機電一體化系統設計輸送裝置

1. 試設計機電一體化產品，設計原則：1，被控對象必須是機械方面裝置（火車，機器人之類）

我給你答了，但我現在沒有CAD，我就用繪圖板給你畫些圖。

工作位置示意圖

設計合理性：

本方案在胎件傳輸帶與沖床間增設一沖床上料、下料機。

取代原來由人工操作的沖床上料、下料操作，即減少了人工操作時的工傷發生、又提高了工作效率。

本案上料、下料裝置（）布置在胎件輸送系統與沖床中間。假設裝置在沖床與裝置輸送帶時的夾角為θ，則取裝置位於θ/2處時為裝置初始位及中間操作返回位。而θ角的兩邊分別為胎件取料位於胎件送料位和成品取料位，同時為了提高效率，將θ/2處設為成品送料位，接收成品。裝置每次只需轉動θ或θ/2即可完成操作。

裝置位置定位點少，動作簡單，易於實現控制。在提高生產安全性的同時，能最大限度的提高工作效率。

圖中為了簡單θ用90°代替。

2. 機電一體化畢業設計！答出來加100分

數控技術
裝備工業的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業（如信息技術及其產業、生物技術及其產業、航空、航天等國防工業產業）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過「各種經濟時代的區別，不在於生產什麼，而在於怎樣生產，用什麼勞動資料生產」。製造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數控技術又是當今先進製造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國製造業廣泛採用數控技術，以提高製造能力和水平，提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資，不僅採取重大措施來發展自己的數控技術及其產業，而且在「高精尖」數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發展以數控技術為核心的先進製造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統製造產業和新興製造業的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械製造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)感測器技術；(6)軟體技術等。
1 數控技術的發展趨勢

數控技術的應用不但給傳統製造業帶來了革命性的變化，使製造業成為工業化的象徵，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業（IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面

1．1 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢
效率、質量是先進製造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代製造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。
在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來採用大型整體鋁合金坯料「掏空」的方法來製造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經採用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60 000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，並且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數控裝置的MTBF值已達6 000h以上，伺服系統的MTBF值達到30000h以上，表現出非常高的可靠性。
為了實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發展，應用領域進一步擴大。

1.2 5軸聯動加工和復合加工機床快速發展
採用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1台5軸聯動機床的效率可以等於2台3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。
當前由於電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其製造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。
在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床採用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一台機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工，可由CNC系統控制或CAD/CAM直接或間接控制。

1.3 智能化、開放式、網路化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。
為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟體的產業化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數控系統進行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平台上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，並可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平台、數控系統功能庫以及數控系統功能軟體開發工具等是當前研究的核心。
網路化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網路化將極大地滿足生產線、製造系統、製造企業對信息集成的需求，也是實現新的製造模式如敏捷製造、虛擬企業、全球製造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統製造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的「CyberProction Center」（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出「IT plaza」（信息技術廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放製造環境，簡稱OME）等，反映了數控機床加工向網路化方向發展的趨勢。

1.4 重視新技術標准、規范的建立

1.4.1 關於數控系統設計開發規范
如前所述，開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計劃，並進行開放式體系結構數控系統規范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規范的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統的規范框架的研究和制定。

1.4.2 關於數控標准
數控標準是製造業信息化發展的一種趨勢。數控技術誕生後的50年間的信息交換都是基於ISO6983標准，即採用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質特徵是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴於具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個製造過程，乃至各個工業領域產品信息的標准化。
STEP-NC的出現可能是數控技術領域的一次革命，對於數控技術的發展乃至整個製造業，將產生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的製造理念，傳統的製造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標准下，NC程序可以分散在互聯網上，這正是數控技術開放式、網路化發展的方向。其次，STEP-NC數控系統還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEP Tools公司是全球范圍內製造業數據交換軟體的開發者，他已經開發了用作數控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標是用統一的規范描述所有加工過程。目前這種新的數據交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數控系統的原型樣機上進行了驗證。

2 對我國數控技術及其產業發展的基本估計

我國數控技術起步於1958年，近50年的發展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發展階段。在此階段，由於國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在國家的「六五」、「七五」期間以及「八五」的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。在此階段，由於改革開放和國家的重視，以及研究開發環境和國際環境的改善，我國數控技術的研究、開發以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的「八五」的後期和「九五」期間，即實施產業化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。在「九五」末期，國產數控機床的國內市場佔有率達50％，配國產數控系統（普及型）也達到了10％。
縱觀我國數控技術近50年的發展歷程，特別是經過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績。
a.奠定了數控技術發展的基礎，基本掌握了現代數控技術。我國現在已基本掌握了從數控系統、伺服驅動、數控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發的基礎，部分技術已商品化、產業化。
b.初步形成了數控產業基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控系統生產廠。蘭州電機廠、華中數控等一批伺服系統和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數控產業基地。
c.建立了一支數控研究、開發、管理人才的基本隊伍。
雖然在數控技術的研究開發以及產業化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數控技術的研究開發，尤其是在產業化方面的技術水平現狀與我國的現實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術水平有差距，在某些方面發展速度也有差距，即一些高精尖的數控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數控技術水平和產業化水平估計大致如下。
a.技術水平上，與國外先進水平大約落後10～15年，在高精尖技術方面則更大。
b.產業化水平上，市場佔有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規模生產；功能部件專業化生產水平及成套能力較低；外觀質量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產數控系統尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。
c.可持續發展的能力上，對競爭前數控技術的研究開發、工程化能力較弱；數控技術應用領域拓展力度不強；相關標准規范的研究、制定滯後。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。
a.認識方面。對國產數控產業進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數控技術應用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術的角度關注數控產業化問題的時候多，從系統的、產業鏈的角度綜合考慮數控產業化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網路等支撐體系。
c.機制方面。不良機製造成人才流失，又制約了技術及技術路線創新、產品創新，且制約了規劃的有效實施，往往規劃理想，實施困難。
d.技術方面。企業在技術方面自主創新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標准落後，水平較低，數控系統新標准研究不夠。
3 對我國數控技術和產業化發展的戰略思考

3.1 戰略考慮
我國是製造大國，在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是後端的轉移，即要掌握先進製造核心技術，否則在新一輪國際產業結構調整中，我國製造業將進一步「空芯」。我們以資源、環境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際「加工中心」和「組裝中心」，而非掌握核心技術的製造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現代製造業的發展進程。
我們應站在國家安全戰略的高度來重視數控技術和產業問題，首先從社會安全看，因為製造業是我國就業人口最多的行業，製造業發展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業的壓力，保障社會的穩定；其次從國防安全看，西方發達國家把高精尖數控產品都列為國家的戰略物質，對我國實現禁運和限制，「東芝事件」和「考克斯報告」就是最好的例證。

3.2 發展策略
從我國基本國情的角度出發，以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國製造裝備業綜合競爭能力和產業化水平為目標，用系統的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國製造裝備業發展升級的關鍵技術以及支持產業化發展的支撐技術、配套技術作為研究開發的內容，實現製造裝備業的跨躍式發展。
強調市場需求為導向，即以數控終端產品為主，以整機（如量大面廣的數控車床、銑床、高速高精高性能數控機床、典型數字化機械、重點行業關鍵設備等）帶動數控產業的發展。重點解決數控系統和相關功能部件（數字化伺服系統與電機、高速電主軸系統和新型裝備的附件等）的可靠性和生產規模問題。沒有規模就不會有高可靠性的產品；沒有規模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品；當然，沒有規模中國的數控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發方面，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以「做得出、用得上、賣得掉」為目標，按國家意志實施攻關，以解決國家之急需。
在競爭前數控技術方面，強調創新，強調研究開發具有自主知識產權的技術和產品，為我國數控產業、裝備製造業乃至整個製造業的可持續發展奠定基礎。

參考文獻：
〔1〕 中國機床工具工業協會 行業發展部.CIMT2001巡禮〔J〕.世界製造技術與裝備市場，2001(3)：18-20.
〔2〕 梁訓王宣 ,周延佑.機床技術發展的新動向〔J〕.世界製造技術與裝備市場，2001(3)：21-28.
〔3〕 中國機床工具工業協會 數控系統分會.CIMT2001巡禮〔J〕.世界製造技術與裝備市場，2001(5)：13-17.
〔4〕 楊學桐，李冬茹，何文立，等?距世紀數控機床技術發展戰略研究〔M〕.北京：國家機械工業局，2000.
對中國製造業信息化的戰略思考

伴隨中國加入WTO和經濟全球化，中國正在成為世界製造業的中心。中國的製造業企業面臨更加激烈的國際國內市場競爭，如何迅速提高企業的核心競爭力，很重要的一點，就是加快企業的信息化進程。 製造業信息化作為國民經濟和社會信息化的核心，我國政府給予了高度的重視。國家科技部已正式啟動製造業信息化重大專項，將投資八個億大力推進製造業信息化關鍵技術研究及應用示範工程。 從八十年代中期企業逐步開始應用CAD軟體，到國家在九十年代實施CAD應用工程，到企業廣泛應用財務軟體，我國的製造業企業在實施信息化的道路上已經度過了近二十年時間，取得了很多經驗和教訓。本文將對中國製造業企業在實施信息化過程中的深層次的戰略問題進行深入的剖析，以幫助製造業企業能夠在信息化的道路上少走彎路，使信息技術能夠真正為企業經營服務，成為企業發展的原動力。 二．構成製造業信息化價值鏈的基本要素 國家和地方主管部門、製造業企業、咨詢服務企業、系統軟體供應商、製造業應用軟體供應商、電腦與外設供應商、網路產品供應商、渠道與代理商和軟體及系統集成商，是構成製造業信息化價值鏈的基本要素。製造業信息化價值鏈的每個基本要素之間都是相互聯系、相互作用、相互影響的。每個環節出問題，都可能導致製造業信息化工程的失敗。 圖1 製造業信息化的價值鏈 1．國家和地方主管部門是製造業信息化工程的管理者和推動者，其職責是： 1）負責對國家和地方的信息化工作進行宏觀引導與管理。 2）負責制定政策，實施項目和計劃，以點帶面，重點扶持，樹立樣板，推動信息化應用工程的發展。 3）負責推廣先進的信息技術。 4）負責建立和維護公正的市場秩序和競爭機制，保證各個基本要素實現多贏。 2．製造業企業是信息化的最終客戶，是主體，其他要素都是為這個客戶服務的。 每個製造業企業，都需要根據自己的行業、規模、發展階段、管理體制，來選擇個性化的信息化解決方案。要實施好信息化工程，企業必須注意以下問題： 1）企業領導必須對信息化建立基本的認識，必須認識到，信息化是一個工具，是一種手段，需要為我所用，為企業的發展服務。 2）信息化是首長工程，企業領導必須把它當作一個企業發展的戰略任務來抓，必須真抓實干。 3）信息化是一個復雜的系統工程，企業必須把信息化作為一個長期的分階段實施的大項目來進行科學地管理。在項目實施前，必須對信息化工程這個大項目的實施所要解決的問題、每個階段的目標、項目的人員組織、成本、考核標准進行計劃。在實施過程中，必須進行監控，必須對每一個階段的實施成果進行評估和分析。信息化工程這一關繫到企業生死存亡的項目的成功實施，必須滿足項目成功的三個基本條件，即實施周期、實施成本和實施效果。 4）任何一個試圖提高效率、降低成本的革新，一開始總是會降低效率、提高成本。企業這個大系統需要一段時間的適應，才能把革新的成果融入企業，信息化工程也不例外。因此，對信息化過程中的困難和問題，製造業企業應有客觀、理智的認識，企業領導要敢於冒有準備的風險。 5）信息化工程的關鍵，是企業能夠在咨詢服務商或者軟體公司的幫助下，弄清自己的需求。信息化軟體實際上是企業管理思想和理念的一種載體，如果軟體本身所包含的管理思想和理念與製造業企業相沖突，信息化工程是不可能成功的。因此，企業需要有既懂管理，又能夠清晰地描述自身企業的管理模式與信息化需求，並能夠與咨詢公司或軟體企業進行交流和配合的管理人才隊伍。 6）軟體既然是一種工具，就必須有能夠熟練使用這種工具的人。因此，企業需要培訓一批能夠熟練軟體的應用人才隊伍。 7）隨著技術的發展，軟體的應用平台日趨復雜。因此，企業需要有熟練掌握計算機硬體、網路和資料庫的維護人才，確保系統正常運行。在國外，越來越多的企業將這類工作外包給專業的軟體服務和集成商。 8）信息化建設需要消耗相當大的資金，因此，企業要充分考慮資金的獲取渠道與方式，做好預算與成本控制，避免信息化工程因為資金問題而中途夭折。 3．咨詢服務企業是製造業信息化的樞紐，其職責是： 1）幫助企業進行信息化需求的診斷和分析，制定製造業企業信息化的總體規劃。 2）幫助企業進行信息化軟體、硬體和系統集成方案的選型、實施與監理。 3）幫助企業進行多層次信息化人才的培訓。 4）不斷跟蹤和研究製造業信息化領域的技術、市場、產品和服務的發展變化趨勢，深入企業進行調查研究，為製造業企業推薦最合適的信息化解決方案。 4．製造業軟體企業是製造業信息化的工具製造商，其職責是： 1）提供能夠滿足製造業企業功能需求，能夠在企業的計算機和網路平台安全、可靠運行，並能實現與其它應用軟體集成的軟體產品。 2）軟體產品應具備先進性、實用性、可靠性、兼容性、開放性、易學易用性等特性。 3）為製造業提供軟體產品的安裝、培訓與服務。其中服務包含軟體實施、軟體升級、客戶化開發、解決應用中的問題等。 5．軟體服務和集成商是製造業信息化的橋梁，其職責是： 1）幫助企業進行信息化軟體的客戶化開發、培訓和系統升級。 2）幫助企業實現不同應用系統的信息集成。 3）幫助企業維護整個信息系統，並解決信息備份、信息安全問題。 6．電腦與外設供應商、網路產品供應商和系統軟體供應商組成了製造業信息化的基礎的、與具體應用無關的平台。該平台必須保證整個信息化系統運行的可靠性、安全性和兼容性。 7．渠道與代理商負責幫助產品供應商進行產品的銷售、服務與技術支持。大多數硬體與網路供應商和系統軟體供應商以分銷和渠道銷售為主；而製造業應用軟體公司則主要採用直銷，自主從事產品的銷售、服務和技術支持工作。 三．決定製造業信息化工程成敗的關鍵因素 製造業信息化的價值鏈中的各個環節都是決定信息化工程成敗的因素，而其中，政府主管部門、咨詢服務體系和製造業軟體企業，是最重要的因素。 首先，政府主管部門對於整個價值鏈的影響是巨大的，政府主管部門制定的政策如何、導向如何，對製造業信息化工程的成功至關重要。 在「九五」期間，國家科技部提出的CAD應用工程，就順應了當時的企業信息化狀況，帶動了一大批企業甩掉圖板，使用CAD軟體，使企業真正嘗到了信息化的甜頭，激發了企業實現信息技術深化應用的熱情。反之，有些地方和行業的主管部門，在推進信息化的過程中，採取了計劃經濟時代的一些地方保護、行業壟斷等做法，規定企業只能用某某產品、某某軟體，這就不利於信息技術的推廣應用。 第二，在製造業信息化工程實施的過程中，有沒有咨詢服務企業的參與，參與的程度與方式如何，也是導致信息化成功的關鍵因素。 許多製造業企業在實施信息化工程時，考慮得比較多的是建網路、買軟體和硬體，在購買前看演示時令人眼花繚亂的好功能，到了企業就是用不起來，數據格式不兼容、借口連不上等問題隨著而來。有的企業甚至成了「軟體展示廳」，買了一大堆軟體，但還是一個混合物，沒有真正實現「化合」，沒有真正集成起來。究其原因，就是沒有引進咨詢服務企業，進行認真、仔細的需求分析，缺乏有實際指導意義的總體規劃和實施及集成方案。 另一方面，咨詢服務業在中國還處於起步階段，還比較缺乏專業性的製造業信息化咨詢企業，高校的專家、教授和研究生是從事咨詢服務的主要力量。他們的優勢是對國內外先進技術和發展趨勢進行跟蹤研究，但是往往缺乏在企業工作和實施項目的實際經驗。 不少製造業軟體企業除了為製造業企業提供應用軟體之外，實際上也扮演了咨詢服務的角色。企業常常要求製造業軟體公司為企業制定信息化方案，甚至進行軟體與系統集成等。但是，由於製造業軟體企業是以賣自己的軟體為目的，所以免不了王婆賣瓜，少數軟體甚至用一些模糊、錯誤的概念來誤導製造業企業。因此，製造業信息化呼喚專業、獨立、中立的咨詢服務企業，來真正站在企業的角度，制定合理的製造業信息化解決方案。 武漢市製造業信息化工程技術研究中心於2002年1月成立，它是在製造業信息化工程深化實施的過程中應運而生的，在全國首創了由政府引導、高校和企業投資、市場化運作的新型運作模式。工程中心致力於通過深入的研究，來為不同行業、不同規模、不同體制和不同發展階段的製造業企業推薦最優化、最佳性能價格比的解決方案，使企業通過實現信息化，真正提升自己的核心競爭力和創新能力、顯著降低成本，獲得顯著的經濟和社會效益，避免信息化投資的失誤。 第三，製造業應用軟體的選型、實施、客戶化開發與信息集成，也是製造業信息化工程成功與否的關鍵環節。 目前，我國的製造業企業沒有執行統一的標准。許多企業採用行業標准、甚至是企業標准。連標准化程度最高的產品設計過程，也存在許多不同的要求，例如明細表的書寫方式等。在後續的工藝編制環節，則根據企業的產品、行業的特點不同，需求差別更大。有的以裝配工藝為主，有的以機加工工藝為主，有的以焊接工藝為主等。企業生成各種清單、報表的方式以及編碼方式也是五花八門，各不相同。 企業的管理模式則差別更大，一些傳統的大型製造業企業以縱向一體化為主，在整個企業集團建立了嚴格的分工，建立了內部的供應鏈，如一汽。而在一些民營經濟發達的地區，如浙江、江蘇、廣東等地，則建立了橫向一體化，形成了外部的供應鏈，如廣東南海的鋁行材供應鏈、重慶的摩托車供應鏈和浙江永康的小五金供應鏈等。不同的企業生產組織方式、產品特點、營銷模式、采購方式不同，形成了不同的管理模式，因此，不可能用一種類型的管理軟體來適應所有的企業。對於流程型企業，如石油、化工、鋼鐵企業，所使用的管理軟體與離散型製造業又有根本的區別。 製造業的內部管理環節眾多，差別巨大，因此，應用軟體的選型、客戶化開發和信息集成十分關鍵。每個應用軟體都有不同的市場定位

3. 機電一體化系統的設計都有哪些內容方法

機電一體化系統的設計：
一、機電一體化系統開發的設計思想
機電一體化的優勢，在於它吸收了各相關學科之長並加以綜合運用而取得整體優化效果，因此在機電一體化系統開發的過程中，要特別強調技術融合，學科交叉的作用。機電一體化系統開發是一項多級別、多單元組成的系統工程。把系統的各單元有機的結合成系統後，各單元的功能不僅相互疊加，而且相互輔助、相互促進、相互提高，使整體的功能大於各單元功能的簡單的和，即「整體大於部分的和」。當然，如果設計不當，由於各單元的差異性，在組成系統後會導致單元間的矛盾和摩擦，出現內耗，內耗過大，則可能出現整體小於部分之和的情況，從而失去了一體化的優勢。因此，在開發的過程中，一方面要求設計機械繫統時，應選擇與控制系統的電氣參數相匹配的機械繫統參數；同時也要求設計控制系統時，應根據機械繫統的固有結構參數來選擇和確定電氣參數。綜合應用機械技術和微電子技術，使二者密切結合、相互協調、相互補充，充分體現機電一體化的優越性。
二、機電一體化系統設計方法
擬定機電一體化系統設計方案的方法有取代法、整體設計法和組合法。
1、取代法
這種方法是用電氣控製取代原傳統中機械控制機構。這種方法是改造傳統機械產品和開發新型產品常用的方法。如用電氣調速控制系統取代機械式變速機構，用可編程序控制器或微型計算機來取代機械凸輪控制機構、插銷板、步進開關、繼電器等，以彌補機械技術的不足，這種方法不但能大大簡化機械結構，而且還可以提高系統的性能和質量。這種方法的缺點是跳不出原系統的框架，不利於開拓思路，尤其在開發全新的產品時更具有局限性。
2、整體設計法
這種方法主要用於全新產品和系統的開發。在設計時完全從系統的整體目標考慮各子系統的設計，所以介面簡單，甚至可能互融一體。例如，某些激光列印機的激光掃描鏡，其轉軸就是電動機的轉子軸，這是執行元件與運動機構結合的一個例子。在大規模集成電路和微機不斷普及的今天，隨著精密機械技術的發展，完全能夠設計出將執行元件、運動機構、檢測感測器、控制與機體等要素有機地融為一體的機電一體化新產品。
3、組合法
這種方法就是選用各種標准模塊，像積木那樣組合成各種機電一體化系統。例如，設計數控機床時可以從系統整體的角度選擇工業系列產品，諸如數控單元、伺服驅動單元、位置感測檢測單元、主軸調速單元以及各種機械標准件或單元等，然後進行介面設計，將各單元有機的結合起來融為一體。在開發機電一體化系統時，利用此方法可以縮短設計與研製周期、節約工裝設備費用，有利於生產管理、使用和維修。
三、機電一體化系統設計的內容
在機電一體化系統(產品)中控制系統設計的主要內容可歸結為：確定系統整體控制方案、確定控制演算法、選擇微型計算機、進行系統的硬體和軟體設計，以及系統統調。
1、確定系統整體控制方案
(1)確定控制任務
在設計系統以前，必須對控制對象的工作過程進行深入的調查、分析和熟悉，並明確實際應用中的具體要求，按機械與電子功能劃分方案確定系統所要完成的任務，然後用控制流程圖或其他適當形式描述控制過程和任務，寫成設計任務說明書，作為整個控制系統設計的依據。
(2)構思控制系統的整體方案
1)確定系統的控制結構形式是開環還是閉環控制。
2)採用閉環控制時應考慮檢測感測器的選擇和所要求精度級別，並考慮機構安裝、使用環境等問題。
3)選擇執行元件是電動、氣動還是液壓或其他，根據控制對象具體要求，比較方案的優缺點，擇優而用。
4)明確微機在系統中的作用：是設定值計算、直接控制還是數據處理和應具備的功能，需要哪些輸入／輸出通道和配置哪些外圍設備等。最後，畫出系統組成的原理框圖和附加說明，作為進一步設計的基礎，並初步估算成本。
2、建立數學模型確定控制方法
建立系統的數學模型是個復雜過程，也是一個試探的過程，需要反復權衡。
1)根據已初步確定的控制系統的物理結構，採用合適的控制理論方法建立和組成各環節以及整個系統的數學模型表達形式。通過靜、動特性計算，為計算機進行運算處理提供依據。
2)根據不同的控制對象和不同的控制性能指標要求，選擇不同的控制演算法。對過程式控制制設備的直接數字控制系統常用PID調節的控制演算法；在位置數字隨動系統中常用實現最少拍控制的控制演算法；機床數字控制中常使用逐點比較法、數字積分法和數據采樣法的控制演算法。另外，還有多種最優控制的控制演算法、隨機控制和自適應控制的控制演算法等供選擇。
3)當控制系統較復雜時，控制演算法也比較復雜，為設計、調試方便，可忽略小的非線性、小延時等因素的影響，將控制演算法作某些合理的簡化。利用計算機系統模擬技術，逐步將控制演算法完善，直到獲得最好的控制效果。
總之，控制演算法的確定是一個反復修正與試驗的漸進過程。
3、選擇微型計算機
對於微機所承擔的任務給定以後，完成同一任務的微機方案有多種。一般以既能完成給定任務(應包括處理確定的控制演算法)、又能充分發揮選用微機的功能、再留有一定功能餘量為原則來選擇。
從控制生產機械或生產過程要求出發，微型機應滿足以下要求：
(1)有較完善的中斷系統
對於控制用計算機，實時控制功能是一大特點。它包含系統正常運行時的實時控制能力和發生故障時緊急處理的能力。這種處理和控制一般都採用中斷控制方式，即CPU及時接收終端請求、暫停原來執行程序，轉而執行相應的中斷服務程序，待中斷處理完畢，再返回繼續執行原程序。
在選用與CPU相應的介面晶元時也應有中斷工作方式，以保證控制系統能滿足生產中提出的各種要求。對於比較復雜的控制，要考慮採用實時操作系統。
(2)足夠的存儲容量
由於微型機內存容量有限，當內存容量不足以存放程序和數據時，應擴充內存，或配備適當的外存儲器(如硬磁碟等)。
(3)完備的輸入／輸出通道
輸入輸出通道是系統外部過程和微機交換信息的通道。根據實際需要有開關量輸入／輸出通道、模擬量輸入／輸出通道、數字量輸入／輸出通道和實現快速、批量交換信息的直接數據通道。通道的操作方式有串列、並行以及隨機選擇與按某種預訂順序進行工作等。
(4)微處理器晶元的選擇
這一選擇的實質就是確定能滿足控制功能要求的微處理器的字長、速度和指令系統。這三者是相互依存的。一般選擇：
1)對通常的順序控制、程序控制可選用1位微處理器；
2)對計算量小、計算精度和速度要求不高的系統可選用4位微處理器，如計算器、家用電器控制及簡易控制等；
3)對計算精度要求較高、處理速度較快的系統可選用8位微處理器，如經濟型的線切割機床、普通機床的控制和溫度控制等；
4)對要求計算精度高、處理速度快的系統統可選用16位或32位微處理器，甚至採用精簡指令集運算的晶元RIRC或多CPU，如控制演算法復雜的生產過程式控制制，要求高速運行的機床控制，特別是大量的數據處理等。
(5)系統匯流排的選擇
微型計算機主要由若干塊印製電路板(按功能模塊設計、製造)構成。各塊板之間的連接，當然是通過印製板的插座之間的連線來實現的。通常，為了給使用和維護帶來方便，希望插座之間的連線具有通用性——一個系統中的各塊印製板可插在任一插座上。同時，也是為了各廠家生產的電路板具有通用性、互換性，就要對插座及連線訂個標准。這就是系統匯流排選擇的由來。
目前支持微型計算機系統機構的匯流排有：STD Bus支持8位和16位字長；Multi Bus工型可支持16位字長，Ⅱ型可支持32位字長；S-100 Bus可支持16位字長；VERSA Bus可支持32位字長，以及VME bus可支持32位字長等。生產廠家為這類匯流排提供各種型號規格的OEM(初始設備製造)產品，包括主模塊和從模塊，由用戶任意選配。
4、系統總體設計
系統設計主要是依據上述控制方案、設計所要求和選用的微機類型，對系統進行具體的設計。其設計可分為硬體的介面設計和軟體設計兩大類型。
在對系統總體設計時，一個最重要的問題是如何解決微機、被控對象和操作者這三者之間可靠地適時進行信息交換的通道和分時控制的時序安排。也就是綜合考慮用硬體配置和軟體措施解決系統運行的次序安排，以保證系統有條不紊地運行。
(1)介面設計
對於一種產品(或系統)，其各部件之間，各子系統之間往往需要傳遞動力、運動、命令或信息，這都是通過各種介面來實現的。機械本體各部件之間、執行元件與執行機構之間、檢測感測元件與執行機構之間通常是機械介面；電子電路模塊相互之間的信號傳送介面、控制器與檢測感測元件之問的轉換介面、控制器與執行元件之間的轉換介面通常是電氣介面。
機電一體化產品的內外介面實際上就是一種進行物質、能量和信息交換的界面，它具有存儲、轉換和服務功能。按功能可以將介面劃分為以下3種：
1)零介面。不需進行任何轉換，把具有結合關系的兩部分直接連接起來稱為零介面，如連接管、電纜、接線柱和剛性聯軸節等。
2)普通轉換介面。在具有結合關系的兩部分之間存在能量或信息的轉換，但不含微處理器的介面為普通轉換介面。如減速器、變壓器、電磁離合器、放大器、光電耦合器、A／D轉換器、D／A轉換器等。
3)智能轉換介面。它是一種含有微處理器的轉換介面，具有可編程的特點，因而能夠自動改變介面條件，如由微處理器編程的8255A，8279，PIO等。
目前，大部分硬體介面和軟體介面都已標准化或正在逐步標准化。對於硬體介面，在設計時可以根據需要選擇適當的介面，再配合介面編寫相應的程序。
(2)操作控制台設計
微機控制系統必須便於人機聯系，通常都要設計一個現場操作人員使用的控制台。這個控制台一般不能用微機所帶的鍵盤代替。原因是現場操作人員需要的是簡單、明了、安全的操作面板，以實現對機器的操作。所以，要求操作控制台應有以下功能：
1)有一組或幾組數據輸入鍵(數字鍵或撥碼開關等)，用於輸入或更新給定值、修改控制器參數或其他必要的數據。
2)有一組或幾組功能鍵或轉換開關，用於轉換工作方式，啟動、停止系統或完成某種指定功能。
3)有一個顯示裝置或顯示屏，用於顯示各種運行狀態、參數及故障指示等。控制台上應該有一個「緊急停止」按鈕，用於有緊急事故時停止系統運行，轉入故障處理。
應當明確指出，控制台上每一種信號都與系統的運行狀態密切相關。設計時，必須明確這些轉換開關、按鈕、鍵盤、顯示器和故障指示燈的作用和意義，仔細設計控制台的硬體及其相應的管理程序，使設計的操作控制台既能方便操作又保證安全可靠，即使操作失誤也不會引起嚴重後果。
(3)微型計算機控制系統的電源設計
微機控制系統中的電源，根據需要可以有不同的類型(直流和交流)和規格(電壓和功率)。按照使用情況，對性能的要求也不盡相同，在設計過程中應按實際要求合理選用調試，並控制電壓變動。電源本身要具有過壓、短路、過載保護和熱保護，否則將會造成不可彌補的損失。
(4)整機的安裝、聯接設計
這是一種整體結構設計。微機控制系統安裝既包括了與被控對象的聯接安排，也考慮了主機本身的安裝聯接問題。其設計原則應該是安裝、聯接的可靠性和使用、裝配、維護的方便性。
1)安裝、聯接結構具有防震性，即印製電路板、接插件和元器件包括電纜等應牢固地安裝在同一個機殼上，不因振動而松動。
2)採用標准或專用、製造質量好的防松接插件，以保證接觸可靠而又使用、維護方便。
3)布線結構要合理，能防止相互間的電磁耦合干擾。一定要使信號線和功率線進行隔離，分別走線。對模擬信號更要注意走線的長短和屏蔽，如走線太長，需要考慮進行信號增強等措施。
4)正確安裝安全地線、信號地線、屏蔽地線以及功率地線和強電地線，最終要進行地線連接。地線要採用一點接地型，即把信號地線、功率地線、被控對象地線(安全地)等連接到公共接地點。而總的公共接地點必須與大地接觸良好，一般接地電阻要小於(4～7)Ω。
(5)軟體設計
對於選定的微機控制系統，其微機本身已有一定的軟體支持，一般這些軟體要求用戶了解其使用方法和基本原理。如果把微型計算機專門為某一控制領域而設計成專用的控制計算機，用戶就需要利用計算機的指令系統和相應的開發系統來設計系統軟體，即控制軟體、管理軟體、診斷軟體等。這些系統軟體的設計要求更有專用性和針對性。
在微機控制中，其軟體任務大體可以分為數據處理和過程式控制制兩大基本類型。數據處理主要包括數據的採集、數字濾波、標度變換，以及數值計算等等。過程式控制制主要是使微機按照一定控制演算法進行計算，然後進行輸出去控制生產。
5、系統聯調
微機控制系統設計完成後，硬體電路要進行製作、安裝及試驗，並進行連續烤機運行。軟體各模塊要在微機上分別進行調試，使其正確無誤，然後存檔。上述工作完成後，就可將硬體與軟體組合起來進行系統聯調的模擬試驗，正確無誤後，進行現場實驗，直到正式運行。在這個階段，最重要的是仔細設計模擬調試的方法與步驟，以及所用的測試手段。
此外，在現場試驗前，要仔細檢查接線，無誤後才能進行現場調試。現場調試的步驟根據不同對象要仔細考慮。首先要把涉及的自動保護項目進行實驗，確認有效後才可進入功能、參數等項目的試驗。

4. 機電一體化設計，要求一個簡單的設計。

機電一體化設計必須要知道機電一體化的系統的組成，機電一體化系統的組成是由機械本體、檢測及感測器、計算機（CPU）控制和執行機構四個部分組成。就以電蒼蠅拍給你設計一下吧。
設計機構：一、蒼蠅拍。二、光電感測器。三、光電控制開關。四、高壓放電執行機構。
蒼蠅拍的設計：蒼蠅拍的形狀，蒼蠅拍為金屬絲細網，分為兩片成嘴巴狀。一片帶有1KV高電壓另一片為接地。
光電感測器的安裝位置：把光電感測器安裝在蒼蠅拍的交叉結合點的中心。
光電控制開關的安裝位置：把光電控制開關安裝在蒼蠅拍的尾部和電池盒為一體。
高壓放電電路的安裝位置：把高壓放電電路和光電控制、電池盒為一體型如蒼蠅拍手柄。
執行機構就是控制蒼蠅拍的閉合和開啟。
設計實驗：把製作好的電蒼蠅拍，在金屬絲細網上塗抹一層腥香油料（香料），裝上電池，按下啟動按鈕，光電感測器開始工作。當蒼蠅聞接香料飛落到金屬絲細網，立即被光電感測器捕捉到，經過光電控制開關信號處理，開關動作使得高壓放電電路得電，開始高壓放電，金屬絲細網得電。同時執行機構使得蒼蠅拍閉合，高壓電流通過蒼蠅身體導通接地，使得蒼蠅被電擊死亡，由於高壓電瞬間沖擊短路，執行機構失電，蒼蠅拍重新開啟。