机电一体化系统设计输送装置

1. 试设计机电一体化产品，设计原则：1，被控对象必须是机械方面装置（火车，机器人之类）

我给你答了，但我现在没有CAD，我就用绘图板给你画些图。

工作位置示意图

设计合理性：

本方案在胎件传输带与冲床间增设一冲床上料、下料机。

取代原来由人工操作的冲床上料、下料操作，即减少了人工操作时的工伤发生、又提高了工作效率。

本案上料、下料装置（）布置在胎件输送系统与冲床中间。假设装置在冲床与装置输送带时的夹角为θ，则取装置位于θ/2处时为装置初始位及中间操作返回位。而θ角的两边分别为胎件取料位于胎件送料位和成品取料位，同时为了提高效率，将θ/2处设为成品送料位，接收成品。装置每次只需转动θ或θ/2即可完成操作。

装置位置定位点少，动作简单，易于实现控制。在提高生产安全性的同时，能最大限度的提高工作效率。

图中为了简单θ用90°代替。

2. 机电一体化毕业设计！答出来加100分

数控技术
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。
1 数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面

1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。

1.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。
当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。
在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。

1.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

1.4 重视新技术标准、规范的建立

1.4.1 关于数控系统设计开发规范
如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。

1.4.2 关于数控标准
数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。
目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1999.1.1～2001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEP Tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Super Model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。

2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计

我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。
纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。
a.奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。
b.初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。
c.建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。
虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。
a.技术水平上，与国外先进水平大约落后10～15年，在高精尖技术方面则更大。
b.产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。
c.可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。
分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。
a.认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。
b.体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。
c.机制方面。不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。
d.技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。
3 对我国数控技术和产业化发展的战略思考

3.1 战略考虑
我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。
我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。

3.2 发展策略
从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。
强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。
在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。
在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

参考文献：
〔1〕 中国机床工具工业协会 行业发展部.CIMT2001巡礼〔J〕.世界制造技术与装备市场，2001(3)：18-20.
〔2〕 梁训王宣 ,周延佑.机床技术发展的新动向〔J〕.世界制造技术与装备市场，2001(3)：21-28.
〔3〕 中国机床工具工业协会 数控系统分会.CIMT2001巡礼〔J〕.世界制造技术与装备市场，2001(5)：13-17.
〔4〕 杨学桐，李冬茹，何文立，等?距世纪数控机床技术发展战略研究〔M〕.北京：国家机械工业局，2000.
对中国制造业信息化的战略思考

伴随中国加入WTO和经济全球化，中国正在成为世界制造业的中心。中国的制造业企业面临更加激烈的国际国内市场竞争，如何迅速提高企业的核心竞争力，很重要的一点，就是加快企业的信息化进程。 制造业信息化作为国民经济和社会信息化的核心，我国政府给予了高度的重视。国家科技部已正式启动制造业信息化重大专项，将投资八个亿大力推进制造业信息化关键技术研究及应用示范工程。 从八十年代中期企业逐步开始应用CAD软件，到国家在九十年代实施CAD应用工程，到企业广泛应用财务软件，我国的制造业企业在实施信息化的道路上已经度过了近二十年时间，取得了很多经验和教训。本文将对中国制造业企业在实施信息化过程中的深层次的战略问题进行深入的剖析，以帮助制造业企业能够在信息化的道路上少走弯路，使信息技术能够真正为企业经营服务，成为企业发展的原动力。 二．构成制造业信息化价值链的基本要素 国家和地方主管部门、制造业企业、咨询服务企业、系统软件供应商、制造业应用软件供应商、电脑与外设供应商、网络产品供应商、渠道与代理商和软件及系统集成商，是构成制造业信息化价值链的基本要素。制造业信息化价值链的每个基本要素之间都是相互联系、相互作用、相互影响的。每个环节出问题，都可能导致制造业信息化工程的失败。 图1 制造业信息化的价值链 1．国家和地方主管部门是制造业信息化工程的管理者和推动者，其职责是： 1）负责对国家和地方的信息化工作进行宏观引导与管理。 2）负责制定政策，实施项目和计划，以点带面，重点扶持，树立样板，推动信息化应用工程的发展。 3）负责推广先进的信息技术。 4）负责建立和维护公正的市场秩序和竞争机制，保证各个基本要素实现多赢。 2．制造业企业是信息化的最终客户，是主体，其他要素都是为这个客户服务的。 每个制造业企业，都需要根据自己的行业、规模、发展阶段、管理体制，来选择个性化的信息化解决方案。要实施好信息化工程，企业必须注意以下问题： 1）企业领导必须对信息化建立基本的认识，必须认识到，信息化是一个工具，是一种手段，需要为我所用，为企业的发展服务。 2）信息化是首长工程，企业领导必须把它当作一个企业发展的战略任务来抓，必须真抓实干。 3）信息化是一个复杂的系统工程，企业必须把信息化作为一个长期的分阶段实施的大项目来进行科学地管理。在项目实施前，必须对信息化工程这个大项目的实施所要解决的问题、每个阶段的目标、项目的人员组织、成本、考核标准进行计划。在实施过程中，必须进行监控，必须对每一个阶段的实施成果进行评估和分析。信息化工程这一关系到企业生死存亡的项目的成功实施，必须满足项目成功的三个基本条件，即实施周期、实施成本和实施效果。 4）任何一个试图提高效率、降低成本的革新，一开始总是会降低效率、提高成本。企业这个大系统需要一段时间的适应，才能把革新的成果融入企业，信息化工程也不例外。因此，对信息化过程中的困难和问题，制造业企业应有客观、理智的认识，企业领导要敢于冒有准备的风险。 5）信息化工程的关键，是企业能够在咨询服务商或者软件公司的帮助下，弄清自己的需求。信息化软件实际上是企业管理思想和理念的一种载体，如果软件本身所包含的管理思想和理念与制造业企业相冲突，信息化工程是不可能成功的。因此，企业需要有既懂管理，又能够清晰地描述自身企业的管理模式与信息化需求，并能够与咨询公司或软件企业进行交流和配合的管理人才队伍。 6）软件既然是一种工具，就必须有能够熟练使用这种工具的人。因此，企业需要培训一批能够熟练软件的应用人才队伍。 7）随着技术的发展，软件的应用平台日趋复杂。因此，企业需要有熟练掌握计算机硬件、网络和数据库的维护人才，确保系统正常运行。在国外，越来越多的企业将这类工作外包给专业的软件服务和集成商。 8）信息化建设需要消耗相当大的资金，因此，企业要充分考虑资金的获取渠道与方式，做好预算与成本控制，避免信息化工程因为资金问题而中途夭折。 3．咨询服务企业是制造业信息化的枢纽，其职责是： 1）帮助企业进行信息化需求的诊断和分析，制定制造业企业信息化的总体规划。 2）帮助企业进行信息化软件、硬件和系统集成方案的选型、实施与监理。 3）帮助企业进行多层次信息化人才的培训。 4）不断跟踪和研究制造业信息化领域的技术、市场、产品和服务的发展变化趋势，深入企业进行调查研究，为制造业企业推荐最合适的信息化解决方案。 4．制造业软件企业是制造业信息化的工具制造商，其职责是： 1）提供能够满足制造业企业功能需求，能够在企业的计算机和网络平台安全、可靠运行，并能实现与其它应用软件集成的软件产品。 2）软件产品应具备先进性、实用性、可靠性、兼容性、开放性、易学易用性等特性。 3）为制造业提供软件产品的安装、培训与服务。其中服务包含软件实施、软件升级、客户化开发、解决应用中的问题等。 5．软件服务和集成商是制造业信息化的桥梁，其职责是： 1）帮助企业进行信息化软件的客户化开发、培训和系统升级。 2）帮助企业实现不同应用系统的信息集成。 3）帮助企业维护整个信息系统，并解决信息备份、信息安全问题。 6．电脑与外设供应商、网络产品供应商和系统软件供应商组成了制造业信息化的基础的、与具体应用无关的平台。该平台必须保证整个信息化系统运行的可靠性、安全性和兼容性。 7．渠道与代理商负责帮助产品供应商进行产品的销售、服务与技术支持。大多数硬件与网络供应商和系统软件供应商以分销和渠道销售为主；而制造业应用软件公司则主要采用直销，自主从事产品的销售、服务和技术支持工作。 三．决定制造业信息化工程成败的关键因素 制造业信息化的价值链中的各个环节都是决定信息化工程成败的因素，而其中，政府主管部门、咨询服务体系和制造业软件企业，是最重要的因素。 首先，政府主管部门对于整个价值链的影响是巨大的，政府主管部门制定的政策如何、导向如何，对制造业信息化工程的成功至关重要。 在“九五”期间，国家科技部提出的CAD应用工程，就顺应了当时的企业信息化状况，带动了一大批企业甩掉图板，使用CAD软件，使企业真正尝到了信息化的甜头，激发了企业实现信息技术深化应用的热情。反之，有些地方和行业的主管部门，在推进信息化的过程中，采取了计划经济时代的一些地方保护、行业垄断等做法，规定企业只能用某某产品、某某软件，这就不利于信息技术的推广应用。 第二，在制造业信息化工程实施的过程中，有没有咨询服务企业的参与，参与的程度与方式如何，也是导致信息化成功的关键因素。 许多制造业企业在实施信息化工程时，考虑得比较多的是建网络、买软件和硬件，在购买前看演示时令人眼花缭乱的好功能，到了企业就是用不起来，数据格式不兼容、借口连不上等问题随着而来。有的企业甚至成了“软件展示厅”，买了一大堆软件，但还是一个混合物，没有真正实现“化合”，没有真正集成起来。究其原因，就是没有引进咨询服务企业，进行认真、仔细的需求分析，缺乏有实际指导意义的总体规划和实施及集成方案。 另一方面，咨询服务业在中国还处于起步阶段，还比较缺乏专业性的制造业信息化咨询企业，高校的专家、教授和研究生是从事咨询服务的主要力量。他们的优势是对国内外先进技术和发展趋势进行跟踪研究，但是往往缺乏在企业工作和实施项目的实际经验。 不少制造业软件企业除了为制造业企业提供应用软件之外，实际上也扮演了咨询服务的角色。企业常常要求制造业软件公司为企业制定信息化方案，甚至进行软件与系统集成等。但是，由于制造业软件企业是以卖自己的软件为目的，所以免不了王婆卖瓜，少数软件甚至用一些模糊、错误的概念来误导制造业企业。因此，制造业信息化呼唤专业、独立、中立的咨询服务企业，来真正站在企业的角度，制定合理的制造业信息化解决方案。 武汉市制造业信息化工程技术研究中心于2002年1月成立，它是在制造业信息化工程深化实施的过程中应运而生的，在全国首创了由政府引导、高校和企业投资、市场化运作的新型运作模式。工程中心致力于通过深入的研究，来为不同行业、不同规模、不同体制和不同发展阶段的制造业企业推荐最优化、最佳性能价格比的解决方案，使企业通过实现信息化，真正提升自己的核心竞争力和创新能力、显著降低成本，获得显著的经济和社会效益，避免信息化投资的失误。 第三，制造业应用软件的选型、实施、客户化开发与信息集成，也是制造业信息化工程成功与否的关键环节。 目前，我国的制造业企业没有执行统一的标准。许多企业采用行业标准、甚至是企业标准。连标准化程度最高的产品设计过程，也存在许多不同的要求，例如明细表的书写方式等。在后续的工艺编制环节，则根据企业的产品、行业的特点不同，需求差别更大。有的以装配工艺为主，有的以机加工工艺为主，有的以焊接工艺为主等。企业生成各种清单、报表的方式以及编码方式也是五花八门，各不相同。 企业的管理模式则差别更大，一些传统的大型制造业企业以纵向一体化为主，在整个企业集团建立了严格的分工，建立了内部的供应链，如一汽。而在一些民营经济发达的地区，如浙江、江苏、广东等地，则建立了横向一体化，形成了外部的供应链，如广东南海的铝行材供应链、重庆的摩托车供应链和浙江永康的小五金供应链等。不同的企业生产组织方式、产品特点、营销模式、采购方式不同，形成了不同的管理模式，因此，不可能用一种类型的管理软件来适应所有的企业。对于流程型企业，如石油、化工、钢铁企业，所使用的管理软件与离散型制造业又有根本的区别。 制造业的内部管理环节众多，差别巨大，因此，应用软件的选型、客户化开发和信息集成十分关键。每个应用软件都有不同的市场定位

3. 机电一体化系统的设计都有哪些内容方法

机电一体化系统的设计：
一、机电一体化系统开发的设计思想
机电一体化的优势，在于它吸收了各相关学科之长并加以综合运用而取得整体优化效果，因此在机电一体化系统开发的过程中，要特别强调技术融合，学科交叉的作用。机电一体化系统开发是一项多级别、多单元组成的系统工程。把系统的各单元有机的结合成系统后，各单元的功能不仅相互叠加，而且相互辅助、相互促进、相互提高，使整体的功能大于各单元功能的简单的和，即“整体大于部分的和”。当然，如果设计不当，由于各单元的差异性，在组成系统后会导致单元间的矛盾和摩擦，出现内耗，内耗过大，则可能出现整体小于部分之和的情况，从而失去了一体化的优势。因此，在开发的过程中，一方面要求设计机械系统时，应选择与控制系统的电气参数相匹配的机械系统参数；同时也要求设计控制系统时，应根据机械系统的固有结构参数来选择和确定电气参数。综合应用机械技术和微电子技术，使二者密切结合、相互协调、相互补充，充分体现机电一体化的优越性。
二、机电一体化系统设计方法
拟定机电一体化系统设计方案的方法有取代法、整体设计法和组合法。
1、取代法
这种方法是用电气控制取代原传统中机械控制机构。这种方法是改造传统机械产品和开发新型产品常用的方法。如用电气调速控制系统取代机械式变速机构，用可编程序控制器或微型计算机来取代机械凸轮控制机构、插销板、步进开关、继电器等，以弥补机械技术的不足，这种方法不但能大大简化机械结构，而且还可以提高系统的性能和质量。这种方法的缺点是跳不出原系统的框架，不利于开拓思路，尤其在开发全新的产品时更具有局限性。
2、整体设计法
这种方法主要用于全新产品和系统的开发。在设计时完全从系统的整体目标考虑各子系统的设计，所以接口简单，甚至可能互融一体。例如，某些激光打印机的激光扫描镜，其转轴就是电动机的转子轴，这是执行元件与运动机构结合的一个例子。在大规模集成电路和微机不断普及的今天，随着精密机械技术的发展，完全能够设计出将执行元件、运动机构、检测传感器、控制与机体等要素有机地融为一体的机电一体化新产品。
3、组合法
这种方法就是选用各种标准模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统。例如，设计数控机床时可以从系统整体的角度选择工业系列产品，诸如数控单元、伺服驱动单元、位置传感检测单元、主轴调速单元以及各种机械标准件或单元等，然后进行接口设计，将各单元有机的结合起来融为一体。在开发机电一体化系统时，利用此方法可以缩短设计与研制周期、节约工装设备费用，有利于生产管理、使用和维修。
三、机电一体化系统设计的内容
在机电一体化系统(产品)中控制系统设计的主要内容可归结为：确定系统整体控制方案、确定控制算法、选择微型计算机、进行系统的硬件和软件设计，以及系统统调。
1、确定系统整体控制方案
(1)确定控制任务
在设计系统以前，必须对控制对象的工作过程进行深入的调查、分析和熟悉，并明确实际应用中的具体要求，按机械与电子功能划分方案确定系统所要完成的任务，然后用控制流程图或其他适当形式描述控制过程和任务，写成设计任务说明书，作为整个控制系统设计的依据。
(2)构思控制系统的整体方案
1)确定系统的控制结构形式是开环还是闭环控制。
2)采用闭环控制时应考虑检测传感器的选择和所要求精度级别，并考虑机构安装、使用环境等问题。
3)选择执行元件是电动、气动还是液压或其他，根据控制对象具体要求，比较方案的优缺点，择优而用。
4)明确微机在系统中的作用：是设定值计算、直接控制还是数据处理和应具备的功能，需要哪些输入／输出通道和配置哪些外围设备等。最后，画出系统组成的原理框图和附加说明，作为进一步设计的基础，并初步估算成本。
2、建立数学模型确定控制方法
建立系统的数学模型是个复杂过程，也是一个试探的过程，需要反复权衡。
1)根据已初步确定的控制系统的物理结构，采用合适的控制理论方法建立和组成各环节以及整个系统的数学模型表达形式。通过静、动特性计算，为计算机进行运算处理提供依据。
2)根据不同的控制对象和不同的控制性能指标要求，选择不同的控制算法。对过程控制设备的直接数字控制系统常用PID调节的控制算法；在位置数字随动系统中常用实现最少拍控制的控制算法；机床数字控制中常使用逐点比较法、数字积分法和数据采样法的控制算法。另外，还有多种最优控制的控制算法、随机控制和自适应控制的控制算法等供选择。
3)当控制系统较复杂时，控制算法也比较复杂，为设计、调试方便，可忽略小的非线性、小延时等因素的影响，将控制算法作某些合理的简化。利用计算机系统仿真技术，逐步将控制算法完善，直到获得最好的控制效果。
总之，控制算法的确定是一个反复修正与试验的渐进过程。
3、选择微型计算机
对于微机所承担的任务给定以后，完成同一任务的微机方案有多种。一般以既能完成给定任务(应包括处理确定的控制算法)、又能充分发挥选用微机的功能、再留有一定功能余量为原则来选择。
从控制生产机械或生产过程要求出发，微型机应满足以下要求：
(1)有较完善的中断系统
对于控制用计算机，实时控制功能是一大特点。它包含系统正常运行时的实时控制能力和发生故障时紧急处理的能力。这种处理和控制一般都采用中断控制方式，即CPU及时接收终端请求、暂停原来执行程序，转而执行相应的中断服务程序，待中断处理完毕，再返回继续执行原程序。
在选用与CPU相应的接口芯片时也应有中断工作方式，以保证控制系统能满足生产中提出的各种要求。对于比较复杂的控制，要考虑采用实时操作系统。
(2)足够的存储容量
由于微型机内存容量有限，当内存容量不足以存放程序和数据时，应扩充内存，或配备适当的外存储器(如硬磁盘等)。
(3)完备的输入／输出通道
输入输出通道是系统外部过程和微机交换信息的通道。根据实际需要有开关量输入／输出通道、模拟量输入／输出通道、数字量输入／输出通道和实现快速、批量交换信息的直接数据通道。通道的操作方式有串行、并行以及随机选择与按某种预订顺序进行工作等。
(4)微处理器芯片的选择
这一选择的实质就是确定能满足控制功能要求的微处理器的字长、速度和指令系统。这三者是相互依存的。一般选择：
1)对通常的顺序控制、程序控制可选用1位微处理器；
2)对计算量小、计算精度和速度要求不高的系统可选用4位微处理器，如计算器、家用电器控制及简易控制等；
3)对计算精度要求较高、处理速度较快的系统可选用8位微处理器，如经济型的线切割机床、普通机床的控制和温度控制等；
4)对要求计算精度高、处理速度快的系统统可选用16位或32位微处理器，甚至采用精简指令集运算的芯片RIRC或多CPU，如控制算法复杂的生产过程控制，要求高速运行的机床控制，特别是大量的数据处理等。
(5)系统总线的选择
微型计算机主要由若干块印制电路板(按功能模块设计、制造)构成。各块板之间的连接，当然是通过印制板的插座之间的连线来实现的。通常，为了给使用和维护带来方便，希望插座之间的连线具有通用性——一个系统中的各块印制板可插在任一插座上。同时，也是为了各厂家生产的电路板具有通用性、互换性，就要对插座及连线订个标准。这就是系统总线选择的由来。
目前支持微型计算机系统机构的总线有：STD Bus支持8位和16位字长；Multi Bus工型可支持16位字长，Ⅱ型可支持32位字长；S-100 Bus可支持16位字长；VERSA Bus可支持32位字长，以及VME bus可支持32位字长等。生产厂家为这类总线提供各种型号规格的OEM(初始设备制造)产品，包括主模块和从模块，由用户任意选配。
4、系统总体设计
系统设计主要是依据上述控制方案、设计所要求和选用的微机类型，对系统进行具体的设计。其设计可分为硬件的接口设计和软件设计两大类型。
在对系统总体设计时，一个最重要的问题是如何解决微机、被控对象和操作者这三者之间可靠地适时进行信息交换的通道和分时控制的时序安排。也就是综合考虑用硬件配置和软件措施解决系统运行的次序安排，以保证系统有条不紊地运行。
(1)接口设计
对于一种产品(或系统)，其各部件之间，各子系统之间往往需要传递动力、运动、命令或信息，这都是通过各种接口来实现的。机械本体各部件之间、执行元件与执行机构之间、检测传感元件与执行机构之间通常是机械接口；电子电路模块相互之间的信号传送接口、控制器与检测传感元件之问的转换接口、控制器与执行元件之间的转换接口通常是电气接口。
机电一体化产品的内外接口实际上就是一种进行物质、能量和信息交换的界面，它具有存储、转换和服务功能。按功能可以将接口划分为以下3种：
1)零接口。不需进行任何转换，把具有结合关系的两部分直接连接起来称为零接口，如连接管、电缆、接线柱和刚性联轴节等。
2)普通转换接口。在具有结合关系的两部分之间存在能量或信息的转换，但不含微处理器的接口为普通转换接口。如减速器、变压器、电磁离合器、放大器、光电耦合器、A／D转换器、D／A转换器等。
3)智能转换接口。它是一种含有微处理器的转换接口，具有可编程的特点，因而能够自动改变接口条件，如由微处理器编程的8255A，8279，PIO等。
目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化。对于硬件接口，在设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。
(2)操作控制台设计
微机控制系统必须便于人机联系，通常都要设计一个现场操作人员使用的控制台。这个控制台一般不能用微机所带的键盘代替。原因是现场操作人员需要的是简单、明了、安全的操作面板，以实现对机器的操作。所以，要求操作控制台应有以下功能：
1)有一组或几组数据输入键(数字键或拨码开关等)，用于输入或更新给定值、修改控制器参数或其他必要的数据。
2)有一组或几组功能键或转换开关，用于转换工作方式，启动、停止系统或完成某种指定功能。
3)有一个显示装置或显示屏，用于显示各种运行状态、参数及故障指示等。控制台上应该有一个“紧急停止”按钮，用于有紧急事故时停止系统运行，转入故障处理。
应当明确指出，控制台上每一种信号都与系统的运行状态密切相关。设计时，必须明确这些转换开关、按钮、键盘、显示器和故障指示灯的作用和意义，仔细设计控制台的硬件及其相应的管理程序，使设计的操作控制台既能方便操作又保证安全可靠，即使操作失误也不会引起严重后果。
(3)微型计算机控制系统的电源设计
微机控制系统中的电源，根据需要可以有不同的类型(直流和交流)和规格(电压和功率)。按照使用情况，对性能的要求也不尽相同，在设计过程中应按实际要求合理选用调试，并控制电压变动。电源本身要具有过压、短路、过载保护和热保护，否则将会造成不可弥补的损失。
(4)整机的安装、联接设计
这是一种整体结构设计。微机控制系统安装既包括了与被控对象的联接安排，也考虑了主机本身的安装联接问题。其设计原则应该是安装、联接的可靠性和使用、装配、维护的方便性。
1)安装、联接结构具有防震性，即印制电路板、接插件和元器件包括电缆等应牢固地安装在同一个机壳上，不因振动而松动。
2)采用标准或专用、制造质量好的防松接插件，以保证接触可靠而又使用、维护方便。
3)布线结构要合理，能防止相互间的电磁耦合干扰。一定要使信号线和功率线进行隔离，分别走线。对模拟信号更要注意走线的长短和屏蔽，如走线太长，需要考虑进行信号增强等措施。
4)正确安装安全地线、信号地线、屏蔽地线以及功率地线和强电地线，最终要进行地线连接。地线要采用一点接地型，即把信号地线、功率地线、被控对象地线(安全地)等连接到公共接地点。而总的公共接地点必须与大地接触良好，一般接地电阻要小于(4～7)Ω。
(5)软件设计
对于选定的微机控制系统，其微机本身已有一定的软件支持，一般这些软件要求用户了解其使用方法和基本原理。如果把微型计算机专门为某一控制领域而设计成专用的控制计算机，用户就需要利用计算机的指令系统和相应的开发系统来设计系统软件，即控制软件、管理软件、诊断软件等。这些系统软件的设计要求更有专用性和针对性。
在微机控制中，其软件任务大体可以分为数据处理和过程控制两大基本类型。数据处理主要包括数据的采集、数字滤波、标度变换，以及数值计算等等。过程控制主要是使微机按照一定控制算法进行计算，然后进行输出去控制生产。
5、系统联调
微机控制系统设计完成后，硬件电路要进行制作、安装及试验，并进行连续烤机运行。软件各模块要在微机上分别进行调试，使其正确无误，然后存盘。上述工作完成后，就可将硬件与软件组合起来进行系统联调的模拟试验，正确无误后，进行现场实验，直到正式运行。在这个阶段，最重要的是仔细设计模拟调试的方法与步骤，以及所用的测试手段。
此外，在现场试验前，要仔细检查接线，无误后才能进行现场调试。现场调试的步骤根据不同对象要仔细考虑。首先要把涉及的自动保护项目进行实验，确认有效后才可进入功能、参数等项目的试验。

4. 机电一体化设计，要求一个简单的设计。

机电一体化设计必须要知道机电一体化的系统的组成，机电一体化系统的组成是由机械本体、检测及传感器、计算机（CPU）控制和执行机构四个部分组成。就以电苍蝇拍给你设计一下吧。
设计机构：一、苍蝇拍。二、光电传感器。三、光电控制开关。四、高压放电执行机构。
苍蝇拍的设计：苍蝇拍的形状，苍蝇拍为金属丝细网，分为两片成嘴巴状。一片带有1KV高电压另一片为接地。
光电传感器的安装位置：把光电传感器安装在苍蝇拍的交叉结合点的中心。
光电控制开关的安装位置：把光电控制开关安装在苍蝇拍的尾部和电池盒为一体。
高压放电电路的安装位置：把高压放电电路和光电控制、电池盒为一体型如苍蝇拍手柄。
执行机构就是控制苍蝇拍的闭合和开启。
设计实验：把制作好的电苍蝇拍，在金属丝细网上涂抹一层腥香油料（香料），装上电池，按下启动按钮，光电传感器开始工作。当苍蝇闻接香料飞落到金属丝细网，立即被光电传感器捕捉到，经过光电控制开关信号处理，开关动作使得高压放电电路得电，开始高压放电，金属丝细网得电。同时执行机构使得苍蝇拍闭合，高压电流通过苍蝇身体导通接地，使得苍蝇被电击死亡，由于高压电瞬间冲击短路，执行机构失电，苍蝇拍重新开启。