机电产品生产设备的管理和维护毕业论文

摘要

现在国家对机电的生产比较重视科技创新和规范管理，尽力在改变机械行业的生产状况，主要在清洁生产过程方面有较大的科技提升，现在的生产的状况中，资源浪费严重，对环境的污染加剧已影响到我国的机电行业可持续发展，现在推逛实施清洁生产的战略，已成为行业工程技术界的关注课题，可以选择通过原材料，降低材料的消耗，改进切削加工工艺，降低噪音等方面来实施清洁生产，我国机械行业清洁生产，虽然现在有很大的改变，但是有的还是挺严重的，对此对生产设备的管理，和维护是刻不容缓的当务之急, 现在对设备管理维护的认识都比较薄弱，基本上都是事后维护，计划维护和预防维护，基本上都是等到设备坏了才修，事后维修的结果，致使停机时间增加且无法保证机器的正常和及时使用，会严重影响到生产任务的完成。随着生产技术的工艺不断发展，生产越来越强烈地依赖于设备，这使我们要更加的提前预知到要积极的管理和维护，不能等设备部能使用才发觉。

【关键词】清洁生产、管理、维护、预知

目录

第一章 机电产品的生产 ······························································································· 1

1.1清洁生产 ············································································································ 1

1.2 机电产品的生产 ··································································································· 1

1.3 机电产品的应用（全自动洗衣机） ··········································································· 3

第二章 机电设备的管理 ···························································································· 4

2.1我国煤矿机电设备维修管理的现状及发展趋势 ······················································· 4

2.2设备维修管理基本模式的发展 ·············································································· 4

2.3 改进我国煤矿机电设备维修管理的建议 ······························································· 5

第三章 机电产品的维护 ······························································································· 6

3.1 机电系统维护的分类 ····························································································· 6

3.2 几种机电维护模式的比较 ······················································································· 7

3.3 自行维护的优点 ··································································································· 7

3.4 自行维护的不足 ··································································································· 7

3.5 社会化维护的优点 ································································································ 8

3.6 探索机电维护途径的几点思考 ················································································· 8

第四章 传感器 ············································································································· 9

4.1 传感器的研究现状与发展 ······················································································· 9

4.2 传感器在机电一体化系统中的应用 ········································································· 10

第五章 北京发展“机电一体化”的对策 ········································································· 11

5.1 加强统筹安排, 协调发展计划 ················································································· 11

5.2 强化行业管理, 发挥“协会”作用 ·········································································· 12

5.3 优化发展环境、增大支持力度 ··············································································· 12

5.4 突出发展重点, 兼顾“两个层次” ·········································································· 12 结 论 ···················································································································· 14 参考文献 ··························································································· 错误！未定义书签。 致 谢 ···················································································································· 15

第一章 机电产品的生产

1.1清洁生产

社会现在注重清洁生产，在不同的发展阶段或者不同的国家有不同的叫法，其实内涵是差不多的，对机电生产和产品的生产过程、产品及服务采取预防污染和策略来减少污染物的生产。现在对原料，生产工艺到产品使用全过程的广义的污染防治途径，其实是一种新的创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程，产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险，对生产过程，要求节约原料与能源，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量与毒性；对产品要求减少原料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计与所提供的服务中。

生产给环境带来的危害是很大的，“污染预防是在可能的最大限度内减少生产厂地所生产的废弃进行再生利用，处理和处置以前，减少与这些有害物质，”提高能源效率，在生产中重复使用投入原料以及降低水消耗量来合理利用资源，污染预防不包括废物的厂外再生利用，废物处理、废物的浓缩或稀释以及减少其体积或者有害性、毒性成分从一种环境介质转移到另一种环境介质中的活动。根据经济可持续发展对资源和环境的要求，清洁生产谋求达到两个目标：（1）通过资源的合理利用，短缺资源的代用，二次能源的利用，以及节能、降耗、节水、合理利用自然资源，减缓资源的耗量，（2）减少废物和污染物的排放，促进工业产品的生产，消耗过程与环境相融，降低工业活动队人类和环境的风险清洁生产的定义包含了两个全过程控制：生产全过程和产品整个生命周期全过程。

对机电生产过程而言，清洁生产包括节约原料和能源，淘汰有毒有害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性。对产品而言，清洁生产旨减少产品整个生命周期过程中从原料的提取到产品的最终处置对人类和环境的影响。

1.2 机电产品的生产

最能比喻的，也是我比较了解的一种机电残品：就做玻璃镜片需要的一种加工外形的，“恒远精雕机”恒远数控是国内第二家拥有自主研发控制系统的玻璃精雕机生产厂家，恒远系统不但改善了原系统的缺点，还增加了保养提示、自动回零、磨损补偿等新功能。新机不但操作方便还能节约调机时间，大大提高机器的寿命和使用率。

敢于着手开发更多的新技术。恒远数控还会协助客户实施合理的加工艺及工艺解决方案。 恒远玻璃精雕机部分参数如下

工作台面：真空吸咐 加工产品：玻璃

主轴转数：60000rpm/min 机床外型：半防尘亚克力外罩

数控系统：恒远数控系统 备 注：气动换刀、自动对刀

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“恒远数控”由泰和县智远通用设备厂、东莞市臻誉实业有限公司、苏州恒远精密数控设备有限公司携手打造。

泰和县智远通用设备厂主要从事小型精密数控机床设计、销售，也代客开发各种小型专用数控机床群。其产品主要应用于手机制造业、数码产品制造业、玻璃制造业、模具制造业及精密机械零件制造业，在业界内具有较高的知名度。东莞市臻誉实业有限公司主要承接制造泰和县智远通用设备厂各种数控设备，也承接泰和县智远通用设备厂在广东省的相关服务、维修业务等。

恒远的产品全部采用高精密天然花岗岩，高精度传动、导向功能件以及高稳定、高可靠的电气控制系统。面对上述不同的细分行业，恒远的产品已进行了针对性极强的系列化整合，有自己研发的核心技术，每季度都有新的产品或工艺上市 ，是CNC 精雕机行业创新能力、反映速度最快最强的一家，首家采用大理石做主结构，引领整个雕刻机市场。恒远最终提供给用户的不仅仅是产品，还能向用户提供整套工艺解决方案。

恒远始终将产品品质视为自己的生命线，坚持品质走天下的质量方针，从设计阶段就对品质进行高标准的控制，对每一个具体的工艺制作过程制定了严格的技术标准，拥有多项专利证书。

2011年恒远数控投资大量资金扩大生产，东莞生产制造基地10000多平方米，年产5000台以上雕刻机。希望能在来年突破10个亿的产值，实现与客户、供应商共赢的美好愿望！未来几年内，恒远数控还将投入5000万以加大科研及生产力度。推出品质更好、效率更高、性能更稳定的高速雕刻机。

恒远数控的客户非常广泛，已遍布全国各地，在市场上得到欧菲光、比亚迪、兴利源、蓝思科技、劲胜股份、泽金光学、创维集团、爱商实业、苏州宸瀚光电、广州崇禾晶业、河南华祥光学等众多知名企业的认可和鼎力支持。

恒远数控专业生产销售：CNC 玻璃精雕机、数码镜片CNC 切割机、触摸屏钢化玻璃雕铣机、手机镜片玻璃CNC 雕刻机、按键切割机、饰片高光机等IT 行业精雕设备。目前这样的金雕机很受欢迎，基本上环保的，也很实用，给社会上带来很大的帮助，这机器也是家用电带动的，无污染，利用生产出来的都是镜片。所以生产思考方法与前不同之处在于：过去考虑对环境的影响时，

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把注意力集中在污染物产生之后如何处理，以减小对环境的危害，而这机器生产则是要求把污染消除在它生产之前。

1.3 机电产品的应用（全自动洗衣机）

全自动洗衣机的工作原理及构造 ，全自动洗衣机综合运

用了大量力学、电学、光学等知识，以下就其原理和构造作一

分析。洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机

械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现

洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作

用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出

液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断：从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。当电磁线圈断电时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片上，并将膜片的中心小孔堵塞，这样阀门关闭，水流不通。当电磁线圈通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心小孔流入洗衣桶内。由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔的流通能力，膜片上方压强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。

水位开关实际上是一个压力开关。气室的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。当水注入洗衣桶后，贮气室口很。

快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片受压而胀起，推动顶杆运动而使触点改变，从而实现自动通断。智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、水位、衣质衣量、衣物的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。其方法是：在洗衣桶内注入一定量水后使电机低速运转，平稳后快速断电，洗衣桶在惯性作用下带动电机继续转动。此时，电机绕组产生反电动势，对其半波整流并放大整形后获得一矩形脉冲系列。通过分析脉冲个数和脉冲宽度。就能得到衣质衣量情况。衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。若水的透明度低，接收管获得

的光能小，说明衣物较脏。脱水时采用压电传感器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射

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出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。．

第二章 机电设备的管理

2.1我国煤矿机电设备维修管理的现状及发展趋势

设备维修是确保设备正常运行的主要手段，是煤炭企业的一项重要管理工作，是生产费用支出的主要部分。我国煤矿机电维修管理模式的演变是与生产方式和生产手段的发展紧密相联的，目前已建立了设备维修管理的一系列规章制度和组织机构，并逐步引入了设备故障诊断与状态监测技术。但从整体上，我国煤矿机电设备维修管理仍然采用前苏联计划预修为主的定期维护和检修管理模式。我国煤矿机电设备的维修管理仍然主要是以时间为基础的传统计划维修管理模式，致使约1／3的工作量由于时机不准而做无效维修，设备开机率低、维修时间长，有时严重影响了安全生产的正常运行。

我国对煤矿机电设备可靠性维修管理的研究起步较晚，20世纪80年代后期才在矿山供电系统及煤矿生产系统中开始引入可靠性的概念，并建立了一些简单的模型。之后，陆续对煤矿机电设备的某些部件开展可靠性维修管理的研究。但从整体上看，现有工作只从理论上对个别零部件的可靠性维修进行了初步探讨，或基于经验对一些故障现象作定性分析。目前尚未对煤矿机电设备的可靠性、维修性进行系统深入的研究，缺乏对煤矿机电设备及其元部件可靠性、维修性基础数据的积累和分析，对煤矿机电设备的维修管理模式、维修策略的确定都缺乏理论上的指导。因此，在煤矿机电设备的维修管理上还存在一定的盲目性。

我国煤矿机电设备维修管理水平和煤炭生产的特点决定要对设备寿命周期实施全过程管理，追求设备最佳综合效益和最经济的寿命周期费用。应建立健全设备维修管理的信息反馈和处理的机构和系统，充分利用信息技术为设备维修管理决策服务，并应通过组织企业各部门全员全过程参与设备的维修管理。同时，笔者认为应用现代化方法，如可靠性工程、维修性工程、系统论、信息论、决策论等，以及先进的技术，如状态监测和故障诊断技术、人工智能、专家系统等，经济合理地组织设备的维修管理，将是今后我国机电设备维修管理的努力方向和发展趋势。

2.2设备维修管理基本模式的发展

机电设备的维修管理是随着生产发展而形成的一门学科，其发展过程大致经历了4个阶段，即事后维修、计划维修和预防维修以及处于发展中的运用可靠性维修理论和故障监测及诊断技术的主动维修或视情维修。

人类进入工业社会后就产生了设备的维修问题。最初由于设备简单，维修费用少，设备维修管理主要是实行事后维修管理模式，即设备坏了才修。事后维修的结果，致使停机

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时间增加且无法保证机器的正常和及时使用，影响到生产任务的完成。随着生产技术和工艺的不断发展，出现了流程生产和简单的流水作业，生产越来越强烈地依赖于设备，事后维修管理所造成的非计划停机就成为突出问题。这使人们认识到应该积极地设法预防设备的故障。

20世纪40年代末，美国开始大规模地研究包括武器装备系统在内的设备维修管理模式问题。50年代初期，由于设备故障造成的停机影响了成品的交货期，以及因紧急排除故障所需支付的突击加班费用等，使得美国企业不得不考虑如何有效地组织设备的修理和维护工作。研究和实践发现，采用有计划的预防维修可以减少设备的故障，节约大量维修时间和费用，结果逐步形成了预防性维修的概念。之后美国通用电气公司和杜邦公司又针对预防维修存在着既有过剩维修又有维修不足的问题，将预防维修制度发展成为生产维修。生产维修除了坚持日常保养外，还包含以下4种主要维修方式：事后维修、预防维修、改善维修和维修预防。针对不同的设备及使用情况，分别采取不同的维修方式。预防性维修和计划预修是以时间为基础定期对设备进行的大规模检查与修理。

自20世纪70年代中期开始，科技进步促进工业领域以前所未有的速度发展，现代化设备向大型化、自动化、精密化、智能化发展。上述特点除带来高效率、高效益等优势外，也使设备的使用、管理、维修出现了一系列的新问题。非计划的停机时间始终影响着设备的生产率和企业的经济效益，零库存等新生产体制的出现，意味着很小的故障也极有可能导致整个生产线的瘫痪。

以可靠性为中心的维修管理模式已成为目前最受人们重视的维修管理模式之一。以可靠性为中心的维修是一种用于确定设备在其运行环境下维修需求的方法，是预防维修管理模式的进一步完善和发展。它更多地将注意力集中在设备的故障原因、故障模式、故障影响、故障预防等方面，通过使用维修计划软件对设备的运行状况进行跟踪记录并加以分析，从而制定出维修计划，并自动提示所需要的维修事宜。这种模式改变了原来设备损坏后才进行的被动维修，而逐步过渡到基本消除故障，进而控制维修费用和对生产的影响。这种维修方法采用计算机辅助可靠性维修技术，对提高设备的可靠性，确保设备在要求的寿命周期内安全、高效地运行具有重要的作用。

随着现代设备向自动化、智能化方向发展，预知某种故障的强烈需求以及传统维修技术手段的不足，推动了新型状态监测和故障诊断以及故障预防技术的发展，促进了设备维修管理模式的不断改进和发展。借助于逐步成熟的状态监测和故障诊断技术、人工智能、专家系统等先进理论和方法，建立起新的预知维修或视情维修的管理模式，将成为未来相当长一个时期现代化设备维修制度的发展方向和研究的热点和重点。

应当看到，设备维修管理模式无论多么完美，一旦发生故障，还必须由人来完成设备的修理、恢复工作。而这就无法排除人为因素，如维修人员的技术水平、工作态度、情绪、心理等影响。因此未来的设备将更多地依靠自己的能力按既定的程序来进行自我修复，从而出现免维修的机电设备。

2.3 改进我国煤矿机电设备维修管理的建议

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1) 改进机电设备维修管理的方式，加强煤矿机电设备使用和维护的管理。在现有条件下，煤炭生产企业应当高度重视对设备使用、维护、修理人员技能和素质的培养，进一步完善包括三级保养、点检、班检、定期维护和巡回检查以及交接等日常维护和文明生产的制度。煤炭企业应根据现代维修理论、行业特点、设备特性、工作环境及设备在煤炭生产中的作用等因素来进行维修决策，健全设备管理的规章制度并严格执行；选择包括事后维修、预防维修、计划预修和状态维修等合适的维修方式，逐步形成具有煤矿特色的科学的新型维修管理模式。

2) 建立和完善煤矿机电设备维修管理工作标准，积极开展煤矿机电设备可靠性、维修性的基础研究。包括各种技术管理标准、经济管理标准、维修技术标准、设备管理人员的工作标准以及维护修理的各种定额标准等，逐步形成科学的现代化维修管理制度。系统研究煤矿机电设备的可靠性、维修性，找出设备的薄弱环节，不断改善和提高煤矿机电设备的可靠性和维修性，提高设备的开机率和可用度，大力推广无维修设计。

3) 借助于监测仪器等硬件大力开展视情维修。视情维修是一种非常好的维修管理模式，运用得当会带来非常明显的经济效益和社会效益。应结合我国国情，对煤矿机电设备的维修管理从时间维修逐步过渡到状态维修模式，保证设备在寿命周期内处于良好的技术状态，以获得最佳的经济效益和最经济的设备周期费用。

4) 建立和完善煤矿机电设备维修管理系统，实现计算机辅助维修管理。由计算机完成维修数据的收集、分析、处理，并对维修计划做出预测和决策。应做到数据规范准确、传递及时、决策可靠、反馈畅通，并向可视化、网络化和智能化维修管理系统方向发展。

第三章 机电产品的维护

3.1 机电系统维护的分类

1) 按维护的难易程度分为日常保洁、日常保养、日常检测、小修、中修、大修、专项升级改造。

(1)日常保洁主要是清洁监控中心、收费站、收费车道及外场设备的外表面环境卫生；清洁设备空间卫生，包括中心机房、收费站监控通信配电机房、车道收费亭等设备运行空间；部分设备在断电情况下清洁内部卫生，如计算机设备、车道控制器、工控机、自动栏杆、摄像机护罩、打印机等；清洁通信线路人、手井及通信管道卫生；清洁机房金属线槽、竖井卫生。

(2)日常保养主要是指运行环境的检查，设备运行空间温度、湿度、震动、粉尘和鼠害；检查机房金属线槽、竖井防鼠害情况；对机电系统设备机械部分添加润滑剂，如自动栏杆电机、云台、风扇转轴、打印机传动部分、高杆灯传动电机及滑轮转轴等。

(3)日常检测是定期对机电系统设备的主要技术参数进行检测，检测设备运行情况。如通过观察设备指示灯，检查设备运行情况，通过仪器仪表检查设备的运行空间环境，通过专用的仪器仪表检测设备的主要技术参数。

(4)小修通过更换小的零配或易损易耗件就能修复的设备维修工作。如更换网络接头电话接头、更换视频头、更换保险管、LED 灯管、灯泡灯。

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(5)中修是指突发事故所造成的需要重新安装、调试而进行的维修工作，如更换车道设备、重做防雷地网、重做车辆监测器线圈、光电缆的熔接灯。

(6)大修是指影响整个站点正常营运工作的故障的维修，如收费现场所有系统瘫痪等。专项升级改造主要是指系统落后或系统设备使用年限已到，设备维护成本上升但设备性能下降较快，为此而进行的系统性更换，如手动栏杆机已锈蚀而进行的全部更换工作。

2) 按维护专业可分为收费系统、监控系统、通信系统、配电系统等的维护。

3.2 几种机电维护模式的比较

纵览省内和国内高速公路机电设备的维护模式，趋势化的发展方向是走专业化、社会化的维护路线。但由自行维护为主向专业化社会化维护为主的转变，需要一段漫长的过程，除了高速公路几十年发展的传统观念束缚不肯轻易外包以外，专业的社会化维护单位的不成熟，以及由于社会化分工越来越细，任何一家社会专业单位都无法完成机电系统的全部维护形式，也造成目前机电设备维护形式百花齐放的局面。因此，有必要在维护模式走向成熟过程中，探索出一套适合目前形式的一套办法，解决当前面临的形势和问题。

3.3 自行维护的优点

1) 节约维护经费。自行维护的最大好处就是维护经费的节约，如一台21” 进口彩色监视器图像场幅变窄的故障，社会维修报价500元/台次，自己维修十几元，这中间的差价一目了然；京珠机电外场监控设备故障维修每个故障点800元（不包括备件费用），每个月故障30起，一年费用28.8万元。中心一个人，一台车一年所有费用要远远低于这个社会化维护的费用，且这一个人还可以兼顾监控系统的其他故障。

2) 解决故障彻底全面。自行维护由于责任的问题，设备完好率和故障修复率的考核方式驱使在解决故障时越彻底越全面越好。社会化维护以经济效益为中心，故障修复采用头疼医头的办法，有些故障可以一次性修复，厂家会分几次修，某种程度上还提升了它的经济效益，如果业主没有一定的技术实力从技术上加以甄别，这种社会化的维护方式会增加一些不必要的维护成本。

3) 提高技术队伍技能。显而易见自行维护的方式是最锻炼技术人员的技术队伍，这种能力是实现技术管理的基础，无论将来采用社会化维护还是自行维护，都要有一定的技术基础，也就是说这两种维护方式都需要专业化，至少在应急处理时措施手段有效，不至于造成现场混乱，影响收费秩序和单位形象。所以在某种程度上讲，加强自身维护能力是必不可少的、也是必经过程。

3.4 自行维护的不足

1) 维修不及时

一方面设备种类多、数量多、分布广、战线长、人手少，故障量与维修人员数不匹配，达不

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到故障的及时维修；另外一方面维修人员的技术水平和经验需要时间和实践进行提升和积累，系统之间的边缘性故障和关联性故障需要维修人员相互密切配合，维修人员在技术专、精的同时，还需要知识面宽，协作精神强；第三个方面是体制方面的原因，如监控中心既是机电设备的管理单位和考核单位，同时又是设备的维护单位、服务单位，这种管养维一套班子，维修很难做到及时。同时技术人员工作量和收入没有紧密联系，收入相对较低，积极性自然不高。

2) 技术人员、维护质量不易评定

一是由于机电故障本身具有复杂性的特点，难于界定，难以考核；二是管养维一套班子，碍于考核；三是日常正常工作量巨大，无法考核；四是技术员收入较低，只作减法的考核，不利于工作。

3.5 社会化维护的优点

1) 快速响应用户要求。经济利益驱使，业主方的考核刚性，合作长期性的意图，使社会化维护单位自觉的在故障维修方面比较及时，同时他们相对灵活的维修程序，费用结算方式、工作的单一性、工作时间灵活等方面客观上节约了故障维修周期。

2) 便于考核，提升维护质量。

3) 社会化维护的不足

4) 维护经费较高。一是社会化维护单位需要支付维修成本的同时，需要利润维持企业的生存、扩张发展；二是社会化维护单位本身也并不能解决所有的问题，他们也需要请相关专业单位对疑难故障或有技术壁垒的故障进行维修，相对自行维护多了一个中间环节，成本增加。

5) 预防性维护较差。一般社会化维护方式多采用小故障包干、较大故障按次计算费用，这种方式最大的弊端是会造成机电设备系统性问题的隐蔽性，在不能得到及时更换时会造成灾难性的损失。如，道路监控的故障，大部分故障为光端机，一般情况下社会化单位只负责故障设备更换，不会对故障进行系统性分析，提出解决方案。同样情况下，业主自行维护时，会对故障进行分析，可能设备的经济寿命已经到了，需要进行升级改造。又比如：车道设备除尘，这是一种预防性养护，可以降低夏季车道设备的故障率，但一般情况下，社会化单位为降低成本，不会采取这种措施。

6) 维护质量管理难度大。

7) 建立成熟健全的市场评价体系难度大。

3.6 探索机电维护途径的几点思考

机电设备维护稳步推向社会化，最终实现全部社会化、专业化维护，彻底将管、养、维分离，使管理单位能有精力站在湖北省乃至全国的技术最高最前沿，不断引进适用的先进技术，提升管理水平，为争创全国一流的高路管理单位，提供技术支撑。

1) 选择合适的机电子系统子分部进行社会化维护试验。实施原则先推出需要体力劳动的设备维护，后推维修技术水平要求高的设备维护项目；先推出必须、只能由厂家或其代理商、集成商

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才能维修的项目，再推自行维修的技术项目。比如监控中心目前将电力电缆、视频监控电缆的敷设，抢修等体力劳动工作交给社会化单位，全线发电机组的定期巡检、维护和抢修；全线高杆灯的定期维护检修；UPS 不间断电源的检修；防鼠和防雷接地等工作全部委托社会上专业单位进行定期维护。

2) 选择技术含量不高或较高，但要求维修及时的进行系统外包。比如监控系统和通信系统，随着全省交通公众出行系统的上线运行和广泛应用，对道路和管理所监控图像质量和完好率要求越来越高，监控系统大部分设备虽然技术含量不高，但组成复杂，故障点较多，维修繁琐，占用人手多，单点故障维修时间长，且与其它系统联系相对松散，可以通过外包的方式充分利用社会资源及优势。通信系统技术含量较高，厂家设备有知识产权保护，很多关键技术和故障维修经验只有内部人员共享，通信系统提供的语音、数据传输等功能要求尽量缩短故障修复时间，同时京珠的通信系统为全省路网其他路段接入提供通道，一旦出现故障，影响范围广、损失大，因此应尽早将该系统全部外包，以提高故障修复效率。京珠全线光缆较长，路由复杂，沿线多为农村地区，治安较差，经常发生光缆被盗割、被烧毁的安全事故，同样影响路网通信畅通，加之没有自己的抢修队伍，光缆修复时间较长。

3) 机电系统整体外包。通过对承包单位严格考核和管理，夯实中心基础工作，逐步使机电系统维护工作变成监控中心的次要工作任务，使技术员工有更多的精力研究业内前沿技术，不断引进，不断提升本路段的科技含量和技术水平，使其始终引领高速公路机电行业潮流。通过2、3年的不断摸索实践和经验的积累，逐渐形成一套有京珠特色的机电设备社会化维护模式，成为保障机电设备正常运转，营运工作有声有色的有利手段。整体外包避免了因不同分包商之间的协调工作而耗费技术人员大量的时间和精力，同时便于故障系统解决和交叉诊断，提高故障的维修时间和效率，避免相互推委。因京珠路线较长，可以采用分片区承包方式，利于承包商之间形成竞争，提高服务质量；同时也有利于筛选合适的承包商，借鉴相互之间的优势。对片区承包商可以采用小修保养和维护总价包干，中、大修按次计算等方式，从而在保障维修质量的基础上，降低了维护成本。

总之，通过3到5年时间，通过不断的探索和研究，经验累积和方法的不断修正调整，逐步建立起一套适合高速公路的机电维护模式，培养出一批优秀的年轻的技术专家、技术管理专家，使京珠的机电各项业务始终走在行业前列，为管理工作提供更为有效的技术支撑。

第四章 传感器

4.1 传感器的研究现状与发展

传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置, 主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态, 为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展, 电子信息种类日益繁多, 信息传递速度日益加快, 信息处理能力日益增强, 相应的信息采集——传感技术也将日益发展, 传感器也将无所不在。

从20世纪80年代起, 逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”, 各先进工业国都极为重视

传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域, 传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。

4.2 传感器在机电一体化系统中的应用

传感器是左右机电一体化系统(或产品) 发展的重要技术之一, 广泛应用于各种自动化产品之中:

1. 机器人用传感器。工业机器人之所以能够准确操作, 是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态, 包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等) 来完成, 操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现, 这个过程非常重要, 足以为机器人控制提供反馈信息。

2.机械加工过程的传感检测技术。

(1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属) 材料的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等, 而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲, 主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等, 其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。

(2)工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比, 工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来, 工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲, 工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零) 件加工要求的工序; 工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯, 同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外, 还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器, 如基于TV 或CCD 的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。

(3)刀具(砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定) 或出现破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称), 使它们失去切(磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时, 称为刀具/砂轮失效。工业统计证明, 刀具失效是引起机床故障停机的首要因素, 由其引起的停机时间占NC 类机床的总停机时间的1/5-1/3.此外, 它还可能引发设备或人身安全事故, 甚至是重大事故。

3. 汽车自动控制系统中的传感技术。随着传感器技术和其它新技术的应用, 现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件, 这不仅体现在发动机上, 为更全面地改善汽车性能, 增加人性化服务功能, 降低油耗, 减少排气污染, 提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性, 先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中, 必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。

三、我国传感器技术发展的若干问题及发展方向

传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节, 也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一, 其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能; 其水平越高, 系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中, 如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号, 我们所需要的用于系

统控制的信息就无法获得, 进而使整个系统就无法正常有效的工作。

我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学, 始于20世纪80年代, 与国外先进技术相比, 我们还有较大差距, 主要表现在:

(1)先进的计算、模拟和设计方法;

(2)先进的微机械加工技术与设备;

(3)先进的封装技术与设备;

(4)可靠性技术研究等方面。因此, 必须加强技术研究和引进先进设备, 以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面:

1.加速开发新型敏感材料:通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科, 各种新技术的互相渗透和综合利用, 可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。

2.向高精度发展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。

3.向微型化发展:通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。

4.向微功耗及无源化发展:传感器一般都是非电量向电量的转化, 工作时离不开电源, 开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。

5.向智能化数字化发展:随着现代化的发展, 传感器的功能已突破传统的功能, 其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mV), 而是经过微电脑处理好后的数字信号, 有点甚至带有控制功能, 即智能传感器。

第五章 北京发展“机电一体化”的对策

5.1 加强统筹安排, 协调发展计划

目前, 北京地区从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套发展策略和计是。同时, 市政府各有关委、办、局(总公司) 也有不少相应的发展计划与规划。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制, 难免只考虑局部利益, 市政府各主管部门的有关计划和规划, 也有统一考虑不足, 统筹安排不够的问题, 全市缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此, 建议市政府责成有关机构在进行深入调查研究、科学分析的基础上, 制定出北京统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划, 避免开发上重复, 生产上撞车!

5.2 强化行业管理, 发挥“协会”作用

目前, 北京“机电一体化”较热, 而按目前的行业划分方法和管理体制, “政出多门”是难哆的。因此, 北京有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构, 根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神, 以及机电一体化行业特点, 我们建议, 尽快加强北京机电一体化协会的建设, 赋予其行业管理职能。

“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面, 要加强办公室、秘书处的建设; 要通过其精明干练的办事机构、经济实体, 组织“行业”发展计划、战略规划的拟制; 指导行业布点布局的调整, 进行发展突破口的选择, 抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作„„

5.3 优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众, 造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围, 如尽快为外商到北京投资发展“机电一体化”产业提供方便; 尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯; 尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度, 在技术政策上, 要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展, 对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰; 大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造, 对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造, 对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持, 对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

在经济政策上, 要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会; 银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜; 成立“机电一体化”发展基金, 支持机电一体化生产发展等。

5.4 突出发展重点, 兼顾“两个层次”

机电一体化产业复盖面非常广, 而我们的财力、人力和物力是有限的, 因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙, 而应分清主次, 大胆取舍 ,有所为, 有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作, 即用电子信息技术对传统产业进行改造, 在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机) 装置, 使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作, 即在新产品设计之初, 就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑, 使“机械”与“电子”密不可分, 深度结合, 生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

我们认为, 北京“机电一体化”发展, 当务之急, 重中之重是:

抓紧开发生产GTO 、GTR 、VDMOS 等新型电力电子器件及其应用装置——交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等, 用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造;

抓紧推广应用经济型数控系统, 改造机床设备; 开发生产低、中档数控系统;

抓紧开发、生产中小型PLC, 用PLC 进行生产过程控制;

抓紧组织生产多色胶印机、中英文打字机、电子出版系统、中高调频X 射线疹疗设备、心脑病人监护设备、30万千瓦汽轮发电机组、模糊控制器、汽车电子高压开关、高频电子点火器等产品。

结 论

综上所述，机电产品设备的管理维修并出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电设备的广阔发展前景也将越来越光明。

致 谢

在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师刘老师的热情关怀和悉心指导。在我们撰写论文的过程中，刘老师对我们的论文要求，格式等一些方面倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了刘老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、多年的毕业论文指导，深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。

在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还到许多在工作过程中许多同学的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。

感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。

其次，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢。

最后，向所引文献的作者们也表示衷心地感谢。