.
[2]曾励.机电一体化系统设计[M].北京:高等教育出版社,2004.
关键词: 机电一体化 现状 发展趋势
一、机电一体化的产生与应用
20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后,刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期,机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持,20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。
二、机电一体化的发展现状
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。
20世纪70年代~80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。
20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用也做了大量的工作,虽然取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
三、机电一体化的发展趋势
(一)智能化趋势
智能化是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。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。
(二)模块化趋势
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品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,也可以扩大生产规模,制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。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。
(三)网络化趋势
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、工业生产等领域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。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐,因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。
(四)微型化趋势
微型化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1cm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,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。
关键字: 机电一体化 集成电路 智能化 微型化 绿色化
一、机电一体化的形成和发展
随着第三次工业革命的发生,大规模集成电路的出现,特别是微微型计算机的发展,促进了机械技术与电子技术的相互交叉和相互渗透,并使机械技术与电子技术在系统论、信息论和控制论的基础上有机结合起来,形成了今天的机电一体化的技术。,使机械工业的技术结构、产品机构、功能、构成及生产方式发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
从机械产品发展到机电一体化产品分为四个阶段。第一个阶段,产品纯机械结构。第二阶段,在机械产品上添加电机、开关和其他元件形成的机电产品。第三阶段,是产品集成了电子技术以致软件变的有“智能”,此外还可以与上级的控制调节系统的信息流与通信流的相集成。第四个阶段,进一步将机械、电子和软件在空间上集成而形成的机电一体化产品。机电一体化已不是机械装置和电子装置的简单组合,而是机械、电子、控制、光学、信息技术和计算机技术的有机结合。而当到了20世纪90年代后期,机电一体化的概念又发生了重大而深刻的变化,智能控制技术和网络技术与机电一体化的结合,使它们又擦出了绚烂的火花,机电一体化进入了深入发展时期。
二、机电一体化的技术及其分类
(一) 机电一体化的核心技术
机电一体化技术是多种技术的融合。其核心技术包括计算机与信息处理技术、自动控制技术、传感与检测技术、机械制造技术、伺服传动技术五个方面。
计算机与信息处理技术他不仅仅指计算机的软件技术和硬件技术,还包括网络与通信技术、数据技术等。其中近年来蓬勃发展的现场总线技术不仅是一种技术,更重要的是一种思想。
自动控制技术是近年来最活跃的技术领域。继承典控制理论发展之后,人工智能控制的提出,这都对机电一体化技术产生了深远的影响。随着微型机的广泛应用,自动控制技术越来越多地与计算机控制技术联系在一起,成为机电一体化中十分重要的关键技术。
传感与检测装置是系统的感受器官,它与信息系统的输入端相连并将检测到的信息送到信息处理部分。传感与检测的关键元件是传感器。传感器是将被测量变换成系统可识别的、与被测量有确定对应的关系的有用的信号的一种装置。
机械制造技术是机电一体化技术的基础。它和其他几项技术的关系,是皮毛的关系。我们再次强调这一点,是要说明机械技术是机电一体化技术中的重要作用。无论机械设计、机械制造,还是机械工艺,潜力都很大。
伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,由微型计算机通过接口与这些传动装置相连接,控制它们的运动,带动工作机械运动。伺服传动技术是直接执行操作技术,而伺服系统是实现电信号到机械动作转换装置或部件,对系统的动态性能、控制质量功能和功能具有决定性影响。
(二) 机电一体化分类
机电一体化主要分为两大分支,即生产过程的机电一体化和机电产品的机电一体化。
生产过程的机电一体化意味着整个工业体系的机电一体化,机械制造过程的机电一体化、冶金生产的机电一体化、化工生产的机电一体化、纺织工业的机电一体化等。生产过程的机电一体化根据生产的特点又可以划分为离散制作过程机电一体花和连续生产过程的机电一体化。前者以机械制造业为代表,后者以化工生产流程为代表。
机电产品的机电一体化是机电一体化的核心是生产过程机电一体化的物质基础,传统的机电产品加上微机控制即可以转变为新一代的产品而新的产品较之旧产品功能强、性能好、精度高、体积小、更方便可靠。
机电一体化产品根据结构和电子技术与计算机技术在系统中的作用可以分为三类:
(1)原机械产品采用电子技术和计算机控制技术从而产生性能好、功能强的机电一体化的新一代产品,如微电脑洗衣机、机器人等。
(2)用集成电路或计算机及其软件代替的原机械的部分结构,从而形成的机电一体化产品,如电子缝纫机、电子照相机,用交流或直流调速电机代替原交流电机加速箱的机械结构等。
(3)利用机电一体化原理设计的全新的机电一体化产品如传真机、复印机、录象机等。
三、机电一体化发展的方向
1. 智能化
大多数复杂的机械设备存在着大滞后和强非线性,因而难于实现自动控制。所以应该在复杂的机械需要有高度的只能水平人工只能系统以便那些必要的场合能够代替人去执行各种任务。今后的机电一体化产品智能化特征越来越明显,智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术、人工智能技术、运筹学的发展。高性能、高速的微处理器使机电一体化产品完全可以代替人类一些简单而又经常重复的动作。
2.网络化
网络技术的兴起和飞速发展使各种远程控制和监视技术带来巨大的变革,由于网络的普及,促进了基于网络的各种远程控制和监视技术的发展,而且远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网、广域网技术使机械制造业发生了根本性变化,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统使人们在家里享爱各种高技术带来的便利与快乐。
3.模块化
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准的机械接口、电气接口和动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但十分有前途的事。如研制集减速、智能调速、电机与一体的动力单元,具有视觉、图象处理、识别和测距等功能的控制单元以及完成各种典型操作的机械装置。由于利益冲突,近期很难制定国内或国际上的这个方面的标准,但可以通过组建大企业来逐渐形成。
4.微型化
微型化兴起于20世纪80年代末,是机电一体化的新的发展方向,其表现形式是微电子机械系统。微机电一体化产品,泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品。并向微米、纳米发展。当将这一成果用于实际产品时,就没有必要区分机械部分和控制器了,机械和电子完全可以“融合”,机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起,组成一种自律元件。微机电一体化的产品体积小、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越性能。
5.自带能源化
自带能源化是指机电一体化产品自身带有的能源,无需外部供电。能源一直是科学家的研究重点。太阳能电池、燃料电池和各种高性能的大容量的电池相继产生。给许多场合,无法使用电能,而对于运动的机电一体化产品,自带能源有其特有的好处和优势。
6.绿色化
工业的发达给人们带来了巨大的变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重的污染。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,机电一体化产品绿色化主要指,使用时不污染环境。能回收在利用的产品。
总结:
机电一体化技术可以用来设计新型的机电一体化产品,改造旧的机电产品,使机电产品的面貌大大改观,达到功能增强、体积减小、重量减轻、可靠性提高、性能价格比大大改善的目的。机电一体化已从单纯研究机械技术、微电子技术、信息技术、材料技术等发展成为一门有机融合各项技术的一个整体。而融合各种技术的机电一体化技术的优势将变得越来越明显,它必将有力的促进机电产品的创新和开发,在高科技和经济发展中起到举足轻重的作用。
参考文献
1.李建勇.机电一体化技术.北京:科学出版社,
2.王中杰。智能控制综述。基础自动化
关键字:机电一体化核心技术应用范围发展趋势
中图分类号: TU85文献标识码:A
机电一体化技术是将机械技术、信息技术、电工电子技术以及其他技术等进行有机结合,并综合的运用在实际工作中去的一项跨学科综合技术,在经济飞速发展的今天,机电一体化技术被广泛的应用。
一 机电一体化的核心技术
机电一体化是各项技术的综合,其核心技术主要机械技术、系统技术以及自动控制技术等,下面本文就简单的介绍机电一体化中的核心技术。
(一)机械技术
可以说,机械技术是机电一体化技术的基础,该技术的重点是怎样和机电一体化技术相协调,并利用其新技术来更新自身的发展观念,实现机械技术在结构上和性能上的转变,既能够满足体积和重量减少的要求,也能够实现提高精度改善性能的目标。
(二)系统技术
机电一体化中的系统技术就是以整体的概念组织和应用相关的技术,并从全局的角度出发,将总体分解成相互联系的各个系统单元。在该技术应用中,接口技术是一个关键的因素,是实现系统技术中各个部分相互连接的重要保证,因此说对于接口技术需要重点把握。
(三)自动控制技术
自动控制技术就是在自动控制的理论下根据经验和实际情况进行系统设计,设计后的系统仿真,该技术包括了速度控制系统、高精度定位控制系统以及自适应控制系统等,能够实现自动的信息记录和检索。
(四)计算机技术
计算机技术在机电一体化技术中占据着重要的地位,计算机技术和信息技术相融合,能够实现信息的高精度交换和存取,运算速度快且精确度高,同时计算机技术还包括了人工智能技术以及神经网络技术等,这些技术的应用对于机电一体化技术的发展都起到了重要的作用,所以说计算机技术是机电一体化核心技术中的关键因素。
(五)传感检测技术
传感检测技术是机电一体化技术系统中的感受器官,能够实现自动控制和自动调节,传感检测技术的功能越强大,整个系统的自动化程序就越高,因此说要采取措施提升传感检测技术的功能强度,促进机电一体化技术的发展。
二 机电一体化技术的主要应用范围
(一)数控机床
数控机床及相应的技术经过发展已经在结构和功能上获得了明显的提升,机电一体化技术的应用更能够实现操作和控制上的高精确度。如在开放性设计中,实现硬件结构和功能模块的层次性和兼容性,并符合接口的标准,这样能够提高使用效益;再如机电一体化技术能够为数控机床操作提供面向车间的编程技术,并能够实现二维和三维加工的动态仿真。除此之外,应用机电一体化技术还能够实现软件的模块化设计,这样既能够丰富数控功能,也能够实现对数控机床操作的多渠道控制。
(二)钢铁工业中的应用
机电一体化技术在钢铁工业中的应用主要在于交流传动技术的应用,随着电力技术的发展,该技术获得了飞速的发展,数字技术的发展带动了交流传动取代直流传动。现在无论是较大容量的电机或者是较小容量的电机,都能够使用同步的电机或者是异步电机实现可逆平滑调速。这一进步要得益于机电一体化技术的发展。
(三)制造业中的应用
在制造业中,机电一体化技术中的柔性制造系统能够带动制造业的快速发展,该系统是计算机化的制造系统,是由计算机、数控机床以及自动化仓库等组成的,在机电一体化技术的带动下,能够实现随机的且实时的进行制造生产,并且其生产能力能够满足制造业的需求,尤其是适用于多品种的小批量生产中更能够发挥功效。
三 机电一体化技术的发展趋势
上文中从机电一体化的核心技术及其广泛的应用两个方面进行了论述,随着科技的进步,机电一体化技术也朝着更为广阔的空间发展,下面本文就从以下几个方面论述几天一体化技术今后的发展趋势。
(一)数字智能化
计算机网络技术的发展为机电一体化的数字智能化设计奠定了坚实的基础,例如虚拟设计、集成制造等都将在今后的发展中成为可能。数字智能化要求机电一体化技术产品需要具备高可靠性、可维护性以及便捷操作性的特点,同时,高性能以及高速的处理使得机电一体化的产品具有一定程度的人工智能也是可能的,由此可见,数字智能化是机电一体技术今后发展不可避免的一大趋势。
(二)微型化
微型化是指机电一体化技术想着微型机器以及微观领域的方向发展,微型化起源于上世纪八十年代,随着技术的不断进步已经获得了较快的发展,微机电一体化的产品具有体积小的特点,这样能够大大的降低生产的能耗,节约生产成本,同时由于体积小运动灵活,能够广泛的在军事及医疗方面应用,具有其他技术不能够比拟的优势。由此可见,机电一体化技术向着微型化的方向在不断发展,有可能实现超精密技术的突破。
(三)模块化
机电一体化技术下的产品种类繁多,生产厂家众多,要研制出具有标准接口、动力接口等的机电一体化产品十分困难,但是有十分必要,因此说模块化是机电一体化技术发展中十分艰巨的任务,但是也是不可避免的一种趋势。例如研制出具有智能调速的机电一体化动力单元,具有图像处理和测距等功能的控制模块,这样能够更加清晰的进行操控,也能够在这些模块的基础上研发新型的产品,能够为机电一体化产品的生产厂商提供广阔的发展前景。
(四)集成化
机电一体化技术的集成化发展,这其中既包括了其核心技术的相互融合和渗透,也包含了各种产品的优化和组合,集成化能够实现机电一体化产品在生产中的同时加工、装配以及检测等多道工序,提高加工效率。为此可以将机电一体化系统中的各种功能进行分解,使各环节在实现协调运转的基础上再通过各项技术措施和硬件基础将各个功能层次实现联合,达到集成化发展的状态,这样能够使其性能和功能实现最大化。今后机电一体化的产品向着多品种和小批量自动高效生产的方向发展,为了保证生产顺利,集成化是一个具有潜力的发展趋势,能够将机电一体化技术的功能充分的发挥。
(五)绿色化
科学技术在带来便利的同时也会造成一定程度的污染,给生态环境造成破坏,所以可持续发展已经成为当前各行各业发展的大趋势,所以机电一体化技术的发展也要朝着绿色化的方向发展,实现产品生产的低能耗、低污染,产品使用之后还能够循环利用,高技术的绿色化发展不仅是今后发展的趋势,也是技术发展不能够忽视的一个关键因素。
结束语:机电一体化是一项综合性很强的技术,它融合了机械技术、信息技术等多个学科的知识,随着技术的不断进步各种技术的有点相互融合实现了机电一体化技术的不断发展。本文就以此为出发点,从机电一体化技术的核心技术、在实际中的应用以及该技术今后的发展方向三个方面进行了论述。技术的进步带动了机电一体化技术的发展,希望其在今后的发展中能够有更广阔的前景。
参考文献:
[1] 阮瑞雪 浅谈机电一体化技术及其发展趋势 科技信息,2011年第17期
[2] 关善武 浅谈机电一体化技术的现状和发展趋势 新课程(中),2009年第S1期
[3] 张克明 浅谈机电一体化技术发展状况与趋势 中国科技博览,2012年第19期
【关键词】机电一体化技术 人才需求 调研
【中图分类号】G717 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2015)17-0027-05
一 调研目的
调研吴中区及周边机电类企业,通过对企业的用人标准、用人层次、招聘途径、员工培训以等各个方面的调研,分析企业对机电一体化专业人才需求、岗位要求、素质能力等方面的要求,探寻机电一体化专业人才培养中的关键问题和教学体系设计的思路,调整我校机电一体化专业下一步建设和发展的方向,为我校机电一体化专业办出特色、办出成效,为人才培养目标的修订奠定基础。
二 调研对象
调研对象为机电类国有、民营、外资等企业人事经理、部门经理、技术骨干、我校机电专业毕业生。具体企业有苏州新火花机床有限公司、苏州宝玛数控设备有限公司等企业。
三 调研方法
1.典型调研
重点调查与我校机电专业长期紧密合作的企业。调研该企业的生产岗位,岗位要求,企业招聘要求,员工的学历结构,企业管理制度,企业文化生活等。采用企业参观、企业骨干访谈等形式。
2.重点调研
重点调查近两年机电一体化专业毕业生。调研毕业生所在的企业、工作岗位、岗位要求、企业管理、企业文化等。
3.抽样调研
针对开办本专业来,抽样采集优秀企业生的典型案例。调研优秀毕业生成长过程中,基本素养、知识结构、能力结构等要素与个人成才的关系。
四 调研内容
1.现状及发展趋势
机电一体化技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础,是提高现代化制造产品质量和劳动生产率的重要手段。随着高新技术的快速发展,机电一体化技术在现代工业生产中得到广泛的应用,机电一体化产品的种类变得越来越广泛,在各行各业自动化生产、制造、运行与维修及其他环节中都占据了极其重要的战略地位。用高新技术来改造传统产业,而且新技术本身也要形成产业化。
2.人才供需状况
调研苏州产业结构,装备制造产业内的企业所占比重较高,图1说明苏州产业结构中装备产业内的企业占到35%。
3.岗位技能情况
本次主要调研17家企业,了解企业的主要生产产品,企业的基本性质,企业的主要岗位,以及主要岗位的基本要求等。表1为调研企业的主要信息。
苏州市教育科学“十二五”规划课题“中职机电专业‘工学六合一’人才培养模式的实践研究”(批准号:130502171)
本次对近两年的毕业生调查中,对于机电一体化技术专业所覆盖的职业岗位群进行汇总。用人单位对机电一体化技术专业毕业生所开设的岗位分布情况如下表2所示。机电一体化技术专业毕业生主要从事机电一体化设备的运行、安装、调试、检测和维护等相关的岗位,也有部分营销及售后服务和生产管理工作。
在近两年机电一体化专业毕业生调查中,不同性质的企业对近年来我校毕业生的整体素质和能力基本肯定,各单位对我校机电一体化技术专业毕业生的岗位能力提出不同的要求,见机电一体化专业岗位专项能力表。
五 调研分析
1.从业人员分析
企业中,目前招聘人员的途径主要是通过传统媒体广告招聘、校园招聘会、人才资源中介机构、内部员工推荐、现场招聘会、网络招聘等形式。职业学校学生主要以校园招聘会招聘为主。图2为企业员工招聘渠道与招聘数量比例图。
图2 企业员工招聘渠道
对于各个岗位人才层次需求,不同类型的企业需求有很大的不同,但是总体趋势是:技术工人的人才层次集中在高职和中专学生,现场管理人员集中在高职和本科学生;设计人员通常集中在本科生。其中调研的13家企业普遍认为高职学生基本素质好,基本功扎实,自我学习能力强,业务能力提升快,有团队合作精神,也更便于管理,而且到具体岗位后,上手较快,并能胜任多个岗位需求。图3为企业员工学历层次分布图。
图3 企业员工学历层次分布
对于现场管理人员来说,企业偏向选择高职生和本科生,这部分人员都需要从基层做起,了解具体产品的生产工艺流程,能在现场指导工人解决生产加工中出现的问题。对于选择高职还是本科生,企业的使用部门更多的是要看其工作中的表现和适应能力,并不是太注重其学历。图4为企业员工技能等级分布图。
图4 企业员工技能等级分布
2.课程设置分析
根据调研,明确机电一体化专业主要面向的职业与岗位,掌握具体岗位主要业务工作。表4为机电一体化职业岗位分析表。
结合企业具体岗位要求,将其细分于专业课程内,
并机电一体化专业的职业能力与课程相对应。
3.招生就业分析
2013、2014年我校招收的590名五年一贯制学生中,机电一体化技术专业人数稳定于13%。图5为2013、2014年江苏省吴中中等专业学校五年制专业招生比例。
近两年,机电一体化技术专业毕业学生共190人,就业率100%,专业对率92%。在175名专业对口人名中,按机电产品制造、机电产品维修、机电产品销售三个就业方向,见图6:机电一体化技术专业就业方向比例图。
4.同类院校分析
我校周边开设机电一体化技术专业的职业学校有苏州高等职业技术学校、苏州工业园区职业技术学校、苏州相城中等专业学校,它们都是江苏省联合职业技术学院的分院或办班点,它们具有相同的机电一体化技术专业人才培养方案。我校五年一贯制按江苏城市职业学院招生,在江苏城市职业学院机电一体化技术专业的框架内,结合我校的特色,制订出符合我区及苏州市对机电一体化专业的需求而开发的人才培养方案。
以开发的两分人才培养方案进行对比,我校的人才培养方案在修订中,更具特色,主要呈现以下几个特点:(1)岗位任务与职业能力更加细化。我校机电一体化技术专业在岗位工作任务与职业能力的分析上,围绕机电产品安装与调试、机电设备维护与维修、机械零部件生产、机电产品质量检验与管理、机电产品售后服务等核心岗位,更加具体,对职业能力要求与素质更加细化,培养方向更加清晰。(2)职业能力结构更加真实。我校机电一体化技术专业将职业能力培养细分为专业能力、社会能力、方法能力的三个维度,并呈现出具体的内涵。人才培养方案的实施更具可操作性。(3)课程的教学内容与要求更具针对性。我校机电一体化技术专业所包含的课程从课时分配、主要教学内容及要求、教学实施建设、考核方法等方面进行描述,为课程实施带来更大的便利。
六 调研结论
1.人才培养定位准确
在充分调研的基础上,我校机电一体化技术专业以“培养与我国社会主义现代化建设要求相适应,德、智、体、美全面发展,具备良好的职业道德和职业素养,从事机电一体化设备的运行、安装、调试、检测和维护等相关岗位的技术工作,适应生产、建设、服务和管理一线需要的发展型、复合型和创新型的技术技能人才”,作为人才培养目标,定位清楚,方向明确,符合企业、学生、家长的要求。
2.人才培养途径有效
我校在该专业的开办中,主要通过以下途径来完成人才培养。
第一,以专业建设提升专业内涵。在学校宏观调控下,机电一体化专业团队紧抓各种机遇,以专业建设为抓手,全面提升机电一体化专业内涵。在专业建设中,积极参与省市级各项评估,反复锤炼机电一体化专业的办学能力。近年来,专业教学设施设备得到不断充实,师资队伍不断壮大,教学管理更加规范,学生就业形势更加喜人。2013年机电一体化专业被评为省品牌专业。
第二,以课程改革促进教学效果。加强校企合作,在“工学六合一”教学模式下,开展课程改革。以机电一体化技术专业人才培养方案为纲领,开发专业课程标准,以建设校级、区级、市级精品课程为抓手,建设校本特色教材、课程资源库。
以校企联动、引入企业生产案例改革实训课程教学。建立学校专业教师与企业工程师联合教学团队,指导机电一体化专业学生技能训练。将企业生产案例引入校园,转化为教学内容,贯穿于实训教学中,提高学生技能训练的针对性与实效性。通过第三方(企业工程师、区技能鉴定员)对技能训练进行考核,提高考核的公平性。
第三,以技能竞赛提升实践能力。校技能节中车工、钳工、维修电工等项目的开设,为机电一体化专业学生技能的选择提供很大的平台。积极参与苏州市技能竞赛,更大程度地提升师生技能的水平。
第四,以“三创”基地引导创业意识。机电一体化技术专业所在系部,建立了学校“车娱水”洗车行、“衣香坊”洗衣房,为机电一体化专业学生提供了创业平台。课余时间在“三创”基地工作,提高学生创业意识,增加了创业的机会,提高服务能力。
3.教学改革成效明显
机电一体化技术专业人才培养目标的要求,推动教学工作必须进行一系列的改革。首先是建设好一支教师队伍。一方面以名师工作培养班、青年教师培养班的开设,梳理我校教师教育教学理念,增加现代职业教育改革意识。另一方面通过一些培训,提高教师职业教育的各项能力。其次是大力提升课堂教学效果。结合职业学校学生特点,加强理实一体化、项目化教学,转换教师角色,实现学生由被动学变为主动学。再次大力改革评价方式。将结果性考核转变为过程性考核,尝试学校考核转变为第三方考核,从而实现学生考核的合理性、公平性。
4.师资实力雄厚
机电一体化技术专业有着一支知识扎实、技能过硬、理念先进的教学团队,能够胜任好机电一体化技术专业的各项教育教学工作。第一,校内教学团队。机电一体化技术专业教师现有24人,师生比1∶16,其中研究生学历(硕士学位)达到29%,高级职称达到8.3%以上,获得机电专业相关的技师资格达到100%。第二,兼职教师团队。聘用苏州新火花机床有限公司高级工程师高×强等8名企业专家、苏州工业职业技术学院温×芳博士等4名高职校教授参与教育教学工作。外聘教师为该专业教育教学注入更多新鲜的元素,为办出特色专业提供有力的保障。