機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設計探析

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摘要：如今機電一體化是發(fā)展的必然趨勢，其產(chǎn)品是機械運動系統(tǒng)的重要綜合組成，其不僅包括了單元構成還涵蓋了基本構建，所以在開展概念設計的過程中，必須要以其運動范圍中各個項目環(huán)節(jié)進行整體完善與創(chuàng)新為基礎。概念設計非常關鍵，在生產(chǎn)階段具有先進活力與創(chuàng)造性，能夠對以機電原理、知識為基礎進行開發(fā)與創(chuàng)造工作產(chǎn)生指導作用。本文通過概述機電一體化產(chǎn)品概念設計、以及創(chuàng)新設計理論，不斷提高其概念設計水平以及產(chǎn)品質量。

關鍵詞：機電一體化；產(chǎn)品；概念設計

0引言

在運行機電設備的過程中，其實在進行概念設計時就已經(jīng)策劃好制造方案、生產(chǎn)形式、產(chǎn)品應用途徑、功能等方面的數(shù)據(jù)與參數(shù)。所以創(chuàng)新概念設計能夠為機電一體化產(chǎn)品未來發(fā)展提供正確的方向指導，但是因為其設計內(nèi)容廣泛、設計形式多樣并且還需要涉及多個領域，所以在設計過程中需要設計人員擁有豐富的知識與經(jīng)驗。同時在新時代下，機電一體化產(chǎn)品更新?lián)Q代速度非?？欤绻患涌飚a(chǎn)品設計速度、提高創(chuàng)新設計進程，不僅會降低產(chǎn)品質量，還會讓產(chǎn)品喪失競爭優(yōu)勢。所以不僅要強化創(chuàng)新設計意識，還要運用多種現(xiàn)代化設備。

1機電一體化產(chǎn)品概念設計概述

1.1主要內(nèi)容

機電一體化產(chǎn)品以機電一體化為重要基礎，其主要內(nèi)容是集合基本元、系統(tǒng)和構建。而機電一體化產(chǎn)品設計的主要內(nèi)容是在產(chǎn)品開發(fā)過程中，根據(jù)各個項目環(huán)節(jié)的內(nèi)容多元化發(fā)展產(chǎn)品功能、開發(fā)子功能等，從而實現(xiàn)功能、結構需求的具有系統(tǒng)性和全面性的設計活動。此種工作程序非常綜合，從初期規(guī)劃、概念設計到落實計劃內(nèi)容與細節(jié)，并且根據(jù)實際情況與要求進行完善。其實在進行產(chǎn)品概念設計時可以通過計算機技術進行，但是非程序化的設計內(nèi)容還需要相關設計人員按照步驟完成。在人機共同完成概念設計的基礎上，將其所有設計與開發(fā)的過程中分為不同模塊，這樣可以提高設計工作的層次性與清晰性。目前，大部分國家將概念設計的重點放在調(diào)控系統(tǒng)上[1]。此理念初期提出是20世紀70年代，在多年的發(fā)展歷程中，其內(nèi)容逐漸豐富化。如今科學技術發(fā)展速度非常快，面對逐漸提高的市場需求以及消費升級現(xiàn)狀，必須促進機電一體化產(chǎn)品提高其功能以及可靠性。而互聯(lián)網(wǎng)時代下，信息技術、微電子技術以及集成技術等，可以為其發(fā)展奠定非常優(yōu)秀的技術基礎，同時還能提高其產(chǎn)品的質量[2]。

1.2創(chuàng)新概念設計的重要意義

機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設計的意義非常深層，不僅是對產(chǎn)品品質提出新要求，而且對產(chǎn)品功能、性質提供新保障。其意義主要分為三方面：首先能夠直接提高產(chǎn)品質量，因為機電一體化體系具有學科交互性與融合性等特點，所以其內(nèi)涵非常復雜。所以可知，其實很多機電一體化產(chǎn)品設計與其自身特色并不匹配，很難充分發(fā)揮其技術優(yōu)勢和特征。其次就是完善與發(fā)展其理論體系，想要增強概念設計的創(chuàng)新性必須建設新形式、理論基礎。只有提高概念設計的科學性、穩(wěn)定性與合理性，才能升級、優(yōu)化其產(chǎn)品。同時在機電一體化發(fā)展過程中，其理論的重要性愈發(fā)顯著，如QFD理論應用廣泛并且非常具有權威性，其對創(chuàng)新概念設計起著非常關鍵推動作用，同時還進一步建設了完善、先進的機電一體化技術體系。最后就是能夠提高生產(chǎn)速率與工作效率，大部分機電一體化產(chǎn)品在設計過程中具備自動處理、調(diào)控等功能，能夠穩(wěn)定提高工作效率。如在應用數(shù)控機床過程中可以發(fā)現(xiàn)，和傳統(tǒng)機床相比，其效率高出五到六倍，并且在此過程中不僅能夠減少機床數(shù)量，還能降低人工成本，提高經(jīng)濟效益[3]。

2機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設計理論探析

2.1創(chuàng)新概念設計的系統(tǒng)原理

此類產(chǎn)品中最重要的就是機電一體化系統(tǒng)，從其本質分析，相比于傳統(tǒng)機械，其具有非常強的復雜屬性。機電一體化體系主要利用機構動力、信息與控制功效引導電子技術，然后再通過加強其與軟件的聯(lián)合性而打造出一種新型機械系統(tǒng)。從功能分析，機電一體化系統(tǒng)主要包括運動力、機械力等與動力學息息相關的特殊機械，同時還有和機電部件有著密切關系的系統(tǒng)。其實此系統(tǒng)的關鍵之處在于集成多種技術，如在聯(lián)合應用控制系統(tǒng)、信息技術以及電工技術的基礎上，控制其運動，這種行為并非是技術拼湊，而是通過計算機調(diào)控能力來實現(xiàn)元件控制與驅動目標的先進機械系統(tǒng)。其原理研究主要分為三個方面：首先是三環(huán)論，專家認為其實機電一體化產(chǎn)品可以主要分為軟件、電子與機械三部分；其次是五塊論，其產(chǎn)品功能被分為控制、操作、動力、構造與傳感檢測五個部分；最后是子系統(tǒng)理論，專家認為機電一體化體系主要分為控制與物理系統(tǒng)。其實以上三種理論既有深遠意義，也有其限制性。這三種理論非常重視控制和電力，但是忽視了機械主體，同時也沒有深入研究關于機電一體化系統(tǒng)中概念設計中模糊與繁瑣部分，因此無法充分發(fā)揮概念設計作用。所以在概念設計時，應該將其系統(tǒng)主要劃分為信息控制、傳感檢測、執(zhí)行機構等下屬系統(tǒng)，這樣可以充分發(fā)揮其功能優(yōu)勢[4]。

2.2創(chuàng)新概念設計方法

我國機電一體化發(fā)展雖然時間比較短，但是成績卻非常顯著。無論在數(shù)控技術、工人機器還是計算機集成制造系統(tǒng)領域都頗有成就，所以在對其產(chǎn)品進行創(chuàng)新概念設計時，必須加強各領域知識的融和，要求其具有創(chuàng)新、目標多解等特征。同時還要重視設計者的主觀智慧，要加強人機協(xié)調(diào)[5]。首先要加強人才培養(yǎng)，科技與經(jīng)濟競爭的實質其實就是人才競爭，所以想要對其產(chǎn)品進行創(chuàng)新概念設計必須重視人才的專業(yè)性與綜合素質，既要從學科專業(yè)中培養(yǎng)，要從行業(yè)實踐中培養(yǎng)。其次要不斷開拓市場，提高產(chǎn)品質量，只有通過市場檢驗才能知道產(chǎn)品的真實效果，才能通過反饋提高產(chǎn)品性能，及時調(diào)整其結構。最后就是加強環(huán)保技術與概念設計的融合性，不僅要將機械技術、電子技術等技術融入到設計中，還應該看到生產(chǎn)過程中的污染性，所以應該提高材料的利用率，要創(chuàng)新環(huán)保技術，改變高產(chǎn)、高污染生產(chǎn)模式。

2.3創(chuàng)新概念設計的未來發(fā)展展望

首先機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設計方向為在掌握被測物理量的基礎上，建設明確傳感器特征與種類的數(shù)據(jù)知識庫；其次要根據(jù)概念設計方法建設推理庫；最后要建立評級體系，評估其功能、使用效果等[6]。

3結束語

雖然如今我國對機電一體化的研究與發(fā)展已經(jīng)取得了一定成就，但是其仍處于發(fā)展的初級階段，需要專家與行業(yè)研究人員通過產(chǎn)品創(chuàng)新概念設計不斷提高其質量、生產(chǎn)效率以及功能，實現(xiàn)其應用價值。其實從屬性出發(fā)可知，其實機電一體化是具有交叉性和綜合性的技術，所以其概念設計不僅不可替代，還對其發(fā)展產(chǎn)生重要指導作用，只有提高其創(chuàng)新性與競爭性，才能持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]王棒文.機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設計解析[J].科學與信息化，2019，26.

[2]石金星.機電一體化的產(chǎn)品概念設計理論與發(fā)展方[J].建筑工程技術與設計，2018，6.

[3]祗玉棟.基于企業(yè)的機電一體化產(chǎn)品技術創(chuàng)新[J].建筑工程技術與設計，2020，31.

[4]彭華.機電一體化的創(chuàng)新及發(fā)展方向研究[J].風景名勝，2021，2.

[5]劉保介.礦山機電一體化的創(chuàng)新及發(fā)展分析[J].建筑工程技術與設計，2021，6.

[6]高紀文.高職機電一體化技術專業(yè)創(chuàng)新教學團隊建設的研究與實踐[J].卷宗，2020，14.

作者:趙旭東 孔琳 吳超平 趙靜宜 單位:中機生產(chǎn)力促進中心