【文章內(nèi)容簡介】 二章 機電一體化技術(shù)概念以及發(fā)展狀況機電一體化技術(shù)在自動化領(lǐng)域中應(yīng)用甚廣，現(xiàn)代的自動化技術(shù)都離不開電，電與機械密切相連。從硬件和軟件兩個方面加以分析，硬件包括主機（機械本體）、傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和接口等；軟件是按人的意志編成的計算機程序，通過信息使硬件更好地發(fā)揮作用。研制這些硬件和軟件的技術(shù)統(tǒng)稱為機電一體化技術(shù)。（1）主機技術(shù)（即機械技術(shù)）首先，應(yīng)從設(shè)計上加以提高，如采用新材料，改進結(jié)構(gòu)，提高剛性，減輕重量，實現(xiàn)模塊（組件）化、通用化、系列化和標準化，確保系統(tǒng)整體的可靠性。其次，要考慮制造工藝問題，如選定適當?shù)募庸ぴO(shè)備，制造合理的工藝裝備，制定先進的工藝規(guī)程和按科學方法制訂生產(chǎn)計劃進行生產(chǎn)管理等。(2)傳感器技術(shù)可根據(jù)用途分為檢測系統(tǒng)自身的內(nèi)部信息傳感技術(shù)和檢測對象的外部信息傳感技術(shù)兩類。信息傳感方式有光、電、流體和機械等。（3）控制技術(shù)(主要指信息處理技術(shù))機電一體化與微電子學的進步和信息處理設(shè)備的普及是分不開的，要進一步提高機電一體化水平就必須提高信息處理設(shè)備的功能及可靠性，其中包括模/數(shù)或數(shù)/模轉(zhuǎn)換的可靠性，分時處理輸入輸出的可靠性和抗干擾性等。（4）驅(qū)動技術(shù)驅(qū)動方式根據(jù)不同的動力源可分為液壓、氣動和電動3種。液壓與氣動的驅(qū)動系統(tǒng)較為復(fù)雜，包括泵、閥、油缸（氣缸）、過濾器和管路等。現(xiàn)在應(yīng)用較廣的是電動驅(qū)動機構(gòu)。（5）接口接口是一種連接設(shè)備，包括許多信息傳輸線及邏輯控制電路。接口設(shè)備的優(yōu)劣關(guān)系著被連接設(shè)備發(fā)揮作用的程度。因此，接口技術(shù)是機電一體化中較為突出的問題。機、電兩部分的相互結(jié)合必須靠接口來實現(xiàn)。軟件技術(shù)就比較復(fù)雜了，它是人類智能和經(jīng)驗的具體表現(xiàn)，也是利用硬件的有效手段。軟件一般叫做“程序系統(tǒng)”或“軟設(shè)備”，是實現(xiàn)計算機自動控制、提高計算機使用效率、擴大計算機功能的程序的總稱。凡是程序設(shè)計均可稱之為軟件工程。一般將軟件分為系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序系統(tǒng)兩大部分。系統(tǒng)程序包括程序設(shè)計語言、編譯程序及操作系統(tǒng)；而應(yīng)用程序系統(tǒng)則包括專用程序語言及程序庫、計算機輔助設(shè)計等。一項重要的工作是推行軟件標準化，使之具有互換性和通用性。其中包括了程序標準化、模塊化和各種程序的固件化。數(shù)據(jù)庫的建立、作業(yè)描述語言的開發(fā)、語言理解或文字理解等軟件問題也是十分重要的。軟件和硬件的關(guān)系十分密切，正如車身與車輪的關(guān)系一樣，必須協(xié)調(diào)發(fā)展。機電一體化技術(shù)涉及的科學領(lǐng)域十分廣泛。機械技術(shù)包括機構(gòu)學、機械加工、精密技術(shù)、液壓、氣動技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)；共性技術(shù)包括傳感器技術(shù)、控制論及控制技術(shù)（伺服技術(shù)、順序控制、計算機控制）等。利用機電一體化技術(shù)制造出來的產(chǎn)品被稱為機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品多種多樣，現(xiàn)已發(fā)展到機群或系統(tǒng)，并已向自動化車間或工廠發(fā)展，現(xiàn)今工廠自動化、辦公室自動化、家庭自動化的“三A”革命也離不開機電一體化產(chǎn)品?！皺C電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業(yè)注冊時最先創(chuàng)用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結(jié)合。國內(nèi)早期將“機電一體化技術(shù)”與“機械電子學”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。80年代，信息技術(shù)嶄露頭角。微機的性能提高，為更高級的機電一體化產(chǎn)品所采用，典型的機電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機床、工業(yè)機器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。微機作為關(guān)鍵技術(shù)引人了飛行器系統(tǒng)后，使機械一電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應(yīng)用。信息技術(shù)驅(qū)使機械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動系統(tǒng)。這樣，對機電一體化的系統(tǒng)設(shè)計方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并行工程設(shè)計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進人了機電一體化，產(chǎn)生了“光機電一體化”的新領(lǐng)域。進人90年代，通信技術(shù)進人了機電一體化，機器可像機器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展，和半導(dǎo)體技術(shù)以光刻為基礎(chǔ)的方法以及和傳統(tǒng)機電一體化微型化方法的結(jié)合，開創(chuàng)了以精密工程和系統(tǒng)集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術(shù)的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進入了21世紀。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(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步?？v觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，未來機電一體化將朝著光機電一體化、機電微型化、網(wǎng)絡(luò)模塊化、仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。更加廣泛的學習電工技術(shù)、電子技術(shù)、電氣CAD、機械制圖、機械原理、機械CAD/CAM、材料科學、計算機語言與程序設(shè)計、微型計算機(含單片機)原理及應(yīng)用、公差與技術(shù)測量、電氣控制、機械制造基礎(chǔ)、自動控制系統(tǒng)、數(shù)控加工技術(shù)、數(shù)控機床與數(shù)控系統(tǒng)，還得進行必要的實驗和實習訓練:如電工技術(shù)、電子技術(shù)、上機操作，機械CAD/CAM軟件應(yīng)用(上機操作)、微機、電氣控制、自動控制系統(tǒng)、技術(shù)測量(含公差)，鉗工實習、車工實習、電工實習、電子實習、生產(chǎn)實習等，學會最基本的儀表操作、數(shù)控車床加工與編程、和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用等。并且能活學活用，有機地把這些專業(yè)融合在一起，發(fā)現(xiàn)其中的必然聯(lián)系。第三章 辦公自動化概念以及發(fā)展狀況辦公自動化(Office Automation，簡稱OA）是將現(xiàn)代化辦公和計算機網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)合起來的一種新型的辦公方式。辦公自動化的內(nèi)涵和外延IT隨著信息技術(shù)和機電一體化技術(shù)的迅猛發(fā)展而不斷擴展和豐富多彩。 OA的發(fā)展 OA的發(fā)展歷程我國OA起源于20世紀70年代，迄今已有30多年的發(fā)展歷程，辦公自動化大致可劃分為四個發(fā)展階段：第一階段：以復(fù)印機、個人計算機的出現(xiàn)和使用為主，還停留在沒有聯(lián)網(wǎng)的年代。OA系統(tǒng)國外以微軟公司的Microsoft Office和IBM公司的辦公套件Louts 123為代表，國內(nèi)以金山公司的WPS、CCED為代表。其文檔處理能力較差、協(xié)作型工作處理能力和企業(yè)級信息集成能力較差。由于計算機以個人辦公為主，各部門計算機之間缺乏信息溝通和共享的渠道，因此信息處于高度孤立狀態(tài)。第二階段：以個人計算機的大量普及和聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟為依托，企業(yè)建立了Intranet內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，以一些基于C/S（Client/Server，客戶端/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)的公司內(nèi)部信息管理軟件為代表，但沒有功能良好的應(yīng)用系統(tǒng)支持協(xié)同工作，仍然是以個人辦公為主，信息依舊比較孤立。第三階段：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和協(xié)同辦公技術(shù)趨于成熟，以網(wǎng)絡(luò)為中心，以工作流為主要存儲和處理對象，實現(xiàn)了工作流程自動化，讓群體協(xié)同工作成為可能，打破了第一代OA系統(tǒng)中的信息孤立狀態(tài)。除個人辦公軟件外，IBM公司LotusDomino和微軟公司Exchange群件技術(shù)逐步引入，以開通企業(yè)網(wǎng)站、實施ERP（Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計劃）和CRM（Customer Relationship Management，客戶關(guān)系管理）為主。該階段難以實現(xiàn)異地辦公，企業(yè)資源無法延展，系統(tǒng)開發(fā)和使用復(fù)雜，投資昂貴，推廣困難。第四階段：國內(nèi)認為OA是以知識管理為核心的新一代辦公自動化系統(tǒng)，而國外目前很少使用OA這個概念，而多以門戶（Portal）和平臺（Platform）為主。該階段的企業(yè)OA系統(tǒng)是集信息處理、業(yè)務(wù)流程和知識管理為一體的新型應(yīng)用系統(tǒng)，能夠體現(xiàn)“知識管理”的核心理念。通俗地講，知識管理是指在恰當?shù)臅r間，將正確的知識傳給合適的人，讓他們采取最恰當?shù)男袆?，以避免重?fù)錯誤和重復(fù)工作，從而提高企業(yè)整體辦公效率。 OA的發(fā)展現(xiàn)狀目前在我國，辦公自動化尚未完全社會化，在相當長的一個階段，電子文件和紙質(zhì)文件將長期并存，國內(nèi)OA廠商雖然大大小小有幾十家，但就目前市場而言，還有許多地方差強人意。具體表現(xiàn)在開發(fā)商水平參差不齊，部分軟件產(chǎn)品質(zhì)量不高，對OA的理解起點不高，導(dǎo)致OA系統(tǒng)與其它系統(tǒng)集成度差，售后服務(wù)差。而國內(nèi)企業(yè)的OA程度大多處在第二、第三階段，且分布很不均勻，少數(shù)一流企業(yè)的OA程度很高，可以為高層決策提供支持，但絕大多數(shù)企業(yè)信息化程度很低，且企業(yè)信息化水平和普及程度因行業(yè)、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平而存在很大差異。 OA的發(fā)展趨勢未來的OA會呈現(xiàn)出以下幾個明顯的特點：（1）綜合化和智能化。未來的企業(yè)OA系統(tǒng)將同企業(yè)其它信息資源有效地融為一體，更為智能地為企業(yè)決策提供依據(jù)。（2）以“知識管理”為核心。知識管理是一種全新的經(jīng)營管理模式，它實際上是一種信息化應(yīng)用系統(tǒng)，以企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)和組織已經(jīng)獲取的信息，定位于擁有專門技能的人，通過協(xié)作和企業(yè)培訓傳遞這些知識，讓整個組織能有效地利用知識，建立知識門戶和快速響應(yīng)系統(tǒng)。（3）移動辦公。隨著計算與通信融合和移動通訊的發(fā)展，移動辦公的時代正在來臨。移動辦公是基于移動通信平臺開發(fā)出來的現(xiàn)代電子辦公系統(tǒng)。為適應(yīng)企業(yè)異地辦公和隨時隨地辦公，未來企業(yè)OA系統(tǒng)將會具備移動辦公的特性。（4）用SOA（serviceoriented architecture，面向服務(wù)的體系架構(gòu)）標準。SOA是一種用于構(gòu)建分布式系統(tǒng)的方法，它允許企業(yè)在其應(yīng)用程序開發(fā)過程中把精力集中于業(yè)務(wù)流程，而先不去關(guān)注有關(guān)集成或應(yīng)用程序底層實現(xiàn)問題，與目前流行的構(gòu)建業(yè)務(wù)架構(gòu)平臺有相同的思想，即“業(yè)務(wù)導(dǎo)向、技術(shù)無關(guān)”。業(yè)務(wù)導(dǎo)向是指在開發(fā)一個業(yè)務(wù)系統(tǒng)時工作重心放在用戶的業(yè)務(wù)需求上，在此基礎(chǔ)上能夠在業(yè)務(wù)架構(gòu)平臺上迅速搭建出成熟的業(yè)務(wù)模型；技術(shù)無關(guān)是指把底層技術(shù)與具體業(yè)務(wù)模塊進行徹底的分離，因此企業(yè)信息化過程中可以把主要精力放在對業(yè)務(wù)的理解和構(gòu)建上，而無需關(guān)注具體的實現(xiàn)手段。同樣，基于SOA的企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)會反映出與業(yè)務(wù)模型的緊密結(jié)合。（5）人性化。隨著企業(yè)OA功能的不斷擴展，使用隨之會越復(fù)雜。同時各企業(yè)內(nèi)部情況各異，業(yè)務(wù)與需求也不盡相同。因此就要求OA系統(tǒng)必須遵循人性化設(shè)計，能夠根據(jù)不同的用戶需求進行功能組合，將合適的功能放在合適的位置給合適的員工訪問，實現(xiàn)真正的人本管理。在人類發(fā)展的歷史長河中，只有不斷地創(chuàng)新才能獲得不斷地進步，當新的思想、體制、工具等取代了舊的一切時，人類社會才能得到發(fā)展，這是社會發(fā)展的必然趨勢。因此，企業(yè)必須打破舊有的、故步自封的觀念，以發(fā)展的眼光不斷研究和接受新事物，才能獲得企業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。實施辦公自動化能夠使企業(yè)更好地運用網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)信息共享，促進內(nèi)部資源的交流，實現(xiàn)日常管理工作的無紙化辦公，提高辦事效率，降低企業(yè)成本，為將來進一步的網(wǎng)絡(luò)化營銷、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)打下基礎(chǔ)。其目標是以確保系統(tǒng)實用、可靠、先進為原則，構(gòu)造企業(yè)級通信平臺，實現(xiàn)電子郵件管理；建立以信息流轉(zhuǎn)為核心的辦公自動化系統(tǒng)；結(jié)合公共信息管理、個人事務(wù)管理以及檔案管理，在統(tǒng)一工作桌面下實現(xiàn)企業(yè)級信息共享，建立業(yè)務(wù)流程自動化、圖文傳遞電子化、文檔一體化等的辦公自動化系統(tǒng)，最終提高企業(yè)工作效率和管理水平，增強企業(yè)的競爭力；還可借助于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把企業(yè)的有關(guān)信息對內(nèi)對外進行實時發(fā)布，以提高企業(yè)形象和知名度，增強企業(yè)的凝聚力。而且，實施辦公自動化能夠在企業(yè)中營造一種爭先創(chuàng)優(yōu)、吐故納新的工作氛圍，對企業(yè)的發(fā)展也是一種很好地促進。因此，實施好辦公自動化對企業(yè)的長遠發(fā)展能夠起到至關(guān)重要的作用。第四章 機電一體化和辦公自動化設(shè)備以及關(guān)系辦公自動化設(shè)備包含兩方面：一是硬件設(shè)備、二是軟件系統(tǒng)。辦公自動化設(shè)備的硬件部分：以計算機為主，打印機、復(fù)印機、傳真機、掃描儀、投影機、光盤刻錄機、數(shù)碼相機、移動硬盤、U盤為輔助工具。辦公自動化設(shè)備的軟件部分：電腦操作系統(tǒng)、文字處理軟件、圖片處理軟件、影音處理軟件、表格和數(shù)據(jù)處理軟件、聊天軟件、保密軟件、網(wǎng)絡(luò)硬盤和一些控制軟件等等。機電一體化是多種高新技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物,它是在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上,在計算機、傳感器和軟件技術(shù)三者的支撐下發(fā)展起來的。機電一體化技術(shù)不僅僅局限于機械和電子技術(shù)的結(jié)合,而且結(jié)合檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自控技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、精密機械技術(shù)、計算機技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)為一體的交叉學科與綜合技術(shù)。以微電子技術(shù)和計算機技術(shù)為龍頭的信息處理技術(shù)是使機電一體化產(chǎn)品具有自動化、數(shù)字化和智能化的關(guān)鍵所在。這為發(fā)展更高層次的自動化辦公提供了條件。機電一體化是一門以機械、電子、計算機為主的多學科交叉、滲透的邊緣學科，發(fā)展的過程是結(jié)合的過程。結(jié)合作為發(fā)展的動力，是一個制造的過程。由于它的制造性將機、電、信息、控制等各種相關(guān)技術(shù)融合貫通，揚長避短，實現(xiàn)了系統(tǒng)整體優(yōu)化的效果，產(chǎn)生了多種多樣的機電一體化的產(chǎn)品和系統(tǒng)，促使該領(lǐng)域不斷拓展。其集中表現(xiàn)在兩個方面：一是以功能為線索、機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的機械的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了計算機控制的自動化機械，一個完整的機電一體化系統(tǒng)由5個本質(zhì)上不同的基本功能要素組成:即由動力、機構(gòu)、執(zhí)行器、計算機和傳感器。5個要素組成一個完整的機電一體化系統(tǒng)。二是以機電為基礎(chǔ)，從機電一體化的5個功能要素來講，可以清楚地發(fā)現(xiàn)，除計算機的功能要素外，其它要素都是以機電為基礎(chǔ)的。這也是符合機電一體化產(chǎn)生和發(fā)展的背景。動力模塊通過機電結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了電信號到機械信號的轉(zhuǎn)變，傳感器模塊通過機電結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了外界信號轉(zhuǎn)換為電信號的途徑，計算機模塊在輸入電信號中加入了新的信息，從而實現(xiàn)了信息的增值，并輸出了新的電信號。因此結(jié)合的功能要素是以機電為基礎(chǔ)的，以電介質(zhì)為結(jié)合過程的公共界面。由此可見，機電一體化結(jié)合的本質(zhì)就是信息結(jié)合，它通過在機電一體化系統(tǒng)中結(jié)合各種信息處理技術(shù)實現(xiàn)處理信息種類和數(shù)目的增多，從而實現(xiàn)復(fù)雜的或新的功能要求。從信息論的角度講，并非信源天然就能與信道的性質(zhì)相匹配，而是采取一系列措施來實現(xiàn)這種匹配?，F(xiàn)代信息技術(shù)中需要用的信息傳遞系統(tǒng)是電信系統(tǒng)，因而，要把一切事物的“運動方式”通過電信系統(tǒng)傳遞到對方。首先要把電參量變化來表示這種“運動狀態(tài)和方式”把原事物產(chǎn)生的信息映射為電信號即把非電量轉(zhuǎn)換為電的參量變化，通過電界面的典型結(jié)合技術(shù)有機電結(jié)合