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關(guān)鍵詞:智能制造;關(guān)鍵技術(shù);實(shí)現(xiàn)
中圖分類號(hào):TG305 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
智能制造是一種集自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化于一體的制造模式。因其具有高效、經(jīng)濟(jì)的特定被廣泛應(yīng)用在產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)中。尤其是智能制造還能夠優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)流程,實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)利用。相比于傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)模式,智能制造從根本上了改變了產(chǎn)品研發(fā)、制造、銷售的流程,這對(duì)于企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展非常重要。
一、智能制造概述
智能制造系統(tǒng)是一種人機(jī)一體化的智能系統(tǒng),在實(shí)際的產(chǎn)品制造過(guò)程中,不僅能夠代替人類進(jìn)行分析、判斷、決策,還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化向智能化、集成化、柔性化的擴(kuò)展。從“十二五”提出推廣智能制造技術(shù)到目前為止,智能制造已經(jīng)廣泛受到各界人士的關(guān)注,且已經(jīng)被應(yīng)用在制造各個(gè)行業(yè)中。如石油石化智能成套設(shè)備、冶金智能成套設(shè)備、自動(dòng)化物流成套設(shè)備、智能化食品制造生產(chǎn)線等。這些智能系統(tǒng)都是建立在智能制造基礎(chǔ)之上的。由此可見(jiàn),智能制造將會(huì)成為產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)。
二、智能制造中的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)途徑
1.射頻識(shí)別技術(shù)
射頻識(shí)別技術(shù)又稱RFID,是一種能夠識(shí)別無(wú)線電信號(hào),讀寫(xiě)數(shù)據(jù)信息的無(wú)線通信技術(shù)。顯然,射頻識(shí)別技術(shù)是不需要接觸系統(tǒng)和識(shí)別目標(biāo)的。一般射頻包括超高頻、高頻、低頻3個(gè)頻率段,其讀寫(xiě)方式包括固定和移動(dòng)兩種方式。基于無(wú)線通信技術(shù),在使用射頻識(shí)別技術(shù)時(shí)只需要將小型的無(wú)線微型設(shè)備放置在物體表面,并利用讀寫(xiě)和識(shí)別技術(shù),就可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)數(shù)據(jù)信息的收集、記錄。
射頻識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用在消費(fèi)應(yīng)用、制造、安全訪問(wèn)控制等各個(gè)行業(yè)之中。如將其應(yīng)用在供應(yīng)鏈管理中,能夠通過(guò)自動(dòng)化數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)傳輸,減少錯(cuò)誤發(fā)貨、物品丟失等問(wèn)題,尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程產(chǎn)品維護(hù)。例如在藥品冷鏈物流中應(yīng)用RFID電子標(biāo)簽技術(shù)能夠進(jìn)行全程連續(xù)的溫度追蹤,從而實(shí)現(xiàn)可靠的溫度管理。當(dāng)冷鏈箱被貼上RFID電子標(biāo)簽之后,RFID電子標(biāo)簽就會(huì)自動(dòng)記錄有關(guān)冷鏈箱的所有數(shù)據(jù)信息包括實(shí)時(shí)溫度信息。而且在一批冷鏈周轉(zhuǎn)箱出庫(kù)時(shí),讀寫(xiě)器能一次性讀取到該批次各冷鏈保溫箱內(nèi)的所有RFID溫度標(biāo)簽的信息。這使冷鏈周轉(zhuǎn)箱出入庫(kù)的信息錄入實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,縮短時(shí)間的同時(shí)也確保了出入庫(kù)信息的準(zhǔn)確性。當(dāng)貨物量很大時(shí),出入庫(kù)自動(dòng)讀取信息能夠解決物流操作環(huán)節(jié)的瓶頸問(wèn)題。
2.實(shí)時(shí)定位技術(shù)
在實(shí)際的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中,企業(yè)要對(duì)所有的產(chǎn)品、原材料、設(shè)備等進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤管理。但是又無(wú)法應(yīng)用人工手段。因而需要建立相應(yīng)的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)。而智能制造中的無(wú)線射頻技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)。一般情況是,實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)會(huì)有信號(hào)接收器和發(fā)射器等設(shè)備組成。
目前實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)還會(huì)利用光學(xué)、聲學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)定位,如超聲、紅外、超寬帶等。不同定位技術(shù)的頻率、帶寬、穿透性、抗干擾能力都有所不同。如清華同方RFID資源管理跟蹤系統(tǒng)通過(guò)使用RFID標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和軟件來(lái)對(duì)企業(yè)資源進(jìn)行監(jiān)測(cè),幫助其提高效益及投資回報(bào)率。該系統(tǒng)主要由閱讀器和電子標(biāo)簽(RFID)組成,用于完成免打擾的信息采集和識(shí)別。軟件系統(tǒng)包括應(yīng)用軟件和接口引擎兩部分組成,用于完成信息采集、數(shù)據(jù)加工、位置信息時(shí)時(shí)顯示等功能,從而實(shí)現(xiàn)管理人員能實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)到整個(gè)企業(yè)資源的狀態(tài),包括人員位置、各種設(shè)備使用情況,兼顧安全出入管理。這樣方便管理人員對(duì)相關(guān)重要資源進(jìn)行調(diào)整和分配。
3.無(wú)線傳感系統(tǒng)
無(wú)線傳感系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)更好地控制生產(chǎn)流程和物流。無(wú)線傳感系統(tǒng)主要由計(jì)算定位、感應(yīng)、信息傳遞3個(gè)部分組成。另外,無(wú)線傳感系統(tǒng)還能夠?qū)囟取⒙曇舻炔挥玫奈矬w做出反應(yīng)。
無(wú)線傳感系統(tǒng)的核心技術(shù)是無(wú)線數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),具有信息傳遞、查詢、跳躍路由協(xié)議等功能。而且無(wú)線傳感系統(tǒng)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù),被廣泛應(yīng)用各個(gè)行業(yè)中,如工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能電網(wǎng)等行業(yè)中。尤其是將其應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中,不僅能夠有助于工業(yè)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化,還能夠提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。如可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程的檢測(cè)、實(shí)時(shí)生產(chǎn)參數(shù)的采集、材料消耗狀況的檢測(cè)。
4.信息物理融合網(wǎng)絡(luò)
信息物理融合網(wǎng)絡(luò)也可稱為CPS。CPS包含環(huán)境感知、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信等多種系統(tǒng)工程,主要應(yīng)用于智能系統(tǒng)上,如物聯(lián)傳感。CPS的應(yīng)用徹底改變了傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)理念。另外,CPS還是工業(yè)4.0發(fā)展的核心內(nèi)容,能夠助力于智能車間、工廠的構(gòu)建。
簡(jiǎn)單的說(shuō)CPS就是互聯(lián)網(wǎng)+制造的智能化系統(tǒng)。在新的工業(yè)革命中,CPS將會(huì)成為實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。CPS應(yīng)用在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中,能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備數(shù)據(jù)信息與企業(yè)信息系統(tǒng)的融合,并將生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳送到云計(jì)算中心。準(zhǔn)確的說(shuō)是產(chǎn)品生產(chǎn)線中的傳感器會(huì)及時(shí)收集生產(chǎn)信息,然后通過(guò)無(wú)線通信這些數(shù)據(jù)就會(huì)傳送至數(shù)據(jù)處理中心。相比于傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)模式,管理人員能夠迅速獲知產(chǎn)品出了什么故障,哪里需要配件,從而實(shí)現(xiàn)真正的生產(chǎn)智能化管理。另外,CPS還能夠把幫助企業(yè)進(jìn)行消費(fèi)者數(shù)據(jù)和企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息的分析,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、設(shè)備調(diào)整等工作流程之后就能夠生產(chǎn)出具有個(gè)性化的產(chǎn)品??偟膩?lái)說(shuō),CPS是智能制造中的關(guān)鍵技術(shù),同時(shí)也是現(xiàn)代工業(yè)革命發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,隨著我國(guó)智能制造的發(fā)展,射頻識(shí)別技術(shù)、實(shí)時(shí)定位、無(wú)線傳感等關(guān)鍵技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。相比于西方發(fā)達(dá)國(guó)家,我國(guó)智能制造技術(shù)仍然不夠完善,因而企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)應(yīng)該正確看待智能制造的關(guān)鍵技術(shù),并在不斷地實(shí)踐、探索中,完善關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用方式和方法。
參考文獻(xiàn)
[1]鄒方.智能制造中關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)[J].航空制造技術(shù),2014(14):32-37.
盡管有關(guān)技術(shù)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)方面的研究已經(jīng)取得了較為豐富的成果,但該領(lǐng)域研究文獻(xiàn)最為一致的特征就是其研究結(jié)果的不一致性。諸多學(xué)者試圖借鑒制度理論、認(rèn)知理論、交易成本理論與資源基礎(chǔ)理論(RBV)等各種經(jīng)典理論建立企業(yè)層面的創(chuàng)新模型,但這些模型都沒(méi)有解決上述問(wèn)題。學(xué)術(shù)界對(duì)于技術(shù)創(chuàng)新能力的界定及評(píng)價(jià)方式有廣義與俠義之分,從廣義角度出發(fā)的研究文獻(xiàn)一般將其界定為企業(yè)整體的系統(tǒng)能力,或者多個(gè)環(huán)節(jié)能力的綜合,由研發(fā)能力、生產(chǎn)能力、組織管理能力、投入能力、營(yíng)銷能力、財(cái)務(wù)能力與產(chǎn)出能力等構(gòu)成。而狹義視角的研究多從創(chuàng)新內(nèi)容與創(chuàng)新過(guò)程等方面對(duì)技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)行界定:以創(chuàng)新內(nèi)容為依據(jù),技術(shù)創(chuàng)新能力通常被定義為“支持企業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力和工藝創(chuàng)新能力的耦合”;從創(chuàng)新過(guò)程出發(fā),技術(shù)創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)維度一般包括創(chuàng)新投入能力與創(chuàng)新產(chǎn)出能力,或者技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)投入、技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)開(kāi)展與技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)產(chǎn)出,等等。本文認(rèn)為,這兩種方式均具有一定的局限性。前者具有可辨識(shí)度與區(qū)分度較差、難以凸顯該項(xiàng)能力的本質(zhì)特征等局限性,后者也多采用主客觀賦權(quán)法對(duì)技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)行靜態(tài)測(cè)度,而且即使考慮到技術(shù)創(chuàng)新的過(guò)程性,其對(duì)于創(chuàng)新環(huán)節(jié)的描述也多是止于創(chuàng)新產(chǎn)出,未考慮創(chuàng)新轉(zhuǎn)化及其對(duì)企業(yè)價(jià)值創(chuàng)造的影響路徑。實(shí)證分析表明,技術(shù)人員投入越多、研發(fā)技改投入越多、創(chuàng)新轉(zhuǎn)化效率越高的中小企業(yè),其技術(shù)創(chuàng)新能力越強(qiáng)。但在我國(guó)中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新諸多影響因素之中,創(chuàng)新轉(zhuǎn)化效率最為欠缺。而面對(duì)高度動(dòng)蕩的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,擁有包涵創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力在內(nèi)的動(dòng)態(tài)性技術(shù)創(chuàng)新能力才是中小企業(yè)生存發(fā)展之根本,所以上述界定與評(píng)價(jià)方式顯然已經(jīng)難以滿足企業(yè)實(shí)踐的需要。因此,考慮到技術(shù)創(chuàng)新的過(guò)程性、累積性以及不確定性特征,應(yīng)從動(dòng)態(tài)視角出發(fā),采用時(shí)間跨度較大的面板數(shù)據(jù)對(duì)中小企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)行全新闡釋與系統(tǒng)解構(gòu)。
鑒于此,本文以動(dòng)態(tài)能力理論為基礎(chǔ),構(gòu)建“技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力(technology-innovation dynamic capability,TIDC)”核心構(gòu)念,并對(duì)其進(jìn)行理論闡釋與維度建構(gòu),繼而運(yùn)用我國(guó)中小上市公司2007―2012年的平衡面板數(shù)據(jù)對(duì)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的構(gòu)成維度及其對(duì)企業(yè)價(jià)值創(chuàng)造的影響進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn),以期為中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的評(píng)價(jià)與構(gòu)建提供有益參考。
1 理論分析與研究假設(shè)
1.1 技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)態(tài)整合模型
技術(shù)創(chuàng)新是一個(gè)由不同環(huán)節(jié)整合而成的動(dòng)態(tài)過(guò)程。本文借鑒Lawson和Samson(2001)構(gòu)建的創(chuàng)新整合模型,結(jié)合動(dòng)態(tài)能力理論的核心觀點(diǎn),以公司價(jià)值創(chuàng)造為終極目標(biāo),構(gòu)建了技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)態(tài)整合模型。
由模型可知,企業(yè)現(xiàn)階段的利潤(rùn)多依賴于已有產(chǎn)品或服務(wù)的銷售,因此主流業(yè)務(wù)將原材料轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)品以滿足顧客需求。然而從長(zhǎng)期看,隨著競(jìng)爭(zhēng)激烈程度的增加、產(chǎn)品線逐漸老化以及產(chǎn)品生命周期的縮短,原有主流業(yè)務(wù)滿足顧客需求的能力會(huì)逐漸減弱。此時(shí),主流業(yè)務(wù)應(yīng)該為技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)等提供資源,即進(jìn)入技術(shù)創(chuàng)新的第一個(gè)環(huán)節(jié)――投入環(huán)節(jié)。技術(shù)創(chuàng)新投入是技術(shù)創(chuàng)新的必要條件,也是創(chuàng)新過(guò)程的開(kāi)端,只有投入足夠的物質(zhì)資本與人力資本,才能為創(chuàng)新提供豐富的資源條件。接下來(lái)是創(chuàng)新產(chǎn)出環(huán)節(jié),這是技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程的直接成果,如發(fā)明專利等,還未進(jìn)入主流業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。而真正實(shí)現(xiàn)價(jià)值反饋的環(huán)節(jié)是技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié),經(jīng)過(guò)這一環(huán)節(jié),創(chuàng)新產(chǎn)出最終成為能夠?yàn)楣緞?chuàng)造價(jià)值的資產(chǎn),提高企業(yè)績(jī)效,確保企業(yè)持續(xù)成長(zhǎng)。
1.2 技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的理論釋義與維度解構(gòu)
Teece和Pisano(1994)提出了動(dòng)態(tài)能力理論,指出動(dòng)態(tài)能力是應(yīng)對(duì)市場(chǎng)環(huán)境變革而創(chuàng)造新產(chǎn)品及新流程的一系列能力的集合,是企業(yè)整合、建立、重置和再造內(nèi)外部資源和能力以滿足環(huán)境變化需求的能力。并于2007年提出闡釋動(dòng)態(tài)能力的理論框架,具體將動(dòng)態(tài)能力分為感知能力、攫取能力和轉(zhuǎn)化能力。Lichtenthaler和Muethel(2012)認(rèn)為,動(dòng)態(tài)的創(chuàng)新能力也可以從上述維度進(jìn)行分解。國(guó)內(nèi)學(xué)者曹等(2009)通過(guò)驗(yàn)證性因子分析,將動(dòng)態(tài)能力劃分為動(dòng)態(tài)的信息利用能力、資源獲取能力、內(nèi)部整合能力、外部協(xié)調(diào)與資源釋放能力這五個(gè)維度。鄭素麗等(2010)基于知識(shí)視角,提出動(dòng)態(tài)能力是企業(yè)獲取、創(chuàng)造和整合知識(shí)資源以感知、應(yīng)對(duì)、利用和開(kāi)創(chuàng)市場(chǎng)變革的能力,并將其劃分為知識(shí)獲取、知識(shí)創(chuàng)造、知識(shí)整合三個(gè)維度。徐思雅、馮軍政(2013)基于Danneels(2002)把動(dòng)態(tài)能力分為杠桿化現(xiàn)有資源、創(chuàng)造新資源、獲取外部資源以及釋放資源這四個(gè)分析維度的觀點(diǎn),將其聚焦于獲取外部資源以及資源釋放這兩個(gè)維度。呂一博、蘇敬勤(2011)從“創(chuàng)新過(guò)程”視角出發(fā),通過(guò)對(duì)235家中小企業(yè)的實(shí)證研究,將中小企業(yè)的創(chuàng)新能力分為創(chuàng)新發(fā)起能力、創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)能力和創(chuàng)新推廣能力三個(gè)子維度,并指出這三個(gè)子維度對(duì)于企業(yè)創(chuàng)新能力的解釋貢獻(xiàn)相當(dāng),是中小企業(yè)創(chuàng)新能力的基本組成。然而,其研究樣本的時(shí)間跨度為2006年12月到2007年4月,雖然得到了過(guò)程性的研究結(jié)論,但由于時(shí)間跨度較窄,難以對(duì)創(chuàng)新能力的動(dòng)態(tài)性進(jìn)行準(zhǔn)確地識(shí)別與界定。綜上所述,目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的內(nèi)涵及其構(gòu)成維度的研究尚未取得一致性結(jié)論。本文以動(dòng)態(tài)能力理論的核心觀點(diǎn)與框架結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),結(jié)合前文構(gòu)建的技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)整合模型,將“技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力”界定為“企業(yè)以價(jià)值創(chuàng)造為主旨,積極應(yīng)對(duì)外部環(huán)境的變化,持續(xù)地進(jìn)行一定的技術(shù)創(chuàng)新投入,帶來(lái)相應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出,并能進(jìn)行有效技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化的能力”。而技術(shù)創(chuàng)新的三個(gè)環(huán)節(jié)――投入、產(chǎn)出與轉(zhuǎn)化的成效如何,取決于企業(yè)在每個(gè)環(huán)節(jié)擁有的能力,而將這些能力串聯(lián)起來(lái),就構(gòu)成了技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力。因此,本文提出以下假設(shè)。
H1:技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力由技術(shù)創(chuàng)新投入能力、技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出能力與技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力三個(gè)維度共同構(gòu)成。
1.3 技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的價(jià)值創(chuàng)造效應(yīng)
由技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)態(tài)整合模型可知,技術(shù)創(chuàng)新的終極目標(biāo)是創(chuàng)造企業(yè)價(jià)值,包括促進(jìn)績(jī)效表現(xiàn)與確保持續(xù)成長(zhǎng)。技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力最為本質(zhì)的特征是具有價(jià)值創(chuàng)造效應(yīng),因此基于該模型進(jìn)行初步推斷,擁有較強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的中小上市公司,其公司績(jī)效與成長(zhǎng)性應(yīng)明顯高于一般公司且技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力越強(qiáng),中小上市公司的績(jī)效表現(xiàn)與成長(zhǎng)性就應(yīng)該越好。Penrose(1959)指出,企業(yè)成長(zhǎng)的本質(zhì)力量源自于其內(nèi)部,并強(qiáng)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)成長(zhǎng)的內(nèi)源驅(qū)動(dòng)力。部分學(xué)者也通過(guò)實(shí)證研究為上述觀點(diǎn)提供了經(jīng)驗(yàn)證據(jù),Ebrahim等(2010)研究發(fā)現(xiàn),中小企業(yè)通過(guò)組建虛擬研發(fā)團(tuán)隊(duì)會(huì)顯著提高其銷售收入,從而促進(jìn)企業(yè)成長(zhǎng)。Subrahmanya(2011)對(duì)200多家中小企業(yè)進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn),研發(fā)人員投入等指標(biāo)均與銷售收入之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系,對(duì)企業(yè)成長(zhǎng)有促進(jìn)作用。然而,也有部分實(shí)證研究并未獲得上述結(jié)論,如陳曉紅等(2008)以我國(guó)126家中小上市公司為樣本的實(shí)證檢驗(yàn)表明,技術(shù)創(chuàng)新能力越強(qiáng)的中小企業(yè),其成長(zhǎng)性并不一定越高,并指出創(chuàng)新轉(zhuǎn)化效率欠缺是中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新水平?jīng)]有對(duì)其成長(zhǎng)性產(chǎn)生應(yīng)有作用的重要原因,他于2009年又對(duì)我國(guó)153家中小企業(yè)板上市公司進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)的結(jié)果也表明:成長(zhǎng)性與中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新呈倒U型關(guān)系。Nunes等(2012)分別選擇高新技術(shù)企業(yè)與非高新技術(shù)企業(yè)作為樣本進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn),行業(yè)特性是技術(shù)創(chuàng)新與企業(yè)成長(zhǎng)之間關(guān)系的情境變量。具體而言,高新技術(shù)企業(yè)研發(fā)投入強(qiáng)度與其成長(zhǎng)性呈U型關(guān)系,而非高新技術(shù)企業(yè)的研發(fā)投入強(qiáng)度與其成長(zhǎng)性呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,但在兩種情境之下均不存在正向關(guān)系。楊蕙馨、王嵩(2013)選擇61個(gè)中小板制造業(yè)上市公司為樣本進(jìn)行實(shí)證后發(fā)現(xiàn),研發(fā)投入強(qiáng)度、人均研發(fā)投入、百人專利申請(qǐng)量、百人專利授權(quán)量等4個(gè)技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo)對(duì)企業(yè)當(dāng)年成長(zhǎng)性均沒(méi)有產(chǎn)生正向影響。本文認(rèn)為,上述研究尚未得出一致性結(jié)論的主要原因,主要在于他們對(duì)技術(shù)創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)是靜態(tài)的,并且忽視了技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化要素的影響。而技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力是投入能力、產(chǎn)出能力與轉(zhuǎn)化能力的整合,克服了上述對(duì)創(chuàng)新能力界定的局限性,對(duì)于中小企業(yè)的績(jī)效與成長(zhǎng)性應(yīng)該具有明顯的促進(jìn)效應(yīng)。因此,本文提出以下假設(shè)。
H2a:具有較強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的中小上市公司,其公司績(jī)效要明顯高于具有較弱技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的公司。
H2b:具有較強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的中小上市公司,其公司成長(zhǎng)性要明顯高于具有較弱技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的公司。
H3a:技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力對(duì)中小上市公司的績(jī)效表現(xiàn)具有顯著的促進(jìn)效應(yīng),技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力越強(qiáng),公司績(jī)效越好。
H3b:技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力對(duì)中小上市公司的成長(zhǎng)性具有顯著的促進(jìn)效應(yīng),技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力越強(qiáng),公司成長(zhǎng)性越好。
2 研究設(shè)計(jì)
2.1 樣本選擇與數(shù)據(jù)來(lái)源
本文以深圳證券交易所中小企業(yè)板、創(chuàng)業(yè)板以及滬深證券交易所主板上市的非金融類中小規(guī)模公司作為研究樣本,并剔除ST類公司、被停止上市公司以及數(shù)據(jù)不完全的公司??紤]到自2007年開(kāi)始實(shí)施的新會(huì)計(jì)準(zhǔn)則要求上市公司披露其研發(fā)投入情況,本文選擇2007―2012年為研究區(qū)間。又鑒于本文對(duì)公司績(jī)效與成長(zhǎng)性等因變量選擇的是相對(duì)自變量推后1年的數(shù)據(jù),所以最終確定時(shí)間跨度為5年,每年264家上市公司,從而獲得共1320個(gè)有效觀測(cè)樣本的平衡面板數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)自于國(guó)泰安數(shù)據(jù)庫(kù)以及中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)專利數(shù)據(jù)庫(kù)。
2.2 變量定義與計(jì)算方式
(1)自變量
在已有研究文獻(xiàn)中,研發(fā)投入強(qiáng)度、技術(shù)人員比例、專利申請(qǐng)或者擁有數(shù)量是描述技術(shù)創(chuàng)新的主要變量。本文首先選擇研發(fā)投入強(qiáng)度與技術(shù)人員強(qiáng)度作為技術(shù)創(chuàng)新的主要指標(biāo),并考慮到專利授予數(shù)量更容易受到專利機(jī)構(gòu)等眾多人為因素的影響,其不確定性往往大于專利申請(qǐng)數(shù),所以本文選擇專利及發(fā)明申請(qǐng)數(shù)量。此外,鑒于無(wú)形資產(chǎn)是企業(yè)創(chuàng)新活動(dòng)所形成的非物質(zhì)形態(tài)的價(jià)值創(chuàng)造來(lái)源,Xue(2007)用無(wú)形資產(chǎn)與商譽(yù)的變化值來(lái)衡量技術(shù)創(chuàng)新,本文同時(shí)將無(wú)形資產(chǎn)增量與商譽(yù)增量(分別除以總資產(chǎn),以消除公司規(guī)模的影響)作為技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力因子分析的操作變量。
(2)因變量
資產(chǎn)收益率等會(huì)計(jì)收益指標(biāo)與Tobin's Q值等市場(chǎng)收益指標(biāo)是國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)于公司價(jià)值度量采用的兩類主要指標(biāo),但在中國(guó)情境下,資本市場(chǎng)的不完善與股票市場(chǎng)的投機(jī)性使Tobin's Q值受到更多的質(zhì)疑。所以本文選擇總資產(chǎn)收益率(ROA)作為公司價(jià)值的操作變量。同時(shí),為了克服其難以反映公司未來(lái)市場(chǎng)價(jià)值的歷史滯后性,本文也選擇公司成長(zhǎng)性(Growth)作為公司價(jià)值的另一類操作變量。并且為體現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力對(duì)未來(lái)的價(jià)值創(chuàng)造效應(yīng),公司績(jī)效與成長(zhǎng)性指標(biāo)均選擇推后一年(N+1年)的數(shù)據(jù)。
2.3 研究方法與模型設(shè)計(jì)
首先采用因子分析方法,通過(guò)將原有技術(shù)創(chuàng)新變量中的信息重疊部分提取和綜合成最終因子,對(duì)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的構(gòu)成維度進(jìn)行探究。繼而,選擇技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力大于0的樣本組成實(shí)驗(yàn)組,將技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力小于0的樣本組成控制組,運(yùn)用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)方法,探究?jī)蓚€(gè)組別之間在公司績(jī)效與成長(zhǎng)性方面的差異。最后,采用面板數(shù)據(jù)分析方法,對(duì)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力與公司績(jī)效及成長(zhǎng)性的關(guān)系進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)。面板數(shù)據(jù)相對(duì)于截面數(shù)據(jù)或者時(shí)間序列數(shù)據(jù)能夠提供更多的信息、更少共線性、更多的自由度和更高的估計(jì)效率,并且能夠克服前者較易出現(xiàn)的誤差項(xiàng)序列相關(guān)性與異方差性等問(wèn)題。
3 實(shí)證研究結(jié)果
3.1 技術(shù)創(chuàng)新變量描述性統(tǒng)計(jì)與因子分析結(jié)果
(1)技術(shù)創(chuàng)新變量描述性統(tǒng)計(jì)
對(duì)衡量技術(shù)創(chuàng)新各個(gè)變量5年期間的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值和最小值進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)的結(jié)果分析可知,在我國(guó)中小上市公司中研發(fā)投入強(qiáng)度的平均值為0.21%,與西方國(guó)家的高科技公司相比差距非常懸殊,而且從研發(fā)投入強(qiáng)度與技術(shù)人員強(qiáng)度的最大值和最小值的匯報(bào)數(shù)據(jù)可以看出,在我國(guó)不同的中小上市公司中研發(fā)投入強(qiáng)度和技術(shù)人員強(qiáng)度存在較大差異,最多的公司研發(fā)投入強(qiáng)度可達(dá)16.25%、技術(shù)人員強(qiáng)度可達(dá)91.5%,而部分上市公司的兩項(xiàng)指標(biāo)均為0;觀測(cè)專利申請(qǐng)數(shù)量的描述性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知,專利申請(qǐng)數(shù)量的均值為10.9538,但是樣本觀測(cè)期間最多的公司年申請(qǐng)量可以達(dá)到332個(gè),最少的為0個(gè),依然說(shuō)明在不同的公司中對(duì)于技術(shù)創(chuàng)新的重視程度存在差異;而且同樣的情況從發(fā)明擁有數(shù)量、無(wú)形資產(chǎn)增量和商譽(yù)增量的匯報(bào)數(shù)據(jù)也可以得到證實(shí)。我國(guó)部分中小上市公司研發(fā)投入強(qiáng)度、技術(shù)人員強(qiáng)度、專利申請(qǐng)數(shù)量和發(fā)明擁有數(shù)量連續(xù)幾年為0,以及部分公司的無(wú)形資產(chǎn)增量和商譽(yù)增量為負(fù)數(shù),這樣的上市公司非常有必要繼續(xù)加大技術(shù)創(chuàng)新投入,從戰(zhàn)略上提高對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的重視程度,提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力,創(chuàng)造更大的技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出,以提高公司的技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力繼而應(yīng)對(duì)逐漸復(fù)雜的市場(chǎng)環(huán)境,以便在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
(2)技術(shù)創(chuàng)新因子分析
對(duì)衡量技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,結(jié)果得出KMO值為0.5,Bartlett的球形度檢驗(yàn)為1.576E3,且相應(yīng)概率p=0.000,說(shuō)明適合進(jìn)行因子分析。最終因子對(duì)變量的累積解釋達(dá)到67.553%,相應(yīng)地得到3個(gè)最終因子(F1、F2、F3)。從因子得分系數(shù)矩陣可知,3個(gè)因子均具有命名解釋性。因子F1主要由專利申請(qǐng)數(shù)量和發(fā)明申請(qǐng)數(shù)量構(gòu)成,因子得分分別為0.525和0.523,專利申請(qǐng)數(shù)量和發(fā)明申請(qǐng)數(shù)量是公司在該年度考察期內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)出情況,體現(xiàn)了公司的技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出能力;因子F2主要由研發(fā)投入強(qiáng)度和技術(shù)人員強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)構(gòu)成,其因子得分分別為0.653和0.659,這兩個(gè)指標(biāo)均是對(duì)公司在技術(shù)創(chuàng)新層面上投入力量的反映,構(gòu)成了企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新投入能力;因子F3主要由無(wú)形資產(chǎn)增量和商譽(yù)增量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)構(gòu)成,企業(yè)的無(wú)形資產(chǎn)和商譽(yù)均在一定程度上反映了企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)過(guò)程中所形成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和所積累的知識(shí)資源,構(gòu)成了企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力。綜上所述,分別將3個(gè)因子命名為技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出能力(TIOC)、技術(shù)創(chuàng)新投入能力(TIIC)和技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力(TITC)。
技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出能力、技術(shù)創(chuàng)新投入能力和技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力共同組成了企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力,采用計(jì)算因子加權(quán)總分的方法,對(duì)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。以3個(gè)因子的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重,得到“技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力”的計(jì)算公式為:
TIDC=0.30421TIOC+ 0.19382 TIIC+0.17751TITC
通過(guò)以上因子分析的結(jié)果可以說(shuō)明:技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力由技術(shù)創(chuàng)新投入能力、技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出能力與技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力三個(gè)維度共同構(gòu)成。假設(shè)H1得到驗(yàn)證。
3.2 分組均值T檢驗(yàn)結(jié)果
公司績(jī)效(ROA)與成長(zhǎng)性(Growth)的分組統(tǒng)計(jì)量與均值T檢驗(yàn)結(jié)果,總體樣本中弱技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的企業(yè)有916家,強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的企業(yè)有404家,由匯報(bào)的總體樣本T檢驗(yàn)結(jié)果可知,公司績(jī)效的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果在1%的水平上顯著,說(shuō)明技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力強(qiáng)的上市公司和技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力弱的上市公司之間在公司績(jī)效指標(biāo)存在顯著差異,并且強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的上市公司績(jī)效顯著高于弱技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的上市公司績(jī)效。因此,假設(shè)H2a得證。同樣,由公司成長(zhǎng)性(Growth)的分組統(tǒng)計(jì)量與均值T檢驗(yàn)結(jié)果可以明顯看出,總體樣本中,擁有較強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力與較弱技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的上市公司在公司成長(zhǎng)性上存在明顯差異,并且較強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的上市公司成長(zhǎng)性顯著高于較弱技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的上市公司成長(zhǎng)性。假設(shè)H2b得證。
3.3 面板數(shù)據(jù)分析結(jié)果
利用本文所設(shè)定的方程對(duì)面板數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析所示:8個(gè)回歸模型經(jīng)過(guò)豪斯曼檢驗(yàn)均選擇了隨機(jī)效應(yīng)模型,其中,模型1中Wald值為1034,且p=0.000,說(shuō)明模型總體有效,R2等于0.3749,自變量技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的回歸系數(shù)為0.015,且在1%水平下顯著,說(shuō)明技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力對(duì)公司績(jī)效有正向影響,即技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力對(duì)中小上市公司的績(jī)效表現(xiàn)具有顯著的促進(jìn)效應(yīng),技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力越強(qiáng),公司績(jī)效越好。因此,假設(shè)H3a得證。模型2中Wald值為363,p=0.000,說(shuō)明模型總體有效,R2等于0.1548,自變量技術(shù)創(chuàng)新能力的回歸系數(shù)為0.034,且在10%水平下顯著,說(shuō)明技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力對(duì)公司成長(zhǎng)性有正向影響,即技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力對(duì)中小上市公司的成長(zhǎng)性具有顯著的促進(jìn)效應(yīng),技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力越強(qiáng),公司成長(zhǎng)性越大。因此,假設(shè)H3b得證。
同時(shí)觀察模型2-模型4的回歸結(jié)果可知,技術(shù)創(chuàng)新投入能力、技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力和技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出能力對(duì)公司績(jī)效具有正向影響,但是技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出能力和技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力的正向作用不顯著;從模型6-模型8的回歸結(jié)果可知,技術(shù)創(chuàng)新投入能力、技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力和技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出能力對(duì)公司成長(zhǎng)性具有正向影響,且在10%水平下顯著。
4 主要結(jié)論與啟示
面對(duì)急劇變化的外部環(huán)境,從動(dòng)態(tài)視角出發(fā)對(duì)技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)行界定與評(píng)價(jià)具有重要的理論與實(shí)踐價(jià)值。本文以動(dòng)態(tài)能力理論為基礎(chǔ),構(gòu)建了技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)態(tài)整合模型,對(duì)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力進(jìn)行理論闡釋,繼而運(yùn)用我國(guó)中小上市公司2007―2012年的平衡面板數(shù)據(jù)對(duì)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的構(gòu)成維度及其價(jià)值創(chuàng)造效應(yīng)進(jìn)行實(shí)證分析,主要結(jié)論如下。
第一,技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力是企業(yè)以價(jià)值創(chuàng)造為主旨,積極應(yīng)對(duì)外部環(huán)境的變化,持續(xù)地進(jìn)行一定的技術(shù)創(chuàng)新投入,帶來(lái)相應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出,并能進(jìn)行有效地技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化的能力,由技術(shù)創(chuàng)新投入能力、技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出能力與技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化能力三個(gè)維度共同構(gòu)成。這三個(gè)維度彼此影響、相互依存,忽視任意一個(gè)維度均會(huì)影響技術(shù)創(chuàng)新預(yù)期效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。因此,在進(jìn)行企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)以及創(chuàng)新績(jī)效考核的指標(biāo)體系中,上述三個(gè)維度均應(yīng)該作為重要的構(gòu)成要素。
第二,具有較強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的中小上市公司,其公司績(jī)效與成長(zhǎng)性要明顯高于技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力相對(duì)較弱的公司。技術(shù)創(chuàng)新的最終目的是為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值,而一家卓越的創(chuàng)新型企業(yè)也必將是一家具有良好的績(jī)效表現(xiàn)并能夠保持持續(xù)成長(zhǎng)的企業(yè)。本文的實(shí)證檢驗(yàn)表明,技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力的差異會(huì)顯著影響企業(yè)的績(jī)效與成長(zhǎng)性,因此,技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)能力應(yīng)該作為評(píng)價(jià)創(chuàng)新型企業(yè)的重要指標(biāo)。
關(guān)鍵詞 建筑給排水節(jié)能節(jié)水噪音防治
中圖分類號(hào):TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
0引言
水,是生命之源,其在我們生產(chǎn)生活中的作用不言而喻?,F(xiàn)在,水相關(guān)行業(yè)已經(jīng)形成一套完整的運(yùn)作體系,新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)及新觀點(diǎn)的不斷更新促進(jìn)了水行業(yè)的飛速發(fā)展。建筑給排水設(shè)計(jì)作為水行業(yè)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié),工作任務(wù)重大而艱巨。同時(shí),隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,居民生活水平的不斷提高,其中與建筑給排水設(shè)計(jì)相關(guān)的節(jié)能節(jié)水問(wèn)題以及噪音防治問(wèn)題逐漸凸顯。本文將就建筑給排水設(shè)計(jì)中的節(jié)能節(jié)水及噪音防治問(wèn)題,結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際進(jìn)行探討。
1建筑給排水設(shè)計(jì)中的節(jié)能節(jié)水技術(shù)探討
1.1使用新型節(jié)能產(chǎn)品及技術(shù)
近年來(lái)行業(yè)內(nèi)節(jié)能產(chǎn)品及技術(shù)層出不窮,這些新產(chǎn)品新技術(shù)的出現(xiàn),為建筑給排水設(shè)計(jì)節(jié)能的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供了可靠的支撐。例如1、管網(wǎng)疊壓(無(wú)負(fù)壓)供水設(shè)備,管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備由穩(wěn)流罐、真空抑制器、壓力傳感器及變頻供水設(shè)備及控制器組成(如圖1)。該設(shè)備利用市政給水余壓直接從管網(wǎng)中抽水,與傳統(tǒng)的變頻給水加壓設(shè)備相比,利用了市政給水的壓力,節(jié)能效果顯著。
圖1.1管網(wǎng)疊壓(無(wú)負(fù)壓)供水設(shè)備的組成
例如2、高效玻璃鋼化糞池,該化糞池抗壓抗沖擊強(qiáng)度高,避免磚砌及鋼筋混凝土因滲漏而影響地下水質(zhì)和周圍建筑的安全,大大縮短施工工期,節(jié)省粘土資源及鋼筋、水泥等傳統(tǒng)建材。
1.2重視建筑內(nèi)的節(jié)水設(shè)計(jì)
1.2.1用水量定額的選擇
《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003(2009版)第3.1.9及3.1.10條明確規(guī)定了各種建筑生活用水定額及小時(shí)變化系數(shù)。在實(shí)現(xiàn)階梯水價(jià)等節(jié)水的經(jīng)濟(jì)杠桿措施后,居民節(jié)水意識(shí)逐漸提高,家庭用水量趨于穩(wěn)定甚至減少,因此設(shè)計(jì)人員在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范、地方標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)實(shí)際情況合理選用用水定額。
1.2.2增加建筑內(nèi)對(duì)廢水及雨水的回收利用。
(1)中水設(shè)計(jì)
中水來(lái)源于建筑生活排水,包括人們?nèi)粘I钪信懦龅纳钗鬯蜕顝U水。常用的中水水源分為沐浴排水、盥洗排水、冷卻水、游泳池排污水、洗衣排水、廚房排水、廚房排水和沖廁排水。這7種常用的中水水源排水量少,排水不均勻,所以建筑中水水源一般不是單一水源,而是混合水源組合。按混合后的水質(zhì),有優(yōu)質(zhì)雜排水、雜排水和生活排水三種組合方式。優(yōu)質(zhì)雜排水包括沐浴排水、盥洗排水、冷卻排水和游泳池排污水,其有機(jī)物濃度和懸浮物濃度都低,雜排水是不含沖廁排水的其他6種的組合,有機(jī)物濃度和懸浮物濃度較高,水質(zhì)較好,處理費(fèi)用比優(yōu)質(zhì)雜排水高。應(yīng)優(yōu)先選擇優(yōu)質(zhì)雜排水作為中水水源?!?】?jī)?yōu)質(zhì)雜排水水量不能滿足回收要求時(shí),雜排水也作為中水混合水源組成部分。
表1.1我國(guó)各類建筑物分項(xiàng)排水比率(%)
項(xiàng)目 住宅 酒店 辦公樓、教學(xué)樓 餐飲業(yè)
沖廁 21.3-21.0 10.0-14.0 60.0-66.0 6.7-5.0
廚房 20.0-19.0 12.5-14.0 — 93.3-95.0
沐浴 29.3-32.0 50.0-40.0 — —
盥洗 6.7-6.0 12.5-14.0 40.0-34.0 —
洗衣 22.7-22.0 15.0-18.0 — —
總計(jì) 100 100 100 100
按照上表所示的我國(guó)各類建筑物分項(xiàng)排水比率,我國(guó)的建筑排水量中優(yōu)質(zhì)雜排水及雜排水所占份額住宅為78.7%-79%,酒店為86%-90%,辦公樓、教學(xué)樓為34%-40%,餐飲業(yè)為93.3%-95%。
中水回用指的是中水混合水源經(jīng)過(guò)處理后.達(dá)到《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),可在生活、市政、環(huán)境等范圍內(nèi)雜用的非飲用水。如果收集起來(lái)經(jīng)過(guò)凈化處理成為中水,用作建筑雜用水和城市雜用水,如沖廁所、道路清掃、城市綠化、車輛沖洗等雜用,從而替代出等量的自來(lái)水,這樣相當(dāng)經(jīng)濟(jì)節(jié)能。
中水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行水量平衡計(jì)算,使系統(tǒng)能合理運(yùn)行,即中水得到充分利用,所需自來(lái)水補(bǔ)水量減到最少。原水調(diào)節(jié)池(箱) 、中水儲(chǔ)存池(箱) 容積宜適當(dāng)加大,中水處理設(shè)施宜按一天連續(xù)運(yùn)行16 h 設(shè)計(jì)計(jì)算處理能力,借以減少運(yùn)行負(fù)荷和電耗。
(2)雨水回收設(shè)計(jì)
雨水利用就是將雨水收集起來(lái).經(jīng)過(guò)一定的設(shè)施和藥劑處理后,得到符合某種水質(zhì)指標(biāo)的水再利用的過(guò)程。類似于中水,處理后的雨水作為一種可以利用的水資源可以用于廁所沖洗。城市綠化、景觀用水以及其他適應(yīng)中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的用水。建筑物收集雨水的一般結(jié)構(gòu)是.把屋頂?shù)挠晁朐O(shè)在地下的雨水沉砂池.經(jīng)沉淀或投藥處理的雨水流入清水蓄水池.再用水泵送入雨水回用系統(tǒng)用于地下車庫(kù)地面清洗或者綠化景觀用水等。
2.噪音防治技術(shù)探討
2.1噪音的主要來(lái)源
2.1.1給水系統(tǒng)的噪音
給水系統(tǒng)的噪音主要包括水流產(chǎn)生的噪音和設(shè)備噪音。水流流速變化時(shí),水流沖擊管道從而產(chǎn)生管道振動(dòng)噪音,水流流速過(guò)大時(shí),也會(huì)產(chǎn)生噪音。流速越大,產(chǎn)生的流水噪音越大。設(shè)備噪音的來(lái)源主要是水泵房的振動(dòng)噪音,它與水泵的轉(zhuǎn)速、構(gòu)造、揚(yáng)程等工況密切相關(guān),主要通過(guò)泵房的結(jié)構(gòu)以及管道的傳導(dǎo)進(jìn)入建筑戶內(nèi)。
2.1.2排水系統(tǒng)的噪音
排水系統(tǒng)的噪音主要包括衛(wèi)生器具使用過(guò)程中的噪音,以及排水管道在水流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的沖擊噪音。
2.2噪音的防治
2.2.1給水系統(tǒng)的防治
(1)合理控制給水系統(tǒng)的流速及水壓
防治給水管道噪音的關(guān)鍵是流速的控制。水流的速度決定著水流的噪音,水流的速度與噪音成正比關(guān)系。生活給水管道內(nèi)的干管流速不宜大于1.5m/s,支管流速不宜大于1.0m/s,設(shè)計(jì)中可適當(dāng)放大管徑,來(lái)達(dá)到降低流速進(jìn)而降低噪音的效果。
(2)控制水泵房的振動(dòng)噪音
水泵房的噪音較大,應(yīng)盡量設(shè)置在底層的地下室。在選擇泵組的同時(shí),需要選擇性能較好、噪音較小的水泵機(jī)組,應(yīng)在滿足需要的情況下優(yōu)先選擇低轉(zhuǎn)速立式泵組;并且,每個(gè)水泵機(jī)組應(yīng)單獨(dú)設(shè)置設(shè)有隔振墊的基礎(chǔ),以降低水泵振動(dòng)噪音。同時(shí),水泵進(jìn)出水管上還應(yīng)設(shè)置可曲撓減振接頭,這樣可以大大減低水泵振動(dòng)噪音沿管道的傳播。
2.2.2排水系統(tǒng)的防治
(1)選擇合適的衛(wèi)生器具和布置方式
衛(wèi)生器具的選用,應(yīng)盡量選擇節(jié)水消音型。同時(shí),需要在地板或墻壁上固定的衛(wèi)生器具,應(yīng)在接觸面鋪設(shè)一層彈性橡膠消音層或安裝彈性橡膠異形件。且在布置衛(wèi)生間時(shí),應(yīng)盡量將噪音較大的坐便器布置在不緊鄰臥室的墻壁。
(2)選擇合適的排水管道管材及安裝方式
目前,隨著鑄鐵管道的淘汰,建筑排水管道一般選用塑料管道。但是內(nèi)壁光滑的UPVC管道隔音效果較差,排水噪音比鑄鐵管高約10Db。因此,在選用排水管道管材時(shí),要盡量選用比重較大、隔音效果較好的管材,盡可能選用芯層發(fā)泡技術(shù)的UPVC管材,由此可以顯著降低排水噪音。高層住宅應(yīng)設(shè)置專用通氣立管,這樣能有效增加立管的排水能力,平衡立管內(nèi)的正負(fù)氣壓,減少氣塞現(xiàn)象,從而減少排水噪音。
3結(jié)語(yǔ)
在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源緊張及居民生活水平要求提高的大環(huán)境下,節(jié)能節(jié)水與噪音問(wèn)題逐漸凸顯,本文就建筑給排水設(shè)計(jì)中的這些問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)探討。
【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化;機(jī)械制造;應(yīng)用形式;展望
0、前沿
從20世紀(jì)年代開(kāi)始,機(jī)械制造開(kāi)始廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè),并且獲得了人們的廣泛關(guān)注。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展起源于20世紀(jì)20年代,開(kāi)始主要是應(yīng)用于機(jī)械制造冷加工過(guò)程中,后期隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善,從20世紀(jì)60年代末開(kāi)始建立關(guān)于可變性的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng),而隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,機(jī)械制造行業(yè)的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高【1】。自動(dòng)化技術(shù)能夠快速提高制造效率,縮短機(jī)械制造的生產(chǎn)時(shí)間,節(jié)約人力資源,大大降低成本費(fèi)用,有效提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,使企業(yè)的效益快速提高,同時(shí)使工作環(huán)境也得到明顯改善。
1、自動(dòng)化技術(shù)概述
自動(dòng)化一般是說(shuō)機(jī)器或裝置在無(wú)人操作的情況下按照事先設(shè)定好的程序自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過(guò)程,在機(jī)械制造領(lǐng)域中主要是指在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)優(yōu)化有效的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程,加快生產(chǎn)投入原料的加工變換和流動(dòng)速度,節(jié)約人力資源。
在機(jī)械制造系統(tǒng)中自動(dòng)化系統(tǒng)一般由五個(gè)單元組成:
(1)程序單元,決定系統(tǒng)該做什么和如何做;
(2)作用單元,對(duì)系統(tǒng)施加能量和定位;
(3)傳感單元,檢測(cè)系統(tǒng)工作過(guò)程的性能和狀態(tài);
(4)制定單元,對(duì)傳感單元輸送過(guò)來(lái)的信息進(jìn)行比較分析,制定和發(fā)出指令信號(hào);
(5)控制單元,進(jìn)行制定并調(diào)節(jié)作用單元的機(jī)構(gòu)。
自動(dòng)化技術(shù)的研究?jī)?nèi)容主要涵蓋了集成技術(shù)與系統(tǒng)技術(shù)、制造單元制度、柔性制造技術(shù)以及與現(xiàn)代化生產(chǎn)模式相適應(yīng)的制造環(huán)境等。在不斷進(jìn)步中,全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、敏捷化、智能化及綠色化是現(xiàn)代機(jī)械制造的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。在自動(dòng)化技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的是數(shù)控技術(shù),其是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中的核心技術(shù),綜合了計(jì)算機(jī)、微電子、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)以及自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù),其很明顯的特點(diǎn)就是效率高、精度高且能實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化。
2、自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用
實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動(dòng)化的理論基礎(chǔ)是控制理論,控制理論發(fā)展及應(yīng)用徹底的改變了人類傳統(tǒng)的生產(chǎn)、生存、生活和管理模式。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面。
2.1 集成化應(yīng)用
計(jì)算機(jī)集成技術(shù)是21世紀(jì)機(jī)械制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。信息技術(shù)的不斷發(fā)展以及自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用的不斷增多使得許多新技術(shù)得到發(fā)展,例如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、輔助制造技術(shù)、輔助測(cè)試藝術(shù)、信息管理系統(tǒng)技術(shù)等。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的集成化應(yīng)用,主要是借助系統(tǒng)工程理論的有效指導(dǎo)和信息技術(shù)對(duì)企業(yè)的制造流程進(jìn)行整體上的優(yōu)化,通過(guò)精簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)和過(guò)程重組等手段促進(jìn)適度自動(dòng)化,并在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)和信息網(wǎng)絡(luò)的支持下,將機(jī)械制造企業(yè)的各種要素以及經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)集成為一個(gè)有機(jī)整體,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造以人為中心的柔性化生產(chǎn)。
2.2 智能化應(yīng)用
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展,智能技術(shù)也越來(lái)越強(qiáng),人機(jī)一體化機(jī)械制造設(shè)備也越來(lái)越多的走進(jìn)機(jī)械制造企業(yè)中,通過(guò)智能化的制造系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)中,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)相互活動(dòng)的智能化,如邏輯分析推理、命題判斷、工藝構(gòu)思等。智能機(jī)械制造技術(shù)是人工智能技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)的有效結(jié)合,它把人工智能融入到了機(jī)械制造系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié),可以借助專家智力活動(dòng)的模擬,代替機(jī)械制造過(guò)程中很多需要專家親自完成的活動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造過(guò)程的自動(dòng)化監(jiān)測(cè),并對(duì)監(jiān)測(cè)到的問(wèn)題進(jìn)行自動(dòng)的改進(jìn)或預(yù)防,并且對(duì)突發(fā)事件有一定的調(diào)整和應(yīng)對(duì)能力。
2.3 虛擬化的應(yīng)用
虛擬化制造技術(shù)主要包含控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息管理、人工智能、以及現(xiàn)代制造工藝等新技術(shù),并以計(jì)算機(jī)仿真模擬分析技術(shù)為基礎(chǔ)形成的一項(xiàng)由多學(xué)科交叉的系統(tǒng)技術(shù)。機(jī)械虛擬制造技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和信息技術(shù)對(duì)機(jī)械制造的過(guò)程進(jìn)行仿真,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)和解決機(jī)械制造過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題,這對(duì)降低機(jī)械制造成本、縮短機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、提高產(chǎn)品合格率等等是非常有意義的。
3、自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)今科技的發(fā)展使得自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛,在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下,其可以作為機(jī)械制造企業(yè)的核心生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力的限制因素而影響到企業(yè)的生存與發(fā)展。因此,自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用發(fā)展關(guān)系重大,而其發(fā)展的趨勢(shì)主要在性能和功能發(fā)展兩個(gè)方面。
3.1 性能的發(fā)展趨勢(shì)
(1)實(shí)現(xiàn)精度、速度的提高。為了使這兩個(gè)機(jī)械制造技術(shù)中的主要性能指標(biāo)得到提高,可以將高速CPU芯片、RISC芯片等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造中。
(2)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能控制。區(qū)別于以往的實(shí)時(shí)系統(tǒng),實(shí)時(shí)智能控制是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展中人工智能和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的結(jié)合體,能更智能、更實(shí)時(shí)地調(diào)度任務(wù)的進(jìn)行,從而為任務(wù)的按時(shí)完成提供保障。
3.2 功能的發(fā)展趨勢(shì)
(1)實(shí)現(xiàn)用戶界面的圖形化。由于用戶對(duì)界面的要求各異,所以為了滿足不同用戶的需求,圖形用戶界面應(yīng)運(yùn)而生,這極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。
(2)實(shí)現(xiàn)科學(xué)計(jì)算可視化。圖形、圖像及動(dòng)畫(huà)等可視信息增加了機(jī)械制造中信息交流的途徑,而不再拘泥于用文字或語(yǔ)言表達(dá),從而使數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)解釋能夠更加高效地進(jìn)行。
4、結(jié)論
隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異,自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用只會(huì)越來(lái)越廣泛和不可替代。機(jī)械制造中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展不僅可以極大促進(jìn)機(jī)械制造水平的提高,增加經(jīng)濟(jì)效益,更體現(xiàn)著一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展會(huì)使得機(jī)械制造更加智能化、虛擬化和人性化,而其性能和功能方面的發(fā)展也會(huì)使得其應(yīng)用的形式會(huì)更加多樣化。
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隨著社會(huì)的進(jìn)步和生活水平的提高,社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化,低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切,傳統(tǒng)的制造技術(shù)已不能滿足市場(chǎng)對(duì)多品種小批量,更具特色符合顧客個(gè)人要求樣式和功能的產(chǎn)品的需求。90年代后,由于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械與控制設(shè)備的發(fā)展,制造業(yè)自動(dòng)化進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代,技術(shù)日臻成熟。柔性制造技術(shù)已成為各工業(yè)化國(guó)家機(jī)械制造自動(dòng)化的研制發(fā)展重點(diǎn)。
1 基本概念
1 1 柔性柔性可以表述為兩個(gè)方面。第一方面是系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力,可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來(lái)衡量;第二方面是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi)部變化的能力,可用在有干擾(如機(jī)器出現(xiàn)故障)情況下,系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無(wú)干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來(lái)衡量?!叭嵝浴笔窍鄬?duì)于“剛性”而言的,傳統(tǒng)的“剛性”自動(dòng)化生產(chǎn)線主要實(shí)現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率很高,由于設(shè)備是固定的,所以設(shè)備利用率也很高,單件產(chǎn)品的成本低。但價(jià)格相當(dāng)昂貴,且只能加工一個(gè)或幾個(gè)相類似的零件,難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。隨著批量生產(chǎn)時(shí)代正逐漸被適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的生產(chǎn)所替換,一個(gè)制造自動(dòng)化系統(tǒng)的生存能力和競(jìng)爭(zhēng)能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開(kāi)發(fā)周期內(nèi),生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當(dāng)重要的位置。柔性主要包括
1) 機(jī)器柔性 當(dāng)要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時(shí),機(jī)器隨產(chǎn)品變化而加工不同零件的難易程度。
2) 工藝柔性 一是工藝流程不變時(shí)自身適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化的能力;二是制造系統(tǒng)內(nèi)為適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化而改變相應(yīng)工藝的難易程度。
3) 產(chǎn)品柔性 一是產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)向后,系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟(jì)和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力;二是產(chǎn)品更新后,對(duì)老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。
4) 維護(hù)柔性 采用多種方式查詢、處理故障,保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的能力。
5) 生產(chǎn)能力柔性 當(dāng)生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行的能力。對(duì)于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng),這一點(diǎn)尤為重要。
6) 擴(kuò)展柔性 當(dāng)生產(chǎn)需要的時(shí)候,可以很容易地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加模塊,構(gòu)成一個(gè)更大系統(tǒng)的能力。
7) 運(yùn)行柔性 利用不同的機(jī)器、材料、工藝流程來(lái)生產(chǎn)一系列產(chǎn)品的能力和同樣的產(chǎn)品,換用不同工序加工的能力。
1 2 柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)是對(duì)各種不同形狀加工對(duì)象實(shí)現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群,我們認(rèn)為凡是側(cè)重于柔性,適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前按規(guī)模大小劃分為:
1) 柔性制造系統(tǒng)(FMS)
關(guān)于柔性制造系統(tǒng)的定義很多,權(quán)威性的定義有:
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局把FMS定義為:“由一個(gè)傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)的一些設(shè)備,傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備,使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動(dòng)化。中央計(jì)算機(jī)控制機(jī)床和傳輸系統(tǒng),柔性制造系統(tǒng)有時(shí)可同時(shí)加工幾種不同的零件。 國(guó)際生產(chǎn)工程研究協(xié)會(huì)指出“柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)化的生產(chǎn)制造系統(tǒng),在最少人的干預(yù)下,能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族,系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的產(chǎn)品族的限制。” 而我國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)則定義為“柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng),它包括多個(gè)柔性制造單元,能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整,適用于多品種、中小批量生產(chǎn)?!?簡(jiǎn)單地說(shuō),F(xiàn)MS是由若干數(shù)控設(shè)備、物料運(yùn)貯裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進(jìn)行調(diào)整的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。 目前常見(jiàn)的組成通常包括4臺(tái)或更多臺(tái)全自動(dòng)數(shù)控機(jī)床(加工中心與車削中心等),由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運(yùn)系統(tǒng)連接起來(lái),可在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS,日本從1991年開(kāi)始實(shí)施的“智能制造系統(tǒng)”(IMS)國(guó)際性開(kāi)發(fā)項(xiàng)目,屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預(yù)計(jì)本世紀(jì)十年代后才會(huì)實(shí)現(xiàn)。
2) 柔性制造單元(FMC)
FMC的問(wèn)世并在生產(chǎn)中使用約比FMS晚6~8年,F(xiàn)MC可視為一個(gè)規(guī)模最小的FMS,是FMS向廉價(jià)化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物,它是由1~2臺(tái)加工中心、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床及物料運(yùn)送存貯設(shè)備構(gòu)成,其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)單機(jī)柔性化及自動(dòng)化,具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進(jìn)入普及應(yīng)用階段。
3) 柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動(dòng)線與中小批量多品種FMS之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心、CNC機(jī)床;亦可采用專用機(jī)床或NC專用機(jī)床,對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)柔性的要求低于FMS,但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過(guò)程中的分散型控制系統(tǒng)(DCS)為代表,其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動(dòng)化,其技術(shù)已日臻成熟,迄今已進(jìn)入實(shí)用化階段。
4) 柔性制造工廠(FMF) FMF是將多條FMS連接起來(lái),配以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù),用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系,采用從訂貨、設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)送至發(fā)貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)投入實(shí)際,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化及自動(dòng)化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運(yùn)進(jìn)程的全盤(pán)化。FMF是自動(dòng)化生產(chǎn)的最高水平,反映出世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)。它是將制造、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及經(jīng)營(yíng)管理的自動(dòng)化連成一個(gè)整體,以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)(IMS)為代表,其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)工廠柔性化及自動(dòng)化。
2 柔性制造所采用的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
未來(lái)CAD技術(shù)發(fā)展將會(huì)引入專家系統(tǒng),使之具有智能化,可處理各種復(fù)雜的問(wèn)題。當(dāng)前設(shè)計(jì)技術(shù)最新的一個(gè)突破是光敏立體成形技術(shù),該項(xiàng)新技術(shù)是直接利用CAD數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的激光掃描系統(tǒng),將三維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對(duì)池內(nèi)的光敏樹(shù)脂液面進(jìn)行光學(xué)掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環(huán)操作,逐層掃描成形,并自動(dòng)地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數(shù)據(jù),數(shù)小時(shí)內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。
2.2 模糊控制技術(shù)
模糊數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用是模糊控制器。最近開(kāi)發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習(xí)功能,可在控制過(guò)程中不斷獲取新的信息并自動(dòng)地對(duì)控制量作調(diào)整,使系統(tǒng)性能大為改善,其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)方法更引起人們極大的關(guān)注。
2.3 人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)
迄今,柔性制造技術(shù)中所采用的人工智能大多指基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識(shí)和推理規(guī)則進(jìn)行推理,求解各類問(wèn)題(如解釋、預(yù)測(cè)、診斷、查找故障、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、監(jiān)視、修復(fù)、命令及控制等)。由于專家系統(tǒng)能簡(jiǎn)便地將各種事實(shí)及經(jīng)驗(yàn)證過(guò)的理論與通過(guò)經(jīng)驗(yàn)獲得的知識(shí)相結(jié)合,因而專家系統(tǒng)為柔性制造的諸方面工作增強(qiáng)了柔性。展望未來(lái),以知識(shí)密集為特征,以知識(shí)處理為手段的人工智能(包括專家系統(tǒng))技術(shù)必將在柔性制造業(yè)(尤其智能型)中起著日趨重要的關(guān)鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術(shù),預(yù)計(jì)最有發(fā)展前途的仍是人工智能。預(yù)計(jì)到21世紀(jì)初,人工智能在柔性制造技術(shù)中的應(yīng)用規(guī)模將在比目前大4倍。智能制造技術(shù)(IMT)旨在將人工智能融入制造過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié),借助模擬專家的智能活動(dòng),取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。在制造過(guò)程,系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài),在受到外界或內(nèi)部激勵(lì)時(shí)能自動(dòng)調(diào)節(jié)其參數(shù),以達(dá)到最佳工作狀態(tài),具備自組織能力。故IMT被稱為未來(lái)21世紀(jì)的制造技術(shù)。對(duì)未來(lái)智能化柔性制造技術(shù)具有重要意義的一個(gè)正在急速發(fā)展的領(lǐng)域是智能傳感器技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是伴隨計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和人工智能而產(chǎn)生的,它使傳感器具有內(nèi)在的“決策”功能。
2 4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。在自動(dòng)控制領(lǐng)域,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列于專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng),成為現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分。
3 柔性制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
3 1 FMC將成為發(fā)展和應(yīng)用的熱門(mén)技術(shù)
這是因?yàn)镕MC的投資比FMS少得多而經(jīng)濟(jì)效益相接近,更適用于財(cái)力有限的中小型企業(yè)。目前國(guó)外眾多廠家將FMC列為發(fā)展之重。
3 2 發(fā)展效率更高的FML
多品種大批量的生產(chǎn)企業(yè)如汽車及拖拉機(jī)等工廠對(duì)FML的需求引起了FMS制造廠的極大關(guān)注。采用價(jià)格低廉的專用數(shù)控機(jī)床替代通用的加工中心將是FML的發(fā)展趨勢(shì)。
3 3 朝多功能方向發(fā)展
由單純加工型FMS進(jìn)一步開(kāi)發(fā)以焊接、裝配、檢驗(yàn)及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。
4 結(jié)束語(yǔ)
柔性制造技術(shù)是實(shí)現(xiàn)未來(lái)工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢(shì),是決定制造企業(yè)未來(lái)發(fā)展前途的具有戰(zhàn)略意義的舉措。屆時(shí),智能化機(jī)械與人之間將相互融合,柔性地全面協(xié)調(diào)從接受訂貨單至生產(chǎn)、銷售這一企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的全部活動(dòng)。
近年來(lái),柔性制造作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)“哲理”和工廠自動(dòng)化的先進(jìn)模式已為國(guó)際上所公認(rèn),可以這樣認(rèn)為:柔性制造技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上,將以往企業(yè)中相互獨(dú)立的工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程,在計(jì)算機(jī)及其軟件的支撐下,構(gòu)成一個(gè)覆蓋整個(gè)企業(yè)的完整而有機(jī)的系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)化,總體高效益、高柔性,并進(jìn)而贏得競(jìng)爭(zhēng)全勝的智能制造技術(shù)。它作為當(dāng)今世界制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿科技,為未來(lái)機(jī)構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍(lán)圖,將成為21世紀(jì)機(jī)構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。實(shí)現(xiàn)了按端口、MAC地址、應(yīng)用等來(lái)劃分虛擬網(wǎng)絡(luò),有效地控制了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的廣播流量和提高了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性。
4 結(jié) 論
[關(guān)鍵詞]智能控制機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用
中圖分類號(hào):TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸趨于成熟化,人們應(yīng)用機(jī)電一體化系統(tǒng)解決越來(lái)越多的問(wèn)題,尤其是在技術(shù)人員將智能控制技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)有機(jī)地融合到一起后,機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能越來(lái)越強(qiáng),它可以針對(duì)不同的因素進(jìn)行智能的、多層次的、非線性的、可變的調(diào)控,使機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域愈加寬廣,應(yīng)用效果也在不斷提高。一、簡(jiǎn)述智能控制技術(shù)與系統(tǒng)
智能控制技術(shù)主要是將人工智能理論、自動(dòng)控制理論、信息理論等有關(guān)優(yōu)化調(diào)控方式的理論知識(shí)綜合起來(lái),形成有別于傳統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)上的新型控制技術(shù)。這種智能控制技術(shù)是將復(fù)雜的、非線性的任務(wù)作為控制對(duì)象,運(yùn)用開(kāi)放式、分布式的結(jié)構(gòu)解決控制問(wèn)題,因此,智能控制是較為先進(jìn)的控制方法。
智能控制系統(tǒng)是多項(xiàng)控制技術(shù)的集合,它主要分為兩部分:外部環(huán)境與控制器。外部環(huán)境部分主要發(fā)揮傳感器與執(zhí)行器對(duì)影響控制效果的外界環(huán)境因素進(jìn)行感應(yīng)與判斷,然后將外界信息傳遞給智能控制器。智能控制器一方面對(duì)外部環(huán)境感知的信息進(jìn)行分析、處理、評(píng)價(jià)、規(guī)劃與控制決策,另一方面將感知的信息儲(chǔ)存入數(shù)據(jù)庫(kù),已備以后認(rèn)知學(xué)習(xí)之用。二、智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
(一)智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用類型
在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制技術(shù),是將不同的控制系統(tǒng)聯(lián)合起來(lái),形成混合集成型的控制系統(tǒng),通常這個(gè)系統(tǒng)是由以下幾部分組成的。學(xué)習(xí)控制系統(tǒng):它主要負(fù)責(zé)利用信號(hào)輸入等形式對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)知、分析,從而保證系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)控;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng):這是應(yīng)用最多的系統(tǒng)之一,它主要利用復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)狀的輸入、輸出層,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的智能控制;分級(jí)控制系統(tǒng):它主要利用自身的自適應(yīng)與自組織能力進(jìn)行協(xié)調(diào)、控制工作,這種控制系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化控制流程,提高控制效率;專家控制系統(tǒng):它主要是通過(guò)將技術(shù)人員的指令編入計(jì)算機(jī)中,使系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行控制工作,可以提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力與效率。
(二)智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
智能控制技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)研究的主流方向,也是未來(lái)科技發(fā)展的流行趨勢(shì),因此,在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制技術(shù)是有一定優(yōu)勢(shì)的。首先,智能控制技術(shù)根據(jù)外部環(huán)境變化,針對(duì)系統(tǒng)工作內(nèi)容進(jìn)行智能化的調(diào)控,可以有效提高機(jī)電一體化系統(tǒng)工作的精度與效能;其次,智能控制技術(shù)可以使機(jī)電一體化系統(tǒng)按照工作人員輸入的指令編碼進(jìn)行工作,這樣可以有效地優(yōu)化系統(tǒng)加工流程,縮短加工時(shí)間,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)加工工作的改革;最后,智能控制技術(shù)還可以有效地對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)中的部分結(jié)構(gòu)與程序進(jìn)行智能化控制與調(diào)試,以保證系統(tǒng)工作程序的安全性與可靠性,進(jìn)而提高系統(tǒng)的工作效率。
(三)智能控制技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
當(dāng)前,智能控制技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為改革機(jī)電一體化系統(tǒng)的一個(gè)方向,以此,相關(guān)技術(shù)人員積極從不同方面、不同角度、不同層次進(jìn)行智能化控制的研究,以期可以更好地應(yīng)用于機(jī)電一體化系統(tǒng)中,提高機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用效率,促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)向著現(xiàn)代化、智能化、信息化方向發(fā)展。
機(jī)電一體化系統(tǒng)中最重要的組成部分即是數(shù)控機(jī)床,所以在數(shù)控機(jī)床方面應(yīng)用智能控制技術(shù),充分發(fā)揮智能控制技術(shù)的高效率、高精度、高性能的優(yōu)勢(shì),使數(shù)控機(jī)床在遇到加工程序問(wèn)題時(shí),系統(tǒng)可以按照預(yù)先設(shè)定的控制程序進(jìn)行調(diào)控,并能夠繼續(xù)按照加工運(yùn)行指令進(jìn)行工作。這種智能化調(diào)控可以有效控制加工信息模糊的狀況,以有效加工過(guò)程。
要想提高機(jī)械制造的效率,就必須創(chuàng)新機(jī)械制造技術(shù)、開(kāi)發(fā)新型的制造控制模式。在此基礎(chǔ)上,技術(shù)人員將智能控制技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造機(jī)電一體化系統(tǒng)中,利用計(jì)算機(jī)為載體,使用專家控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)、認(rèn)知功能,充分地對(duì)機(jī)械制造信息進(jìn)行學(xué)習(xí)與認(rèn)知,然后進(jìn)行信息的識(shí)別與處理,提高對(duì)殘缺信息的處理利用效率,進(jìn)而提高機(jī)械制造機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作效率。
三、智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
3.1智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用
在控制參數(shù)方面,機(jī)器人要求控制參數(shù)是多變的;在動(dòng)力學(xué)方面,機(jī)器人具有時(shí)變性、非線性和強(qiáng)耦合的要求;在傳感器信息方面,機(jī)器人具有多信息要求;在控制任務(wù)方面,機(jī)器人具有多任務(wù)的要求。分析機(jī)器人和智能控制的特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn),智能控制非常適合應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。
如今,在機(jī)器人領(lǐng)域的很多方面都應(yīng)用了智能控制技術(shù)。例如,利用智能控制技術(shù)可以有效控制機(jī)器人手臂的動(dòng)作、姿態(tài);利用多傳感器信息融合技術(shù)、信息處理技術(shù)和控制技術(shù)對(duì)機(jī)器人的行走路徑、停留位置和躲避障礙物等動(dòng)作進(jìn)行控制。
隨著智能控制方法的不斷發(fā)展,它們的實(shí)用性、可靠性和優(yōu)越性已經(jīng)在很多應(yīng)用系統(tǒng)中得到證明。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有很強(qiáng)的魯棒性和容錯(cuò)功能,通過(guò)利用神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)和權(quán)值的分布表示特定的信息,并對(duì)各傳感器接受到的信息進(jìn)行處理,最后以直接自校正控制等方式對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制;模糊控制具有很強(qiáng)的魯棒性,建立在模糊集合、模糊推理和模糊語(yǔ)言變量的基礎(chǔ)之上。模糊控制廣泛應(yīng)用于機(jī)器人的建模、控制等很多方面。模糊控制首先對(duì)被控對(duì)進(jìn)行建模,在同時(shí)考慮控制規(guī)則和模糊變量的隸屬度函數(shù)的基礎(chǔ)上,利用模糊控制器,對(duì)機(jī)器人機(jī)械控制;在設(shè)計(jì)與規(guī)劃?rùn)C(jī)器人路徑的時(shí)候主要用到免疫算法,再結(jié)合遺傳算法和進(jìn)化算法,可以對(duì)控制程序和控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
3.2智能控制在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用
智能化是當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)加工質(zhì)量提出了更高的要求,尤其是在數(shù)控領(lǐng)域應(yīng)用智能控制成為人們?cè)絹?lái)越迫切的要求,如對(duì)制造網(wǎng)絡(luò)通行能力、加工運(yùn)動(dòng)的模擬、推理和決策能力、智能編程、智能監(jiān)控、自尋優(yōu)等功能的要求。數(shù)控系統(tǒng)中的某些模塊通過(guò)數(shù)學(xué)建模及傳統(tǒng)的控制方法可以實(shí)現(xiàn),但是數(shù)控系統(tǒng)中的很多環(huán)節(jié)因?yàn)槿狈?zhǔn)確的信息,無(wú)法通過(guò)數(shù)學(xué)建模和傳統(tǒng)的控制方法實(shí)現(xiàn),這時(shí)就需要通過(guò)智能控制方法和理論實(shí)現(xiàn)。利用模糊推理對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障診斷,利用模糊控制優(yōu)化加工過(guò)程,利用模糊集合理論對(duì)某些控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整;利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算、故障診斷;利用專家系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某些難以確定算法或結(jié)構(gòu)不明確的情況進(jìn)行推理計(jì)算。另外,利用專家系統(tǒng)對(duì)多個(gè)數(shù)控機(jī)床維修專家的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合,并收集現(xiàn)場(chǎng)故障信息,再根據(jù)合理的推理規(guī)則,結(jié)合故障情況提出相應(yīng)的維修意見(jiàn)。
3.3智能控制在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用
伺服系統(tǒng)是機(jī)電一體化典型產(chǎn)品的重要組成部分,它屬于一種轉(zhuǎn)換裝置,通過(guò)轉(zhuǎn)換電信號(hào)以實(shí)現(xiàn)機(jī)械操作。交流伺服系統(tǒng)非常復(fù)雜,由于存在強(qiáng)耦合、負(fù)載擾動(dòng)、參數(shù)時(shí)變等諸多不確定因素,所以不可能建立起精確的數(shù)學(xué)模型,只能建立起與實(shí)際情況相近的模型,該模型難以滿足某些廠家對(duì)系統(tǒng)高性能指標(biāo)的要求。如果能引入智能控制系統(tǒng),交流伺服系統(tǒng)將不再需要精確的控制器參數(shù)和數(shù)學(xué)模型就能使系統(tǒng)具有較高的性能指標(biāo)。
結(jié)語(yǔ):
綜上所述,智能化的機(jī)電一體化系統(tǒng)將改變傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的工作模式,使工業(yè)生產(chǎn)與人們生活活動(dòng)向著現(xiàn)代化、智能化、信息化發(fā)展。隨著技術(shù)人員對(duì)智能控制技術(shù)研究力度的不斷加大,其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用效果也在不斷提高,充分發(fā)揮智能控制技術(shù)高效率、高水平、高性能的調(diào)控優(yōu)勢(shì),促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的不斷更新與發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:暖通空調(diào)技術(shù) 問(wèn)題 發(fā)展方向
隨著人們對(duì)生活水平要求的不斷提高, 當(dāng)前許多企業(yè)已經(jīng)思考對(duì)暖通空調(diào)產(chǎn)品如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能化和智能化。一些節(jié)能好、智能化高的采暖制冷產(chǎn)品在建筑領(lǐng)域里占有了一定比重。同時(shí)環(huán)保節(jié)能和提高室內(nèi)空氣質(zhì)量的暖通空調(diào)產(chǎn)品也成為當(dāng)今暖通技術(shù)研究發(fā)展的方向。
一、暖通空調(diào)發(fā)展技術(shù)簡(jiǎn)述
隨著建筑業(yè)的發(fā)展的速度,暖通空調(diào)技術(shù)發(fā)展也非???, 目前可以概括為供暖、通風(fēng),室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量,燃?xì)饪照{(diào),蓄能技術(shù),可持續(xù)發(fā)展能源技術(shù)與暖通空調(diào),節(jié)能環(huán)保設(shè)備的開(kāi)發(fā),空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)進(jìn)展,模擬與分析技術(shù)、智能控制,施工安裝和運(yùn)行管理和制冷技術(shù)等十幾個(gè)方面。暖通空調(diào)發(fā)展的根本原則是“節(jié)能、環(huán)保、安全,可持續(xù)發(fā)展”,以在不同的領(lǐng)域和空間制造不同特點(diǎn)的暖通空調(diào)產(chǎn)品。在此重點(diǎn)介紹幾種常見(jiàn)的暖通空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用。
(1)供暖和通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用。
供暖技術(shù)目前有區(qū)域供熱制冷和冷熱分布式冷熱電聯(lián)供技術(shù),主要應(yīng)用在分戶供暖熱計(jì)量,供暖系統(tǒng)的改造,地板輻射供暖,新型散熱板供熱方式上。通風(fēng)技術(shù)一般用在住宅通風(fēng)、公共空間的通風(fēng)和工業(yè)通風(fēng)等場(chǎng)合。根據(jù)需要,通風(fēng)的范圍又可以分成局部和全面通風(fēng)。根據(jù)工作動(dòng)力的性質(zhì),分為自然和機(jī)械通風(fēng)。
(2)對(duì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的測(cè)量。如何對(duì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量,這是目前國(guó)內(nèi)外共同探討的熱點(diǎn)問(wèn)題。暖通領(lǐng)域研究出的專業(yè)檢測(cè)儀層出不窮,對(duì)檢測(cè)環(huán)境質(zhì)量包括熱舒適度、室內(nèi)空氣的品質(zhì)(散發(fā)污染物的影響)等發(fā)揮了重要作用
(3)科技創(chuàng)新促進(jìn)了能源技術(shù)的發(fā)展??沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略把能源技術(shù)與暖通空調(diào)、再生能源的利用、回收技術(shù)、建筑本體的節(jié)能和被動(dòng)式建筑緊密地結(jié)合起來(lái)。
(4)大力開(kāi)發(fā)節(jié)能環(huán)保設(shè)備。中國(guó)需要物美價(jià)廉的低位熱能、土壤熱源的熱泵和高效節(jié)能設(shè)備。生產(chǎn)企業(yè)要以可靠的質(zhì)量和良好的信譽(yù)立足市場(chǎng)
(5)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的種類。通風(fēng)形式主要分為局部和全面通風(fēng)??照{(diào)通風(fēng)設(shè)備的種類也層出不窮,其中包括分散式個(gè)別空調(diào),變風(fēng)量、變水量系統(tǒng),置換通風(fēng)及相關(guān)系統(tǒng)研究和應(yīng)用,住宅空調(diào)方式,新風(fēng)利用、蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用。在不同的場(chǎng)合和環(huán)境中,根據(jù)不同的情況選擇合適的空調(diào)通風(fēng)設(shè)備和空調(diào)系統(tǒng)。
(6)模擬與分析技術(shù)、智能控制。 隨著人們對(duì)生活水平要求的提高,人們對(duì)生活用品追求的是現(xiàn)代化和智能化。暖通空調(diào)和人們的生活密切相關(guān)。暖通空調(diào)能耗模擬技術(shù),建筑自動(dòng)化技術(shù)和暖通空調(diào)與智能建筑已經(jīng)走入大眾的生活。輕輕移動(dòng)鼠標(biāo), 所有測(cè)控參數(shù)的調(diào)整與控制、控制過(guò)程的實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)及供暖流程畫(huà)面都可以呈現(xiàn)在控制中心的計(jì)算機(jī)大屏幕上?,F(xiàn)代化的暖通系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)了供暖鍋爐給煤、送引風(fēng)、給水等系統(tǒng)的自動(dòng)控制、自動(dòng)監(jiān)視及供暖溫度的智能設(shè)定。
(7)空調(diào)制冷技術(shù)。目前空調(diào)制冷技術(shù)的研究應(yīng)用得到飛速進(jìn)展,新型制冷型、天然制冷劑、含氯氟烴制冷劑替代物和新型制冷循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)品不斷地更新?lián)Q代。
在建筑市場(chǎng)日益競(jìng)爭(zhēng)的激烈形勢(shì)下,暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。在產(chǎn)品不斷地追求現(xiàn)代化和多樣化的同時(shí)。要注重學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),并重視對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)。特別是在節(jié)能、環(huán)保、綠色等先進(jìn)概念,對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
二、城市供熱面臨的制約問(wèn)題
采暖是人們冬季生存的條件之一。目前沿襲了幾十年的供熱方式正受到其他采暖能源設(shè)備和新的供熱方式的挑戰(zhàn)。隨之而帶來(lái)的是暖通空調(diào)產(chǎn)品的不斷改新?lián)Q代。
由于我國(guó)的供熱鍋爐主要是燃煤為主,因此帶來(lái)的是一定程度的空氣污染,特別是二氧化硫污染。城市是人群密集的空間,污染對(duì)于城市環(huán)境影響相對(duì)比較大。因此要采取有效措施,積極尋求改善城市環(huán)境的技術(shù)項(xiàng)目,政府也要加大投資力度。真正做到強(qiáng)有力地支持城市的潔凈、節(jié)能環(huán)境建設(shè),打造一個(gè)全新的現(xiàn)代化的能源體系。
三、城市供熱技術(shù)發(fā)展前景
我國(guó)是能源大國(guó),也是能源消費(fèi)大國(guó),但利用效率低,能源分布不均勻。有人預(yù)計(jì)在今后的10年內(nèi),許多集中供熱的企業(yè)會(huì)實(shí)現(xiàn)由粗放型經(jīng)營(yíng)過(guò)渡到質(zhì)量、效益型經(jīng)營(yíng)的轉(zhuǎn)變,隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和推廣,通過(guò)供熱技術(shù)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,大型供熱機(jī)組的比重增加,城市熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)快捷發(fā)展,供熱實(shí)施分戶計(jì)量,大力推廣鍋爐節(jié)能技術(shù),使用潔凈燃料等,城市集中供熱效率會(huì)有大大的提高。隨著人們生活水平的總體提高和對(duì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng),環(huán)保燃料會(huì)逐漸取代替煤炭等傳統(tǒng)燃料。
城市供熱新能源開(kāi)發(fā)方興未艾。一些地?zé)崮堋⒑四?、熱泵、垃圾焚燒、生物質(zhì)能等新能源的已開(kāi)始開(kāi)發(fā)和利用,這些新能源和新技術(shù)的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。下面簡(jiǎn)要介紹3種新能源供熱技術(shù)。
1.地?zé)崮?。地?zé)崮苁且环N大自然能源。它是來(lái)自地殼的天然熱能,并以熱能存在。例如來(lái)自地球內(nèi)部的熔巖、火山爆發(fā)產(chǎn)生的能量,地球內(nèi)部的水能量等多種地?zé)崮?。這些地?zé)崮芸梢园l(fā)電,即先把地?zé)崮苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,再由機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>
地球是一個(gè)天然巨大的能源倉(cāng)庫(kù),被稱為“天然的地下鍋爐”。它可以避免因燃燒而產(chǎn)生的污染。因此是天然的環(huán)保能源。在我國(guó)許多地區(qū)都蘊(yùn)藏有巨大的地?zé)豳Y源,如果能被合理開(kāi)發(fā)和利用,必將對(duì)改善城市供熱能源結(jié)構(gòu)及減少污染發(fā)揮重要作用。
【論文摘要】:機(jī)電一體化是一種復(fù)合技術(shù),是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物,是機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文簡(jiǎn)述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成和主要應(yīng)用領(lǐng)域,并指出其發(fā)展趨勢(shì)。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透,引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此,為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展,必須從以下幾方面著手:
(一) 機(jī)械本體技術(shù)
機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?,F(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn),還應(yīng)考慮利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量,才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化,進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性,減少能量消耗,提高效率。
(二) 傳感技術(shù)
傳感器的問(wèn)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(guān)系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來(lái)說(shuō),目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。
(三) 信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備(特別是微型計(jì)算機(jī))的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化,必須提高信息處理設(shè)備的可靠性,包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性,進(jìn)而提高處理速度,并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。
(四) 驅(qū)動(dòng)技術(shù)
電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用,但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問(wèn)題。目前,正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。
(五) 接口技術(shù)
為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前,技術(shù)人員正致力于開(kāi)發(fā)低成本、高速串行的接口,來(lái)解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。
(六) 軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本,提高生產(chǎn)維修的效率,要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化,包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
(一) 數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展,在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現(xiàn)在:
1、 總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu),即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、 開(kāi)放性設(shè)計(jì),即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn),能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、 WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。
4、 大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì),不僅豐富了數(shù)控功能,同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、 能實(shí)現(xiàn)多過(guò)程、多通道控制,即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力,并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、 系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能,加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、 以單板、單片機(jī)作為控制機(jī),加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
(二) 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合,而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門(mén)之間的界線,以制造為基干來(lái)控制“物流”和“信息流”,實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化,各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
(三) 柔性制造系統(tǒng)(FMS)
柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng),主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤(pán)、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門(mén)的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
(四) 工業(yè)機(jī)器人
第1代機(jī)器人亦稱示教再現(xiàn)機(jī)器人,它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng),對(duì)工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性;第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件,能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息,通過(guò)計(jì)算機(jī)處理、分析,做出一定的判斷,對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制,表現(xiàn)出低級(jí)智能,已開(kāi)始走向?qū)嵱没?;?代機(jī)器人即智能機(jī)器人,具有多種感知功能,可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng),與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展:
(一) 智能化
智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一,也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。
(二) 系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意的剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng),一般除RS232等常用通信方式外,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
(三) 微型化
微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國(guó)外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過(guò)1cm3,并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn),可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作,故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域,都有廣闊的應(yīng)用前景。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。
(四) 模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。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(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事,它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
(五) 網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多,面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
(六
) 綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染,于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì),其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或危害極小,資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述,機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革,使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品,不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求,而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開(kāi)辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)
隨著科技的進(jìn)步,尤其是電子信息時(shí)代的來(lái)臨,將電子信息技術(shù)充分地與機(jī)電技術(shù)相整合,成就了現(xiàn)今的機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)向著機(jī)械自動(dòng)化的方向邁進(jìn),同時(shí)也間接地促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。筆者結(jié)合自身的學(xué)習(xí)體會(huì)先就機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)淺談一下自己的看法與觀點(diǎn):
一、簡(jiǎn)述機(jī)電一體化技術(shù)
機(jī)電一體化技術(shù).顧名思義.結(jié)合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)于一體。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展,成為一門(mén)綜合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù),應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣。
機(jī)電一體化技術(shù)具體包括以下內(nèi)容:
(1)機(jī)械技術(shù)
機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng),利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過(guò)程中,經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等,形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。
(2)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)
其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
(3)自動(dòng)控制技術(shù)
其范圍很廣,在控制理論指導(dǎo)下,進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
(4)傳感檢測(cè)技術(shù)
傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng),系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高?,F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn),它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。
(5)伺服傳動(dòng)技術(shù)
包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置,伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此,機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下:
1.智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2.模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。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(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣,可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過(guò)組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定,無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)?;瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。
3.網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái),只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system, CIAS),使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè)。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。