机电工程技术应用及其自动化问题探析

李佳荦

（江苏省常熟职业教育中心校，江苏 常熟 215500）

机电工程技术是工业制造和自动化控制领域内的核心技术之一[1]。近些年，在计算机科学技术、自动控制技术、大数据云计算和人工智能技术的推动下，机电工程及其自动化获得了极大的发展，并在工业制造、电网建设、智能建筑等领域发挥着核心作用。本文对机电系统的需求功能进行分解，探讨了机电工程技术的应用价值和现阶段存在的问题，并对机电工程自动化的发展趋势进行了分析和展望。

1 机电工程系统的功能分解

作为工业产业和制造业的核心设备之一，机电工程设备是一个复杂综合性系统。在系统设计之初，就要考虑到技术的创新性和技术应用的多样性问题。系统创新和技术创新包括多层次的含义，具体包括结构设计的优化、动态布局调整及核心功能的拓展等；系统多样性的目标，主要指更好地满足市场多元化的需求，提高设备和技术的兼容性。一个完整的机电系统通常包括以下几个部分，具体如图1所示。

图1 完整的机电系统

机电工程系统的机械部分是控制系统的核心单元，具体包含了机械结构和电气结构，负责系统全部功能的实现；能源部分为系统提供能量和动力，主要以电力驱动为主；传感部分利用安置于设备上的各种传感器采集设备的工作信息，进而判断设备的工作状态；系统上位机控制执行机构、系统程序和具体的算法，来控制指令信息的执行，完成指定的动作；驱动装置主要靠电力驱动，驱动执行机构完成各种指令动作；控制信息处理单元通常集成于上位机系统内，负责指令自上而下的传达，也负责各种数据信息的存储、加工、分析和调用。机电工程系统是机电工程技术应用的载体，各种机电工程技术的应用能够让机电工程系统的功能得到最大限度的发挥。

2 机电工程技术的具体应用

2.1 机电工程技术的应用价值探讨

在计算机控制技术、自动化技术、通信技术和人工智能技术的推动下，机电功能技术的应用范围越来越广泛，其应用价值主要体现在以下3个方面。

首先，机电工程技术的应用提高了工厂的自动化作业程度，显著提升了生产加工效率，并提高了产品的加工精度。机电工程技术的应用意味着自动化水平的提升，这是提升生产效率的基础条件。机电工程设备具有更快的响应速度，可以准确执行指令操作。借助机电工程技术和其他类别的自动化加工技术，还可以提高产品加工的一致性，降低产品加工误差，同时缩短产品生产周期，为工厂创造更多的收益。

其次，机电工程技术的应用还可以降低人力成本的投入和资源能源的损耗。机电工程技术的广泛应用，可以最大限度地降低企业人力成本投入，提升企业的利润空间。随着企业生产加工自动化程度的不断提高，产品质量和可靠性也在稳定提升。由此可见，机电工程技术和自动化技术的引入，对于实现中国国民经济可持续发展也具有重要的价值。

最后，提升企业生产加工作业的安全性，确保一线工作者的生命安全，降低企业事故发生率。自动化水平的提升不仅大大提高了一线操作者的安全性，且对于操作人员的技术水平和专业程度要求均有所降低。此外，自动化设备通常都配有在线故障检测系统，在设备的工作过程中即可实时监控设备的状态，当设备出现异常状况后监控系统会自动预警，提醒工作人员及时检修设备的工作状态，有效避免了由于设备突然停机而给企业带来额外的经济损失。

2.2 机电工程技术的具体应用分析

目前，机电工程技术的应用领域主要涵盖了机械制造领域、建筑领域和电力领域。

第一，机械制造领域是机电工程技术应用最为广泛的领域，因为机电工程技术的发展和应用将会极大地解放生产力和发展生产力，并推动中国工业技术和制造领域的革命。机电工程自动化不仅可以大幅度地提高生产效率，确保加工产品的一致性，更重要的是自动化和智能化发展趋势拥有巨大的发展潜力，是全球未来科技竞争的焦点。将机电工程及其自动化技术应用于机械制造领域，是互联网、大数据、云计算时代背景下的必然选择，同时也能够为机械制造领域内的企业创造更多的收益和价值。

第二，机电工程技术在建筑相关领域的应用也十分普遍，给中国智能建筑产业的发展带来新的活力。建筑智能化的发展需要借助机电工程技术的支持，一方面，各种信息技术、电气化设备及电气工程技术的引入，会使建筑智能化的水平越来越高，给使用者带来更大的便捷性；另一方面，机电工程技术的引入会使建筑的安全性越来越高，这对于高层建筑而言具有更加重要的意义。其中，BIM技术就是信息技术、机电工程技术与建筑行业融合发展的最好体现[2]。BIM技术在建筑设计中的引入，提升了建筑物的智能化水平和安全性，同时也给建筑物的使用者提供了更多的优质服务。

第三，机电工程技术在电力系统的应用也具有巨大的发展潜力和价值。随着中国电能消耗水平的逐年提升，电力系统的复杂程度也在不断提高，需要监控和处理的参数越来越多，客观上要求在电网结构设计方面要不断地优化和改进。在电网的电能调度方面机电工程技术也有广泛的应用，例如，电气自动化技术目前在电能调度环节就发挥着十分关键的作用，基于电气工程自动化分析及各种模拟仿真软件，可以优选出最佳的供电方案，避免电力能源在输送和调配环节出现过度损耗，节省电力资源。此外，电气工程及其自动化还可以实现对电网运行状态的监督，确保电力系统的安全稳定运行。对于电网系统而言，智能变电站是重要的节点枢纽，智能变电站中包含有变压器和各种仪器仪表，构造较为复杂。智能变电站稳定工作将关系到整个电力系统的安全，变电站的控制也需要基于电气工程技术的辅助，利用各种电气工程技术、计算机控制算法和自动化控制技术，在确保电能稳定供应的前提下提升电力系统的运行效率，同时保证电网的安全。

2.3 机电工程技术应用存在的问题与应对措施

目前，机电工程技术的应用在中国仍处于起步阶段，还存在一些具体问题，如机电工程技术的应用难度较大，缺乏能够熟练使用机电工程技术和自动化技术的优秀人才，此外由于新技术的投入较大，企业对于引入机电工程技术的热情不高。机电工程技术及其自动化，在实际应用过程中要求操作者具有良好的理论知识、实践技能和职业素养，对技术人才和操作人员均提出了较高的要求。在实际应用机电工程技术时，还会遇到不同的新问题，因此该类技术的实际操作难度较大。机电工程设备系统本身的设计复杂度和组装难度均较大，与之匹配的软件系统功能复杂，尤其是程序的编写具有较大的难度，给技术人员的维护和操作者的使用，增加了更多的困惑。机电工程技术从项目引入到形成生产力并为企业创造价值，是一个较长的周期，需要企业持续不断地投入资金，并培养和积极招募机电工程技术领域内的高端人才。而目前对于企业而言，所面临的实际情况是技术资金投入不足和高端技术人才极为匮乏，结果导致了企业的机电工程技术项目推进迟缓，难以为企业创造更大的价值。

针对机电工程技术应用过程中存在的问题，首先需要解决的是技术资金的投入和人才的培养。一方面，企业管理层应从长远视角考虑，做好机电工程技术资金投入的中长期规划，在制定企业全面预算时考虑到相关的技术投入问题，将技术投入成本费用均摊到每一个会计周期内。机电工程技术资金的稳定投入将会给企业未来发展带来巨大的收益。另一方面，培养和引入高端技术人才是处理好机电工程技术应用的核心手段。

3 机电工程技术的自动化问题探析

3.1 机电工程技术设计的自动化

自动化是机电工程设计的主要方向，而机电工程技术设计自动化依赖于知识库系统，基于知识库模块编写和调整系统程序，可以确保系统软硬件匹配度更高，同时提升机电工程系统的自动水平。

在机电工程技术自动化设计过程中，需要以9种知识库模块为基础，并重点利用人机交互接口输入指令和分析传感器采集到的数据信息。机电工程技术的设计者可以根据具体需求选择最适合的原理方案和功能单元，并选择和设定相关的功能载体，确保自动化程序的顺利执行。在人机交互方式的选择方面，可以选择对话框式的交互方式，或向导指栏式的交互方式，持续完善系统的人机交互功能，提高机电工程技术的自动化水平。

3.2 机电工程技术自动化的发展趋势

在未来，毋庸置疑的一点是机电工程系统和机电工程技术将朝着全面自动化的方向迈进，并具体表现出以下的发展特征。

首先，数字化将成为机电工程自动化最主要的发展趋势。在互联网、大数据和信息科学技术的推动下，人类社会已经迈入了数字时代，万物皆可数字化和虚拟化。计算机科学技术是机电工程自动化的基础，驱动机电工程系统稳定工作的软件程序和各种智能算法均是数字化发展模式下的产物，因此，机电工程自动化一定会朝着数字化的方向迈进，并且大数据和云计算将成为机电工程自动化的最主要驱动力之一。

其次，模块化也是机电工程自动化的重要发展趋势之一。机电工程系统的结构较为复杂，要实现对机电工程系统的精确控制并熟练掌握各种机电工程控制技术，先要对整个系统进行拆分，将其分解为若干个模块，并分别赋予每个模块独立运行的子程序，提升各模块与整个系统的匹配程度。从目前国内外信息市场和各种计算机硬件、控制软件市场的发展情况来看，模块化发展的趋势也越来越明显。模块化趋势是市场分工细化和专业化的主要表现之一，基于模块化的发展思路可以更好地促进各类技术的融合发展，降低技术研发成本，给企业的技术投入减轻负担。

最后，智能化将成为机电工程自动化的终极发展目标。伴随着计算机科学技术、自动化控制技术和人工智能技术的进一步发展，机电工程系统将朝着越来越智能化的方向迈进。在机电工程自动化的发展道路上，一些新的无线通信技术、智能传感技术、各种仿生算法和神经网络算法不断被提出和应用，大大提高了机电工程自动化的效率。随着人工智能技术的进一步发展及在机电工程自动化领域应用的不断深入，企业的运营成本会持续降低，科学技术会源源不断地转化为生产力。

4 结束语

机电工程技术及自动化控制技术在工业制造领域、建筑领域及电力系统中，均发挥着关键作用。但由于机械工程技术本身难度较大，且机械工程系统的结构设计较为复杂，技术的使用和更新依赖于大量的后续资金投入和专业化的技术人才，导致了企业与机械工程技术研发相关的项目推进速度较慢。企业要想进一步充分利用机械工程技术，并尽快将其转化为生产力，需要保证持续不断的研发投入，并积极培养和引入领域内的专业人才。在计算机科学技术和大数据技术的推动下，机电工程自动化的发展趋势会愈加明显，并朝着数字化和智能的方向发展。