机电一体化带来全新的世界

贾振权

(汾西矿业集团公司新柳煤矿,山西孝义 032303)

1982年,美国社会学家约翰 .奈斯比特出版《大趋势——改变我们生活的十个新方向》,简称十大趋势。他认为现在社会正“从工业社会转向信息社会”。此后,信息社会就成为最流行的一种说法。还有科技社会,后工业化社会,知识经济社会,新的技术革命等等。流行的不一定就是真理,真理最终会流行起来,不过,这需要等待。

1 什么是机电一体化

机电一体化技术是以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展,向机械工业领域迅猛渗透,机械电子技术深度结合的现代工业的基础上,综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术,从系统理论出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础,对各组成要素及其间的信息处理,接口耦合,运动传递,物质运动,能量变换进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质的和能量的有规则运动,在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。机电一体化技术直接导致了自动化技术的产生。

2 时代变迁的特征信息

怎样判别一个时代是否处于变迁时期?这需要一个标准。我们称它为时代变迁的特征信息。纵观整个人类发展史,我们看到任何一个时代的变迁都有两个特征:

(1)出现了大量的劳动力转移。

(2)存在一组推动这种大转移的科技群落集,或者叫做吸引子。

历史上已经完成了两次劳动力大转移。第一次依靠农业技术把牧民逐步改造成为农民,在那个时代,农业技术成为一切科学技术的群落集。不论是生物学、天文学、水力学、数学,还是火的发现,都被用来发展农业生产,才能完成第一次劳动力大转移。

1784年,蒸汽机出现之后,工业技术成为那一时代一切科学技术的群落集,几乎所有科技成就都被用来生产商品,才能把农民一批又一批地改造成为工人,经历三百多年,完成了第二次劳动力大转移。

现在人类开始了第三次劳动力大转移,其标志是1956年美国第一次出现了白领多于蓝领工人,现在已有 20多个国家出现这种情况。据统计,1980年,美国第一产业劳动力仅占总劳动力的 3.4%,第二产业 29.5%,第三产业却占 64%。这意味着,少数人直接从事物质生产,可以养活多数人。现在人们正在利用自动化科学与技术把工人、农民改造成为知识分子,物质生产将逐步转交给自动机去完成,人类自身主要从事知识生产、科技创造,从这个意义上来说,未来社会叫做知识经济社会也是可以的。

3 推动人类进入更高文明

自动化科技正在改变着人类劳动方式和生活方式,以及社会形态。以羊毛衫为例,在人力时代,一个人要花几天的时间才能织成一件,在机械化时代,人们利用羊毛衫横机,一天可以织成几十件,到了自动化时代,用一台工控机,可以控制几十台,甚至几百台羊毛衫机,而且生产的羊毛衫,花色品种齐全,价廉物美。自动化技术使社会物质极大丰富起来,只有此时,人类才能摆脱为了糊口不得不从事强迫劳动,人类的个性、创造力被压抑的状态,只有到了自动化时代,才能获得解放,人类的聪明才智才能得到最充分的发挥,知识才能成为创造社会财富最主要的战略资源,最主要的生产资料。到那时,只有共享这些知识,物质生产、一切社会活动才能正常运转,人类不得不进入更高文明社会,目前流行的技术入股,实质上就是人类迈向更高文明的雏形,随着入股的占有率逐步提高,人类社会就会愈接近未来美好社会,这是历史的必然。

那么机电一体化带来的变化如下:

(1)智能化。智能化是 21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。

(2)网络化。20世纪 90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

(3)微型化。微型化兴起于 20世纪 80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统,泛指几何尺寸不超过 1 cm3的机电一体化产品,并向 μ m、nm级发展。微机电一体化产品体积小 、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

(4)绿色化。工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。

[1] 李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004.

[2] 刘助柏.知识创新思维方法论[M].北京:机械工业出版社, 1999.

[3] 项国波,雷德森.自动化与社会发展[M].北京:知识出版社,1987.