【文章內(nèi)容簡介】 電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、 CA D／ CA M 系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。 發(fā)展“機(jī)電一體化”而臨的形勢和任務(wù) 機(jī)電一體化工作主要包括兩個(gè)層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提高一步；二是開發(fā)自動(dòng)化、數(shù)字化、智 能化機(jī)電產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。 （一）北京“機(jī)電一體化”工作面臨的形勢 （ 1）在 700 余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中，有 60%以上的企業(yè)用微電子技術(shù)改造機(jī)床設(shè)備、工業(yè)窯爐、風(fēng)機(jī)電泵、生產(chǎn)過程的任務(wù)還未完成需要量的一半。 （ 2）北京工業(yè)系統(tǒng)還有 2021 余臺(tái)機(jī)床設(shè)備亟需用微電子技術(shù)進(jìn)行改造；在已改造的近 6500 臺(tái)機(jī)床設(shè)備中，大約有 15%需進(jìn)一步改造。 （ 3）北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近 250 座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術(shù)進(jìn)行改造；且 610 座已改造過的工業(yè)爐窯也很有進(jìn)一步應(yīng)用模糊技術(shù)進(jìn)行二次改造的必要。 （ 4）北京工業(yè)系統(tǒng) CAD 應(yīng)用還有較大差距。目前，北京工業(yè)品設(shè)計(jì)， C AD 應(yīng)用率僅 17%（而美、日等國已超過 85%；國內(nèi)先進(jìn)地區(qū)也超過了 30%）； CA D 的覆蓋率才達(dá)到 11%（而全國 C AD 應(yīng)用工程領(lǐng)導(dǎo)小組指出，“八五”期間大中型企業(yè)要達(dá)到 35%，中小型骨干企業(yè)要達(dá)到 15%— 20%；到“九五”時(shí)，按國務(wù)委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板）。 （ 5） 北京 工業(yè)系 統(tǒng)共 有改 造價(jià) 值的各 種風(fēng) 機(jī)電 泵裝機(jī) 容量 50 萬千瓦，尚 49 萬多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進(jìn)行改造的任務(wù)，占總?cè)蝿?wù)量的 %左右。 （ 6）工業(yè)是全市能源消耗大戶。 1992 年，北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的 %.而北京是一個(gè)能源嚴(yán)重缺乏的城市， 1992 年北京工業(yè)系統(tǒng)萬元產(chǎn)值能耗折合標(biāo)煤為 噸，比上海的 噸高 57%，比天津的 噸高 14%，比先進(jìn)的工業(yè)化國家高近 9 倍。因此，北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務(wù)非常重，而電力電子技術(shù)是節(jié)能降耗的王牌。 ，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約 有 3 萬種，每年約開發(fā)試制新產(chǎn)品 3000 種，更新周期很長。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。 1993 年，北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品約 837 種，在當(dāng)年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占 %左右。其中：機(jī)械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約 1200 種，機(jī)電一體化產(chǎn)品不到 150 種機(jī)電一體化產(chǎn)品所占比例僅 4%強(qiáng)；儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品 35 0 種，機(jī)電一體化產(chǎn)品210 種，機(jī)電一體化產(chǎn)品所占比例為 60%；輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649 種，機(jī)電一體化、智能化產(chǎn)品 15 種，機(jī)電一體化、智能化產(chǎn)品所占 比例約 %；汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為 萬元，每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費(fèi)用約 300 元，不是總成本的1%；與國外約 28%的先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)；與國內(nèi)先進(jìn)水平相差一半左右。 ，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重，且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來北京的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題，有 企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機(jī)電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成 本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設(shè)備。這是解決機(jī)電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時(shí)，可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。 另外，從市場需求的角度看，由于我國 研制、開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進(jìn)口量都比較大，因此亟需發(fā)展。 （二）北京“機(jī)電一體化”工作的任務(wù) 北京在機(jī)電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品，促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代?？偟哪康氖谴龠M(jìn)機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻(xiàn)。 （ 1）大力采用模糊技術(shù)，工業(yè)爐窯改造應(yīng)上新臺(tái)階 國內(nèi)外成功的范例表明，應(yīng)用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計(jì)算機(jī)和 PID 技術(shù)好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時(shí)要大力推廣應(yīng)用模糊技術(shù)，到 2021 年，對應(yīng)該進(jìn)行改造但尚未改造的近 25 0 座工業(yè) 爐窯 要用模 糊 技術(shù) 等先 進(jìn)電 子信 息技術(shù) 改造完畢，其中采用模糊技術(shù)改造要在 80%. （ 2）積極采用數(shù)控技術(shù)，機(jī)床高備改造要達(dá)新水平 對機(jī)床設(shè)備的改造重點(diǎn)應(yīng)放在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用上。根據(jù)需要和可能，到 1995 年，北京應(yīng)該改造的機(jī)床設(shè)備（ 8420 臺(tái)）的改造率要達(dá) 80%以上，到本世紀(jì)末要改造完畢。 （ 3）努力推廣變頻調(diào)速技術(shù)，風(fēng)機(jī)電泵改造要攀新高度 風(fēng)機(jī)、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電 20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用作為重點(diǎn)來抓。到 1995 年，應(yīng)該采用變頻調(diào)速技術(shù)改造的風(fēng)機(jī)、電泵要改造完 60%；到本世紀(jì)末，北京的風(fēng)機(jī)、電泵和其它調(diào)速電機(jī)要普遍；采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)。 （ 4）優(yōu)先應(yīng)用 CA D／ CA M 技術(shù)，工業(yè)設(shè)計(jì)水平提高要有新目標(biāo) 北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，設(shè)計(jì)工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業(yè)系統(tǒng) CA D 的應(yīng)用率為 17%， CAD 的 覆蓋率為11%，到 1995 年應(yīng)分別達(dá)到 20%和 15%，本世紀(jì)末，要力爭分別達(dá)到 55%和 45%. （ 1）總體目標(biāo)：到 1995 年全市的機(jī)電一體化產(chǎn)品數(shù)應(yīng)不少于800 種， 2021 年，應(yīng)不少于 2021 種，機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)電一體化率分別達(dá)到 25%和 60%. （ 2）單項(xiàng)目標(biāo)： 機(jī)床數(shù)控化率： 1995 年，產(chǎn)量數(shù)控化率達(dá) 5%，產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)16%； 2021 年，分別達(dá) 12%和 40%. 汽車電子化程度： 1995 年，平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費(fèi)用不少于 1000 元，在整車成 本中所占比例不低于 3%；到 2021 年分別不少于 3000 元，不低于 8%. P LC 的開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間，開發(fā)能力要穩(wěn)居全國首位：“九五”北京要成為全國主要的 P LC 生產(chǎn)基地之一。 “電力電子”開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術(shù)和第三代電力電子器件的開發(fā)技術(shù)。“九五”期間第三代電力電子器件的生產(chǎn)要形成經(jīng)濟(jì)批量。在電力電子產(chǎn)品應(yīng)用方面，“八五”期間，開關(guān)電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品；交流變頻調(diào)速裝置要達(dá)到批量生產(chǎn)程度；高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯：“九五”，北京要形 成一個(gè)具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 模糊控制器的開發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術(shù)控制器的開發(fā)生產(chǎn)基地，開發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術(shù)控制系統(tǒng)典型產(chǎn)品來；交逐步將模糊技術(shù)應(yīng)用于家用電器中。 1995 年，空調(diào)器、洗衣機(jī)、電冰箱、吸塵器、電風(fēng)扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達(dá)到 1 20%、 5%、 15%、8%左右。到本世紀(jì)末，北京家用電器模糊技術(shù)普及率要達(dá)到 50%以 上。 其它機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)能力：微機(jī)控 制多色印刷機(jī)要穩(wěn)居全國第一；電子醫(yī)療儀器的開發(fā)、生產(chǎn)爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產(chǎn)量上全國領(lǐng)先；在“八五”期間，以 30 萬千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組為代表的發(fā)電設(shè)備要形成綜合配套能力，打出規(guī)模效益來；數(shù)字化、智能化儀器儀表，自動(dòng)化裝置要上品種、上批量?? 總之，機(jī)電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，又是開啟北京機(jī)電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機(jī)電一體化”發(fā)展兩方面的目標(biāo)，那么，到本世紀(jì)末，北京就會(huì)形成一個(gè)銷售額超過 200 億元的機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)。其中， 數(shù)控機(jī)床、機(jī)電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設(shè)備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機(jī)電一體化裝備銷售額可超過 150 億元， 機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍，也是機(jī)電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。 第三篇 一 體化技術(shù)發(fā)展 機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 1 數(shù)字化 微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床 和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。 2 智能化 即要求機(jī)電產(chǎn) 品有一定的 智能 ,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在 CN C 數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能 I/O 接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混 沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā) 展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。 3 模塊化 由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一