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一、机电一体化技术的发展历程和趋势

自从电子技术出现以后，电子技术和机械技术的结合就开始了，但是出现了半导体集成电路，特别是以微处理器为代表的大规模集成电路出现以后。机电一体化% 26quot技术之后有了明显的进步，引起了人们的广泛关注。

(1)% 26 quot；机电一体化% 26quot的发展历程

1.数控机床的出现写了% 26quot机电一体化% 26quot历史的第一页；

2.微电子技术是% 26quot机电一体化% 26 # 39；%26#39;带来活力；

3.可编程控制器，% 26quot电力电子设备% 26quot% 26quot的发展机电一体化% 26quot提供了坚实的基础；

4.激光技术、模糊技术和信息技术等新技术使% 26quot机电一体化% 26quot跃上新台阶。(2)% 26 quot；机电一体化% 26quot发展趋势

1.光电集成。一般机电系统由传感系统、能量系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。因此，引入光学技术，实现光学技术的固有优势，可以有效改善机电一体化系统的传感系统、能量(动力)系统和信息处理系统。光电一体化是机电产品发展的重要趋势。

2.自律分配的系统化——柔性。未来的机电一体化产品，控制和执行系统具有足够的冗余性和很强的灵活性，可以更好地应对突发事件，被设计为“自律分配系统”。在自主分布系统中，各子系统相互独立工作，为整体系统服务，有自己的“自律”，可以根据不同的环境条件做出不同的反应。其特点是子系统可以生成自己的信息，并附加给定的信息。大前提下，具体的“动作”是可以改变的。这样，系统的适应性(灵活性)明显增加，整个系统不受一个子系统故障的影响。

3.全息系统化-智能。未来机电一体化产品的“全息”特征会越来越明显，智能化水平会越来越高。这主要得益于模糊技术和信息技术(尤其是软件和芯片技术)的发展。此外，其系统的层级结构也从简单的“自上而下”的局面转变为复杂冗余的双向连接。

4.“生物-软件”-仿生系统化。未来的机电一体化设备对信息的依赖性很强，结构上“静态”时往往不稳定，动态(工作)时却稳定。这有点类似于一个活着的生物:当控制系统(大脑)停止工作时，生物“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物却很有活力。仿生学研究领域已经发现了一些优秀的生物机构，可以为机电一体化产品提供新的躯体，但如何让这些新的躯体拥有鲜活的“生命”还有待进一步研究。这个研究领域被称为“生物-软件”或“生物系统”，生物的特点是硬件(身体)和软件(大脑)的融合。看来机电一体化产品虽然在向生物系统化发展，但是任重道远。

5.微型计算机电化学-微型化。目前，通过在半导体器件的制造过程中使用蚀刻技术，已经在实验室中制造出亚微米机械部件。当这一成果应用于实际产品时，就不需要区分机械部分和控制器了。到时候机械和电子完全可以“一体化”，机体、执行器、传感器、CPU等等都可以集成在一起，体积很小，形成一个自律的元素。这种微观力学是机电一体化的一个重要发展方向。

三、典型的机电一体化产品

机电一体化产品分为系统(整机)、基础元件和元器件两大类。典型的机电一体化系统包括:数控机床、机器人、汽车电子产品、智能仪器、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元件和部件包括:电力电子器件和装置、可编程控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。省略了对这些典型机电一体化产品的技术现状、发展趋势和市场前景的分析。

第四，北京发展“机电一体化”的形势和任务

机电一体化的工作主要包括两个层面:一是用微电子技术改造传统产业，目的是节约能源和材料，提高工作效率和产品质量，提高传统产业的技术进步；二是发展自动化、数字化、智能化的机电产品，促进产品升级换代。

前者是表面工作和推广工作；后者是改进工作，做更深层次的工作。

(一)北京“机电一体化”工作面临的形势

1.在北京用微电子技术改造传统产业很难。

(1)北京市工业系统700多家企业中，用微电子技术改造机床、工业窑炉、风机泵和生产工艺的任务，有60%以上没有完成一半。

(2)北京工业系统有2000多台机床，急需用微电子技术改造；在已改造的近6500台机床中，约有15%需要进一步改造。

3)北京工业系统有近250座工业炉窑需要进行电子信息技术改造；而已经改造的610工业炉也有必要进一步应用模糊技术进行二次改造。

(4)北京工业系统CAD应用还有较大差距。目前北京工业产品设计中CAD的应用率仅为17%(而在美国、日本等国家已经超过85%；国内先进地区也超过了30%)；CAD覆盖率仅达到11%(而全国CAD应用工程领导小组指出，八五期间大中型企业要达到35%，中小型骨干企业要达到15%-20%；按照国务委员宋健的要求，到“九五”计划，我们要基本摆脱图板。

(5)北京工业系统各类风机、电泵装机容量50万千瓦，仍有49万多千瓦采用变速调节技术的改造任务，约占总任务的99.5%。

(6)工业是城市的主要能源消耗者。从65438到0992，北京的工业系统占全市能源消耗总量的59.5%。然而，北京是一个能源严重短缺的城市。1992年，北京工业系统万元产值能耗为2.47吨，比上海的1.57吨高出57%，比天津的2.15吨高出14%，比先进工业化国家高出近9倍。因此，北京工业系统节能降耗任务十分繁重，电力电子技术是节能降耗的王牌。

2.北京利用机电一体化技术加速产品升级和增加市场份额的呼声和压力很高。北京工业产品约有3万种，每年约有3000种新产品开发试制，更新换代周期很长。因为更新换代的速度跟不上市场变化的需要，影响了北京工业产品的竞争力。

从65438年到0993年，北京工业系统共生产机电一体化产品约837种，仅占当年生产产品总量的7.8%左右。其中，机械局系统主要产品约1200种，机电一体化产品不足150种的仅占4%多；仪器仪表总公司系统主要产品350个，机电一体化产品210个，占60%。轻工系统主要产品总数为649种，机电一体化和智能化产品有15种，约占2.3%。汽车工业总公司系统每辆车平均总成本35000元，每辆车安装电子产品平均成本300元左右，不是总成本的1%。与国外28%左右的先进水平相差甚远；大约是国内先进水平的一半。

3.北京更换技术含量和附加值低，能耗、水耗、耗材高，污染扰民责任重的机电一体化产品，是有意义的。在北京的工业体系中，大量消耗能源和水，造成严重环境污染的企业仍然占相当大的比例，而且许多企业位于市区和郊区。近年来，虽然北京的产业结构和产品结构进行了多次调整，但由于种种原因，效果一直不够明显。当然，这里面有很多是上级部门造成的问题，有“离乡难”、“重操旧业”等问题，但也有不优化理想行业、选择心仪产品等不可否认的问题。最好的答案早就摆在了这些企业面前，那就是发展机电一体化，研发生产相关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低、灵活性强。它们可以在不改变设备的情况下，根据市场需要和用户反映的产品结构和生产工艺进行调整和改造。这是解决机电产品多品种小批量生产的重要途径。同时可以为传统机械行业注入新鲜血液，带来新的活力，将机械生产从繁重的体力劳动中解放出来，实现文明生产。

另外，从市场需求来看，由于我国机电一体化产品的研发历史不长，缺口较大，很多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，年进口量比较大，急需发展。

(二)北京的“机电一体化”任务

北京在机电一体化方面的任务可以用两句话概括:一是用机电一体化技术广泛深入地改造传统产业；还有一句话就是大张旗鼓地发展机电一体化产品，推动机电产品升级换代。总体目的是促进机电一体化产业的形成，为北京市产业结构和产品结构的调整做出贡献。

1.北京应用机电一体化技术改造传统产业的重点

(1)大力运用模糊技术，把工业炉窑改造到一个新水平。

国内外成功的实例表明，应用模糊技术改造工业炉比单纯使用计算机和PID技术要好得多。因此，我们建议，今后北京市应大力推广模糊技术在工业炉窑改造中的应用。到2000年，应改造但尚未改造的近250座工业炉窑要全部采用模糊技术等先进的电子信息技术进行改造，其中80%要采用模糊技术进行改造。

(2)积极采用数控技术，机床高备用改造要上新台阶。

机床设备的改造应着眼于经济型数控系统的推广应用。根据需要和可能，到1995，北京市应改造的机床设备(8420台)改造率达到80%以上，本世纪末完成改造。

(3)努力推广变频调速技术，将风机电泵提升到一个新的高度。

风机和电泵采用变频调速后一般可节电20%以上，效果非常显著。因此，今后北京将重点推广应用交流变频调速技术。到1995，应进行变频调速技术改造的风机、电泵，改造60%；到本世纪末，风机、电泵等调速电机在北京将普遍使用；采用先进的变频调速技术。

“电力电子”的开发和生产能力:“八五”期间，掌握第二代电力电子器件的批量生产技术和第三代电力电子器件的开发技术。“九五”期间，第三代电力电子器件的生产应形成一个经济批量。在电力电子产品的应用中，开关电源、高频电源和逆变电源将成为八五期间的拳头产品；交流变频调速装置应达到批量生产的水平；高频电子镇流器要出口创汇；“九五”期间，北京将形成具有电力电子器件和电力电子器件研究、生产、开发和推广综合配套能力的高技术产业。

模糊控制器的开发和生产能力:在“八五”期间，将北京建成全国模糊技术控制器的开发和生产基地，开发工业炉改造、压力、温度和流量控制的模糊技术控制系统的典型产品；模糊技术逐渐应用于家用电器。1995年，空调、洗衣机、冰箱、吸尘器、电风扇等家用电器模糊控制器普及率将分别达到15%、20%、5%、15%、8%左右。到本世纪末，北京家电模糊技术普及率将达到50%以上。

其他机电一体化产品的开发和生产能力:微机控制多色印刷机应居全国首位；电子医疗仪器的研制和生产，力争在八五有较大突破，九五品种和产量居全国领先地位；“八五”期间，以三十万千瓦汽轮发电机组为代表的发电设备要形成综合配套能力，实现规模效益；数字化、智能化仪器仪表、自动化装置应上品种、上批次...

总之，机电一体化技术不仅是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，也是打开北京机电工业产品结构和产业结构调整之门的钥匙。如果北京完成上述两个“机电一体化”目标，那么到本世纪末，北京将形成销售额超过200亿元的机电一体化产业。其中，数控机床、机电一体化打印系统、新型电子医疗设备、数字智能仪器仪表等机电一体化设备销售额可超过6543.8+05亿元；“电力电子”销售额可超20亿元；PLC模糊控制器销售额可超过15亿元；电子、自动化、智能化轻工、民用电器销售额可超过25亿元。机电一体化产业既是北京高新技术产业的主力军，也是机电一体化行业企业停工、待产、明显亏损和潜在亏损的出路。