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一、智能化的概况
智能化理论是开发及研究如何延伸、如何模拟人的智能理论。作为当今新兴计算机科学技术的一个分支,人工智能化技术充分解释了智能的本质,并在此基础上生产出一种和人类智能有类似智能反应的智能机器。电气工程行业研究与电气有关科学研究及控制,如电子电气技术、信息收集与处理等,智能化技术的应用,可以在不同程度上提升自动化控制的工作效率,减少成本投入,将工程控制人员从原来比较复杂的工作中解放出来,既减轻了员工的压力,又能安排他们去进行其他项目工程且不影响电气工程自动化控制的效率,实现人力资源的合理分配。把计算机技术应用到电气工程中早有先例,事实证明具有很强适应性和实用性,高端技术作为计算机的一个分支,电气工程自动化控制已把智能化技术带到工作中去,事实表明这种应用模式已见成效。
二、电气工程人工智能技术的特点
1、不用建立控制模型。控制器是传统的自动化过程必不可少的,如果被控制对象动态方程较复杂,传统的控制自动化过程就无法对其进行准确的控制,以至于在对此进行模型设计时会出现很多无法估量、无法预测等问题。如果没有解决好这些问题,就会直接影响所设计出来模型的精确性,将直接导致实际工作中工作效率的大幅降低。而智能化控制器的使用可以减少对被控对象模型的设计工作,从而在源头上解决了无法估量等问题,保证不再需要建立控制模型。
2、便于调整控制电气系统。智能化技术可以影响控制和调节时间,同时对系统的控制程度也能调节,从而能大大地提高其自身的工作性能。此外,在对电气设备进行调节控制的过程中,智能化技术进行自行调节通常只需要改变相关数据,而不需要专业的技术人员进行操作。甚至,它还可以在一定程度上进行远距离的控制,这体现了电气工程无人控制的自能化这一最终目标。因此,智能化技术在运用过程中具有便于对电气系统进行调整控制的极大好处。
3、有较强的一致性。智能化技术有较强的一致性,尤其是在处理不同数据的问题上,智能化技术的一致性表现的更加明显。在所输入的数据较为陌生的情况下,通过智能化技术也可以获取到较高的估值。控制效果在很大程度上取决于被控制对象的相同与否。智能化技术在对部分对象进行控制时即使没有及时采取相关的措施,也能有较好的控制效果,有时也会出现控制对象的改变导致控制达不到预计的效果的现象产生。
三、人工智能技术在电气工程中的应用
在电气工程自动化的很多环节中,人工智能技术都得到了良好的运用,在本文中,我们主要以人工智能在电气设备的控制、设计、故障诊断及日常的操作的影响这四个方面来具体谈一下人工智能在电气工程自动化中的应用表现。
1、日常管理中的应用
人工智能技术的应用对于电气工程建设自动化水平的提高有着重要的作用,同时对电气工程日常管理方面的工作也带来了很大的影响,使设备操作、电流调整的界面被简化,实现了日志以及报表的生成和存储的自动化。此外,人工智能技术在电气系统日常操作中的应用一方面可以对不同文件的规格和样式进行规范、使各种操作被简化,一方面还使这种操作更加的简单易行并具有可视性。
2、电气设备控制中的应用
在电气工程中,可以实现流通、分配、交换和生产增强的一个重要的环节就是电气的自动化控制,增强控制自动化水平,就可以使财力、人力方面的资金投入得到缩减,系统运行的质量和效率得到提高。人工智能具体应用于电气设备控制的方式主要是神经网络控制、模糊控制以及专家系统控制,其中,模糊控制因其本身的简单性以及联系实际的紧密型,在实际中得到了最多的应用。
3、电气设备故障诊断中的应用
在人工智能相关技术中,应用于电气设备特别是发电机和变压器的故障诊断方面最多的是神经网络、模糊理论和专家系统。比如说在对发动机和电动机的故障进行诊断时,运用了人工智能化的诊断方法,并与模糊理论和神经网络相结合,使相对比较强的神经网络和故障诊断知识模糊性一起进行了诊断,提高了诊断的准确性。不同于原先的以设备故障的非线性、复杂性和未知性作为依据的低效率的故障诊断方法,人工智能方法的采用使诊断的准确率得到了大大的提高。
4、电气设备设计中的应用
电气设备的设计需要应用到电气自动化专业中的电力电子技术、电机、变压器等很多方面的专业知识,是一个极端具有复杂性的过程,需要投入很多的物力、财力和人力。而在电气设备的设计过程中应用人工智能技术,就可以以很快的速度计算出人脑很难计算的非常繁琐的问题并实现过程的模拟,大大提高设计工作的效率和质量。同时,在电气设备的设计中,要对不同的算法在不同的实际情况中的具体使用予以注意,如优化设计通常使用遗传算法,开发性设计通常采用专家系统方法。此外,要保证设计工作的较高的效率和较好的质量,还需要相关工作人员在人工智能软件应用方面具备足够高的能力以及足够多的工作经验。
四、结束语
综上所述,在电气自动化控制工程中智能化技术已经非常常见,并在逐步的向着更广更深的方向发展,会使得电气工程自动化变得更加简单,同时智能化也在不断发展变化的,这样在电气工程中的应用将更加广泛,所以智能技术在电气自动化控制中可发挥最大的效用,促进电气诊断故障、优化设计和智能控制等方面。
如果说互联网改变了信息基础设施,那么移动互联网则改变了资源配置方式。如末梢神经般深入人类生活方方面面的互联网,不仅产生出科学家梦寐以求的海量数据,而且催生了云计算方法,使计算能力获得飞速提高。科学家早已发明的“机器学习”方法在互联网领域大展身手,从根据用户兴趣自动推荐购物、阅读信息,到更准确的网络翻译、语音识别,互联网越来越智能化。人工智能从互联网中汲取力量,终于王者归来,并正在酝酿一场堪比历次技术革命的大变革。
面对这样的变革,许多科技界的领军人物都开始探讨它可能带来的潜在风险。同时也不乏专业人士质疑它兑现奇迹的能力。但作为技术的追求者与信仰者,我深信不疑的是,我们既不能高估技术的短期作用力,更不能低估它的长期影响力。
从纵向发展来说,业界通常把人工智能分为三个阶段:第一阶段,弱人工智能;第二阶段,强人工智能;第三阶段,超人工智能。实际上,目前所有的人工智能技术,不管多先进,都属于弱人工智能,只能在某一个领域做得跟人差不多,而不能超越人类。
人工智能恐惧论者担心,当有一天超人工智能到来,人类会不会被机器所控制?对此,我可能比大多数人都更保守一些。在我看来,人工智能永远不会到那一步,很可能连强人工智能都到不了。未来,机器可以无限接近人的能力,但是永远无法超越人的能力。
当然,仅仅是无限接近人的能力,就已经可以产生足够大的颠覆性。因为计算机在有些方面实在比人强太多了。但是,在情感、创造性等很多领域,机器是无法超越人类的。
更重要的是,在技术与人的关系上,智能革命与前几次技术革命又有着本质的差异。从蒸汽革命、电气革命到信息技术革命,前三次技术革命,都是人去学习和创新这个世界,但是人工智能革命,因为有了深度学习,是人和机器一起学习和创新这个世界。“机器学习”的本质之一,就在于从人类大量行为数据中找出规律,根据不同人的不同特点、兴趣提供不同的服务。
未来,人和工具、人和机器之间的沟通,可能完全是基于自然语言的。你不需要去W习怎么使用工具,比如怎么打开电视会议系统,怎么去调节空气净化器,你只要说话,它就能听懂。人工智能的使用方式会让人生活得更好,而不是像过去的机器那样让人感到难受。人工智能的应用会极大地提高工作效率,是推动人类进步的因素。
从六七年前开始,百度就已经认识到,人工智能将是照亮又一个新时代的火种,并在当时几乎无人看好的情况下,大规模投入这一领域。
而在国际上,谷歌从搜索领域,微软从遍布桌面的应用领域,亚马逊从电商领域都积累了海量的数据和计算能力,它们与大学实验室里的科学家一起,几乎同步认识到人工智能的新浪潮正在涌动,并且纷纷大力投入,建树颇丰。
无论中外,企业界在这场技术革命中的主导作用日益明显。
2016年夏天,我在硅谷待了几周。有一天,跟斯坦福大学的几位学者聚餐。一位教授朋友跟我说:我们学术界现在已经不太想做深度学习了。因为我们根本做不过工业界。你们每年投入人工智能研究有多少预算?我们不敢想象。
除了投入力度,工业界的数据丰富程度也是学术界无法比拟的。像谷歌、百度这样的公司,正好处在互联网的中心位置,每天都会产生海量的搜索数据、定位请求等各方面的数据。
越来越多的人工智能科学家从知名院校的实验室跳槽去了谷歌,去了百度……就是因为高校无法提供研发人工智能所需要的海量数据,也无法承担计算硬件集群的巨大成本。
当然,智能革命的兴起,还需要政府的力量。
客观地说,中国整体的人工智能技术水平以及人才的厚重程度,现在还是落后于美国的。但是在局部我们可以领先,中国有自己的优势。比如数据方面,中国有14亿人口,7亿多网民,从任何一个单一市场的角度来讲都是全球最大,能够获得数据的能力也是全球最强。中国还有一个很强的政府,有能力把很多数据统一起来。
我们注意到,欧美等发达国家已经纷纷从国家战略层面加紧布局人工智能。2016年,除了美国政府先后《国家人工智能研究与发展战略计划》等三份报告,人工智能另一重镇英国也于12月关于人工智能的战略报告,主张以发展人工智能来提升企业竞争力、政府治理能力和综合国力。由此可见,世界大国政府层面的人工智能竞争意识已日趋浓厚。在这方面,中国政府也不遑多让。
2015年3月,总理在政府工作报告中提及“互联网+”的概念。4个月后,国务院了《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》,其中就已提到“人工智能”。2016年5月,国务院再次颁发《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》,正式提出人工智能产业纲领。
2017年3月,百度获得国家发展和改革委员会批准,联合数家科研机构倾力筹建“深度学习技术及应用国家工程实验室”。作为国内唯一一个深度学习领域的国家工程实验室,将着重发力于深度学习技术、计算机视觉感知技术、计算机听觉技术、生物特征识别技术、新型人机交互技术、标准化服务、深度学习知识产权七大方向;站在国家的高度,致力于解决我国人工智能基础支撑能力不足等问题,全面提升智能产业的国际竞争力。
这可以看作政府层面对“中国大脑计划”的一个初步回响。
关键词 工业强省 智能化 发展方向 突破点
中图分类号:TP18文献标识码:A
Intellectualization Development of Powerful
Province Depending on Industry in Guizhou
WU Maonian
(School of Science, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025)
AbstractThe paper first discusses the position and function of intellectualization development of powerful Guizhou province depending on industry. Secondly, it proposes some breakthroughs and methods in intellectualization development of powerful province depending on industry.
Key wordspowerful province depending on industry; intellectualization; the direction of development; breakthrough
为了应对金融危机和保持经济增长,国务院提出了行业振兴规划,国务院先后确立并通过了钢铁、汽车、纺织、装备制造、船舶工业、轻工业、石化产、电子信息业、有色金属和物流业十个行业振兴规划。经过几年的初步发展已经初显行业振兴带来的各种好处。2010年贵州省领导经过仔细调研,提出了工业强省战略,随后确立了贵州工业的十大振兴计划。它们是电力、煤炭、化工、装备制造、有色、建材、烟酒、钢铁、高新技术、民族制药和特色食品十大振兴产业。振兴计划明确提出以产业振兴为目标,以增强创新能力为核心,加强统筹部署,凝炼共性关键技术,集中力量加快推进。为了更好的发挥科学技术在工业强省中的地位和作用,贵州省科技厅在在2011年初启动了,《贵州省科技支撑工业十大产业振兴实施方案(2011-2015年)》①。实施方案明确,加快科技重大项目的实施与科技创新成果的推广应用,支撑贵州省重点产业振兴;发展高新技术产业,改造和提升传统产业,推动产业结构的调整和升级,培育新兴产业,创造新的市场需求和经济增长点;加强企业技术创新能力建设,加快建立以企业为主体、产学研用紧密结合的技术创新体系,增强企业综合竞争力;提升科技在推进新型工业化进程中的支撑能力,为加速发展、加快转型、推动跨越做出切实贡献。实施方案提出,五年间,全省科技投入保持持续增长,财政应用技术研究与开发资金年均增长20%,全社会研究与发展(R&D)经费投入占全省生产总值的比重达到1.2%;创新服务体系进一步完善;专利申请量保持35%的年均增长率,专利授权量保持30%的年均增长率;在化工、装备制造、冶金、有色等重点领域形成产业集群,拥有一批具有市场竞争力的高新技术产品,高新技术产业产值占国内生产总值的比重达8%以上;节能环保、新材料、新能源、生物产业年均增长率达到25%左右,成为贵州战略性新兴产业领域新的增长点;民族医药产业发展能力不断提升。
随着对工业强省战略认识的加深,各级领导逐步认识到新的省领导提出的工业强省中的工业已经不在是传统意义下的工业,而是新型工业。那么新在那儿呢?本人认为将最新的科研成果与贵州的工业有机结合起来的工业化道理就是新型工业。综合上述信息,作者认为贵州的工业强省道路应该着眼于新型工业,即是在工业的发展道路上需要大力引进现代科学技术。尽管贵州工业强省战略还有不少问题,但作者认为在工业强省的大路上我们应该做到放眼世界新科技成果、重视国内新技术和高级人才、立足用好用足贵州省内的工业基础和人才。作者在此探讨一下贵州工业化道路上的人工智能技术应用做一个较为详细的说明,其他的新科学技术的应用类似。
人们普遍认为,计算机将会向网络化、智能化、并行化方向发展。二十一世纪的信息技术领域将会以智能信息处理为中心。人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)②,是一门由计算机科学、控制论、信息论、语言学、神经生理学、心理学、数学、哲学等多种学科相互渗透而发展起来的综合性新学科。作为一门边缘新学科得到世界的承认并且日益引起人们的兴趣和关注。不仅许多其他学科开始引入或借用AI技术,而且AI中的专家系统、自然语言处理和图象识别已成为新兴的知识产业的三大突破口。对人工智能的研究,由于研究角度的不同,形成了不同的研究学派。这就是:符号主义学派、连接主义学派和行为主义学派。人们普遍认为,计算机将会向网络化、智能化、并行化方向发展。二十一世纪的信息技术领域将会以智能信息处理为中心。
目前人工智能主要研究内容是:分布式人工智能与多智能主体系统、人工思维模型、知识系统、知识发现与数据挖掘、遗传与演化计算、人工生命、人工智能应用(如:模糊控制、智能大厦、智能人机接口、智能机器人等)等等。人工智能研究与应用虽取得了不少成果,但离全面推广应用还有很大的距离,还有许多问题有待解决,且需要多学科的研究专家共同合作。未来人工智能的研究方向主要有:人工智能理论、机器学习模型和理论、不精确知识表示及其推理、常识知识及其推理、人工思维模型、智能人机接口、多智能主体系统、知识发现与知识获取、人工智能应用基础等。
同时如下的这则2006年的信息也让人兴奋:“今年初,牡丹江市金跃集团与韩国文豪斯株式会社签订合作协议,欲引进人工智能高新技术及相关技术和产品落户牡丹江,在中国大力开发人工智能高新技术市场。该项目研发的具有自主知识产权的最新一代人工智能高新技术,其研发成果已经远远超出了国内软件的发展速度,在世界人工智能软件研发领域也走在前列,在国内可首创人机对话的先河,市场潜力大,科技含量高。项目建成后,将形成集研发、推广、销售于一体的人工智能软件研发和生产中心,该项目全面启动后,年可实现销售收入2~5亿元人民币,年可实现利税1亿元人民币以上,年销售利润率40%。该项目成功运作不仅可填补我市高科技软件研发技术的空白,而且还可带动我市相关传统产业提档升级和市直利税的增长。”
综合贵州的实际省情和目前人工智能的发展,笔者认为可以从以下几个方面去突破。
(1)结合贵州十大产业中的电力和装备制造,智能化是一个重点发展的方向。现在智能电网的研究何义应用都正处于起步阶段,抓住这个机会,加大科技投入这个领域,力争或者具有世界先进水平的核心技术是重点。智能化机械制造业是目前的一个热点研究,充分利用国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心和省部共建教育部现代制造技术重点实验室等的研究基础,做好围绕现在制造技术的装备制造业发展。
(2)由于贵州十大产业中的煤炭、化工、有色、建材、钢铁均需要对资源的挖掘开采,具有智能化的资源开采设备开发和二次开发是重要的内容。同时科学合理的对资源开采也是一个关键。充分利用国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心、省部共建教育部喀斯特环境与地质灾害防治重点实验室和省部共建教育部现代制造技术重点实验室等的研究基础,做好长期合理利用资源为贵州绿色、健康发展。
(3)民族制药和特色食品应该是贵州的重要特产之一,在国内具有较好的基础。首先贵州植物非常丰富,是民族制药的重要基础,现在已经形成了国内最大的民族制药基地。现在国家也在大力加大中药制药力度,所以政府应该重视与相关部门联系,充分利用教育部绿色农药与农业生物工程重点实验室、教育部西南药用生物资源工程研究中心和贵州省中药材繁育与种植工程实验室等机构的研究基础,加大新药的开发使之具有自己的知识产权才是长远之计。其次特色食品也是贵州省的一个品牌,比如国内知名的老干妈辣椒。尽管贵州具有很好的原材料,但是目前品牌单一和传统的制作方法使得产量较低,必须加大科研程度,使得具有智能的机器能代替目前的手工制作,增加产量。
注释
【关键词】电力系统;继电保护装置;自动化系统;智能化
【中图分类号】TM774
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158(2012)10-0296-01
引言:随着社会的进步,科学技术的发展,电力自动化系统也随之迅速发展起来,电力系统的自动化水平直接关系到电网的安全、经济以及优质的运行,而电力系统的自动化系统发展在很大程度上取决于继电保护装置的自动化系统的发展,因此,加强继电保护装置的自动化水平,不断增加电力系统低于事故的能力,使电力系统运行管理手段科学化和先进化,保证电力系统安全高效的运行具有重要的作用和价值。
一、电力系统继电保护自动化系统的现状
经济与社会的发展使得电力系统自动化不断向着更高的水平发展,继电保护作为保护电力系统正常运营的重要手段,也突破传统模式,不断探索革新。从上世纪70年代,我国便开始了对继电保护技术的研究和发展,各个高校也相继开始了对不同原理和不同型式的微机继电保护装置的研究。最先通过鉴定并在系统中获得应用的是在1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置,保护装置的应用为我国继电保护发展揭开了新的篇章。
现在的继电保护与从前相比较在意义上与手段上都有了质的飞跃,原本仪表检测、事故信号等单一的管理模式开始向以计算机技术应用为主要手段的自动化管理模式转变,除了提升系统安全保障力度之外,在安装、调试、操作上也简便许多,还能实现无人值守自动化管控目标。现代化的电力自动化继电保护装置先进,功能强大,可靠性非常强,为相关人员的管理工作带来了无数便利。当然,同时我们也要看到,继电保护的运行环境尚未完全改观,在管理上也存在着一定漏洞,现代化电网对继电保护的高要求也促使继电保护安全管理必须不断完善,提升管理水平,弥补管理漏洞,这有利于电力自动化继电保护充分发挥自身的优势与性能,实现对电力系统的全方位管理和监控。由于电力产业的发展,电力自动化继电保护在国民经济中也占据了越来越重要的地位,因此,加强对继电保护现状的探索和研究,不管我完善电力系统相关的安全管理,对于经济建设和发挥发展来说意义重大。
二、继电保护自动化的发展趋势
(1)计算机化
随着电力系统对继电保护的要求不断提高,除了基本的保护职能外,还需要对故障信息和数据的整理和存储。强大的通讯能力和快速的数据信息存储以及保护装置与其他控制装置和调度设备的信息需要数据信息和网络资源联网,这就要求继电保护装置不仅仅是保护还要具备计算机的功能。继电保护装置的计算机化和微机化是电力系统发展的总趋势,在满足电力系统要求的前提下,企业应该在考虑经济效益与社会效益的同时,思考如何提高继电保护装置的计算机化和微机化,从而提高继电保护的可靠性。
(2)智能化
人工智能技术与继电保护相结合,在一定程度上能加快电力系统的计算速度人工智能网络的神经网络是运用一种非线性映射的方法,在很多难以列出方程式的复杂的非线性问题上利用神经网络的方法,解开这些线性问题十分简单。其中如遗法算法、模糊逻辑和进程规划等在求解复杂问题的能力上也都有其独特的方法,因此人工智能技术在电力系统继电保护的自动化技术上发挥着重要作用,为继电保护技术中一些常规方法难以解决问题提出了确实可行的办法。
(3)网络化
计算机网络为各个工业领域提供了强大的通信手段,影响着各个工业领域的发展。继电保护的作用指是切除和预防故障,缩小故障带来的损耗,几点保护装置在处理故障信息时,受到的故障信息数据越多,对故障的性质、位置及和故障位置的距离才能判断的更准确,这是相对于一般非系统保护下,实施保护装置的计算机联网的最大好处。在实现了计算机联网化后,继电保护能根据系统的运行方式和故障数据的数据分析,自动生成保护原理和规律,从而实现保护装置的自适联网设备,提高保护的可靠性与准确性。微机保护网络化在未来的发展趋势上可以大大提高保护设置的性能与可靠度,实现这种微机保护的条件就是将全系统的各个设备的保护装置用PC机进行网络连接,从而实现各个主要设备问的数据共享和分析比较,用这种保护网络化对电力系统的几点保护进行自动化管理和监督。
(4)保护、控制、测量和数据通信一体化
将保护、控制、测量和数据通信一体化的计算机装置就地安装在保护设备的旁边,将保护设备中所有的数据进行整理和分析,通过计算机网络传送到电脑主控室,从而实现对系统的保护和对运行中出现的故障进行数据分析和控制。实现了继电保护装置的网络化、计算机化和智能化,继电保护装置就相当于是一套多功能的、高性能的PC机,是整个系统运行的智能终端控制和监督平台,因此,每一个保护装置都可以直接从网上获取系统运行中的故障和信息数据,并且将这些数据和信息从送到网络监控中心和其它保护装置系统中去。
三、总结
目前,虽然我国电力系统继电保护装置及其技术得到快速的发展,但是随着计算机技术、通信技术以及信息技术的快速发展,电力系统继电保护装置面临着新的发展趋势,继电保护装置计算机化将会随着科学技术的发展向智能化,网络化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展,将会极大的成都的提高继电保护装置及其技术的自动化水平,以促进电力系统更加的安全可靠的运行,真正实现安全高效的运行,为电力企业和国家创造更大的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]王晓明.浅析电力系统的继电保护存在问题与措施[J].中国科技纵横,2010(11):124—125
[2]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京:中国电力出版社,1999:103—104
关键词:机电一体化 应用现状 发展趋势
中图分类号:TH-39 文献标识码:A 文章编号:
一、 机电一体化技术简介
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。
二、 机电一体化技术的应用领域
上世纪90年代以来,机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术、微细加工技术等进入了机电一体化,出现了光机电一体化和微机电一体化的新分支。同时对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,以及学科体系和发展趋势都进行了深入研究。人工智能技术、神经网络技术及光纤技术也为机电一体化技术开辟了广阔的发展天地。
(一)数控机床领域
数控机床技术也是机电一体化技术的典型应用,现在,我国生产的普通级数控机床,加工精度已经达到5,精密级的加工中心加工精度已经可达1,而我国自主研发的应用于军工等特殊领域的超精密数控加工,其加工精度可达0.01级别。除了加工精度的不断提升,数控加工技术的发展还体现在以下几个方面:
1、采用多级网络技术,增强系统的组合能力,可以实现多机互动,构成复杂加工系统,也方便车间管理,可以通过网络实施监控生产状况。
2、WOP技术和智能化技术的应用,为客户提供面向车间的编程技术,利用数控系统可以对加工过程进行模拟仿真,同时在加工过程中可以在线诊断故障实现模糊控。
3、采用多CPU、多总线式结构,以提高数控机床的智能化程度,提供更好的人机交互界面和更高的控制性能。
(二)计算机集成制造系统
计算机集成制造系统是指由一个多级计算机控制硬件结构,配合一套订货、销售、设计、制造和管理综合为一体的软件系统所构成的全盘自动化制造系统。它是当前世界制造业发展的最新趋势,它的出现,打破了传统的生产部门的划分,而实现了从经营决策、产品开发到生产经营管理的有机结合。计算机集成制造系统将一件产品从下订单到送到客户手中的整个生产销售过程作为管理对象,有助于实现全局动态的最优综合。
(三)工业机器人
机器人技术是典型的机电一体化技术,而随着工业现代化进程的不断推进,工业机器人已经广泛应用于汽车装配、食品加工、计算机设备制造等各个工业领域之中。工业机器人的大量应用,一方面提升了产品质量,另一方面使得工业品成本大幅度降低、产量快速升高,企业的利润得以大幅度提升。随着超大规模集成电路技术的快速发展,以及神经网络与模糊控制等先进算法的发展,具有多种感知能力、可实现复杂逻辑判断、思维与决策的智能化机器人已经开始应用,这类机器人可以根据现场环境实现动态的路径规划,有良好的人机交互界面,可以在复杂环境中独立行动。
三、 机电一体化技术的发展趋势
随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展,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。未来机电一体化的主要发展方向有:
(一) 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。
(二) 智能化
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。虽然使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。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,则是完全可能而必要的。
(三)网络化
伴随网络技术的飞速发展,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是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,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
(四) 微型化
国外称其为微电子机械系统,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。
(五) 循环化
设计环境友好型的绿色机电一体化产品,具有远大的发展前途。机电一体化产品的循环化主要是指使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。
(六)光电化
光机电一体化技术是由光学,光电子学,电子信息和机械制造及其他相关技术交叉与融合构成的综合性高新技术是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它丰富和拓宽了光机电一体化技术的内涵和外延。光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合,是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。,是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品,具有很高功能和附加值;光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现,使用和发展的技术。总结:机电一体化技术对创新新型经济的贡献已经显现,成为当今工业生产的主流技术,并拥有广阔的发展前景。我国的机电一体化技术经过20多年的发展取得了较大的成就,但是与发达国建仍有相当大的差距,机电一体化技术是各种高新技术的升华,需要多学科、多技术和多机构的共同结合与努力才能不断提高其应用水平。
参考文献:
[1] 吴立《对机电一体化技术发展趋势的探讨》[J].科协论坛2007(04).