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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電一體化培養方向,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
《職業教育雜志》2015年第一期
一、目前機電一體化專業教學存在的問題
(一)對專業內涵的理解不夠機電一體化的本質是將電子技術引入機械控制中,也就是利用傳感器檢測機械運動,將檢測信息輸入計算機中,計算機得到能夠實現預期機械運動的控制信號,由此來控制執行裝置。若是真正意義上的機電一體化產品,它有兩個明顯的特征,一是要有運動機械,二是采用了電子技術,通過計算機指令和反饋來實現柔性化和智能控制。而不少專業教師卻單一地認為,機電一體化專業就是學一點機械類課程,學一些電子類課程,如果加上一些控制類課程,簡單拼湊就是機電一體化了。因為理解不夠,所以對最后的綜合實踐課程,沒有引起足夠的重視,課時量及訓練強度不夠,大量精力花在了使學生獲取裝配鉗工或維修電工高級工證書上。但社會現實卻是機電一體化技術發展到了新的高度,隨著光學、通信技術等的進入,機電一體化出現了光機電一體化;而人工智能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,開啟了機器人的新時代。這迫切需要我們五年制高職機電一體化專業融入新技術、新技能。
(二)對關鍵核心課程的融合不夠目前,機電一體化技術專業主要開設機械類、電子類和控制類專業課程。技能實踐課程也大致這樣劃分,在最后階段,再開設綜合專業課程和實踐課程。如果按專業方向劃分,則制造技術方向開設CAD/CAM軟件應用技術、機電設備機械安裝與調試技術、機電設備裝調工(裝配鉗工)訓練與考級;控制技術方向開設電氣制圖及CAD技術、機電設備電氣系統安裝與調試技術、機電設備裝調工(維修電工)訓練與考級。以上所有課程基本上都是分機械和電子課程兩條線展開的,對PLC和單片機的理解運用不到位,到最后真正能融合機電技術、體現機電一體化專業特點的機電設備安裝與調試技術實踐課只開3周,而裝配鉗工和維修電工課程分別開了11周。很明顯,對前者這門綜合性的核心實訓課程重視不夠,其帶來的后果是學生雖然分別掌握了機械類、電子類、控制類課程的知識和技能,但沒有融合三類課程和技能,沒有達到真正的機電一體化人才培養要求。
(三)對技術技能應用能力的強化不夠對于五年制高職的學生來說,最重要的專業能力是專業技術技能應用能力,而不是開發和設計能力。具體地說,就是操作機電一體化設備的能力,具體分析、制定機械加工工藝文件的能力,能處理生產車間現場工藝技術問題,具有維護、維修機電一體化設備的能力。而現在大部分學校對學生的技能要求就是制造技術和控制技術兩個方向,就是取得裝配鉗工高級工或維修電工高級工證書。這些技術技能肯定不能讓學生完全了解和掌握機電一體化專業的核心技能。學校應當通過校內機電設備裝配調試相關課程設計、專項實訓,使學生獲得初步的技術技能應用能力,最后通過綜合實訓課程,使學生獲得真正的機電一體化專業技能,并努力培養學生分析和解決實際問題的能力。
二、對培養學生專業技術技能應用能力的探索
(一)多元整合優化專業課程體系目前,職業學校普遍開設三類課程:綜合化課程(技術基礎模塊)、一體化課程(技術模塊)、項目化課程(技術訓練模塊)。綜合化課程模塊是機電專業領域崗位群相關職業通用性的必備技術理論和基礎技能;一體化課程是機電專業相關技術領域中某種技術知識和技術應用方法有機整合的課程,如PLC編程及應用技術、單片機應用技術、傳感檢測技術等;項目化課程是培養學生專項技能和綜合職業能力的課程,該類課程與職業技能或職業資格要求融通,突出熟練技術運用能力的培養,如機電一體化專業中的鉗工技術訓練、機加工技術訓練、機電設備裝配調試技術訓練等。而對上述三類課程進行整合優化,就形成了真正的機電一體化課程,包括機電一體化技術理論課程、機電設備裝調技術課程設計、機電一體化設備裝配調試實訓課程等,這是最能體現專業特點和要求的課程,是機電技術的真正融合。
(二)開設綜合化的核心實踐課程目前,綜合實訓課程開設的情況是:制造技術方向開設裝配鉗工,控制技術方向開設維修電工。如果培養機電綜合能力,就要把PLC編程及應用技術、單片機應用技術、傳感檢測技術加以強化,增加機電設備安裝與調試技術課程的學習和實踐,開設光機電技術和機器人技術實訓課程,讓學生了解并掌握較為前沿的機電一體化技術技能。
(三)重點培養學生專業技術的應用能力目前,不少學校機電一體化專業主要進行電工、車工、鉗工三項實踐技能訓練和職業技能鑒定,學生初步掌握了機電技能。但這些技能是獨立的、分散的,沒有與機電崗位的綜合技能匹配。隨著技能大賽的推進,各校購置了機電一體化設備,培養了一批能勝任機電一體化專業綜合實踐技能教學的師資隊伍,也有了較為成熟的實訓項目,完全有條件、有能力開展綜合實訓。目前,省內職業學校機電綜合實訓課程主要使用光機電一體化設備,該設備的組成包括電子控制模塊和機械機構。電子控制模塊主要有主令電器模塊、傳感器模塊、控制模塊、變頻器模塊、驅動電磁閥等。機械機構包括運料機構、傳送帶機構、推料機構、機械手機構等。工作原理是利用先進的控制設備,控制生產機械自動完成生產的自動化過程。這套設備雖小,但它涉及了機電一體化專業各個方面的知識和技術,體現了機電一體化專業的核心技能。教學實踐的具體做法是,以學會技術技能、完成任務為中心,以項目形式來安排訓練內容,讓學生用學過的指令實現各種電氣控制線路圖,模擬實現工業生產控制中的小項目,如工業洗衣機、自動軋鋼線、郵件分揀系統等,然后在機電氣一體化實訓臺進行分塊練習,熟練掌握每一個單元的自動控制功能,最終目標是將各單元組合為能夠實現不同生產要求的控制系統。這些技能訓練都來自生活和生產,學生對項目課題感興趣,教師引導學生主動思維,引導學生分析問題、動手解決問題,真正培養學生專業技術的應用能力。
五年制高職機電專業教學,要打破傳統的機、電項目分兩條線展開而最后不綜合的格局,必須以機電一體化綜合實踐課程來提升專業教學內涵,引入技能大賽訓練內容,讓學生完成一個個完整機電一體化應用技術的生產項目,從而真正提高學生的專業綜合應用能力,培養出能在生產一線解決實際問題的技術技能人才。
作者:顧國清單位:江蘇省吳中中等專業學校
【關鍵詞】 機電一體化;創新發展;發展趨勢
中圖分類號: TH-39 文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
機電一體化在講科學、爭創新的良好社會環境中飛快的發展,推動了機電自身的發展進步也促進了社會的發展。機電一體化是傳統的機械行業與現在電子技術想結合,形成一種新的體系,是現代機械技術發展的要求和產物。機電一體化在很多高校中很受歡迎,學術種類繁多。根據我國國情,機電一體化需經過一定時間的發展,才能達到國際先進水平。這就需要采用邊引進、邊消化,進而改進、創新的方針,利用我國勞動力廉價的優勢,引進、消化國外發展多年、比較成熟的技術進行來料加工、合資經營和獨立經營,在較短時間內使一些產品達到國際水平。獨立發展適合中國國情的、具有中國特色的機電一體化產品,做到引進利用、消化、改進、開發、創新,充實基礎,積累經驗,培養人才,積極穩妥地前進。
二、機電一體化發展方向的內容
1.技術設計的單元化
目前主要是從單元化技術來研發機電一體化技術。單元化是把系統分為幾個單元模塊,如工控機、運動控制卡、伺服電機及步進電機、CAN總線、電動機驅動器、回轉單元等。在接口一致的前提下,將單元的設計完成后再結合,實現機電一體化系統具有高度的可擴展性以及互換性的優越性。
2.控制系統的樹狀網絡化
控制系統的網絡化是指把電子計算機作為節點,其它的運動控制卡、CAN卡等作為子節點,這樣節點和子節點就形成了樹樁的網絡狀態。在實現監控中,計算機把電機工作的情況和傳感器的反饋信息進行處理,實現整個系統的優化整合,實現了網絡把每一個控制點聯系起來,實現對機電的控制,實現機電一體化。對控制對象的選擇上,也能伺服電機來實現高精度的工作要求。利用計算機對不同節點信息進行處理,再將其反饋到每一個控制對象上,利用這種方法來完成協同控制。
3.系統應用的長久化
在進行機電的操作中,對機電的控制對象的數目來增加控制卡的數目,只要在電氣上作出改動即可,或者對其它設備的添加來實現系統功能的擴展。比如:為了使圖像定位和圖像智能的控制準確性,可以通過添加幾個工業攝像頭的方式來實現。我國先進生產力的發展狀況,其迅速發展的趨勢預示著其有廣闊的發展前景。
三、機電一體化技術創新發展前景概述
1.進一步實現機電一體化技術用途的廣泛化
不管在小方面還是大方面,機電一體化的應用會更加的廣泛,自動化產業的發展主要依賴機電一體化來實現,同時也是工業化、航天工業、各種國防工業技術的基礎。縱觀國外的機電一體化發展中,機電一體化發展較快的國家,帶動了PLC工業控制的發展,應用更加的廣泛。作為機電一體化的核心的程序控制器技術也不斷的發展,帶來了程序控制一體化的變革。PLC是工廠自動化控制的核心技術。但是,PLC的質量在不同品牌之間質量不一樣,因為在把階梯圖的繪制轉化成PLC的指令過程中遇到的困難較大
2.機電光一體化是必然要求
新世紀以來,隨著半導體微電子技術、鐳射技術的飛速發展,各種顯示產業和生物科技的發展,使得機電一體化必然向機電光技術方向的發展。機構設計、精密制動器、人機界面、微處理器,程序或反饋控制、診斷信號的處理與錯誤、辨別圖形、制程工程以及仿生人工智能是機電光技術的典型范圍。機電光系統的類型可以根據光學、各種光學元件的互動程度及其組合特性分為三個類型。即光機整合的類型;內嵌光電或者光學裝置的類型;在光學系統中嵌入機電裝置。
四、機電一體化技術的具體方向
1.國際化方向的發展
全球經濟的合作與發展,是機電一體化走向國際化的社會環境。由于計算機的發展,網絡的便利性為發展科技、工業生產、科教文衛等都發生了巨變。地球村產生了地球經濟,很多企業走出本土面向世界,國際間的經濟合作交流促進了機電一體化技術的發展。機電技術創新發展的新產品能迅速走向全世界,暢銷全球。
2.智能化方向的發展
21世紀的機電發展技術更加重視智能技術,智能技術是一個區別于傳統機械技術的特征。機電一體化的智能化要求在以后的機電操作控制中,依賴于人工智能、運籌學、計算機信息學、混沌動力學等新的學科知識,模擬人類智能,實現機電一體化的優越性。智能化是發展趨勢去很多地方受到應用,節約了更多的人工成本,實現以依靠科學進步提高工作效率的理想境界。
3.微型化的發展趨勢
鑒于傳統的機電一體化的龐大笨重,不易展開工作的缺點,電機一體化微型化起步發展于20世紀末。微型化的發展不僅提高了機械的一體化優越性,還體現微電子系統的優越性。
納米技術是機電微型化發展的技術方向。目前的為機電一體化應用中,在生物、通信、制造業、醫療等領域有很好的影響力。但是主要存在的發展瓶頸是機電設備的復雜性導致不能與當前微電子技術同等的發展力度,機電一體化微型化的技術落后后微電子技術的發展。但是隨著科技的進步,微機電技術一定也能得到更好的發展,從而促進機電一體化整體的微型化水平。
4.模塊化的方向發展
模塊化是機電一體化技術的主要發展方向。因為模塊化的工作量大、繁瑣、生產的廠家多,對零件之間的緊密配合的程度要求較高。如果各個零部件之間的配合不好,就有可能使得機電一體化技術不能很好地實現,這就需要對機電一體化進行模塊化設計。模塊化設計就是將多個要素組合在一起,構成一個子系統。多個子系統最后又組合成為一個整體,從而生成一個新的系統,產生不同的功能。
5.綠色化的方向發展
環保問題是任何一個技術發展首先考慮的問題,改過了以前片面追求經濟效率而忽視環境保護的做法。綠色發展方向是主流方向,不僅是一個時代的技術發展趨勢,也是人類創造科學文明必須遵守的準則。綠色產品能夠使用最少的資源,達到最大的經濟效益,同時對環境造成最小的污染,綠色產品在制造、使用和銷毀的過程中都能夠符合環境保護的要求,也不會威脅到人類的生存健康。
五、機電一體化技術發展的保障
單靠機電本身的發展是不科學的,應該得到多方面的保障。雖然機電一體化的發展速度很快,競爭力也很強。仍有其它問題存在,要保證機電一體化技術能夠有一個較好的發展的措施,可以從以下的幾個方面來進行:要讓政府的決策高層認識到機電一體化技術的重要性;加強對機電一體化技術人才的培養;發展電力電子關鍵技術,加強對機電一體化技術的研究;注重理論與實際并行;積極推動“產學研合作”;機電產業要走進校園內部去尋找人才與合作;建立未來的研究對象。
六、結束語
機電一體化的發展中會不斷的完善,控制系統也會強大,作為一個機電工作人員必須對它有個全面科學的認識。承認機電一體化技術在發展的成果,也要發現各種問題,畢竟機電一體化技術的發展時間不長,在發展的過程中還會面臨很多困難和問題,我們應該堅持科學的發展觀,認真分析機電一體化技術發展的現狀,使得機電一體化能夠在國家的發展當中做出更大的貢獻。
參考文獻:
[1]王海靜.機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].教育教學論壇,2013(13).
[2]蘇林.淺談機電一體化在喀拉通克銅鎳礦的應用及發展對策[J].新疆有色金屬,2008,31(3).
關鍵詞:機電一體化;數控機床;可編程序控制器;人才培養
【中圖分類號】 G642【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1671-1297(2012)10-0258-01
機電一體化技術是綜合應用機械、微電子、自動控制、信息、傳感測試、接口、軟件編程等群體技術,而產生的一種系統工程技術。改革開放以來,機電一體化技術在我國得到了較快的發展,這對高職機電一體化人才培養規格和課程體系的改革與建設提出了新的挑戰。
一 機電一體化技術的發展歷程及趨勢
1.機電一體化技術的發展概況。
機電一體化是一門面向應用的跨學科的邊緣科學。它使系統更優化,從而產生功能更強、結構更簡單、體積更小、重量更輕的新一代智能化產品。
沒有實質重于形式原則在會計實踐中的廣泛運用,會計核算過程中的很多風險就無法化解,銷售收入是按照銷售法、收款法、還是生產法確認呢?己經確認為收入的賬款長期得不到回收;企業明明虛乏無力,卻有賬面利潤;確認的賬面利潤卻沒有相應的現金流量分配利潤。其實出現這種情況并不是銷售法確訂收入有什么問題,這完全是我們不考慮市場風險,沒有以企業風險和報酬的實質轉移為收入確認標準,機械套用銷售法確認收入的必然結果。
(1)加強或有事項的確認與披露,促進企業經營信譽的提高。
現代企業在經營中難免會碰到債務擔、產品質量承諾、法律訴訟、仲裁等事宜,對這些極有可能化作企業風險的商務活動,存在險象環生,積極應對的好處顯而易見,它不僅能夠消除企業內在隱患,有助于樹立企業誠實可靠形象,有助于企業的財務管理和經濟運營,取得良好的效益。
①或有負債的確認,有助于企業管理。或有事項,指過去的交易或事項形成的一種狀況,其結果須通過未來不確認事項的發生或不發生予以證實,或有事項分為或有資產、或有負債兩類。我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展的階段,許多機床廠從傳統產品實現向數控化產品的轉型,經過幾十年的奮斗,使數控裝備制造市場一派繁榮。
②微電子技術為機電一體化帶來了勃勃生機。微電子技術是現代電子信息技術的直接基礎,是傳統產業這棵“老樹”換“新芽”的動力和源泉。
③或有負債的披露,提高財務信息度。企業在報表附注中要披露形成該項未決官司的原因、賠償金無法估計的理由。企業雖然不確認或有負債但有義務向投資者披露相關信息,并采取相應措施;但是,當披露風險的代價大于不披露或少披露風險的代價時,兩害相權取其輕。
(2)稅務與會計分離,有助于企業管理和財務監督。
會計與稅法的目標不同,稅法要求依法納稅,會計注重風險和報酬。事實證明,把稅法的意志強加于會計制度,或把會計制度當成納稅指南都不可行,一方面強制企業對資產、收入采取激進的確認標準,另一方面強制企業對負債、成本費用使用保守的確認標準,該種會計模式提供的會計信息過分偏重財政、稅務、信貸部門的需求,忽略企業、投資者對會計信息的需求,違背了會計主體理論,易給企業造成硬傷,影響企業活力,會計制度采取稅務與會計分離的模式,該制度允許企業面對瞬息成變的市場情況,有權在會計制度的框架內靈活尋找應對風險的方法。
2.機電一體化技術的發展趨勢。
以微電子技術、軟件技術、計算機技術、通信技術為核心而引發的數字化、網絡化、綜合化、個性化信息技術革命,不僅深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發展,而且也影響著機電一體化的發展趨勢。機電一體化技術將向以下幾個方向發展。
①光機電一體化方向。利用光學技術的先天優點,就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。
②柔性化方向。在這種系統中,各子系統是相互獨立工作的,子系統為總系統服務,同時具有本身的“自律性”,可根據不同環境條件做出不同反應。
③智能化方向。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術與信息技術的發展。
④仿生物系統化方向。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定,但在動態(工作)時卻是穩定的。
⑤微型化方向。機械和電子完全可以“融合”,機體、執行結構、傳感器、CPU 等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發展方向。
二 典型機電一體化產品及其發展情況
1.典型機電一體化產品。
典型機電一體化產品分系統(整機)與基礎元、部件兩大類。典型機電一體化系統有數控機床,機器人、自動機、自動生產線、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、智能電梯、電子排版印刷系統、CCAD/AM系統等。
2.典型機電一體化產品發展趨勢。
本文僅以數控機床為例,目前我國是全世界機床擁有量最多的國家(近30萬臺),近10年數控機床,在以下幾個技術領域都有巨大進步。
①高速化。
②高精度化。
③復合加工、新結構機床大量出現。
④使用各種高效特殊功能的刀具使數控機床“如虎添翼”。
⑤數控機床的開放性和聯網管理。
三 機電一體化發展對高職人才培養提出的新要求
1.目前部分高職院校討機電一體化專業人才培養規格的定位。
由于各高職院校的服務區域和學校教學傳統及教學資源的不同,他們的機電一體化專業人才培養規格各有其特殊性。
2.高職機電一體化專業人才培養規格新要求。
(1)學校與企業在人才培養規格上的認識差距。根據對本次調研材料對比分析,學校與企業在人才培養規格上認識和實踐方面有差距;①學校偏重于技術崗位,企業偏重綜合實用崗位;②學校希望學生有后勁,企業希望學生立竿見影,馬上有勁;③學校傳遞給學生的知識和培養的能力綜合度不夠,企業則對綜合度要求高;④學校希望按專業培養人才,企業希望按項目培養人才;⑤學校的教學內容偏重理論,企業注重理論的實際運用。
(2)現代企業技術崗位職責的新變化根據機械、電子行業的有關調查,現代企業技術崗位對人才的要求同過去相比有較大變化:①工作負荷(勞動強度)要求在降低,工作責任心的要求在提高;②專項技能要求在降低,綜合理論知識要求在提高;③與物交流的能力要求在下降,與人交流的能力要求在上升;④對適應一個崗位的技能要求在下降,對適應多個崗位的技能要求在上升。
【關鍵詞】機電一體化;創新;發展
一、機電一體化的發展過程
機電一體化于1969年首次提出,它是機械學與機械結構學的總稱。二十世紀七十年代是傳統機電一體化階段,在這一階段,機電一體化是由機械學和電子學組合而成,主要用于自動售貨機、自動門以及自動對焦的照相機、攝影機等自動化產品的需求。二十世紀八十年代進入電腦控制機電一體化階段,為了適應產品多樣化的需求,滿足降低生產的成本、提高生產效率以及減少勞動力的需求,企業開始大量地研發機器人、電腦整合制造等與自動化生產相關的技術。在這一時期,電腦在其中扮演著非常重要的角色。到二十世紀九十年代,網絡傳輸技術、衛星定位系統以及無線與無線通訊技術也應用于機電一體化系統中。進入二十一世紀,機電一體化進入多元化的發展階段,又引入了光電技術、微機電系統技術等與生物相關的生物機電工程技術。
二、國外機電一體化的發展現狀
﹙1﹚制造技術的先進
總體來說,國外的機電一體化技術一直處于比較領先的地位。具體來看,先進的機電一體化技術就是綜合對傳統的機電一體化過程中的信息、能源等材料以及各種管理技術進行不斷的總結和吸納,使之綜合地運用到機電一體化產品的研發與制造過程中去,逐漸形成更加清潔、高效、低耗的機電一體化的產品的生產過程。從而使得制造技術更加完善、更加先進。
﹙2﹚傳感器與自動化儀表技術
隨著現代科技的不斷發展,機電一體化也得到了快速的發展,這也使得儀器、儀表技術發展得更為迅速。隨著微處理器在儀表中的運用,提高了儀表的可視度、可靠性以及可操作性。不僅使儀表的體積和重量得到了縮減,更使得其大大地降低了結構的設計難度,更為重要的是降低了機電一體化產品的制作成本。因此,以微處理器為核心的各種各樣的儀器、儀表以及傳感器在市場上得到了廣泛的銷售。例如,集成光學傳感器、生物傳感器、化學場效應晶體管等多種多樣的產品。在新時期,傳感器的發展也漸漸向小型化、智能化方向靠攏。
﹙3﹚機器人技術的智能化發展
機器人具體來說就是具有人的思維、情感及決策的高級的智能的機器。從人類發明機器人開始,該技術就以飛快的速度發展。在新時期,機器人的研究向家庭化方向發展,許多機器人已經走進工廠,走入普通的家庭中。
三、機電一體化產品的創新及發展趨勢
首先,隨著時代的發展,未來機電一體化技術將會得到更為廣泛的運用。機電一體化的產品也更加多樣化,小至數字光碟大至高速列車,都是機電一體化技術的運用與開發的產品。而在當今的用戶至上的市場中,客戶是企業經營的核心,只有不斷地研發出新的能滿足客戶日益增長的需求的產品,才能在激勵的企業競爭中始終立于不敗之地。因此,機電一體化的相關研究人員要時時地了解市場的需求,根據市場的需要對產品的功能、結構、材料及外形進行創新與調整,使之適合市場的需要。只有這樣,才能促進機電一體化的不斷發展。
﹙1﹚產品外形的創新
人們對一件產品的認識和了解首先是從它的外觀開始的,只有特別的、令人賞心悅目的外觀才能抓住客戶的眼球,吸引客戶的注意力,給人留下深刻的印象。因此,對機電一體化產品外形的設計要進行創新,在注重產品外觀的同時,也要使產品的外觀與功能相融合,使產品與其周邊的設備與接口相適應。
﹙2﹚產品功能的創新
功能作為機電一體化產品的重要內容,也是機電一體化產品在市場競爭中最重要的因素。機電一體化產品的功能創新主要包括兩方面的內容:一是在已有的機電一體化產品的基礎上,根據客戶的需求對其功能進行改進與完善,使之符合客戶要求;二是指企業不是根據客戶的需求而進行創新,而是依據市場的發展進行自主的創新,創造具有新功能的產品,引領市場的發展。當然,由于第一種創新是在原有的基礎上進行的創新與改造,因此,其所需的人力物力及資金也相對較少,并且投入市場的風險較小。而第二種則需要一定的資金技術及時間的投入,并且當新的產品投入市場時還存在著較大的風險。但是,創新是推動企業發展的動力,只有不斷地研發出新功能的產品,才能占據更大的市場份額,在眾多企業的競爭中獨占鰲頭。
﹙3﹚產品材料的創新
對機電一體化產品的創新,材料的創新也是其創新的重要環節。機電一體化產品對材料的創新也包括兩個方面:其一是指研發出新機電一體化產品的材料,例如,研發合金材料、納米材料等新的材料用于機電一體化產品的運用;其二是在機電一體化產品的研制過程中逐步地采用質量輕、體積小、強度大以及耐高溫、耐磨的材料,使機電一體化產品更符合人們的需求。
﹙4﹚產品控制功能的創新
機電一體化產品控制功能決定著產品性能的好壞 。隨著當今科技水平的迅速發展,微電子技術也在飛速地發展。如今,多功能的高速微處理器在市場中不斷出現。從而推動了在機電一體化產品中自適應控制、神經網絡控制等現代的控制技術得以實現。但是,就目前來說,大多數機電一體化產品還只具備低級智能,因此,對于具有控制功能、狀態監視及故障自診斷等功能的產品的研究具有很高的發展需求與前途。如果企業能夠出奇制勝,研發出新的控制功能的產品,必然會贏得市場的競爭力,促進機電一體化的不斷創新。
﹙5﹚產品結構的創新
另外,對于產品結構的創新也是機電一體化產品創新的一個重要的方面。對于機電一體化產品來說,無論是對產品進行再改進,還是對產品進行創新設計,對產品結構的創新都是極其重要的一部分。具體包括動力結構、機械結構、傳動結構以及周邊的接口等結構的創新。
四、機電一體化產品的發展方向
機電一體化不是一門單獨的學科,它集計算機、電子等學科于一體,因此,隨著計算機、電子等技術不斷地向快速化、智能化和微型化飛速發展,在未來階段,機電一體化產品主要朝智能化、小型化、網絡化等方向發展。
另外,機電一體化作為一門新興的領域,涉獵研究的人員還比較少。機電一體化人才的欠缺是當前的一個嚴重的問題。因此,大力地推進機電一體化的發展,完善建立相關專業及培養機構,培養出更多機電一體化人才,是當前的主要任務及目標。例如,在各高校中設立相關的專業,國家加強對該專業的扶持;鼓勵相關專業培訓機構的發展等,吸引更多的學生學習機電一體化專業內容。只有這樣,才能盡快地培養出高素質的機電一體化人才。促進我國機電一體化向前發展。
總結
機電一體化作為與我們生活息息相關的內容,要不斷地進行創新才能適應發展的需要。在機電一體化的創新過程中,要在掌握已有的技術的基礎上著眼于為來,了解市場需求,創造出更多滿足未來需求的產品,在激烈的市場競爭中利于不敗之地。
參考文獻
關鍵詞:機電一體化;創新;發展
中圖分類號:TH122 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2013)08-0109-02
隨著人類文明社會的進步,科學技術也越來越急速前進,而機電一體化也由最初簡單的電子和機械相結合的產品變為現在的高科技、高性能產品。在機電一體化產品的進化過程中,先是與時俱進,由最初的簡單機電一體化產品采用微處理器使得其得以在更多途徑上運用,后來又因為有人研究出了光電元件,機電一體化便及時廣泛運用到產品開發過程中,之后又隨著計算機網絡的發展而采用更加高科技的遠程控制,使得產品性能得到改善。而后又隨著現代化科技的發展,使得機電一體化產品的發展步伐不斷的加快。近年來,機電一體化產品中的微電子機械系統的研究更是受到了廣泛的重視。
機電一體化是機電一體化技術和產品的總稱。其中,機電一體化技術是指機電一體化的相關研究、制作、發展并推出使用的工作;而產品則是包括了所有的機電一體化相關產品。
1 國外的機電一體化現狀
1.1 制造技術
國外的機電一體化產品的制造技術一直很先進,具體的便是指在發展傳統的機電一體化過程對機械電子、信息、能源還有各種材料以及管理技術等不斷的吸收與采用,綜合用于機電一體產品的研究與制造過程,使得機電一體化產品生產過程更加的優質、低耗、高效、靈活、清潔,以此來使得制造技術更加先進。
在20世紀70年代,機電一體化的產品制造過程中,采用了JIT(即“準時生產制”)來提高企業生產的整體工作效率,從而實現TQM(即“全面質量管理”)。這就是國外的先進制造技術的初始時期的狀態,那時候國外已經出現了計算機的集成制造系統之類的觀念,后來到了20世紀80年代的時候,大多數用戶對機電一體化產品的價格、生產時間,特別是產品的質量的要求越來越苛刻,而企業管理人為了在這種市場競爭中穩固自己企業的地位,爭先恐后的開始改造自己的生產設備,并且提高產品的設計、制造的技術,還加強了企業的組織與管理能力,使得自己的企業能在社會發展中有快速的應變能力。由于這種競爭的激烈,掀起了一股制造技術的新浪潮,從而相距的出現了多種先進的機電一體化產品制造技術。例如:柔性制造技術、計算機集成制造技術、計算機輔助技術、資源規劃技術、制造加工設備等。后來到了20世紀90年代,信息流被利用到了機電一體化產品的生產過程中,這一種制造技術得到了許多企業管理人與學者的重視,使得這一技術的發展達到了空前的高度。并產生了一些:例如:VM、AM、RPM、CE之類的一些新技術。
而我國自20世紀70年代開始進行了CAD、CAM技術的主要研究工作,這些研究工作主要集中于我國的例如清華、浙大、華中理工等大學的相關研究。而我國目前業已經推出了國產的CAD、CAM的軟件、硬件操作平臺與操作系統。另外我國對于CIMS(即“計算機制造系統”)的相關的研究工作非常的重視,許多的高等院校過時專業的研究所都成立的有計算機制造系統的科研中心。
1.2 傳感技術與自動化儀表技術
隨著機電一體化的快速發展,使得儀器、儀表的發展步伐更加迅速。我們將微處理器也應用到了一起儀表中,使儀表的重量和體積都縮減了很多的同時,也使得結構設計的難度大大降低,更為突出的是在優化了儀器、儀表的同時還降低了這些產品的制作成本。因此,市面上又開始銷售多種類型的以微處理器為核心的儀器儀表、傳感器,例如生物傳感器、集成光學傳感器以及智能傳感器等,其中生物傳感器甚至具備了信息的采集、轉換與傳輸等的一體化功能;智能傳感器不僅僅具有存儲、記憶、學習與控制的功能,更是隨著科技步伐的發展而向著更加智能、微型以及多功能、無線、集成的方向邁進。
1.3 機器人的智能技術
對智能機器人的研究技術一直在進步,這項技術向著智能化、多機化、家庭化、模塊化、微型化、極限化等的方向發展著。
2 機電一體化的創新
在這個用戶至上的市場經濟中,為了滿足用戶日益增長的需求而立于不敗之地,企業要不斷地研究開發新產品。因此,我們的機電一體化產品的相關研究工作與開發工作是需要我們去根據市場的需求來對產品的各種功能、性能、材質、解構以及外觀等來進行開發與推出更加順應市場需求的創新產品的。
用戶接觸到一個產品的時候,對產品的第一印象便是產品的外觀,對于產品來說,外觀如同面孔一樣是非常重要的。一個產品有了令人賞心悅目的外觀,便會在第一印象中另用戶對其產生好奇心。因此,我們在對機電一體化產品的外觀進行設計的時候,非常需要重點進行研究創新設計的。不僅要考慮產品的美觀,更是要考慮產品的外觀與功能相互融合使用,同時還要考慮兼顧操作時需要用到的接口,以及與本產品的操作方式的適應。
除了對機電一體化產品外觀的創新,對于機電一體化產品的功能創新,也是機電一體化能在眾多競爭者中脫穎而出的硬件配備。機電一體化的功能是由兩種含義組成的。第一種含義是指在對于現有的機電一體化產品的功能進行更加完善的改進與創新,從而使得產品更為符合消費者的要求與使用需求,而第二種含義則是指企業根據社會的需求來創新研發出新的具有更多功能的機電一體化產品。其中第一種含義的創新僅僅是根據原有的機電一體化產品的功能進行更新或者是升級,并不需要耗費太大的人力、物力,幾乎是沒有任何風險的創新工作。而第二種含義的創新由于是研發新產品,不僅需要投入大量的資金、技術、人力以及時間,更是具有極大風險的創新工作。但是,一個企業想要保持具有活力并且穩定持續的發展,就一定需要不斷的研發出具有最新功能的新產品來滿足用戶的需求,這樣才能在眾多競爭者中脫穎而出,穩固的生存發展下去。
機電一體化產品的結構也是需要不斷創新的,無論是產品設計的改進還是創新,都需要注重結構的創新性設計的。機電一體化的機構包括機械的結構、機械動力的相關配置、以及產品與周邊設備的接口形式等。
另外,對于機電一體化產品的材料,我們也是需要對其進行創新的。機電一體化產品的材料的創新是包括了兩個方面的。一是指用來研制或是開發機電一體化新產品的新型材料,例如:金屬基復合材料、新的金屬化合物、智能材料以及納米材料等的新材料的應用。二是指對于機電一體化新產品的研制工作中,選用重量更輕、體積更小以及能令產品的剛度、強度都更高,或是耐腐蝕、耐高溫以及耐磨、抗震等的新材料。
機電一體化產品的人格化不僅包括了賦予產品以人的智慧與情感,使其更符合人們的使用需求,如家庭用的機器人等機電一體化產品。還包括了機電一體化產品的研制過程中,使其模仿自然界生物的機體性能,從而研發出有多種用途的產品,其實據統計,現有的大多數機電一體化產品都是受到動物的特殊功能來研發出來的。
不僅如此,對于機電一體化產品的傳感、控制等技術的研制都是需要更加創新。
3 提高我國機電一體化的發展水平
近年來我國的研發部門一直在想方設法的提高我國機電一體化產品的發展水平,使其跟得上世界的潮流。而提高我國的機電一體化產品的質量水平的研究工作,就需要我國的相關研發部門共同來探討了。
3.1 對機電一體化基礎學科的研究工作
機電一體化不僅僅是對機械與電子相關學科進行研究,由于機電一體化產品隨著科技的發展越來越與多門學科綜合與交叉,因此需要有大量的基礎理論和相關的專業基礎發展對機電一體化影響非常重大,因為機電一體化的發展是依賴于許多學科的進步而進步的。所以,若是我們想要趕上甚至是超越世界發達國家的機電一體化發展水平,就一定要加強對機電一體化設計有關領域進行研究、開發工作,這樣才能用最新的最專業的原理和理論知識來帶動我國機電一體化技術研發工作的突破。
3.2 對專業人才的培養工作
在這個人才涌動的21世紀中,許多專業人才都為了有更加發達的研發設備和更加優秀的生活環境而涌向發達國家,使得發展中國家的人才流失相當嚴重,機電一體化的研發工作更是越來越落后。若想要實現提高機電一體化的發展水平,我國最需要注重的問題便是如何培養并留住人才。因此,我國在對未來人才的教育過程中,要對于學生的機械設計的專業理論、電子控制的基礎理論著重的進行培養,并且要培養學生有關機電一體化研究工作中必須必備的專業能力。對于不同層次的人才也要培養其在不同層次的工作崗位的工作能力,并且需要以更好的報酬、生活保障來留住人才來為我國工作。
4 結 語
我們在機電一體化創新發展工作中,一定要掌握現在擁有的產品與技術,并且著眼于未來,用心考慮未來人們的需求以及未來市場的發展方向,從而用心鉆研機電一體化產品的創新工作,創造出更多滿足于未來世界的機電一體化新產品,從而在競爭激烈的經濟全球化市場中脫穎而出,占有牢固的一席之地。
參考文獻:
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關鍵詞: 機電一體化系統設計 考核方式 思路 改革
《機電一體化系統設計》是一門面向機械設計制造類專業所開設的專業綜合特色課程,是集機械、電子等基礎課程知識為一體的綜合性專業課程,課程在學生所學專業課的基礎上,從機械電子結合的角度介紹機電一體化的主要研究內容及應用領域,并結合機電一體化典型設備,講述相關系統產品的組成原理及工作過程,闡明機電一體化技術原理。課程具有較強的實踐性特征,因此,要求學生在學習過程中既重視和掌握基本概念、基本原理和基本方法,又重視相關理論的應用,加強實踐環節的學習和運用[1-2]。針對該課程以上特點,如何開展課程的考核成為課程教學改革的關鍵,本文在綜合分析課程特點的基礎上,論述了現有考核方式的特點,分析探討了不同考核方式優缺點,提出課程考核方式改革的思路,為高校機械設計制造類專業《機電一體化系統設計》課程教學改革提供一定參考。
1.《機電一體化系統設計》課程特點
《機電一體化系統設計》課程作為機械技術與微電子技術的新興交叉學科,在機制專業課程體系中占據重要地位,融合了機械技術、電子技術、信息技術等多種學科,將機械技術、檢測傳感技術、自動控制技術、伺服驅動技術、信息處理技術、系統總體技術等多種技術融于一體,體現了“以機為主、以電為用、機電有機結合”的原則,具有綜合性和應用性強的突出特點,課程對培養學生機電一體化設計能力具有重要作用。
課程在學生所學專業課的基礎上,從機械電子結合的角度介紹機電一體化的主要研究內容及應用領域,結合機電一體化典型設備,講述相關系統產品的組成原理及工作過程,使學生了解機電一體化的組成及發展方向,掌握典型機電一體化系統及產品的基本工作原理,了解有關機電一體化儀器、設備的應用。通過該課程的學習,以期達到課程教學目標,即通過相關學科知識的學習和掌握,促進學生系統了解機電技術學科知識,掌握機電一體化產品系統設計方法,提高學生“機電有機結合”的實際應用能力[3-4]。
2.當前主要的考核方式及其特點
2.1試卷考試。
試卷考試主要通過期末考試評估學生對專業知識的掌握情況,主要有開卷考試、閉卷考試及半開卷考試等形式。試卷考試一定程度上反映了學生對于機電一體化系統設計課程知識點的學習水平,但是,學生突擊背復習題應付考試現象較為普遍,而且結合《機電一體化系統設計》實踐性、應用性強的課程特點,單純采用試卷考試很難實現課程“提升學生機電有機結合的實際應用能力”的教學目標,而且課程考試一般在結課后一次性完成,無法完全反映學生對于課程的整體學習效果,缺乏對于課程的過程管理。
2.2平時成績與試卷考試相結合。
針對試卷考試存在的過程監控不足等弊端,許多院校在考核過程中引入平時成績考核環節,平時成績主要由期中考試測驗、出勤、平時作業等組成,一般權重在20―40%。課程總評成績最終由平時成績和期末成績兩部分組成,期末成績為試卷成績。該種方式對課程的過程管理進行了監控,提高了學生平時學習的積極性,有助于學生在課堂上認真學習、積極思考,課下認真完成作業,但是該種考核方式對于課程考核權重及平時考核項目的設置要求較高,教師需對平時作業的布置、創新類實踐項目設置等平時考核環節進行較好的把握。
2.3結課論文。
結課論文通過學生在課程結束后提交結課論文的方式完成課程考核,結課論文考核方式有助于培養學生的創新和初步的科研能力,有助于培養學生查閱文獻的能力,對于課程論文,一般要求選題結合機電一體化系統設計方面的內容,原則上一人一題。
結課論文考核方式一定程度上調動了學生的學習主動性,但是在實施過程中,針對《機電一體化系統設計》實踐性、應用性強的課程特點,要求學生在結課后期較短時間內完成質量較高的課程結課論文難度較大,易出現論文分析膚淺、運用課程理論知識點不足等問題。
2.4基于CDIO的“機電一體化系統設計”考核方式[5]。
基于傳統考核方式存在的問題,相關人員提出CDIO考核方式,該方式以項目設計為導向,強調學習評估方法和學習成果相結合。考核模式采取“4+3+1+2”考核方式。具體做法是:在考核前一個月左右給學生布置一批應用性比較強的機電一體化系統設計方面的課題,學生在這段時間內有針對性地查閱有關資料,編制程序框架,調試程序并進行仿真,在考前一周,進一步強化學生的上機調試能力,適當縮小命題范圍,減小難易程度,突出重點,命題采用分類隨機抽簽的方法,學生在上機考核過程中,規定時間,一人一機,分組進行,教師重點考核其對課程內容的掌握及實踐技能,并進行答辯。答辯時,教師針對考題進行提問,考核成績最終由平時、上機技能、答辯情況及調試結果綜合評定,從而考核學生對課題的準備情況、理解程度及實踐技能。對于動手能力較強的學生,鼓勵成立興趣小組,開展科技創新活動,明確職責,利用實驗室的開放,對自己的課題設計一個機電一體化系統實物模型,通過當場演示,講解分析,教師注重過程考核,根據學生的分工、設計、演示情況和答辯情況綜合打分,得出本門課程成績。這種考核方式的優點是引導學生平時注重學習,有的放矢,積極主動地配合教師的日常教學活動,上課互動性好,能有效地激發學生上課學習的積極性,提高學習效率。
2.5采用職業技術資格考試來代替傳統考試[6]。
職業資格證書是反映勞動者具備某種職業所需要的專門知識和技能的證明,與學歷文憑不同,職業資格證書更多地反映了特定職業的實際工作標準和規范,以及勞動者從事這種職業所達到的實際能力水平。它是勞動者求職、任職、開業的資格憑證,是用人單位招聘、錄用勞動者的主要依據,也是境外就業、對外勞務合作人員辦理技能水平公證的有效證件。
職業技術資格證書涉及知識、技能、能力和素質等多個角度,并側重于技能、能力和素質的提高。因此,在利用其取代傳統考試的同時,需對照人才培養目標和課程教學目標的要求,從認知、操作技能與能力和職業素質等方面,全面系統地考察其可行性,并將其作為選擇和確定結業考試內容的依據。目前,可參照“數控中級工”、“維修電工”等工種中的一類或多類項目進行考慮,學生通過取得相應職業資格證書后申請課程免考的方式進行。
3.課程考核方式改革思路
基于《機電一體化系統設計》課程實踐性、應用性強的課程特點,結合機械類專業人才培養目標,考核過程中,可在充分論證的基礎上,將簡單的一次性考試考核向多種形式并重的方式轉變,將理論考核向理論與實踐相結合方向轉變,將組織方式由學校組織向社會認可的職業資格考試方式轉變,具體思路如下:
3.1豐富考試考核形式,強化其合理性。
為了提高考試考核的公平性與合理性,考試考核的形式不能僅僅局限于傳統方式[7]。考核過程中,合理引入平時成績考核,將現有的一次性考試考核轉變為多次考核,通過綜合課堂表現成績、隨堂測驗成績、平時作業成績、實習成績等多方面的指標決定最終的綜合考核成績,在此基礎上,確立合理的評價指標體系,優化評價標準,合理分配考核指標權重,以期合理、公正地反映學生對于課程的學習效果。
3.2完善考核內容,強化考核過程管理。
為了使課程考核能夠真實反映學生學校效果,課程組需在進一步分析課程教學目標的基礎上,完善課程考核內容,形成理論考核與實踐考核試題庫,并結合機電一體化技術發展方向,及時更新完善考核內容,根據實際及時修正考試內容,提高考核內容更新效率。在平時考核環節,需進一步加強過程管理,完善平時考核方式方法,提高其可操作性。
3.3拓展考核組織方式,多渠道實現課程考核。
在考核組織方式上,突出國家職業資格鑒定考試,引入職業資格證書制度[8],通過課程學習,在合理分析人才培養目標及課程教學目標的基礎上,確立適于課程考核要求的職業資格類別,建立與國家職業資格鑒定考試考核接軌的以職業綜合能力(職業技能)和職業素質考核為主線、知識能力素質全面全程考核的考試考核體系,實現課程的多方式考核,使學生在實現課程教學目標的同時,達到國家職業資格考核要求,從而提高學生創新能力與應用能力。
4.結語
本文在綜合分析《機電一體化系統設計》課程特點的基礎上,論述了現有考核方式的特點,提出了課程考核方式改革的思路,然而課程考核改革是一個長期過程,要改變先前的考核模式,必須引導學生注重平時學習和技能訓練,同時要求教師加強課程教學改革的研究,這對教師、對學生都將是一種挑戰。因此,要想切實做好《機電一體化系統設計》課程考核方式改革,務必制定好長期策略,注重積累,保障落實,只有這樣,才能建立科學、規范、合理的考核機制。
參考文獻:
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論文摘要:根據國家整體規劃,膠東半島藍色經濟圈已經進入快速建設期,機電一體化專業人才需求在本地區也將迎來一個高峰期。本文對其專業人才需求背景進行了詳細的分析,并根據本校及本專業現有的師資力量,提出了建設“高職機電一體化專業技術人才”方案。在本文中,確定了三個專業培養方向,總結了“1.5+0.5+1”的人才培養新模式,“教學做一體化”教學模式,以及“雙證融通”式課程教學模式。
機電一體化技術是集機械、微電子和計算機技術于一體的綜合應用技術,也是現代制造業的核心技術。隨著山東省大力推進半島制造業基地暨北部沿海經濟產業帶建設,機械制造、電子信息、食品加工和黃金工業四大支柱產業以及汽車、手機、電腦三大產業集群均進入了快速膨脹期。制造業的現代化水平得到了提升,最顯著的標志是采用大量的自動化生產制造系統取代了傳統的、自動化程度較低的生產方式。
現代機電一體化技術是機械、電子、信息和管理等學科有機結合的高新技術,廣泛應用于機械、電子、汽車、食品、醫藥等行業。可以說,任何產品只要投入工業生產,就必須采用自動化生產制造技術以提高產品質量和生產效率,否則將沒有市場競爭力,而自動化生產制造的核心技術就是機電一體化技術。因此加速培養機電一體化技術高素質技能型人才已經成為高職高專院校的當務之急。在此背景下,山東省大部分高職院校都開設了機電一體化技術專業以滿足社會對該專業人才的需求。但一方面,企業難于招聘到合格人才,另一方面相應畢業生感嘆就業困難,工作難找。分析原因是供非所需,高職院校內部在該專業培養目標與定位、專業建設與課程設置,實習實訓內容及條件等方面存在問題。因此,應依據社會需求確定人才培養目標,以就業為導向構建人才培養新模式,增強人才培養的針對性,適用性,實現人才培養與社會職業崗位的接軌,服務地方經濟,并促進畢業生充分就業。
1 根據半島區域經濟發展需要,確定高職機電一體化技術專業人才的培養目標
在對山東省機電設備制造企業和膠東半島大中型機電企業調研、畢業生跟蹤調查和專業建設委員會論證的基礎上,歸納出半島經濟發展急需的三種職業特色鮮明的機電類就業崗位群,分別是食品灌裝生產線的運行與維護,新能源裝備制造的生產與維護,電子組裝工藝操作。
山東省是我國重要的糧食及食品生產加工基地,隨著人民生活水平的提高,人們對食品的質量、包裝和精細化程度要求越來越高,這就帶動了食品灌裝、包裝設備的飛速發展。自從我省做出重點發展食品產業群的重大決策以來。產業集群蓬勃發展對灌裝生產線人才的大量需求早已初見端倪。
根據國家中長期發展規劃,我國的核電和風電已經進入高速發展期。山東在半島沿海地區規劃了海陽、榮成、乳山三座核電站,并計劃在“十二五”末全部投產發電。同時山東地處東部沿海,具有豐富的風能資源,各大發電集團競相在山東沿海地區修建風力發電廠。這使得山東省核電、風電等新能源裝備制造業快速發展,可以預見隨著山東核電、風電產業發展的推進將需要大量掌握核電、風電相關知識的裝備制造業專業技術人才。
隨著現代信息產業的不斷發展,電子應用技術發展的不斷需求,電子組裝技術在真個電子整機裝配加工中所占的地位越來越重要。膠東半島在發展電子信息與家電產業集群的同時,電子組裝技術備受關注,據調查分析,電子組裝技術產業的人才存在著巨大的缺口,在未來需要眾多電子組裝技術人才滿足企業生產需求。
我們通過以上市場調研,制定了適應區域經濟發展的機電一體化技術專業的人才培養方案,確定了在機電一體化技術公共知識平臺的基礎上分三個專業培養方向:食品灌裝生產線的運行與維護、新能源裝備制造的生產與維護、電子組裝工藝操作。
2 構建科學合理的新型人才培養模式,為膠東半島培養高素質技能型人才
2.1 構建“1.5+0.5+1”的人才培養新模式
機電一體化技術專業的傳統教學模式是實施“2.5+0.5”人才培養模式,即三年中兩年半在學校完成教學計劃規定的所有課程,最后半年赴企業進行頂崗實習。這種傳統人才培養模式難以培養出我們所需要的為地方企業量身打造而熟練掌握專業知識和技能的專門化人才。因而進行人才培養模式改革,構建科學合理的人才培養新模式勢在必行。“1.5+0.5+1”正是貫徹分方向教學并實施產學研合作辦學的一種教學新模式。1.5是指在新生入學后在第一到第三學期,學習基礎類模塊、專業基礎模塊、專業核心模塊和技能核心模塊,在這樣一個公共知識平臺的基礎上主要培養學生從事機電類崗位的基本能力。0.5是指在第四學期進行專業拓展能力模塊的學習,即學生根據自己的興趣和就業意向自行選擇三個就業方向的一個,進行該方向一系列知識和技能領域的學習。1是指在最后一年,學生根據各自選擇的專業方向到對口的企業進行更有針對性地進行技能培訓,并順利完成頂崗實習。
2.2 推行“教學做一體化”教學模式
在分方向教學的課程學習中,部分課程專業性強,如沒有合適的實訓載體,學生難以實際掌握該專業技能,因而在合作企業的幫助下建設了兩個校企合作共建實驗室,在這里實現了部分課程理論教學和實踐教學一體化的教學模式,通過以具體的工作任務為中心,實際操作為載體。使學生在實際訓練中得到了知識和技能的培養,提升了學生的職業素質。并有企業技術人員擔任課程的部分授課任務,使學生所學知識與企業的實際需要實現了“零距離”接軌。
2.3 實行“雙證融通”式課程教學
高職教育的特點是突出學生職業技能的訓練,培養學生的職業實踐能力。而國家在長期對各行業生產一線和生產過程職業技能的總結過程中,形成了一套完備的各行業職業資格標準。所以參照行業職業資格標準,進行課程體系的改革和課程內容的重組,有助于提升學生的核心競爭力。這種以“雙證書”為目標,構建以職業能力為主線的教學內容和教學環節,將“雙證書”教育融入教學全過程,使學生在學習相關課程后可直接參加職業資格證書考試,我校機電一體化技術專業學生在學校期間可考取維修電工(中級)證書和機電一體化技能認證。
3 結語
以服務為宗旨,以就業為導向,走產學研結合的發展道路,是國家對高職院校辦學方向的科學定位。通過對膠東半島人才市場需求的深入調查研究,培養特色鮮明的機電一體化技術專業人才適應區域經濟發展的人才需求,不僅契合高職院校的服務定位,而且提高了畢業生就業對口率,真正實現了學校與企業的“零距離”接軌。
參考文獻:
[1] 李宏.構建機電一體化技術專業課程體系的探索[j].機械工程與自動化.2004,12.
【關鍵詞】機電一體化機械技術應用發展
1、前言
隨著我國科學技術的不斷發展,人們的生產及生活水平正在發生著巨大的改變,而這些改變正是得益于科學技術的不斷應用,在眾多的領域,科學技術正在不斷的革新與改造,這就促使了很多學科相互交叉滲透,尤其是在機械工程領域,這一領域正在由以前的以機械電氣化為主逐漸轉變為機電一體化,這一轉變很大程度上是由于微電子技術和計算機技術的快速發展而形成的,而這也促使了工程機械企業的技術結構、產品結構、生產方式、管理體系等發生了重大的改變。
2、對機電一體化的理解
時至今日,機電一體化已經發展成為一門有著自身特點及體系的新型學科,隨著科學技術的不斷革新與推進,一些新的血液還將會持續不斷的注入進來。機電一體化技術的突破使得機械工業實現自動化控制成為了可能,機電一體化作為一門交叉性的新型學科,它不僅繼承了電子學、機械學、信息學等其他學科的特點,同時還發展了自身的特點。從概念的外延來看,機電一體化包括了機電一體化技術和機電一體化產品兩個方面。機電一體化技術是從系統工程的觀點出發,將機械、電子和信息等有關技術有機結合起來,以實現系統或產品整體最優的綜合性技術。為加快機電一體化的發展,我們必須解決和推進以下幾個關鍵型技術的發展:
1)機械本體技術
機械本體技術應當從改善性能、減輕質量和提高精度等幾個方面著手。機械系統的小型化及性能的優化都建立在機械本體的輕質化基礎上,因此首先要減輕機械本體的質量,我們可以考慮選擇用非金屬復合材料代替傳統的鋼鐵材料。以此來提高機械的快速響應特性,減少能量消耗,提高效率。
2)信息處理技術
機電一體化與微電子技術的顯著進步、信息處理設備的普及和廣泛應用有著密切的關系。因此,為進一步的促使機電一體化的發展,必須提高信息處理設備的穩定性和可靠性。
3)傳感技術
提高傳感器的性能應當注重提高傳感器的可靠性、靈敏度和精度,而提高可靠性與防干擾有著密切的關系,為避免干擾,目前光纖電纜傳感器正在逐步的發展壯大。
4)軟件技術
軟件作為機械一體化系統中的重要組成部分,必須要和硬件協調一致的發展。為降低軟件的研發成本沒提高生產維修的效率,應當逐步推進軟件的標準化,包括程序的標準化、程序模塊化。軟件程序的固化等。
3、機電一體化未來發展方向
1)自律分配化系統方向
當機電一體化發展到一定的程度,其執行和控制系統將獲得足夠的空間,具備很強的“柔性”,能夠從容的面對突發事件,即被設計成“自律分配系統”,當這系統運行時,各子系統獨立運行,互不影響,但其本身也具備足夠的自律性,當外界環境發生變化時,他們也隨之發生相應的變化以適應外界的變化。這一系統的特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息,在總體的指令條件下,每個子系統的“行動”都可以有所改變。這一特征,既避免了因為某一子系統的故障而使得整個系統癱瘓,在很大程度上增加了系統的柔性。
2)全息系統化方向
所謂的全息,即指全方位呈現,在將來的機電一體化發展中,其“全息”的特點將會越來越明顯,機電一體化將從不同的角度使得“指令”得以準確執行,智能化發展是一大趨勢,而這一發展趨勢則主要得益于信息技術和模糊技術的高度發展。
3)光機電一體化方向
機械電子工程,是光機電一體化的別稱,它是機械工程與自動化的一種,相對于傳統的機電一體化技術,光機電一體化引進了光學技術,充分利用光學技術的特點,進一步改變優化機電一體化系統中的傳感系統、信息處理系統、能源系統等各子系統。
4)模塊化方向
在機電一體化的發展過程中,模塊化始終是一項艱巨而又漫長的工程。機電一體化發展到今日,其產品種類和生產廠商繁多紛雜,研發和開發具備標準化電氣接口、機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品是相困難的。然而,對于機電一體的模塊化生產又是具備相當重要的意義的,這不僅能夠降低機電一體化的生產、維修、維護的成本,還能有益于相關技術人員的培訓。
5)仿生物系統化方向
信息處理是機電一體化的一大核心,隨著機電一體化的發展,其承載的信息處理的負荷也將越來越大,而其往往在結構上處于“靜態”時不穩定,處于“動態”時,較穩定。仿生物系統化的應用能夠是這一問題得到根本上的解決。
4、機電一體化在機械工程中的應用
隨著我國經濟的不斷發展,現代工程施工的規模及難度也在不斷的加大,這在某種程度上要求工程機械具備良好的性能,其自動化的程度也將直接影響到工程施工的質量及經濟效益。現代工程機械應當具備以下性能:施工質量、精度高;生產效率、經濟效益好;性能穩定,工作可靠安全等,為滿足這些性能要求,因此我們在工程機械領域引進了機電一體化技術,其應用范圍主要包括以下幾個方面。
4.1監督控制作用
電子監控系統,作為機電一體化系統中的重要組成部分,其對工程機械的發動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等運行狀體進行監控,在機械工作當中一旦出現異常,電子控制系統能立即的觸發報警系統并且準確的找出故障的所在位置,進而減少相關事故的發生,與此同時,也方便工作人員及時的檢修和排除故障,極大地提高了工作效率,降低了不必要的經濟損失。
4.2節能降耗,提高生產效率
相對于傳統的柴油機能源利用率低,電控系統能夠充分有效的發揮柴油機的輸出功率,使柴油能夠盡量完全燃燒、凈化排氣。為減少柴油機的能量損失,采用電子控制技術,根據負荷條件自動調節柴油機的油門,以此來增大能源的利用率。例如:日本小松公司挖掘機采用新型的節能控制器(OLLS系統),燃氣可節省23%,同時機械的使用功率的利用率可達到98%之高,而這主要得益于其采用的卡特電子效率控制系統。
4.3提高作業精度
在工程機械設備上引進電子控制系統,不僅可以使稱量自動化,而且還可以使稱量變得更為精確,從而有效的避免了人工稱量效率低、誤差大的特點,進而使得成品的作業精度得到明顯的提高。例如:在商品混凝土廣泛普及的今天,許多的商品混凝土拌合站都在混凝土拌合設備上采用了微電控制的電子稱量系統,并使計量過程實現了自動化,電子稱量系統的引用,保證了混凝土的絕對配合比,極大的提高了混凝土的質量。此外,在瀝青混凝土攤鋪機上應用自動找平系統,使瀝青攤鋪質量得到了明顯的提高,路面的平整度可達到0.127m/3m。
4.4作業過程的自動化或半自動化
工程機械實現自動化或半自動化,不僅可以減輕操作者的勞動強度,提高生產效率,還能有效的降低作業的安全系數。例如,日本三菱公司的挖掘機設有挖掘軌跡控制系統,操作人員在控制板上設定好鏟斗的運動軌跡形狀之后,微機控制系統能夠根據各種角度傳感器的信號,自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運動,實現各種形狀和斷面溝槽,斜面的準確開挖,從而使挖掘工作實現了自動化,同時也降低了人工開挖的危險性。
5、結語
綜上所述,機電一體化在工程機械方面的應用越來越廣泛,其使用價值也越來越高,機電一體化正逐步成為機械領域的發展方向,同時也為傳統的機械行業帶來了新的發展空間。在科學技術的各個分支高度發展以后,各分支之間的相互交融滲透是必不可少的,以機械技術、信息技術、電子技術為基礎的機電一體化技術正是眾多學科相互滲透融合的產物。我相信,在相當長的一段時間內,機電一體化技術將源源不斷的應用于工程機械。
參考文獻
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【關鍵詞】 機電一體化;PLC技術;煤礦行業
一、我國目前對于煤礦機電一體化的具體技術應用
隨著社會發展的不斷擴大需求,煤礦行業的不斷進步。煤炭行業中機電一體化程度也在不斷地加深。一種全新的高效的機械一體化設備的引用,可能會帶來行業內翻天覆地的變化,從而更好地創造社會效益。對于煤礦行業來講,煤礦領域內大多數工作都是特別繁重的,如果能在某些方面引入機電一體化設備,將會極大程度的減輕對于人工勞動的負擔,也能減少人員從事煤礦行業的危險性。
從勞動生產的角度來看,因為行業本身的工作性質原因,煤礦行業可以從多個角度來完成引入機電一體化設備。達到減輕勞動強度,提高生產力的現代化改造。
(一)采煤設備
近年來,我國電牽引采煤機的研發取得了長足的進步,在新型設備的研發上,國內各廠家已經完成了對相關技術的研發。已經能夠形成多品種、多體系、多型號的設備生產局面。國內廠家在現有設備的基礎上通過自主創新, 還完成了對設備不同傳動方式的相互轉換改造,在電磁,電液,機液方面均取得了不俗的成果,完整了電牽引采煤機的市場,使得采煤機能夠更好適應地層地質的需求進行工作。不僅提高了工作效率解放了人工,更在一定程度上減小了煤礦建設對于工作環境的要求。將采煤設備的工作效率提升了一個新的臺階,對于煤礦行業的整體發展提供了技術上的保障。
(二)礦井安全生產監測監控系統
作為最能體現機電一體化技術優勢的一個領域,礦井的安全生產監測監控系統能夠在煤礦產業中得到廣泛應用,大幅度地提高煤礦開采的工作效率,保障工作人員的生命安全。同時,機電一體化技術隨著科技的發展,逐漸形成了將軟、硬件系統協調工作的工作模式,更加合理地對煤礦的工作進行監控,提高效率的同時還延長了持續工作的時長,滿足的不斷進步的煤礦行業的要求。
(三)傳輸設備
隨著煤礦工作效率,工作產量的不斷提升,對于傳輸設備的需求也在不斷擴大。在對提升運輸設備的研發中,我國科研企業和相關人員,完成了對于輸送機的自主研發,對于帶式提升機的機電一體化有了重大突破。傳輸設備自動化的生產模式也在逐步形成,結合新型的計算機技術和互聯網技術,只要輸入相對指令,傳輸設備本身就能夠完成正常的開采運輸工作,還能夠對系統內發生的故障經行檢測和排查,方便工作人員進行日常的設備保養與維護。
二、機電一體化技術的優勢與發展前景
(一)機電一體化技術在煤礦事業中的優勢
機電一體化技術發展至今,已經形成了一套成熟的將電氣工程、機械工程、互聯網技術、計算機應用技術充分結合的技術體系,將傳感裝置,動力裝置和機械裝置進行有效整合和對高新技術的吸收改造,更好地發揮了機電一體化在實際工作中的作用。性能,功能上區別于人工,機電一體化技術能夠更加快速全面地完成工作任務,并能根據實際情況調整工作方式,提高工作的效率和生產產量。對于產品本身又有著良好的狀態保證。在工作中的運算、記憶、控制、信息處理等方面對于與人工有了更大程度的進步,且機電一體化設備的操作比較簡單,對于人員的培養較為便利,同時又能減少對于工作人數上的需求。減少人員在現場施工的數量,減低對于危險區域工作的人員需求還能大程度的提高工作人員的安全性。生產過程更加標準,使得煤礦行業在產能和產值上得到了了重要保障。
(二)煤礦機電一體化技術的管理措施
我們要明確一個概念:計算機技術機械一體化技術的核心,只有計算機技術的不斷發展才能帶動機電一體化技術的,同時,計算機技術的發展方向通常也決定著機電一體化技術的發展方向。因此,要善于引進先進的科學技術到實際的機電一體化技術的改造中去,不斷提高計算機處理事務的能力,根據現場情況深化機電一體化設備的實際應用,將機電一體化設備本身具備的優勢不斷地發揮出來。
為機電一體化技術的應用創立一套新的管理策略也是對于機電一體化技術的重要管理措施,對于新的設備要有新的方式進行管理,不能照搬別的地方的經驗,在實際操作過程中進行總結,發展出一套適合自身情況的管理模式。對于機電一體化技術中的人員,要經常性的帶領相關人員進行學習培訓,以跟上不斷發展的時代腳步,確保機電一體化技術在現場的具體施工中得到保障,也能在具體施工中不斷地得到進化。
要相對煤礦中機電一體化技術進行正確管理,還要在管理上成立一個對應的機構,能對機電一體化設備出現的問題進行迅速的反應,在此機構中,要明確對于機電一體化設備管理的職責范疇,形成機電為主體的管理部門,嚴格人員的管理,確立獎懲制度以提高工作人員的積極性,保證機電一體化設備的正常運行。
(三)煤礦機電一體化技術的發展前景及思路
在通信系統上可以將新時期實現的新型通訊手段運用到煤礦機電一體化技術中來,加強一體化技術通訊功能可靠程度,對于通信一體化的信息傳輸有一個新的革新,從而更好地完成對于機電一體化技術設備的控制。
在機械領域內,發展機電液一體化的程度。本身機電液一體化就是講機械、電氣、液壓三者結合發展的一種新型技術,在性能上更加趨近于穩定。如果能將機電液技術研究成果大范圍的引入到煤礦機電一體化技術中,將會跟進一步地提高煤礦生產的機械化、智能化、現代化程度。
發展PLC技術可以更加規范煤礦機電一體化的工作。作為更適合機電一體化技術的PLC技術是目前機電一體化技術最好的控制模式的選擇對于能耗與體積輕量化,而計算和存儲能力卻在不斷加大,更好的運用PLC技術,可以將機電一體化技術的現代化進程提高到一個新的水平。
關健詞:機電一體化;可持續發展;培養目標;定位
作者簡介:高安邦,淮安信息職業技術學院特聘教授,原哈爾濱理工大學碩士生導師、教授。
中圖分類號:G712文獻標識碼:A文章編號:1001-7518(2008)04-0041-03
一、機電工業要求生存、謀發展必須走“機電一體化”之路
現代科學技術的不斷發展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,促進了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透,已使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系都發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展新階段。
“機電一體化”就是將機械、電子與信息技術進行有機結合,以實現工業產品和生產過程整體最優化的一種高新技術。它的發展,使傳統的機械如虎添翼,超越了操作機械和動力機械的范疇,進入了智能化、柔性化、信息化、多功能化、全自動化、綠色化、微機數字化和遠程網絡化控制的新時代,不僅極大地解放了人類的體力勞動,還極大地解放了人類的腦力勞動。因此,“機電一體化”已成為當今世界工業發展的主要趨勢,也帶動了傳統機械工業的一場新的革命。其典型產品為:數控機床、智能機器人、新型武器裝備和作戰指揮系統、高精尖的航空航天飛行器、以及用微電子(尤其微機)技術裝置了的自動化生產設備、動力設備、交通運輸設備、生產過程自動化設備、通信設備、辦公設備和家用電器等等。這些都是當今世界高新技術的核心和應用成果的集中體現。機電工業要求生存、謀發展必須走“機電一體化”之路,而世界各國都將“機電一體化”前沿技術作為國家高新技術發展的重要方向。我國高新技術研究發展計劃綱要,即863計劃也將“機電一體化前沿技術作為國家高新技術重要發展領域。和世界上先進的發達國家相比,我國目前的“機電一體化”技術整體水平還相對落后。要開發大西北、振興東北老工業基地、富民強國奔小康、實現中華民族的偉大復興,就必須要刻不容緩地緊緊抓住這歷史賦予的大好發展機遇,大力發展我國的“機電一體化”技術,搶占“機電一體化”前沿技術的制高點,加快提高我國的綜合實力。而建立在高新技術發展基礎之上的“機電一體化”新專業大學生的培養目標定位必然是、也必須是要造就出大批高素質、高技能復合型機電創新人才。尤其是當前國家要重點和優先發展的高職院的任務也不是培養普通的熟練工和勞動力,高職教育特定的培養目標,是面向生產、建設、服務和管理第一線需要的技術應用性人才,尤其是當前加快發展先進制造業和現代服務業急需的高技能人才(未來的藍領人才)。這也是我國當前教育工作的頭等大事,更是我們職業教育工作者神圣而光榮的責任和義務!
二、“機電一體化”新專業理應歸口于電氣自動化技術專業
機電一體化技術是在大規模集成電路和微型計算機為代表的微電子技術高度發展,向傳統機械工業領域迅速滲透、機械與電子控制技術深度結合的現代工業基礎上,綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、信息技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術、信號變換技術以及軟件編程技術等群體集成技術。機電一體化技術已不是機械與電子簡單的疊加,而是在信息論、控制論和系統論的基礎上把兩者有機組合起來的高端應用技術。由于引進了微電子技術,現代工業生產已從機械自動化跨入了機電一體化的新階段,使機械產品的技術結構、產品結構、產品功能和構成、生產方式和管理體制均發生了根本性的巨大變化。機電一體化技術還賦予機械產品一些新的功能,如自動檢測、自動顯示、自動記錄、自動處理信息、自動調節控制、自動診斷、自動保護等,從而使機械設備具有智能化的特征。如果說傳統機械主要是代替和放大人的體力,而機電一體化技術則能取代并延伸人的部分智力。
“機電一體化”技術實際上是自動化技術高度發展的一個階段和必然產物,它是自動化領域中機械技術與電子技術有機地結合應運而生的一種高新技術,更是鑄造創新人才的最熱門技術領域。機電一體化技術得以發展的根本原因,就在于生產的高速發展和科學技術的跨越進步,其別是自動化技術與計算機科學起到了最重要的決定性作用。第二次世界大戰以后,幾乎是同時誕生的系統工程、控制論和信息論這三門科學既是工業自動化與機電一體化的理論基礎,也是機電一體化技術的方法論。而微電子技術的迅猛發展,半導體大規模集成電路制造技術的快速進步,則為機電一體化與工業自動化技術奠定了物質基礎。反過來,機械制造技術也為微電子學和自動化技術做出了重大貢獻,如大規模集成電路芯片的制造就是以超精密機械加工為基礎的,而這種加工設備本身又是一種計算機控制的自動化系統,即機電一體化的系統。由此可見,機電一體化技術的產生既是微電子技術與自動化技術不斷發展的結果,又是信息論、控制論和系統工程付諸生產實踐的結果。已形成以機械為主體,以微電子尤其是微機和自動化控制為技術核心,“機械+電氣+計算機”三分天下的實際格局。
為此,國家專業技術委員會已將“機電一體化”專業列入自動化技術專業的范疇,理應歸口于電氣自動化技術為宜。
實際上也正應如此,目前全國凡是“機電一體化”新專業放在機械專業中來辦的,沒看到那所高校的“機電一體化”新專業的現行課程設置是真正按照““機械+電氣+計算機””三分天下的格局安排教學的,要么還是機械和電氣嚴格分家,各辦各的;要么就是執行傳統老機械專業的教學計劃,電氣與計算機只是機械的陪襯或者是沽名釣譽的點綴;“電控和計算機”類課程的比重遠遠不夠;更沒有跟上高新技術的快速發展。有些學校的“機電一體化”新專業更是名不符實,有的甚至就連“機電一體化”新專業的核心基礎課“自動控制技術”與核心專業課“計算機控制”都不開,還談什么“機電一體化”?
三、“機電一體化”新專業,應按照“機械+電氣+計算機”三分天下的格局安排教學,加速培養國家急需緊缺的機電復合型創新人才
按照國家人事部最新統計預測,“機電一體化”專業技術人才是我國教育市場今后幾年急需緊缺的最熱門專業人才之一。21世紀內中國將發展成為世界現代制造業加工中心,“機電一體化”技術就是加工制造業為了適應現代生產環境及市場的動態變化,將微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術綜合應用于制造加工生產全過程的高新復合技術群,是21世紀國民經濟發展所急需的優勢學科方向,是我國開發大西北和振興東北老工業基地以及出口創匯等重大戰略決策的重要科技支撐。21世紀中國將需要一大批掌握先進控制技術,能從事數控機床、加工中心、智能機器人、航天航空和先進武器裝備制造以及其他新型機電一體化技術和產品的設計、安裝、調試、操縱、編程與開發的高素質、高技能應用型機電創新人才。
“機電一體化”高新技術是一個大系統工程,其“主體”是機械,“核心”是控制和計算機。發展“機電一體化”所面臨的共性關鍵技術主要有“精密機械技術”、“傳感檢測技術”、“信息處理技術”、“伺服驅動技術”、“機電接口技術”、“自動控制技術”、及“系統總體技術”,已形成“機、電、計算機”三分天下的實際格局。要開辦“機電一體化”新專業,就必須針對其關鍵技術,按照國家對“機電”工作的重點安排開展教學。國家現階段對“機電”工作的重點安排為兩個層次:一是狠抓用微電子技術改造傳統產業;二是集中人財物力抓緊抓好數字化、自動化、智能化機電產品的開發應用。三個重點:數控裝置、新型工業控制系統、第二代電力電子產品系列。八類產品:經濟型數控系統、中檔數控系統、新型工業控制系統、可編程序控制器、發電設備自動控制系統、交流調速系統、智能化儀表、電力電子產品。四項配套產品和技術:集成電路、傳感器、CAD與CAM、CAT。一個前沿技術:智能機器人。由此可見,沒有相當數量和相應質量的“機電”專業技術人員就沒有“機電一體化”事業的發展。它與傳統老機械的不同在于增添了檢測和自動化控制(即測控)等核心精尖技術,賦予工業產品更多更好更新的功能和柔性,是硬結構和軟技術相互協調統一的一個信息處理系統。它既區別于機械設計與制造專業,又不同于電氣自動化專業。前者的理論基礎是機械結構設計、固體力學、切削原理,缺乏電子與控制技術。后者的理論基礎是電力電子、電機傳動、測控與計算機技術,對機械設計、力學分析涉及較少。這兩類專業都很難適應對現代化高科技機電產品的設計、制造、使用、維護、開發和改造,更難勝任大量引進先進新技術與新設備的消化吸收和國產化。要辦好“機電一體化”新專業,就要進行真正意義上的“機、電、計算機三分天下”的教學改革。
現在的問題是沒看到哪所高校的現行課程設置是真正按照“機、電、計算機三分天下”的格局安排的,仍是傳統老機械專業的教學計劃。“電氣和計算機”類課程的比重遠遠不夠,更沒有跟上高新技術的快速發展。要辦好“機電一體化”新專業,就必須重新修訂“機電一體化”新專業的教學大綱和計劃,真正按照“機、電、計算機三分天下”的格局安排“機電一體化”新專業的教學;大幅度增加現代高新技術的教學內容。
四、辦好“機械電子工程”新專業的幾點建議
現在“機電一體化”新專業已在全國各高校蓬勃發展起來了,可是要真正辦好“機電一體化”新專業,我們目前所面臨的棘手問題還很多,為此,我對辦好“機械電子工程”新專業提出幾點建議:
(一)按時代要求確立“機電一體化”新專業大學生高素質、高技能復合創新人才的培養目標和科學定位,一方面進行高素質、高技能創新人才培養理論和方法的深入研究與探討;另一方面整合學校優勢資源,構建高素質高技能創新人才培養多樣化的模式,搭建各種科技創新平臺,營造創新人才培養的環境,通過各種實踐教學環節,采用多渠道多方式,腳踏實地地培養出一批機電專業高素質、高技能復合創新人才參加人才市場競爭,檢驗高素質、高技能創新人才的培養效果。
(二)要辦好“機械電子工程”新專業,就必須將“機電一體化”新專業從傳統的機械老專業的禁錮束縛中徹底解脫出來,獲得自主發展的新空間。按照國家對“機電一體化”工作的重點安排,重新調整專業結構和培養方向,安排學習內容,突出“機電”結合的特色和高科技新知識的內涵,發揮機械、電子、測控、計算機等多學科交叉和結合的優勢,體現出與時俱進、開拓創新的辦學特點。
(三)要辦好“機械電子工程”新專業,就必須重新修訂教學大綱和教學計劃,真正按照“機、電、計算機三分天下”的實際格局進行教學規劃,大幅度增加電控和計算機教學的比重,突出高新技術的含量,體現出“機電一體化”技術是以機械為主體,以電氣控制和計算機為技術核心的內涵。
(四)徹底摒棄應試教育、奴化教育的傳統觀念;改變填鴨式死背硬記的教育方法;改變現行應試教育模式下的考試制度,加強對學生自主創新和綜合素質、技能考核的力度;真正樹立以學生為主體,給大學生營建主動學習、創新實踐和個性發展、充分展示才華與綜合素質能力的環境空間,真正從行動上能變應試教育為素質教育,而不是停留在口頭和口號上。
(五)從學校的長遠發展考慮,為體現高校辦學與時俱進的時代特征,高校的專業課教師不能只充當教書匠、搶學時、撈工作量,多年不變地照本宣科,紙上談兵式地只會講授枯燥乏味的條文,不會動手搞實踐;要投入足夠的精力和時間從事科研創新活動,進行工程實踐,學用結合、理論聯系實際,才能更有效地培養出素質技能型創新人才。名師出高徒,一個本身都不能從事科研創新實踐的老師,是無論如何也教不出高素質、高技能的大學生的。隸屬于高新技術的“機電一體化”專業課教師更是如此,教師從事科研創新實踐更是責無旁貸。
(六)高職院校的職業技能培訓應該努力創造提升高新技術的含金量,絕不能再津津樂道于低技能低水平的“正反轉”、“Y/Δ”和“指針式萬用表的使用”了,對這種上個世紀20年代就開始使用的落后技術、初級電工都能掌握的基本技能,一個高職大學生還要花錢考證,即使拿到“特優證”,又能說明什么?應該多開展諸如“單片機”、“PLC”、“變頻調速”、“現代智能網絡測控”、“電機綜合控制”等新技術知識的職業技能培訓,才有實用價值。
(七)高職院校的專業教材編寫應該是工學結合、學用一致、理論密切聯系生產實際、加強創新性、實用性和實踐性的知識和技能,決不是所謂的“夠有”的“膚淺化”和“概論化”;未來的“藍領”人才也需要掌握高深的技術理論知識和具備高技能。“膚淺”的和“概論性”的教材培養不出高素質高技能的“藍領”人才!
(八)要辦好“機電一體化”新專業,必須多方面多渠道的培養和引進專業人才;不拘一格選人才;并能真正做到政策、感情、事業、環境、條件等留住人才;這里不僅是要用政策吸引外來人才,更要能留住現有人才,機電專業的能人目前是太缺乏了。
[關鍵詞]專業建設 行業標準 課程設置 課程標準
新世紀新時代,高職教育規模得到較快發展,人們對高職教育的認識偏見在一步步改變。大趨勢上看,人們的目光從高職教育的規模擴充上轉移到了高職教育的質量上。社會生產需要大量的高技能人才,這已無庸置疑。而今,物欲橫流,人們受著各種思想沖擊,思想迷茫,甚至有人對“太陽是否還會從東方升起”產生懷疑。在高職校園中,有著對“專業學習的作用”、“專業技能的效果”等產生懷疑。此種氛圍下,大力提高教學質量,提高教學效果,提高技能,提高對社會職業崗位的能力適用性,對引導人們對高職教育的信心與信念會起到很好的作用。
另一方面,高職教師們也在感嘆,“一個班有五分之一學好了,有二分之一去學了,就很不錯了”;“高職教學效果太差,簡直在浪費生命,浪費資源”;等等。
以上種種問題,提高技能質量是核心,那么第一要務就是把專業建設搞好,使之更符合職業的特點,符合職業發展與需要規律。
專業建設從外延講,包括專業培養能力的調整、教師隊伍建設、課程建設、教學改革、實踐教學、科研能力等方面,考察專業建設要看支撐條件的建設,包括專業布局,學科梯隊和依托,專業培養的物質條件,專業培養的目標、方案,課程設置和體系,科學研究的水平,跨學科資源整合等。
一、問卷調查的幾個典型數據
2011年5月,對XX學院2009級的模具專業、數控專業、機電一體化專業、機械制造及自動化三二分段近100學生和東莞地區近20家企業進行了問卷調查。現在提取部分數據:
1、您認為當前市場上哪幾類機電專業畢業生比較缺乏:
A.機械設計(37.5%);B.電氣設計(56.3%);C.數控加工操作(43.8%);D.計算機應用;E.工廠生產設備維護(31.25%);F.樓宇自動化維護(31.25%);G.汽車維修;H.中央空調維護(12.5%);I.其它(請說明)
類別 機械設計 電氣設計 數控
加工 計算機應用 工廠生產設備維護 樓宇自動化 汽車維修 中央空調維護 其它
比率 37.5% 56.3% 43.8% 0 31.25% 31.25% 0 12.5% 0
2、您認為相對于貴單位目前要求,機電專業高職畢業生的不足點有:
A.專業知識不夠(50%);B.動手能力不能滿足需要(50%);C.人際關系較差;D.其它(請說明) __
3、您認為對高職院校機電專業畢業生以下能力的重要性如何?除此之外,您認為哪此素質或能力也是很重要的
4、從對機電人才需求出發,以下課程的重要性如何,請在1-5個等級對應的選項打“√”
以上數據不加以多說,可以從中看出企業或學生對技能的渴望,或對某些課程的失望。為什么呢?是課程設置不合理?是能力培養不夠?是學生難教?
二、行(職)業標準引領專業建設的方向與內容
1、行(職)業標準是專業建設的指揮棒
專業建設,簡單地說,包括專業目標調整、課程調整、教學改革等。專業培養目標瞄準職業標準,即培養人才具有的能力達到職業要求。此方面內容是關鍵。對行(職)業標準認識不到位,理解不透,那么隨后的專業人才培養方案中的課程設置就會有問題。同時要堅持這一原則,不能因為教師知識結構、教學與實訓設備等原因而使用高職人才的培養蛇形或迂回前進。如果這樣,在校生上課程積極性的缺失,畢業生的埋怨,甚至學校走向倒閉,都是理所當然。課程設置偏規律,那所謂的教學改革也只是為教師個體服務,為榮譽或職稱評定鋪路,甚至可以說是“教師在作秀”。
行(職)業標準是對崗位技能要求的總結歸納,它是對完成某崗位任務所具有能力的預測,具有前瞻性,也就相對穩定又與時俱進,高職專業的發展也應緊隨其后,培養的人才能力也驗證標準或專業能力設置的正確性。
2、歸納行(職)業發展趨勢與范圍,指導高職教育建立適應一定崗位的專業方向
專業(群)是一個較大的概念,如機電一體化專業。機電一體化技術即結合應用機械技術和電子技術于一體。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,目前正向光機電一體化技術方向發展,應用范圍愈來愈廣。若說哪個學校機電一體化技術專業能按這個要求培養人才,那可不得了:要么不是在吹牛就是在忽悠學生。這個范圍是太廣泛了。作為高職學校教育,在作人才培養方案中,目標能力的培養即文案“具有....的能力”有6-8個就行,使教學過程有了主線,有了重心。如此,將復雜的能力要求多的,范圍廣的分解成專業方向,更適合高職學生的教學。專業方向的定位也遵行學校的定位,如為某地區服務和輸送人才。那么專業方向就具有地區特色。說一個學校培養的學生是通才,特別高職學校,那只能說這個專業教學是紙上談兵,專業發展也不可能形成它的特色。另外,專業培養目標也不能太狹窄,要求的能力培養只有那么二三個,只適應幾種崗位。針對性是加強了,但一屆又一屆的畢業生就麻煩了,就業可選擇性就差了。把種種思想融入到機電一體化專業中:建立機電一體化專業的一個方向――自動化生產線安裝與調試方向,符合現代生產發展。有大型和中小型生產線之分,如啤酒灌裝生產線、玩具生產線等和汽車制造生產線、船舶制造生產線等。它們的偏重點是不一樣的。專業建設時,可不能二者兼顧。
三、課程的設置、學時的分配及教師的知識結構調整是專業建設的重點
專業能力培養與方向定位好了,體現此思想的即為具體的課程安排,將各種能力分解到各種具體的課程中去,象學太極拳,它分階段學習,各階段有分解動作,最后連貫,一氣呵成,很具有現實意義。如下圖機電一體化專業自動化生產線安裝與調試方向。
如圖所示,除基礎課程外,專業課程按此圖設置,包括教材的編寫、授課學時與順序等,思路明確、清晰。
四、建立評價體系使專業建設建設成“閉環控制”控制系統
建立評價體系,監控教學效果,是專業建設不可缺失的一環。建立層次式階段式的評價體系,并以3年為周期進行修訂,包括(1)教師教的評價,分二個方面,一是教師的教學內容與課程標準對照的評價;二是教師教的學時分配與進度。(2)實驗實訓頂崗實習等評價。(3)學生學習效果的評價。
專業建設是一個復雜系統工程,需要花時間與精力及學校的大力支持。專業發展是一個學校發展的基本體現,沒有專業的發展就沒有學校的發展。專業建設是學校教研室工作的重心。
參考文獻:
關鍵詞:機電技術;機電一體化;創新;智能化;環保
Abstract: the outbreak of the financial crisis, cause the world economic turmoil, China has greatly affected. Modern science and technology continue to promote the development of social productive forces, as the modern science and technology to promote the main source of mechanical and electronic technology plays a more at this time and for important role, to be able to in the fierce market competition environment of advantage, it is necessary to make our own technical structure to get updates, must be committed to mechanical and electrical technology innovation and development. In this paper, at first the electrical and mechanical technology development of the new age, electromechanical integration technology were reviewed in this paper, introduces the characteristics and development of the starting point. And then to our country the current situation of the development of the electromechanical integration technology are illustrated. Finally, the mechanical and electrical technology, prospect of the future trends of the forecast and the forecast.
Keywords: mechanical and electrical technology; Mechanical and electrical integration; Innovation; Intelligent; Environmental protection
中圖分類號:TP271+.4文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
機電技術發展的創新時代——機電一體化技術
現代科學技術的不斷發展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
(一)機電一體化技術概述
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
機電一體化發展至今也已成為一門自成體系的新型學科,隨著科學技術的快速發展,還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為:從系統的觀點出發,綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據系統功能目標和優化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。由此產生的功能系統,則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。
(二)機電一體化技術的特征
1、廣而強的應用性
機電一體化技術是以機械為母體,以實踐機電產品開發和機電過程控制為基礎的技術,是可以滲透到機械系統和產品的普遍應用性技術,幾乎不受行業限制。機電一體化技術應用計算機技術,以信息化為內涵智能化為核心,開發和生產了性能更好的功能更強的機電一體
化系統和產品。
2、多層次的系統化
機電一體化是將工業產品和過程利用各種技術綜合成一個完整的系統,強調各種技術(特別是微電子技術與精密機械技術)的協同和集成,強調層次化和系統化。無論從單參數、單級控制到多參數、多級控制,還是從單件單品生產工藝到柔性及自動化生產線,直到整個系統工程設計,機電一體化技術都體現在系統各個層次的開發和應用中。
3、整體的最優化
從系統工程觀點出發,充分利用新技術及其相互交叉融合的優勢,實現機電一體化系統(或產品)的高附加值、高效率、高性能、省材料、省能源、低損耗、低污染、省時省力等等。比如采用數控機床、柔性生產線、工業機器人和計算機管理等高科技機電一體化技術和系統以后,各企業就可以根據社會需求及時調整產品結構和生產過程,幾乎不需要重新設計制造工藝設備,大大縮短了整個生產周期。
(三)加快我國機電一體化技術發展的著眼點
1、機械本體技術
機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質量除了在結構上加以改進,還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現驅動系統的小型化,進而在控制方面改善快速響應特性,減少能量消耗,提高效率。
2、傳感技術
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說,目前主要發展非接觸型檢測技術。
3、信息處理技術
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性,進而提高處理速度,并解決抗干擾及標準化問題。
4、驅動技術
電機作為驅動機構已被廣泛采用,但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制組件—傳感器—電機三位一體的伺服驅動單元。
5、接口技術
為了與計算機進行通信,必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設計。目前,技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
6、軟件技術
軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本,提高生產維修的效率,要逐步推行軟件標準化,包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
我國機電一體化技術的發展現狀
作為發展中國家,我國與發達國家相比工業技術水平存在一定差距,但有廣闊的機電一體化應用空間。改革開放以來,特別是近年來,受國際金融危機影響,面臨國際市場經濟激烈競爭形勢的挑戰,國家和企業充分認識到機電一體化技術對我國經濟發展的戰略意義,機電一體化技術的研究、應用和產業化受到了前所未有的重視和發展。
我國從20世紀80年代初開始進行機電一體化的研究和應用,國務院成立了機電一體化領導小組并將其列為“863計劃”。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響,許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作。雖然目前國內機電一體化技術與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距,但隨著新技術革命的迅猛發展,我國加大了機電一體化技術的研究力度,并將其確定為國家高技術重點研究領域,給予優先支持,并取得了一定的成績。
(一)數控技術方面
我國數控技術起步于1958年,在“九五”末期,國產數控機床的國內市場占有率達50%,配國產數控系統(普及型)也達到了10%。縱觀我國數控技術近50年的發展歷程,特別是經過4個5年計劃的攻關,總體來看取得了很好成績。目前,已具有年產數控系統3000多套、主軸與進給裝置5000多套的生產能力。
(二)工業機器人方面
我國1986年將機器人的研究開發列入國家科技計劃,現已掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統和軟件編程技術、運動學和軌跡規劃技術,生產了部分機器人的關鍵元器件,并進入實用化階段,開發出弧焊、點焊、噴漆、裝配、搬運、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業的多種機器人。目前,國內相關科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化制造技術,解決了工業機器人控制、驅動系統的設計技術,機器人軟件的設計和編程等關鍵技術,還掌握弧焊、點焊及大型機器人自動生產線(工作站)與周邊配套設備的開發和制備技術。現在,我國從事機器人研發的單位有200多家,專門從事機器人產業開發的企業有50家以上,中國市場上總共擁有近萬臺工業機器人,其中完全國產的工業機器人(行業內規模比較大的前三家工業機器人企業)行業集中度占30%左右。
(三)計算機集成制造系統方面
我國經過多年的理論和技術準備,CIMS已經有了較快發展。目前,已在清華大學建成國家CIMS工程研究中心,在著名高校和研究單位建立了7個CIMS單元技術實驗室和8個CIMS培訓中心。2000年,全國已有20多個省市、10多個行業、200多家不同規模和類型的企業通過實施CIMS應用示范工程,取得了巨大的經濟效益。當前,CIMS的進一步試點推廣應用已經擴展到機械、電子、航空、航天、輕工、紡織、冶金、石油化工等諸多領域,正得到各行各業越來越多的關注和投入。
我國機電技術的發展趨勢
縱觀國內外機電技術應用的發展現狀來看,機電技術革新將朝更系統化、網絡化、智能化、微型化、環保化等方向發展。
(一)生物系統化趨勢
未來的機電一體化更加注重產品與人的關系,如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體,使其向著生物系統化方向發展。
(二)高度網絡化趨勢
網絡技術的高速發展,無疑對機電技術應用產生重大的影響,使其朝著網絡化的方向發展。網絡的普及和應用,使機電技術遠程控制成為一個很現實的操作手法。
(三)集成智能化趨勢
智能化即模擬人類智能,具有某種程度的邏輯思維、判斷能力和自主決策能力,從而可以取代制造過程中某些人的部分。特別是隨著21 世紀的到來,信息處理器速度的快速提高、高性能化,為傳感器系統的集成創造了非常有利的條件,進而更有力的推動著機電技術應用
產品向智能化方向轉移。
(四)微型化趨勢
微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術,是機電一體化的一個新的發展方向。目前,利用半導體器件制造過程中的先進技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
(五)節能環保化趨勢
機電技術應用的時代,我們不僅要重視機電技術為工業生產帶來的效率,同時也要保護好生態環境,減少環境污染。因此,要不斷革新技術,報廢回收,發展更多可再生資源作為機電技術應用的原材料。機電技術應用不僅僅是科學技術水平發展到一定程度的結晶,更是社會生產力發展階段的必然產物,它使傳統產業發生了質的飛躍,使工業發生了戰略性的變革。因此,認清機電技術應用的前景并對其進行探討符合社會發展的需求。
結語
綜上,機電一體化技術是科學技術高度發達的產物,其發展前景必然越來越廣泛,也必然會給世界帶來更大的技術力量。但生產力水平的提高離不開人才的培養,因此我國要加強對機電技術人才的培養力度,真正將機電技術提升到高速發展的軌道上來,促進各種技術的交互和融合,將我國機電技術的發展推向更高水平。
參考文獻
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[2]梁俊彥,李玉翔.機電技術應用的發展及應用[J].科技資訊,2007.9.