機電工程技術應用及自動化應對措施

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機電工程技術是工業制造和自動化控制領域內的核心技術之一[1]。近些年，在計算機科學技術、自動控制技術、大數據云計算和人工智能技術的推動下，機電工程及其自動化獲得了極大的發展，并在工業制造、電網建設、智能建筑等領域發揮著核心作用。本文對機電系統的需求功能進行分解，探討了機電工程技術的應用價值和現階段存在的問題，并對機電工程自動化的發展趨勢進行了分析和展望。

1機電工程系統的功能分解

作為工業產業和制造業的核心設備之一，機電工程設備是一個復雜綜合性系統。在系統設計之初，就要考慮到技術的創新性和技術應用的多樣性問題。系統創新和技術創新包括多層次的含義，具體包括結構設計的優化、動態布局調整及核心功能的拓展等；系統多樣性的目標，主要指更好地滿足市場多元化的需求，提高設備和技術的兼容性。一個完整的機電系統通常包括以下幾個部分，具體如圖1所示。機電工程系統的機械部分是控制系統的核心單元，具體包含了機械結構和電氣結構，負責系統全部功能的實現；能源部分為系統提供能量和動力，主要以電力驅動為主；傳感部分利用安置于設備上的各種傳感器采集設備的工作信息，進而判斷設備的工作狀態；系統上位機控制執行機構、系統程序和具體的算法，來控制指令信息的執行，完成指定的動作；驅動裝置主要靠電力驅動，驅動執行機構完成各種指令動作；控制信息處理單元通常集成于上位機系統內，負責指令自上而下的傳達，也負責各種數據信息的存儲、加工、分析和調用。機電工程系統是機電工程技術應用的載體，各種機電工程技術的應用能夠讓機電工程系統的功能得到最大限度的發揮。

2機電工程技術的具體應用

2.1機電工程技術的應用價值探討

在計算機控制技術、自動化技術、通信技術和人工智能技術的推動下，機電功能技術的應用范圍越來越廣泛，其應用價值主要體現在以下3個方面。首先，機電工程技術的應用提高了工廠的自動化作業程度，顯著提升了生產加工效率，并提高了產品的加工精度。機電工程技術的應用意味著自動化水平的提升，這是提升生產效率的基礎條件。機電工程設備具有更快的響應速度，可以準確執行指令操作。借助機電工程技術和其他類別的自動化加工技術，還可以提高產品加工的一致性，降低產品加工誤差，同時縮短產品生產周期，為工廠創造更多的收益。其次，機電工程技術的應用還可以降低人力成本的投入和資源能源的損耗。機電工程技術的廣泛應用，可以最大限度地降低企業人力成本投入，提升企業的利潤空間。隨著企業生產加工自動化程度的不斷提高，產品質量和可靠性也在穩定提升。由此可見，機電工程技術和自動化技術的引入，對于實現中國國民經濟可持續發展也具有重要的價值。最后，提升企業生產加工作業的安全性，確保一線工作者的生命安全，降低企業事故發生率。自動化水平的提升不僅大大提高了一線操作者的安全性，且對于操作人員的技術水平和專業程度要求均有所降低。此外，自動化設備通常都配有在線故障檢測系統，在設備的工作過程中即可實時監控設備的狀態，當設備出現異常狀況后監控系統會自動預警，提醒工作人員及時檢修設備的工作狀態，有效避免了由于設備突然停機而給企業帶來額外的經濟損失。

2.2機電工程技術的具體應用分析

目前，機電工程技術的應用領域主要涵蓋了機械制造領域、建筑領域和電力領域。第一，機械制造領域是機電工程技術應用最為廣泛的領域，因為機電工程技術的發展和應用將會極大地解放生產力和發展生產力，并推動中國工業技術和制造領域的革命。機電工程自動化不僅可以大幅度地提高生產效率，確保加工產品的一致性，更重要的是自動化和智能化發展趨勢擁有巨大的發展潛力，是全球未來科技競爭的焦點。將機電工程及其自動化技術應用于機械制造領域，是互聯網、大數據、云計算時代背景下的必然選擇，同時也能夠為機械制造領域內的企業創造更多的收益和價值。第二，機電工程技術在建筑相關領域的應用也十分普遍，給中國智能建筑產業的發展帶來新的活力。建筑智能化的發展需要借助機電工程技術的支持，一方面，各種信息技術、電氣化設備及電氣工程技術的引入，會使建筑智能化的水平越來越高，給使用者帶來更大的便捷性；另一方面，機電工程技術的引入會使建筑的安全性越來越高，這對于高層建筑而言具有更加重要的意義。其中，BIM技術就是信息技術、機電工程技術與建筑行業融合發展的最好體現[2]。BIM技術在建筑設計中的引入，提升了建筑物的智能化水平和安全性，同時也給建筑物的使用者提供了更多的優質服務。第三，機電工程技術在電力系統的應用也具有巨大的發展潛力和價值。隨著中國電能消耗水平的逐年提升，電力系統的復雜程度也在不斷提高，需要監控和處理的參數越來越多，客觀上要求在電網結構設計方面要不斷地優化和改進。在電網的電能調度方面機電工程技術也有廣泛的應用，例如，電氣自動化技術目前在電能調度環節就發揮著十分關鍵的作用，基于電氣工程自動化分析及各種模擬仿真軟件，可以優選出最佳的供電方案，避免電力能源在輸送和調配環節出現過度損耗，節省電力資源。此外，電氣工程及其自動化還可以實現對電網運行狀態的監督，確保電力系統的安全穩定運行。對于電網系統而言，智能變電站是重要的節點樞紐，智能變電站中包含有變壓器和各種儀器儀表，構造較為復雜。智能變電站穩定工作將關系到整個電力系統的安全，變電站的控制也需要基于電氣工程技術的輔助，利用各種電氣工程技術、計算機控制算法和自動化控制技術，在確保電能穩定供應的前提下提升電力系統的運行效率，同時保證電網的安全。

2.3機電工程技術應用存在的問題與應對措施

目前，機電工程技術的應用在中國仍處于起步階段，還存在一些具體問題，如機電工程技術的應用難度較大，缺乏能夠熟練使用機電工程技術和自動化技術的優秀人才，此外由于新技術的投入較大，企業對于引入機電工程技術的熱情不高。機電工程技術及其自動化，在實際應用過程中要求操作者具有良好的理論知識、實踐技能和職業素養，對技術人才和操作人員均提出了較高的要求。在實際應用機電工程技術時，還會遇到不同的新問題，因此該類技術的實際操作難度較大。機電工程設備系統本身的設計復雜度和組裝難度均較大，與之匹配的軟件系統功能復雜，尤其是程序的編寫具有較大的難度，給技術人員的維護和操作者的使用，增加了更多的困惑。機電工程技術從項目引入到形成生產力并為企業創造價值，是一個較長的周期，需要企業持續不斷地投入資金，并培養和積極招募機電工程技術領域內的高端人才。而目前對于企業而言，所面臨的實際情況是技術資金投入不足和高端技術人才極為匱乏，結果導致了企業的機電工程技術項目推進遲緩，難以為企業創造更大的價值。針對機電工程技術應用過程中存在的問題，首先需要解決的是技術資金的投入和人才的培養。一方面，企業管理層應從長遠視角考慮，做好機電工程技術資金投入的中長期規劃，在制定企業全面預算時考慮到相關的技術投入問題，將技術投入成本費用均攤到每一個會計周期內。機電工程技術資金的穩定投入將會給企業未來發展帶來巨大的收益。另一方面，培養和引入高端技術人才是處理好機電工程技術應用的核心手段。

3機電工程技術的自動化問題探析

3.1機電工程技術設計的自動化

自動化是機電工程設計的主要方向，而機電工程技術設計自動化依賴于知識庫系統，基于知識庫模塊編寫和調整系統程序，可以確保系統軟硬件匹配度更高，同時提升機電工程系統的自動水平。在機電工程技術自動化設計過程中，需要以9種知識庫模塊為基礎，并重點利用人機交互接口輸入指令和分析傳感器采集到的數據信息。機電工程技術的設計者可以根據具體需求選擇最適合的原理方案和功能單元，并選擇和設定相關的功能載體，確保自動化程序的順利執行。在人機交互方式的選擇方面，可以選擇對話框式的交互方式，或向導指欄式的交互方式，持續完善系統的人機交互功能，提高機電工程技術的自動化水平。

3.2機電工程技術自動化的發展趨勢

在未來，毋庸置疑的一點是機電工程系統和機電工程技術將朝著全面自動化的方向邁進，并具體表現出以下的發展特征。首先，數字化將成為機電工程自動化最主要的發展趨勢。在互聯網、大數據和信息科學技術的推動下，人類社會已經邁入了數字時代，萬物皆可數字化和虛擬化。計算機科學技術是機電工程自動化的基礎，驅動機電工程系統穩定工作的軟件程序和各種智能算法均是數字化發展模式下的產物，因此，機電工程自動化一定會朝著數字化的方向邁進，并且大數據和云計算將成為機電工程自動化的最主要驅動力之一。其次，模塊化也是機電工程自動化的重要發展趨勢之一。機電工程系統的結構較為復雜，要實現對機電工程系統的精確控制并熟練掌握各種機電工程控制技術，先要對整個系統進行拆分，將其分解為若干個模塊，并分別賦予每個模塊獨立運行的子程序，提升各模塊與整個系統的匹配程度。從目前國內外信息市場和各種計算機硬件、控制軟件市場的發展情況來看，模塊化發展的趨勢也越來越明顯。模塊化趨勢是市場分工細化和專業化的主要表現之一，基于模塊化的發展思路可以更好地促進各類技術的融合發展，降低技術研發成本，給企業的技術投入減輕負擔。最后，智能化將成為機電工程自動化的終極發展目標。伴隨著計算機科學技術、自動化控制技術和人工智能技術的進一步發展，機電工程系統將朝著越來越智能化的方向邁進。在機電工程自動化的發展道路上，一些新的無線通信技術、智能傳感技術、各種仿生算法和神經網絡算法不斷被提出和應用，大大提高了機電工程自動化的效率。隨著人工智能技術的進一步發展及在機電工程自動化領域應用的不斷深入，企業的運營成本會持續降低，科學技術會源源不斷地轉化為生產力。

4結束語

機電工程技術及自動化控制技術在工業制造領域、建筑領域及電力系統中，均發揮著關鍵作用。但由于機械工程技術本身難度較大，且機械工程系統的結構設計較為復雜，技術的使用和更新依賴于大量的后續資金投入和專業化的技術人才，導致了企業與機械工程技術研發相關的項目推進速度較慢。企業要想進一步充分利用機械工程技術，并盡快將其轉化為生產力，需要保證持續不斷的研發投入，并積極培養和引入領域內的專業人才。在計算機科學技術和大數據技術的推動下，機電工程自動化的發展趨勢會愈加明顯，并朝著數字化和智能的方向發展。

參考文獻：

［1］房超，李正風，薛穎，等.基于比較分析的人工智能技術創新路徑研究［J］.中國工程科學，2020，22（4）：147-153.

［2］鐘云海，李華磊.BIM技術在機電工程中的應用［J］.公路交通科技（應用技術版），2019，15（4）：7-9.

作者：李佳犖 單位：江蘇省常熟職業教育中心校