導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇機電一體化概論，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1 機電一體化技術發展歷程及其趨向

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1 機電一體化技術發展歷程

1.數控機床的問世，寫下了"機電一體化"歷史的第一頁；

2.微電子技術為"機電一體化''帶來勃勃生氣；

3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎；

4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.

1.2 機電一體化發展趨向

1 數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

2智能化

即要求機電產品有一定的智能，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CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

3 模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

2、機電一體化技術的主要應用領域

2.1數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。 開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。

能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

2.2計算機集成制造系統（CIMS）

CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

3 機電一體化中繼電器保護的現狀與發展

電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術得天獨厚，在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。

建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代，我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術[1]，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍，對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術，建立了我國自己的繼電器制造業。因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。

機電一體化的發展歷程見證了人類走向了高科技的時代，機電一體化化的發展趨勢見證了人類對于高智能化的向往。

4 結語

機電一體化不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。在走向高智能化的時代步伐下，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。隨著電力系統的高速發展和計算機技術、通信技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。國內外繼電保護技術發展的趨勢為：計算機化，網絡化，保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化，這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。

參考文獻：

[1]李建勇.機電一體化技術[M].北京：科學出版社，2004；

[2]李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社，2003；

[3]芮延年.機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社，2004；

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“以服務為宗旨，以就業為導向，以能力為本位”，是中職學校機電專業人才培養的出發點也是它的歸宿點。機電專業課程改革必須遵循機電專業自身的特點，進一步深化機電技術應用專業技能型人才的培養模式的改革，以滿足社會和企業對高素質技能型人才需求。具體而言就是要打破傳統學科課程的教學模式，將理論教學和實踐教學、教學環境與工作環境、理論教師與實訓指導教師等有機地融為一體，全面實施“一體化”的模式。

一、理論教學與實踐操作一體化

理論教學與實踐操作一體化，顧名思義，就是將專業理論教學與實訓操作組合起來，一體教學。這樣做既可以實現理論與實踐的融會貫通，還可以激發學生自主學習的動力和興趣。 “理實一體化”的教學模式不只是理論教學和實踐教學在某種形式上的簡單組合，而是遵循學生的認知發展的規律與技能技巧形成教學規律，實現專業理論與實踐二者有機合成。

機電專業傳統的教學模式雖然也強調學生的實訓教學，但理論和實踐兩個環節在時空上有所脫節，基本上體現為兩個互為獨立的體系。而一體化教學模式從根本上打破了傳統的理論與實踐教學的時空界限，將專業理論和實踐教學有機地融為一體。教學時從感性而不是從理性認識入手，強調直觀教學的力度，促進學生認知力的提高，不失為一種培養技能型實用型人才有效的教學模式，是一種適合當前中職學生實際情況的有效教學模式。

理實一體化模式突破了中職教育傳統的“文化課專業基礎課專業課技能訓練”教學程式，理論的學習以“必需、夠用”為原則，以技能實訓為中心，與相關的理論知識組合為教學模塊，理論教學和實習指導由同一位教師擔任，一以貫之，確保理實同步，二者協調。以專業理論指導實踐操作，反過來又以實踐操作加深對專業理論知識的理解，理實相長，促進專業知識與技能雙飛躍。

二、教學環境與工作環境一體化

“一體化”教學模式不只是理論教學與實踐教學內容的一體化，還包含教學環境與工作環境一體化。為了更好地體現專業理論對課程實踐的指導作用，讓專業理論教學與專業技能實踐真正融合一體，可以把專業課相對集中起來，搬到實驗室，搬到實訓中心，搬到企業的車間里去。采取理論教學與實踐作業齊頭并進，穿行。教師在講完一個理論知識或原理構造之后，就指導學生動手操作；也可以和學生對著實物，一邊講一邊做，使理論學習與實踐訓練有機地融為一體。例如鉗工工藝的教學，可以完全在實訓室內進行。教師邊講邊示范，示范結束，學生便可動手實踐。這樣學生記得牢，做得好。學生遇到問題及時反饋，當堂解決，效果明顯。這樣的專業實訓室既是理論教學的課堂，又是工作實踐場所。

教學環境與工作環境一體化的具體實踐，有如下特點。①把實訓中心包裝為教學工廠，建立理實一體化教學專業教室，融教室、實訓、實驗、考工、技術服務與生產為一體，使專業教室具有多媒體教學、實物展示、演練實訓、實驗、考工強化訓練和考工等多種功能，營造出真實(仿真)的企業氛圍和環境。②把學校的實訓室包裝成企業的“車間”，按照企業生產要求張貼安全生產標語、規范操作流程、安全操作規程。③把學生包裝成企業的“工人”，統一穿上實訓服（廠服)、帶上工具包、憑胸卡進“車間”上崗，同時加強對“員工”組織紀律性教育，嚴明時間觀念，不得遲到早退，嚴格按照安全操作規程和操作流程上崗生產。

三、理論教師與實訓指導教師一體化

中職學校傳統教學模式將專業課的教學分為理論教學與實踐教學兩大塊。理論部分由理論教師在課堂內完成，實踐部分由實訓指導教師在實訓中心（車間）進行。理論教學由學校教務處安排，實訓教學由學校實訓處管理。兩大部分自成體系，互不相干。這樣安排的結果容易造成理論與實踐的脫節，對教學質量產生不利的影響。理論學習時不能顧及實際的應用，實訓時不能與理論結合起來相互印證。以專業課《彩色電視機原理與維修》為例，該課程分為《彩色電視機原理》與《彩色電視機維修實習》兩部分，分別由兩位教師擔任，有的甚至分別在兩個學期開設。這樣不但學生難以學以致用，兩位教師的教學也互不聯系，增加了難度，不能有效提高學生技能。

因此，“一體化”還應包含教師在知識、技能與教學能力上的一體化。機電專業教師必須是“雙師型教師”，能將專業課程的專業技術理論教學與實訓課教學一肩挑起來。既是理論教學能手，更是技能實訓指導的高手。一門專業課，僅由一位教師來承擔全部教學任務（理論教學與實踐指導）。在教學過程中，可以先講理論知識，再進行實踐操作；也可以邊講理論邊操作，甚至可以先操作，當學生遇到問題時再從理論上加以闡述解決。這樣做，能做到理論與實踐的無縫結合——用專業理論指導實踐，用實踐操作去驗證理論。例如前面論及的《彩色電視機原理與維修》，就可以把原理與維修放到一起來教。在講清掃描電路的原理后，就講一些掃描電路的常見故障，并設置一些故障讓學生動手排除。在排除的過程中遇到問題，又用理論去解釋，去解決。這樣理論與實踐相輔相成，相得益彰。

理論教師與實訓指導教師一體化的最關鍵問題是師資。中職學校要努力改變當前師資結構單一化，教師實踐經驗不足，教學質量不高的現狀，就必須大力培養“雙師型”教師。通過下企業實踐、頂崗進修等措施彌補專業科任教師實踐經驗的不足，并獲得相關行業的職業資格。只有通過不斷培訓和進修，不斷汲取行業的新工藝、新技術、新理念，專業教師才能使自己的專業知識與技能始終保持著新鮮狀態，使理論和實踐始終保持最佳結合狀態。理實雙佳的教師才能在教學中，顯得如魚得水，游刃有余。例如，在講解《機械制圖》的圓錐時，教師可以把自己在車床上制作圓錐的過程拍成視頻，在教室里播放，讓學生看到在車床上制作圓錐的全過程。這樣避免了理論教學的“紙上談兵”，讓學生對機械制作有一個感性的認識。然后通過課堂教學的講解與分析，促使學生的認識從“感性”向“理性”轉變。

對機電專業課程改革的探討，除了以上三個方面的一體化之外，還可以從“教學”與“科研”一體化、傳統與現代教學方式的一體化、專業文化與企業文化的一體化以及“教法”與“學法”的一體化等方面去探索、去研究。囿于文章的篇幅，在此不能一一展開論述。綜上所述 ，“一體化”教學的核心在于現場教學，強調的是工作本位，能力本位。若將理論教學與實驗、實訓、實習融為一體，把教學環境與工作環境融為一體，理論教師與實訓指導教師融為一體，讓學生對自己的學習內容與學習方式有更大的自主選擇權，就可以有效地提高機電專業課的教學效果，最大限度地提高中職生在就業中的競爭力、

參考文獻：

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0 引言

機械工業舉足輕重，隨著社會的發展和科學技術的進步，機電一體化技術的應用與發展對我國經濟建設所起到的促進作用越來越明顯。現代化設備逐漸發展成為集光、電、機、氣、聲、像、磁、熱等技術于一體的智能化系統，機電一體化產品幾乎貫穿到國民經濟的所有行業。當前，機電一體化產品已經進入發展成熟期，高速率、高精確度的智能系統越來越成為機械制造業的主流。隨著我國后經濟危機時代產業結構調整與升級大潮的來臨，企業產品、設備正在經歷一個更新換代的頻繁時期，因此對高技能的機電一體化人才和高技術含量的機電產品需求越來越大。高職機電一體化技術專業是為生產第一線的高級技能型崗位培養人才，但是目前我國高職院校培養的機電一體化專業的學生與社會、市場的需要還有不小的距離，因此，機電一體化技術教學改革勢在必行。

1 “機電一體化”發展趨勢

當前，機械制造業已從傳統的通用機床、組合機床過渡到由微電子、自動控制的全新的數控機床，并且越來越普及。微電子，光電傳感器，信息處理和自動控制技術等技術經過多年的發展，已經成為機電一體化高新制造技術的核心部分。高速、精密、大型、恒矩、無級和瞬時響應俱佳的自動換刀數控機床和流水作業式的自動生產線正在深刻改變傳統的機械加工模式。

1.1 光機電一體化

光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢。一般的機電一體化系統是由能源系統、傳感系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的。因此，引進光學技術，實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統。

1.2 智能化

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。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

1.3 自律分配系統化——柔性化

未來的機電一體化產品，控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個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”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

1.4 “生物一軟件”化—仿生物系統化

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。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

2 高職機電一體化人才培養

機電一體化人才可分為以下幾個層次：①學術型人才：主要從事科學研究。②工程型人才：主要從事項目的設計、規劃、決策以及新產品、新技術的研發工作。③技術型（工藝型）人才：主要在生產一線或工作現場從事設備操作與維護、技術把關等生產環節工作。

高職機電一體化人才的定位：高職機電一體化專業應將培養技術應用型人才作為教學的主要目標，合格的畢業生應具備基本的基礎理論知識、一定范圍的專業知識和較強的工作現場技術應用能力。

高職機電一體化人才應具備的知識與能力：①知識結構：具備常識性的文化基礎知識；掌握一定的政治理論知識和人文知識；具有相關專業和行業所需的機械制造和電工、電子、自動控制等方面的基本知識；具有計算機應用技術的基本知識；具有數控機床加工與編程、數控技術、CAD/CAM的基本知識；具有數控技術綜合應用的基本知識；具有車間生產技術管理的基本知識。②能力結構：一是社會能力。主要包括人際交往能力、口語表達能力、協調組織等從事職業活動所需要的一般社會行為能力。二是職業基礎能力，主要包括機械制造、電氣控制與計算機應用這三項從事職業活動所需的基礎能力。三是專業能力。主要是從事相關職業工作所要求的的稍高層次的專業技能。

3 當前高職機電一體化教育存在的問題

3.1 課程設置不合理

當前高職院校課程設置不合理主要表現在兩個方面：首先，重理論輕實踐。很多學校的課程設置和教學內容將重點放在追求知識和理論的體系的完整上，這對學生系統地掌握理論知識，開發設計產品是有利的。但是，也存在嚴重不足，學生畢業后大多被分配在生產一線，所從事的工作是操作設備、設定工藝、查找并排除故障，而不是研究、開發、設計等，在學校學的理論知識很多用不上，而實際工作所必需的實踐能力又不具備。其次，教學內容落后。由于機電一體化是多種技術交叉融合的產物，相關技術的發展都在推動著機電一體化的發展。因此，其發展是日新月異的，這就必然導致課程設置與教學內容與其發展不相適應。例如，當前很多高職院校的單片機課程的教學內容是仍以MCS-51單片機為主，而實際生產中新的單片機層出不窮，種類繁多。

3.2 教學模式單一，實踐教學比例較低

傳統的教學模式，往往只注重理論教學和課堂說教，輕視了實踐能力和職業素養的培養。很多學校的課程設置和教學內容將重點放在追求知識和理論的體系的完整上，這對學生系統地掌握理論知識，開發設計產品是有利的。但是，這種教學模式也存在嚴重不足之處，學生畢業后大多被分配在生產一線，所從事的工作是操作設備、設定工藝、查找并排除故障，而不是研究、開發、設計等，在學校學的理論知識很多用不上，而實際工作所必需的實踐能力又不具備。

3.3 教材建設落后

高等職業教育的教材建設仍是當前高職教育的薄弱環節并嚴重影響了高職教學質量。現在機電一體化的一些教材過于偏重理論、脫離實際、缺乏實用性、部分教材內容陳舊、嚴重落后于現實，各科教材之間存在銜接性差、內容重復或內容脫節等現象。這些問題給教學帶來了很多不便，也在一定程度上影響了學生的學習積極性，制約了教學質量的保證和提高。

3.4 教學、實習設施不夠先進

目前很多學校的教學、實習設備缺乏且嚴重落后。只有少數條件較好的高職院校配備有為數不多的數控車床、銑床、線切割機床、電火花成型機，很多學校的學生一學期只有三四次操作設備的機會，并且這些設備又比較落后，學生難以學到真正有用的技能。

3.5 優秀教師隊伍缺乏

教師是教學質量的關鍵和第一保證，但是當前的機電一體化教學的教師隊伍并不能達到教學的需要。一些老教師知識結構陳舊且更新緩慢，還有一些年輕教師也是剛從學校畢業，缺乏足夠的實踐經驗，都不能很好的教授學生以適應社會工作需要的知識和實踐技能。

4 推進機電一體化教學改革的一些思路

4.1 高職課程需突出工學結合，強調實踐性、職業化、一體化；課程設置要抓基礎和抓應用，淡化中間。根據學生就業崗位群的任職要求，參照相關的職業資格標準，通過與企業有關人員共同論證，進行課程設置。

4.2 高職院校應推動教學模式改革。高等職業教育強調理論聯系實際。教師應注意調動學生的學習積極性，在課堂上可采用多種教學方法，如案例教學法、學生互動討論方法等，還可以多采用多媒體教學手段，使用多媒體技術演示，使學生更多的參與到教學過程中，最大限度的發揮學習的主觀能動性。除此之外，還應增加實習教學的比重，增加教學的實踐性，使學生能夠獲取更加直觀的知識。

4.3 教材編寫結構應根據不同的培養目標和培養方向，開發切合實際需要的教材。新的機電一體化教材應加強設備操作、調試維修等技能的比重，并根據專業技術的發展及時更新知識內容；同時，高職院校在選擇教學教材時應考慮各科教材之間配合性，保證既不重復又能全面覆蓋學生應掌握的知識；還應強調綜合能力的培養，對知識結構聯系緊密的課程進行跨學科的綜合化處理。

4.4 增加對教學、實習設施的投入力度。一方面政府應增大財政支持，另一方面應鼓勵學校與企業加強聯合，協調發展。應大力推進產學結合、校企合作的模式，彌補設備落后和不足，引導高職學校與相關企業建立互利互惠機制共同建設實習實訓基地，培養實用人才。

4.5 加強高職教師隊伍建設，增大“雙師型”師資比例。培養和引進一些既精通機械設計，又能充分使用計算機的專門人才。鼓勵在職教師進修或到相關企業鍛煉，促進高職雙師型教師隊伍發展；積極引進一些在生產第一線工作多年、具有豐富實踐能力的中青年高級技術人，通過幾年的教學培養，提高他們的教學水平，使他們成為名符其實的“雙師型”教師。還可以積極從企事業單位聘請兼職教師，實行專兼結合，改善學校的師資結構。

5 結語

為提高機電一體化的教學教學質量，廣大相關教育工作者必須緊跟行業發展的步伐，既保證學生的基本素養和知識結構，又要突出高等職業教育的特點，在教學過程中積極推進教學改革，不斷調動學生的學習積極性，加強對學生動手能力和綜合能力的培養，加強社會實踐能力，不斷為社會提供適合時代需要的高技術機電一體化人才。

參考文獻

[1]姜大源.職業教育學研究新論[M].北京:教育科學出版社，2007.

篇4

高速公路機電系統是高速公路現代化管理手段的重要組成部分，也是高速公路展示給外界的窗口，由于高速公路機電系統可靠性要求極高，并且系統設備的使用幾乎都是全天候工作，只有好的產品設備才能最大限度地保障機電系統的正常運行，確保高速公路正常管理、運營。

怎樣使得高速公路機電系統處于良好的運營狀態，不僅取決于設備質量的好壞，還要取決于設備之間互連的協調統一，更重要的是取決于設備運行中的人員管理和維護，如何提高高速公路運營管理水平，使得機電系統順利建立、管理和維護統一起來，我想在這里談一下自己的看法和想法，就高速公路機電系統建立、管理和維護一體化進行部分探討。

一、高速公路機電系統的建立

1、如何建立、完善和運行高效的機電系統要從機電設計單位開始進行把關

一個好的機電系統的建立就要從打下良好基礎開始。高速公路機電設計單位的設計合理性對該系統今后的建立、管理、維護起到了相當關鍵的作用，設計合理程度在以后該項目實施直至順利完成起到了至關重要的作用。如何設計建立一個高效完整的機電運營系統，是能夠體現出設計單位在這一方面的能力和水平。如在設計中考慮到備選的設備性能、使用壽命、環境的影響等因素，設計結構的合理性，考慮因素的多少，能夠體現出設計單位的設計理念，也能夠在今后機電系統運營管理中檢驗出是否合理、高效。同時也能反映出該機電系統現代化程度的高低，工程建設單位對設計單位的設計文件審核通過需要嚴格把關。

2、如何抓好施工中的施工監管，解決施工過程中遇到的問題，進行補充完善是施工管理部門的責任

選擇一個信譽好的機電中標單位，是該段高速公路機電系統建設中的一件幸事。機電中標單位在進場前的聯合設計是非常有必要的，它能解決多項多方面問題，所以項目管理部門要組織好該項聯合設計會議，使得各中標單位在聯合設計前發現問題及時提出進行調整，盡可能將已發現的問題在這次會議中一次性解決。機電中標單位進場后，施工管理工作的好壞與該系統在今后運營中的狀態是密不可分的，因為在施工過程中，中標單位對每一個設備的安裝、調試、連接過程、認真程度都關系到今后該機電系統的使用效果。例如：中標單位施工過程中，會出現設計單位的設計與施工現場實際不符的情況、與其他施工單位發生界面沖突的情況等問題，這樣就需要由項目管理部門進行協調解決，以求得最大的合理性。

3、如何能把完整、高效的機電系統交付給運營單位使用

機電工程完成以后，如何能交出一套完整、運行可靠的機電系統給運營單位使用，是檢驗該系統建立成敗的具體表現形式。設備交付使用情況好壞體現在以后使用人員的使用情況，也就是說施工單位對使用這套系統人員的培訓效果。因此，施工單位要對高速公路管理部門人員進行認真培訓，交代好各種設備如何使用、如何管理和維護。如監控中心監控設備的操作，收費站收費設施、通信設備的操作使用，有隧道的還要考慮到隧道的消防、通風照明、隧道變電所設備的操作使用。同時要使得運營單位人員充分認識到掌握相應知識的重要性，認認真真地把培訓中學到的知識運用到工作當中去。

二、高速公路機電系統的管理

1、人員管理

人員配備是否合理是高速公路管理工作中最為重要的部分。運營單位有很多管理技術人員，管理人員技術水平參差不齊，業務管理技術水平急需提高。這主要體在對現行的機電系統管理水平較低，沒有探索出什么好的管理方法。如何提高高速公路機電系統管理水平，逐步探索出新方法、新路子是現今當務之急。

2、設備管理

對設備實行全程管理。設備日常管理與維護是以預防為主，快速維修為輔，但現行的策略確是快速維修為主，維護為輔的現狀。要改變這種狀況，我們就要進行以日常巡檢、定期維護為基礎的預防維護，對那些重復性發生故障的部位、發生的原因采取有效措施，對設備狀態進行監控，提高系統的維護成效，盡量減少維修成本，保證設備的正常運行。

3、數據管理與分析系統的建立

要利用計算機設立一套應用軟件，逐步建立起一套完整的設備基本情況檔案。設備使用情況、年限以及哪些設備已經到達使用年限后，會自動列入使用年限到期表格中等相應功能，這樣，相應的設備使用情況就要多加注意維護、維修，有條件的就要將其更換。機電系統出現故障自身檢測后能發出報警信號，監控值班員或操作人員發現設備故障應能迅速啟動冗余設備工作，對設備維修記錄及其整理情況進行分析。設備維修記錄是維修工作的基礎，及時更新所有數據和資料，其中原始數據資料的建立至關重要。

三、高速公路機電系統的維護

1、人員問題

維護人員是高速公路機電系統維護管理的重點，如何使得管理工作人員成為技術精湛的維護人員是現在工作中亟待解決的問題。專業維護人員是必不可缺的，但每一個業務管理人員對自己使用的設備增加了解是非常必要的。？及時讓業務管理人員在機電設備驗收期間及時跟進是非常有效的。根據實際工作情況，到設備生產廠家進行專項培訓，或聘請有關專家來做相應產品的技術指導、技術講座和新技術交流等活動，使管理、維護人員更加全面掌握設備工作原理，不斷提高維護管理人員的技術水平，使之更好的向專業化的維護方向邁進。管理人員要善于總結，對運行期內出現的系統故障及處理方法要認真進行系統分析，以求得降低系統故障出現的頻率。

2、設備問題

對于機電系統運行構成重大影響的關鍵設備，如收費站機房內的通訊設備、隧道變電所內的低壓配電柜以及柴油發電機組等設備，應采取預防維護并實施重點保障。要建立應急搶修預案防止突發事件對高速公路正常運營造成的影響。？其中對各類設備故障的頻率，應按設備、故障的性質及其發生情況進行分析，提高故障判斷能力和維修技術水平，以便在今后的工作中主動應對。？高速公路機電系統建設期間，一般都側重于系統的先進性，而在實際應用時，系統的可靠性應是首選指標，此外關鍵設備及軟件（數據）都應留有一定數量的冗余配置和自保護功能。

四、對于機電系統管理、維護方面的幾點看法？

1、 加強管理：不但要在工程建設初期加強監督和檢查，更要在工程建設中有效管理，不放過任何工程質量問題，同時也要加強成品的保護工作。

2、 提高領導的重視程度：由于高速公路機電設備所采用的大都是國內、國際的先進電子產品，所以容易造成管理者對機電系統設施管理、維護問題重視不夠，這種觀念一旦形成，勢必對今后的機電系統疏于管理及維護，對機電系統正常運營產生不利影響。運營單位怎樣結合自身特點模索出一套行之有效的管理、維護方法并能夠得以實踐，領導的重視程度至關重要。

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中圖分類號：T9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）10-0047-01

機電一體化技術是以其產品為載體而體現出來，是機電一體化技術發展至今的技術水平體現。機電一體化產品設計人員，要使產品設計符合機電一體化技術要求，并富于時代感，就要對于產品設計技術以掌握，并具備多種技術融合的技術能力。面對機電一體化產品的技術先進性和復雜性，就要將符合當代機電一體化技術發展的產品設計理論建立起來。

一、機電一體化產品概念設計理論構建的意義

在機電一體化產品設計中，概念設計對于產品質量起到至關重要的作用。作為產品設計中的重要階段，對于產品質量的決定程度可以達到70%以上。要獲得性能優異的機電一體化產品，就要將機電一體化產品概念確定下來，制定出相應的設計方案和設計技術方法。概念設計理論首先是基于概念設計思想而建立起來的，在其基礎上還先后出現了多種階段性設計理論，如TRIZ設計、公理化設計QFD設計理論等等，對于機電一體化技術發展進程中所獲得的創新設計成果發揮了重要的推動作用。

在機械工程研究領域中，這些理論被運用于其中，進行組合設計而形成了技術綜合性較強的設計產品，由此而促進了機電一體化系統的多種學科交叉。系統的繼承性決定了其設計的復雜性，多門科學技術的融合，使得原有的單一化設計理論不再適應目前的科技發展需求。那么，在機電一體化產品概念設計理論研究中，就要從機電一體化系統自身的性能出發，結合設計目標而建立起完整的概念設計理論，以對創新設計的機電一體化產品以指導。與此同時，還要在機電一體化產品設計概念理論建立起來之后，結合相關學科，以使理論研究逐漸擴展。

二、機電一體化產品概念設計理論研究現狀

按照現代機構角度對機電一體化系統進行分類，可以劃分為三個子系統，即廣義執行機構、信息處理及控制系統和傳感檢測系統。將三個子系統相銜接，建立起框架體系，不僅有效實現機電一體化運動功能，而且還促進了產品創新設計。在機電一體化產品設計系統中，廣義執行機構子系統是核心部分，其概念設計理論研究關乎到機構運動的總功能。特別是在基本工藝動作設計過程中，要基于廣義執行機構的概念設計理論對基本的工藝動作進行構思，以使其具有動作的獨立執行能力。當執行動作的創新技術確定下來之后，就可以結合機構系統建立框架模型，以使系統設計更具有可操作性，而且采用這種方式更能夠結合計算機輔助進行產概念設計。

對于機電一體化產品的框架模型而言，仿真問題是最為重要的。作為設計結構復雜的動態系統，機電一體化產品實現動態性能的同時，更要注重系統仿真性嫩的驗證。那么，在機電一體化產品概念設計階段，就要確立功能實現的約束條件，將各種相關的仿真軟件技術納入到框架模型當中，運用各種通用建模技術，使用仿真軟件將諸如原理圖、鍵合圖、信號流圖以及方框圖等等參數化。運用Simulink仿真軟件將系統仿真平臺建立起來，以為機電一體化產品概念設計的實現奠定基礎。

三、機電一體化產品概念設計理論的發展展望

對于機電一體化產品設計人員而言，產品概念設計理論具有重要的指導作用。國外研究機電一體化產品概念設計理論所獲得的成果，是建立在研究電子控制理論的基礎上的。國內的研究學者則著重于機電一體化產品的運動結構研究。機電一體化系統是基于多種學科而建立起來的，這就需要產品設計者對于產品從多種學科角度進行研究，并趨向于產品概念理論的使用操作性。雖然國內外對于機電一體化產品設計理論的研究方向有所不同，但研究目標是相同的，且對于新技術、新產品的開發具有重要的指導意義。

關于機電一體化產品概念設計理論，從研究趨勢上來看，還要面臨諸多問題有待解決。比如，在進行機電一體化產品概念設計理論時，還要將推理方法建立起來；對于機電一體化產品的運動機構進行分類，為了對驅動元件以及傳動機構等等進行選擇，還要將驅動元件庫以及機構執行庫建立起來；對于傳感器的選擇，有賴于測物理量的參數定量化，以確定傳感器類型。此外，還要將信息處理、控制方法庫建立起來，以提高系統軟件和硬件的可控性。機電一體化產品在不同的設計階段，都會產生不同的概念設計理論，將產品概念設計評價體系建立起來，以利于產品不同階段設計有效銜接。

總結

綜上所述，對于機電一體化產品設計人員而言，概念理論設計所發揮的指導作用是不容忽視的。中國目前對于機電一體化產品設計的研究主要是基于運動功能為主產品結構設計。作為多種學科集合的機電一體化技術，其復雜性決定了機電一體化產品概念設計理論的重要性。

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專業建設是高職院校教學工作主動、靈活地適應社會需求的關鍵環節，是學校建設和發展的根本所在，自20世紀90年代以來，隨著計算機等電子技術在制造業的廣泛應用，推動了機電一體化技術的進步和機電一體化產品的不斷開發，如今，機電一體化產業以其特有的技術帶動性、融合性和廣泛適用性，逐漸成為高新技術產業中的主導產業，成為新世紀經濟發展的重要支柱之一。在此影響下，各高職院校紛紛開設機電一體化專業，以滿足社會對該專業人才的需求。但目前該專業的課程設置是專業定位模糊，“雙師型”教師隊伍力量薄弱；教學實驗、實訓條件落后，實踐訓練水平有待提高；適應新技術發展需要的課程體系有待構建：體現當代工業發展水平的專業教材有待突破。鑒于此，機電一體化專業建設與課程體系的再構建，是當前亟待解決的問題。

一、機電一體化專業的學科領域

機電一體化技術是一門跨學科的綜合性科學，是由近年來蓬勃發展的微電子技術、計算機科學、機械工程和電力電子技術互相滲透而成的一門新興學科，是在信息論、控制論和系統論基礎上建立起來的應用技術，支撐“機電一體化”這門學科的有：1)機械學，2)控制論，3)電子學，4)計算機科學。

二、機電一體化專業課程設置存在的問題：

(1)現有課程設置不能很好的突出高職以技能為本位的高等職業教育課程觀，理論課比重過大，實習、試驗、實訓環節不完善。

(2)現有課程設置沒有充分圍繞學生的就業方向和社會需求來設置，不能跟周圍大環境的具體需求密切結合，沒有很好的突出高職以就業為導向的高等職業教育課程觀。

(3)現在所采用的機電一體化專業教材很多沒有充分體現出現代機電行業的發展水平，內容陳舊、落后，且各門課程之間相互獨立，相關知識未能有機地滲透和融合在一起，也未能充分考慮與中職教材的很好銜接。

(4)有些課程的設置出現了嚴重的前后脫節以及學時安排不合理的情況。

(5)教學實驗、實習、實訓條件落后，實踐訓練水平有待提高。

(6)教學方法、手段不靈活，不能根據課程的性質靈活選用。

(7)缺乏一些反映機電一體化先進技術課程。

三、課程設置的改革思路：

課程設置改革的思路、方向、主線：社會需求——就業——培養目標——培養方案——課程體系——課程設置——教學方法與模式一教學評價——結果(畢業生)——符合社會需求，根據這一思路進行課程設置時，應遵循下述原則：

1)應確立高職課程體系改革的目標是培養生產、建設、管理、服務第一線需要的高等技術應用型人才．是一種能直接上崗的技術型人才，因此，在課程設置時要把握文化基礎知識以“必需、夠用”為度，專業知識強調針對性和實用性，要充分考慮與地方經濟緊密結合。

2)課程設置應從學生就業方面考慮，并結合本地區企業的需求。因為地區、行業的發展水平不一，企業之間所擁有的裝備和所應用的技術在技術含量和應用水平上就會有一定的差異，因此這也就決定著因服務面向目標的不同從而使各高職高專院校機電一體化專業在課程內容上存在著一定的差異。

3)由于機電一體化專業是由多個學科復合的專業，因而專業技術課程內容必須是一種綜合結構。在設置專業課程時應以畢業生應具備的技術應用能力為主線重組課程內容，沖破原有課程(甚至學科)體系，刪除陳舊的與專業培養目標相距過遠的課程內容，增添新知識，圍繞學生的就業方向，設置4——5門核心課程，一方面在理論教學的學時安排上加以強調，另一方面要與實驗、實訓相配合，使學生通過核心課程的設置，更進一步了解本專業的培養目標和就業方向，從而形成具有行業特色的高職高專綜合課程。

4)在考慮課程設置時要遵循聯合國教科文組織第十八屆大會上通過的《關于職業技術教育的建議》：該建議指出“為就業做準備的職業技術教育，應當為卓有成效地、愉快滿意地工作打下基礎。為此，應當做到：(1)使受教育者獲得在某一領域內從事幾種工作所需要的廣泛知識和基本技能，使之在選擇職業時不致受到本人受教育的限制，甚至在一生中可以從一個活動領域轉向另一個活動領域；(2)為受教育者從事的第一個工作提供充分的專業上的準備．并提出有效的在職培訓；(3)使個人具備在其職業生涯各階段都可以繼續學習所需要的能力、知識和態度。”由此可見，培養適應廣泛就業需要的復合型、綜合型“通才”是世界職業教育改革發展的潮流。

5)要考慮到課程的設置一方面要與學生的就業相結合，另一方面也要激發學生的學習興趣，因此在課程設置時應充分考慮學生的學習興趣，使學生在該專業的主干平臺課程學完后，可以結合自己的就業方向來選擇適合自己的專業核心課程。

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從20世紀80年代以來，由于計算機科學技術的飛速發展，尤其是在大規模集成電路技術和微電子技術取得重大突破后，計算機逐漸向價格低、體積小、性能高、功能強方向發展。因此，計算機也就具備了與工業生產結合、向其它學科滲透的基本條件。這對其它領域的生產技術的革命與改革將起到極大地推進作用。比如在機械工程方面，計算機已經被廣泛用于產品和工藝流程的控制，它將計算機、電器、機械變成一個有機的整體，進而形成一門新的技術—機電一體化。機電一體化的出現，極大地改變了整個機械工業的面貌；它引導了機械工業在技術、產品、管理、生產方式等方面發生巨變；使得生產力提高、原料損耗降低、勞動強度下降、市場競爭力提高、效益顯著提升。從此，工業化生產就告別了以往的“機械電氣化”，邁進“機電一體化”的方向發展。

1、機電一體化概論

所謂的機電一體化是一門綜合技術群（族）的總稱，它主要目的是運用一些技術原理來使用、發展機電一體化產品。從系統工程的觀點上來看，就是將有關電子技術運用到機械的主體、動力、控制以及信息處理等功能上去；將機械裝置、電子化設計、軟件有機結合起來形成一個系統；進而促使系統和產品展現最優的整體。

隨著科學技術的飛速發展，機電一體化正在被賦予許多新的內容和功能。比如能夠自動檢測和處理信息；能夠先通過自動診斷來發現問題，然后進行自動調節與控制，達到自動保護的目的；這表明機電一體化已經具備智能化的特征。而傳統的機械電氣化只是將機械技術、微電子技術等其它幾種新技術進行簡單組合和拼湊，這樣效果只是將體系代替和放大。所以，兩者在功能上有著本質的區別。

目前市面上機電一體化產品主要有三類。一是將機與電結合在一起的典型產品，比如彩色復印機、自動繪圖機；二是用電子裝置來代替一部分控制功能和機構的機械產品，如機電一體化照相機、帶數字顯示的機械設備；三是通過微電子裝置代替原設備的信息處理機構的產品，如全電子式電話交換機、指針式石英電子表。這些機電一體化產品都具有輕巧化、多功能化和智能化的特點。

2、機電一體化的發展歷程

機電一體化主要經過了三個階段的發展：第一階段為20世紀60年代以前，在這一初級的階段，由于人們對機電研究和開發從總體上還處在一種自發的狀態，電子技術的水平也尚未發展到一定程度，所以當時的機械技術和電子技術還不能夠廣泛和深入的結合；正是由于這些原因，盡管第二次世界大戰刺激了當時的機械產品與電子技術的結合，而且在戰后這項機電結合的軍用技術也轉化為民用，人們還是只有自覺地利用這些初步的電子技術成果來改善機械產品的性能，因而那些過去開發的產品也就無法推廣和普及。第二階段為20世紀70-80年代，在這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術都得到蓬勃發展，同時大規模的集成電路和微型計算機也出現了，這些就為機電一體化的發展提供了大量的物質和技術基礎；至此，機電一體化開始受到世界的廣泛關注和支持，極大加速了它的發展。進入到20世紀90年代后期，機電一體化的發展邁入到深入發展的第三階段，機電一體化技術正逐漸邁向智能化；由于光纖技術、神經網絡技術、人工智能技術等都取得了重大突破，再加上微細加工技術的新技術的引入和系統完整的學科體系的形成，都極大促進了機電一體化的發展。

3、機電一體化發展趨勢

3.1微型化和智能化

智能化和微型化是未來機電一體化技術的兩個重要發展方向。所謂智能化，就是具有模擬人類智能，能夠進行獨立的判斷、推理、決策等邏輯思維能力。由于科學技術的飛速發展，特別是模糊技術、軟件技術、芯片技術的取得長足的進步，機電一體化的智能性越來越強、產品的信息越來越凸顯；再加上生理和心理學、運籌學、混沌學的引入，機電一體化的目標也越來越高；因此，人們越來越重視機電一體化中的智能化研究。另一方面，機電一體化的產品正在向微米，甚至納米的微觀領域發展，對機電一體化產品的微型化研究起源于20世紀80年代，由于該產品具有靈巧、輕便、低耗能等優勢，因此被廣泛地用于通信、醫療、軍事等多個領域；雖然目前微機械技術的不成熟，阻礙了其發展步伐，但在未來必將取得重大突破。

3.2系統化和網絡化

所謂系統化，就是以靈活的方式來進行多種組合，力求對多子系統進行協調、控制、管理的一種具備模式化而又開放式的總線結構；它不僅能夠增強機電的通信能力，甚至可以根據仿生學來賦予機電一體化產品人的感情，從而不斷地開發出新的機電一體化產品。另外，由于網絡技術的普及和發展，對各種遠程控制和監測的終端設備的需求量不斷增大，而這些設備本身就屬于機電一體化產品的范疇。由此可見，機電一體化絕對會向著系統化和網絡化發展。

3.3柔性化和環保化

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【中圖分類號】G712【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089（2012）12-0061-01

1概論

自20世紀80年代初，世界制造業進入一個發展停滯、缺乏活力的蕭條期，幾乎被人們視作夕陽產業。90年代以后，計算機等電子技術在該領域的廣泛應用，為制造業注入了生機。如今，機電技術應用產業以其特有的技術帶動性、融合性和廣泛適用性，逐漸成為高新技術產業中的主導產業，成為新世紀經濟發展的重要支柱之一。在此背景下，各高職院校紛紛開設機電一體化技術專業，以滿足社會對該專業人才的需求。目前社會對機電一體化方面人才需求很廣，但只有少數學校能夠培養出達到企業要求的機電一體化專業人才。主要問題在于專業定位較為模糊，課程體系設置過于求全，學校與企業聯系不夠緊密，教學方法需要創新，教材內容需要跟上時代的變化，培養出的學生質量有待進一步提高。[1]

2課程體系改革

機電一體化技術專業的課程體系主要有“機”和“電”組成，培養的方向分為機械加工方向、控制方向、產品設計方向及機電產品營銷方向。但實際上機械與電子本身各自為兩大學科，內容十分豐富，涉及面非常廣，讓一名高職高專生在短短的三年時間里系統地掌握兩大學科的理論知識和技能，是不現實的，也沒有這個必要。前述的理想化定位，往往造成“機不太懂、電也不太通”的尷尬局面，失去了該專業應有的特色，達不到培養目標。由于許多機械類專業如機械制造及自動化等一般也強化了電子和計算機等方面的應用，使它們沒多大差異，體現不出自己的特色，實際上行不通。因此，機電技術應用專業應定位在“以電為主、機為輔，機、電、計算機三足鼎立”為宜。[2]

如何把機、電、計算機三者有機聯系起來呢？可以通過完成一個典型的機電一體化產品的設計、仿真、加工制造和調試，將相關的的專業基礎課和專業課程建立起關聯性。比如在《機械設計基礎及課程設計》中，讓學生設計一個典型的機電一體化產品的機械結構，如遙控小車的機械部分。在《CAD/CAM基礎》中，完成該小車的三維造型的設計和二維工程圖，并在三維圖中完成小車的結構分析和動作模擬。在《金工實習》的普車加工中，完成該小車機械部分的加工。在《機械制造技術》課程中，完成該小車的加工工藝方面的設計。在《機床電氣PLC》或《單片機及接口》課程中完成其控制部分設計，最終在《機電一體化系統設計》課程中完成該產品的調試。通過這種方式，可以大大提高學生的學習興趣。

通過把相關的專業課程通過一個企業的典型任務串聯起來，讓機電一體化專業的學生能夠明確自己的學習目標，能夠清楚自己所學的專業知識具體用在什么地方，如何解決實際的問題等。

3教學方法改革

在傳統教學中各個課程之間關聯性不強，并且傳統教學中以老師講課理論性太強、說教為主，使學生感覺很枯燥。爭取把各個專業課聯系起來，采取基于工作過程教學方法解決實際的工程問題，加強學生的技能訓練和解決實際工程問

題的能力。整個課程設置不講求理論知識的系統性和完整性，而強調針對性和應用性。[3]

課程建設的具體改革方法：會根據具體課程采取具體的措施，比如《單片機及接口》課程，可以選擇如圖1所示的理實一體化教室授課。首先，在“理論教學區”講授該項目所需基礎理論知識，當學生掌握了理論知識后，給學生布置該次課需要完成的項目。然后，讓學生分成小組到討論區和資料區討論研究該項目的解決方案。最后，到操作區完成該項目的操作。

在進行理實一體化教學時，需要2名教師，一名主教，一名輔教。主教負責理論教學、控制教學進度、指導學生和評價學生成績。輔教主要負責指導學生，解答學生問題，并可以向主教提出評價學生的建議。

4總結

在教學改革的實施過程中，肯定會遇到很多困難，比如：教學體系的改革需要每位教師（尤其是專業課教師）的配合。教師需要提高自己的技能或者換新教材，要到企業一線實踐，選擇典型的工程項目進行教學，同時，教學方法也要從講授式轉變為互動式和指導式教學，這對教師都是極大的考驗。同時，學校也要給予一定的配合，比如提供教學場地、理實一體化教學設備，師資人員的選拔要根據系部的需要，盡量聘請有相關工作經驗的教師等。

總之，高職高專院校機電類專業教學改革需要克服很多困難，需要教師個人努力、學校管理層的協作、企業的配合、政府的指導，才能真正培養出企業所需要的人才。

參考文獻

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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！

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中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A文章編號：

引言：

機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統的總稱。它不是機械與電子的簡單的疊加，而是在信息論（利用傳感技術）、控制論（利用控制理論）和系統論（“系統”整體籌劃，機械和電子分別只是“環節”）的基礎上建立起來的應用技術。目前，隨著機電一體化系統所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過程日趨復雜，對控制系統的要求越來越高。微機控制系統的引用，在多方面能滿足機電一體化系統要求。從系統工程觀點出發，才能將機械、電子、信息等有關技術，對它們進行有機的組織和綜合，實現了整體的最佳化。

1.機電一體化系統設計的目的

1.1提高機械設備的精度

在機電一體化系統的設計中大量使用計算機和微電子技術，不但有效提高了機械設備控制系統的精度，而且實現了其在運行過程中的自動控制與檢測，降低了因各類干擾因素的出現而導致機械設備無法正常運行的幾率。

1.2增強機械設備的功能性

目前，工程領域對于機械設備的功能性提出了較高的標準和要求，即一臺機械設備一般需要具有多種復合功能，這也是機電一體化系統設計過程中必須關注的目標之一。

1.3提升系統的安全性與可靠性

目前，國內在機電一體化系統設計中普遍設置了專業的自動檢測和監控子系統，其主要作用是在機電產品發生各類運行故障時，可以自動進行檢測并調整設備的運行狀態，進而有效保證機電一體化系統的整體安全性與可靠性。

1.4縮短產品研發周期

在機電一體化系統設計目標的制定中，一定要注意對于研發周期的科學控制，并且組織具有較高專業技術水平和豐富工作經驗的人員參與研發，在有效縮短機電產品研發周期的同時，也有效降低了生產的成本。

1.5進一步簡化系統結構

在機電一體化系統的設計中，技術人員則要將進一步簡化系統結構作為重要目標之一，盡量在機電產品中安裝或使用現代化的電子元件和傳動技術，并且充分利用先進的集成電路、微處理器和程序軟件實現機械傳動鏈的關聯運動，進而展現機電一體化系統設計科學化、智能化的目標。

2.機電一體化系統設計

2.1機電一體化系統的構成

機電一體化系統的構成由5 部分組成：機械系統（機構）、電子信息處理系統（電子計算機）、動力系統（動力源）、傳感檢測系統（傳感器）、執行元件系統（電動機等）。5 個部分組成的機電一體化系統可分為：閉環、半閉環 2 種控制方式，其中，閉環指對最終執行元件進行直接控制，而半閉環指對中間元件進行控制，從而推算出最終元件的狀態。

2.2機電一體化中的集成設計

由于機電一體化方法內在的并行性，或同時性工程，所以樣機試制階段的建模與仿真很重要。 因為模型來自于各學科的綜合應用。 所以應用一種可視化的編程軟件是很重要的。 這樣就涉及到了框圖，流程圖，狀態轉換圖和波特圖。 機電一體化是一種設計哲學，其產品或設備有一個重要的特點就是它們內部的智能，這是將執行器，傳感器，控制系統和計算機組合設計實現的。 系統的集成是通過硬件（部件）和軟件（信息處理）的聯合實現的。 硬件集成是將機電一體化系統看成一個整體系統來設計的，將傳感器、執行器和微處理器融入到機械系統中，軟件集成主要基于高級控制功能在設計時應首先分析客戶要求以及系統集成的技術環境。在制作時應考慮了解客戶、 市場分析、優化性能、生命周期性能、質量、可靠性和銷售等因素。

2.3系統中的從屬功能設計

機電一體化系統的所有主功能的實現或期望目的的達成，都需要一些從屬功能的協同配合。這些從屬功能包括: 結構功能、通訊功能、保護功能、接口功能、控制功能、動力功能。結構功能確保滿足主要部件的正常工作所需空間條件。通訊功能保證環境狀態與系統部件的信息得以交換。保護功能將系統重要部件各功能參數限制在可允許的工作范圍內并防止系統中各部件產生對環境的不利影響。接口功能使得系統的輸入輸出在與環境不匹配時也得以實現。控制功能整體管理系統部件狀態，并依據外部輸入狀態控制系統的內在功能特性。動力功能提供系統實現各功能所需能量。

2.4變頻調速系統設計

伺服電機作為驅動部分，目的在于執行控制系統的指令，將電能轉化為相應的機械運動。直流電機由于其結構復雜，購置和維修成本過高等問題，難以得到廣泛的應用。而隨著電機制造工藝和電機控制理論發展，交流電機控制精度得到了大幅度地提高，再加上自身結構簡單，維修方便，能滿足在惡劣環境和大負載下運行，受到越來越多關注。隨著矢量控制理論（VC）, 直接轉矩控制（DTC）變頻調速技術的發展及空間矢量脈寬調制技術（SVPWM）的應用,交流電機往往能達到極高的控制性能。SVPWM 是當今廣泛采用的脈寬調制技術，與傳統的SPWM相比，具有轉矩與電流畸變小，易于數字化實現等優點，且其對電壓利用率相對提高 16.7%。VC通過坐標系轉化，將定子電流分解勵磁電流和轉矩電流兩部分，從而模擬交流電機的控制策略控制交流電機。DTC 控制技術則以電磁轉矩為直接控制目標，達到高性能的調速能力。

2.5伺服驅動子系統控制器設計

PID 控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID 控制器參數整定方法主要有兩大種：一是理論計算整定法。依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數，但還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID 控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。隨著只能控制理論的發展，許多智能PID 控制算法開發和應用，如變結構滑模 PID 控制、模糊 PID、神經網絡 PID 控制和神經模糊控制等。值得指出，智能 PID 算法大多數見諸于理論研究，還不能廣泛應用到實際中。

2.6傳感器和變換器設計

儀器儀表在現代科技領域中起著關鍵的作用。 傳感器是與儀器儀表緊密相關的機電一體化系統中一個非常重要的組件，其作用是為特定工業過程提供收集不同信息的機制。 傳感器廣泛應用于過程檢測以及工況評價方面，為用計算機系統對制造作業作較高級的監控提供便利，可應用于過程前，過程中及過程后。 有時，傳感器可以將一種物理現象轉化為決策分析的可用信號。智能系統用傳感器來監測由環境變化影響的特定場合，然后通過校正動作對其控制。

3.機電一體化系統的可靠性設計

機電一體化系統的可靠性設計是指產品在規定條件和規定時間內，完成規定功能的能力。產品的可靠性是一個綜合性評價指標體系，常用 MTBF 指標來衡量。

3.1 保證產品（系統）可靠性的主要方法

3.1.1提高產品的設計和制造質量———裕度法、自動控制；

3.1.2采用冗余技術———工作冗余、后備冗余；

3.1.3故障診斷技術———測試、癥兆、診斷。

3.2 系統干擾和提高抗干擾能力的措施

系統干擾是指產生系統元部件失效或數據傳輸、處理失誤，進而影響系統可靠工作的內部因素和外部因素：

3.2.1系統干擾源的類型：傳導型———由線路傳入信號影響控制系統工作；輻射型———由空間感應輸入信號影響控制系統工作。

3.2.2提高系統抗干擾能力的措施：針對不同類型的干擾信號，采取的抗干擾措施也有所不同；供電系統的抗干擾措施：穩壓、濾波、隔離；接口電路的抗干擾措施：吸收抑制、阻斷隔離；轉換接口抵消隔離措施：差動式運算放大器或橋式電路、高頻濾波整形電路；接地系統干擾措施：單點接地、并聯接地、光電隔離接地。

3.3 軟件的可靠性技術

控制系統由硬件和軟件組成，軟件的可靠性設計也至關重要。主要包括利用軟件提高控制系統的可靠性和提高軟件自身可靠性。

4.結語

機電一體化系統的設計是一種復合技術，它需要很多部門產業的支持和配合，才能取得滿意的結果，我們不僅要對機電一體化的各相關技術進行全面深入的了解，還要從系統工程的概念入手，通過系統總體設計來使各相關技術形成有機的結合，并且要注意分析和解決技術融合過程中出現的新問題，只有這樣，才能滿足機電一體化系統的飛速發展。

參考文獻：