时间：2023-08-28 09:23:20
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一、机电专业“订单式”人才培养模式的重要意义
机电专业“订单式”人才培养模式的建立为技术应用型院校的教学改革注入了新的活力。从该模式本身的设计思路来看,它加强了校企之间的紧密合作,就业导向明确,企业参与程度深,能极大地调动学生、学校和企业的积极性,提高人才培养的实用性和针对性,实现学生、学校与用人单位三者的“共赢”,是产学结合的“高层次形式”。“订单式”教育人才培养模式建立在校、企双方紧密合作、相互信任的基础上,企业参与程度深,就业导向明确。“订单式”教育人才培养模式的局限性在于企业对订单技能人才的培训周期要求比较短,能力结构与技能人才知识的岗位特征明显,学生的岗位适应期短,专业能力要求突出,如何在较短的时期内优质高效地提高专业技能实训效果,实现实习教学环节的“精、快、专”,是“订单式”教育成功的关键。
二、机电专业“订单式”人才培养模式的实施要素
1.校企双方签订人才培养协议
“订单”是“订单式”人才培养模式的核心要素,也是区别其他产学研结合人才培养模式的基本要点,要求校企双方在充分进行市场调研的基础上,签订用人及人才培养协议(订单),形成法定的委托培养关系,即学校、用人单位(企业)和学员三方互签协议,明确各自的权利义务,做到相互约束、责任明确。例如:用人单位(企业)可约定学员在学习过程中不能有重大的违规违纪或学习成绩不能有两科以上补考或不及格等。
2.确保人才培养目标的可实施性和准确性
用人单位(企业)和学校应正确定位,共同研究,保证人才培养目标的可实施性和准确性,目标确定得过高或过低都是不利于人才的培养的。用人单位(企业)与学校需共同研究,认真分析岗位所需要的操作技能、实践知识,正确定位培养目标,切实符合用人单位(企业)岗位所需,才能使学校针对培养目标顺利实施教学。
3.高度重视“订单式”办学,改革、调整教学内容
“订单式”办学模式的最大特点当属其开放式的教学组织制度,根本上改变了长期延续的传统教学模式,它不是订数量,而是订特色、订质量。学校要在进一步完善硬件设施的基础上,加强师资队伍建设,以适应“订单式”办学的需要。还要认真分析研究用人单位(企业)提出的人才培养目标,重构有针对性的课程体系,更新调整教学内容。学校要针对“订单”,加大学员管理,无论是学员技能掌握的教学管理还是学员日常行为规范管理,都应当高标准、严要求。
4.用人单位(企业)和学校共同参与学员管理
“订单”学员不仅是学校的学员,其实选录后便已成为用人单位(企业)未进厂的员工。学校与用人单位(企业)共同管理学员是“订单”办学的完成培养目标的共同要求。在对学员的管理过程中,用人单位(企业)可将本单位的规章制度、文化等贯穿其中,学员熟知企业规章制度、深受企业文化的熏陶,这无疑有利于人才的培养和“订单”目标的实现。
三、企业“买单与享用”,实现校企“双赢”
“订单式”教育实则为借用商品交易中的订单概念,是高等教育改革带来的必然结果和现代经济生活发生根本性变化的客观要求。借用了新的营销理论,它是人才市场上的“定制营销”。由于人才市场需求的异质复杂化、多元化和个性化,必然要求人才培养的定制化。既然“订单式”教育是市场需求的产物,那么,这种教育所增加的额外投入,理所当然地要按照市场运行的规律来操作。也就是说,学校常规教育投入之外的费用和开销应该由用人单位――企业来“买单”。当然,这种“买单”实际上是企业人才角色转换培养费用的“提前投入”,它由于能够极大地缩短企业人才的试用期、减少岗前培训费用开支、免除专门的招聘而更具有经济效益,是一项惠而不费的投入(提前“享用”)。企业做的是一种前景非常看好的“期货”。同时,企业在与高校签订“订单合同”时,还可以进一步扩大合作范围,进行深层次的合作。根据我们与有关企业合作的经验看,我们本着“订单教育,深度参与,适应需要,资源共享,互惠互利,平等协商”的原则,在多方面进行合作。这些合作的项目主要包括:(1)员工培训;(2)联合促销;(3)咨询服务;(4)学生实习;(5)教师挂职锻炼;(6)实践讲座。以上的合作,无论是对学校还是对企业来说都是有益无害的,双方优势互补、资源共享,很好地实现了“双赢”。这就是订单教育带来的连带效益(超值“享用”),企业为订单教育而“买单”是值得的。
四、营造企业文化融合“订单式”人才培养氛围
企业文化教育渗透“订单式”人才培养全过程,即为了把企业文化完全融入“订单式”人才素质培养的全过程,必须致力于在教学中营造企业文化氛围。学院为此印制了订单班学习手册,建立了严明的“订单式”培养学生管理条例、行为准则和奖励条例,努力实现校企制度文化相结合。以企业制度文化规范学生行为,培养良好的职业素养。学院对“订单式”专业授牌固定教室,将体现企业文化及企业精神的格言警句悬挂墙壁,引进其企业文化的诸多元素,在校园营造企业文化氛围,促进学生的职业认同感。学院还在《思想道德修养及法律基础》、《就业与创业指导》、《大学生职业生涯规划》等公共课和公共选修课程中,融入企业文化的典型实例,使学生了解企业的人才观,树立正确的世界观、价值观和人生观。同时,在校园文化活动中渗透企业文化素质教育内容,不断强化“订单”学生的专业应用、管理、交流沟通和团队协作等能力,提高其综合素质。企业也为“订单式”人才的素质培养提供了密切的配合与实践的机会。和学院共同组织了顶岗实习前的再军训,进一步坚定学生的上岗信念,强化他们的责任感和敬业心,实现理想,描绘人生。我校订单班已创办多届,多个专业招收学生共计数千人,实现了98%的就业率。订单班的毕业生已在企业的各个对应专业岗位上岗就业,大部分已走上助理主管、主管的管理岗位,实现了学院、企业、学生的“共赢”。
五、加强“订单式”培养模式的工作举措
1.完善、调整院系两级产学研结合工作委员会,更多地吸纳行业专家、企业工程技术人员参加,发挥企业工程技术人员、行业专家、专业骨干教师在产学研结合人才培养工作中的主导作用。
2.制订和完善学院产学研结合工作条例,加强对产学研结合工作的具体管理。完善和修订产学研管理规章制度,调动教职工开展产学研工作的积极性。
3.建立有利于产学研结合工作的管理体制。对产学研结合可实行院、系(部)二级管理,系(部)为主的管理体制。学院主要进行发展方面与有关建设的决策与宏观管理,建立督导机构,提供物质与资金政策保障;系(部)具体负责科研活动的统筹和组织,制订专业产学研结合人才培养目标、课程体系和教学计划,并具体负责组织实施。
中图分类号：TM77 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2015）024-000-01
目前我国电网电压等级复杂多样，各等级电网在结构整定原则及管理方法等方面存在着较大的差异，再加上110kV及以下电网灵活多样的接线型式，这在一定程度上增加了继电保护整定工作的难度及工作量，造成原有继电保护整定管理模式及方法已无法适应实际工作需要，严重情况下还会导致继电保护工作中出现“三误”事故及非正常停电，因此，基于电网的安全稳定运行考虑，针对传统继电保护整定管理所存在的诸多问题，应采用更为先进、合理的继电保护整定一体化管理方案。特别是随着“三集五大”体系的深入推进，继电保护整定一体化管理的实施更是大势所趋，因此，针对目前继电保护整定一体化管理存在的问题提出具体的解决策略，不仅对电网的安全稳定运行具有重要的意义，还对电力系统的持续发展产生关键作用。
一、继电保护整定一体化管理存在的问题
随着电力建设规模的不断扩大，继电保护整定凸显出了诸多问题，主要包括以下几个方面：
1.电网规模大。就目前电力建设现状来看，各地区存在电网电压等级不一，电力设备、变电站配电所、保护装置繁多等实际情况。而且整定管理人员计算定值工作量太大，还需完成其它专业管理工作，这就增加了整定管理整体工作量及工作难度，导致无更多精力去建立电网模型和维护电网设备。
2.自动化水平低。就目前整定管理工作现场作业来看，整定工作的计算、校核、审批等各个环节主要是依靠人员手工来操作，整体自动化水平不高，随着电网规模的扩大，工作量会越来越大。加上整定管理实时监控的普及程度不高，导致出现回执延时、执行遗漏等问题，阻碍了整定管理工作的持续发展。
3.整定方法不统一。目前各级整定方法还未完全统一，继电保护定值计算一般是基于某一原理考虑的。但在运行实际中，若要保证继电保护装置的正确、可靠动作，还应涉及相关保护的启动值、闭锁值、装置参数等。因此，就继电保护定值计算来说，并非基于某一保护类型，而是对于保护装置定值的。由于目前的整定计算系统无法面向保护装置实现定值整定，这就导致还需花费大量的时间和人力去实现面向保护装置的定值整定，无法实质性的提高整定工作效率，也就无法满足目前继电保护整定工作实际需要。
4.各级电网孤立整定。虽然国家电力调度通信中心重视继电保护整定计算一体化管理，提出加强各级电网运行方式的衔接以及保护界面定值的相互配合，但事实上，各级电网的整定还较为孤立，整定原则、整定计算软件、数据交换格式等方面还未完全实际统一。
5.整定流程复杂。从目前继电保护整定工作流程来看，环节复杂、部门较多，整个工作的完成需耗费大量的时间，仅定值通知单编制这一项工作页言，就占据了大量的工作时间。而且整体工作流程需要诸多环节间的衔接，这就在一定程度上增加了工作的出错率，这些直接决定着继电保护整定工作效率不高。
二、继电保护整定一体化管理问题解决策略
为了满足目前电力系统发展需要，针对上述继电保护整定管理所存在的诸多问题，可针对性的采取以下措施来实现继电保护整定一体化管理，从而提高继电保护整定管理整体效率。
1.科学图形建模系统的建立。为了提高继电保护整定工作效率，首先应该充分利用计算机技术开发一个操作简单、功能完备的图形建模系统，可以使相关人员快速、高效建立电网模型，可在图形环境下，以图形的方式列出连接关系，而且图形具备“热点”功能，从而保证连接方式准确、简单、直观、有效。同时，为了能与其他信息系统实现数据共享及数据连接，连接关系及设备描述应遵循IEC61 970国际标准对CIM模型的相关要求。另外，为了保证参数正确、方便调用判别，应建立一次设备标准型号库，特别是变压器和线路应更为重视。
2.通用故障分析计算平台的建立。电力系统故障分析作为继电保护整定计算和继电保护定值校验的基础，应格外重视，因此，需要建立通用的故障分析计算平台。可采用节点阻抗分析方法来实现通用故障分析计算功能，完成三相短路、两相短路、单相短路等故障类型的分析和计算。
3.统一整定方法的建立。统一整定方法的建立是实现继电保护整定一体化管理的关键环节，主要包括三个方向。首先是面向原理整定。根据整定规程及整定原则，对线路相间距离保护、接地距离保护、变压器保护等原理型保护定值进行整定。可采用自动与手动结合的整定方法，并输出至计算书。其次是面向装置整定。利用专家系统建立各种保护的型号标准库和整定计算知识库，包括版本号、保护功能类型、定值项等内容，从而标准化和规范化保护装置的整定计算。有此基础，在实施某种型号保护整定时，调用更方便、输出更快捷、出错率更少、自动化水平更高。最后是面向装置整定。此类整定较为具体，可整定的保护类型包括线路保护、变压器保护、母线保护等。
4.联合计算平台的建立。为了实现数据资源共享、满足分级维护需要，应建立各级联合的一体化计算平台。在各级调度继电保护整定计算系统独立应用模式下，依靠等值模式实现各单位间的信息交互，一般等值每年一次，从而体现出各级系统间的实时影响。另外，县调定值可通过网上流转实现在线校核。
Abstract: the substation automation is the future development of a kind of inevitable trend, its advantage in power quality, safe and reliable operation of the power distribution level were better reflect. This paper first introduces the substation automation system of several common structure, based on the automation system of network model are discussed, and then of the substation automation system of communication network in the detailed design. Conclusion, hierarchical and distributed integrated automation system for the convenience and flexibility system extension, and computer network technology is a kind of communication should be promotion system development mode, particularly suitable for large quantity of data communication construction project. This paper is a man of some opinions, but with counterparts to discuss.
Key words: the substation; Automation; stability
中图分类号：TM63文献标识码：A 文章编号：
前言
随着电力系统动态过程的分析越来越复杂，对系统自动控制的要求也越来越高。分层分布式综合自动化变电系统通过各种设备间相互交换信息、数据共享，实现对变电运行的自动监视、管理、协调和控制，从而提高了变电保护和控制性能，改善和提高了电网的控制水平。
一、现阶段的变电自动化系统分析
1、集中式结构：集中式结构是将系统设备按其功能归类划分，形成若干个独立系统，各系统分别采用集中装置来完成自身的功能。集中式结构一般由1个或2个CPU实现对整个变电系统的保护、监视、测量、远动的集中控制。集中式控制系统的优点是构成较简单、主机控制系统集中、便于分配调度各种实时任务、响应速度快、节省投资；缺点是主机系统负荷繁重、主机单CPU可靠性不高。为了提高可靠性，一般采用双系统互为备用。该系统可采用前置主机和后台辅机相结合的配置方式。前置主机完成模拟量和开关量以及脉冲量的采样输入、开关量输出控制（断路器跳合闸操作）与信号输出、向辅机传送数据等功能。辅机主要完成负荷显示、打印输出、远动通信和主机间的数据串行通信等功能。前置主机可采用STD总线工业控制机，后台辅机以管理为主，可采用PC机。为了提高系统可靠性，可采用双系统互为备用方案，2套STD系统通过管理器来协调运行。管理器采用可编程序控制器（PC机），系统正常运行时，一套系统与PC机通信，PC机监视其运行是否正常，一旦发现异常立即由控制回路启动另一套系统，使之投入运行，同时退出故障系统。
2、分散式结构：这种结构方式一般是按一次回路进行设计。首先将设备按一次安装单位划分成若干单元，将控制单元、微机保护单元、数据采集单元安装在户外高压断路器附近或户内开关柜内。然后将各分布单元用网络电缆互联，构成一个完整的分散式综合自动化系
统。其优点是各个功能单元上既有通信联系，又能相对独立，便于系统扩展，便于维护管理，当某一环节发生故障时，不至于相互影响；此外，它的抗电磁干扰能力强、可靠性高，在二次系统设计上能最大限度地减少二次设备的占地面积并节省大量电缆及接线。缺点是价格高。
3、集中与分散结合式结构：这种结构方式介于集中式与分散式两种结构之间，形式较多。目前国内应用较多的是分散式结构集中式组屏。这种结构方式具有分散式结构的全部优点，由于采用了集中式组屏，有利于系统的设计、安装与维护管理。
二、变电自动化系统的网络模型分析
1、假定电力网络中节点编号的次序先是各发电机节点，然后是负荷和其它节点。在此情况下消去全部负荷节点的注入电流，根据计算内容和要求的不同，选用适当的模型。由于在电网故障后功角的第一个摇摆周期内，各种调节器因为时滞来不及动作或动作很小，且在稳定性预测和早期控制中对时间要求很短暂，故一般采用电力系统的经典模型（如恒定阻抗负荷模型和暂态电抗后恒定电势的同步电机模型）；
2、在研究系统多个功角摇摆周期时段的动态稳定时，要考虑各个元件的反应特性。在电力系统运行方式处于稳定域边界处，由经典模型得出的结果与实际模型相差甚远，故需采用详细发电机等单元的数学模型（含励磁、调速系统模型，负荷考虑电压和频率特性）来研究。
三、变电自动化系统内的通信网络设计分析
构建一个快速、稳定、可靠和富有弹性的通信网络是变电自动化系统的基本要求，也是整个电力系统运行管理自动化的根本前提。基于网络技术的现场总线无论在通信速率和实时性，还是在可靠性和组网的灵活性上均远高于简单的串行通信技术，因此在很短时间内便成为变电自动化系统的主流通信技术，同时也使变电自动化系统的整体结构发生了本质的变化。自动化通信系统需要计算机网络技术，更需要带宽、通用性和符合国际标准的网络技术。在带宽、可扩展性、可靠性、经济性、通用性等方面的综合评估中，计算机网络技术必将成为自动化系统中通信技术发展的趋势。
四、变电自动化系统安全控制和稳定性分析与研究
二、机电专业“订单式”人才培养模式的实施要素
1．校企双方签订人才培养协议
“订单”是“订单式”人才培养模式的核心要素，也是区别其他产学研结合人才培养模式的基本要点，要求校企双方在充分进行市场调研的基础上，签订用人及人才培养协议(订单)，形成法定的委托培养关系，即学校、用人单位(企业)和学员三方互签协议，明确各自的权利义务，做到相互约束、责任明确。例如：用人单位(企业)可约定学员在学习过程中不能有重大的违规违纪或学习成绩不能有两科以上补考或不及格等。
2．确保人才培养目标的可实施性和准确性
用人单位(企业)和学校应正确定位，共同研究，保证人才培养目标的可实施性和准确性，目标确定得过高或过低都是不利于人才的培养的。用人单位(企业)与学校需共同研究，认真分析岗位所需要的操作技能、实践知识，正确定位培养目标，切实符合用人单位(企业)岗位所需，才能使学校针对培养目标顺利实施教学。
3．高度重视“订单式”办学，改革、调整教学内容
“订单式”办学模式的最大特点当属其开放式的教学组织制度，根本上改变了长期延续的传统教学模式，它不是订数量，而是订特色、订质量。学校要在进一步完善硬件设施的基础上，加强师资队伍建设，以适应“订单式”办学的需要。还要认真分析研究用人单位(企业)提出的人才培养目标，重构有针对性的课程体系，更新调整教学内容。学校要针对“订单”，加大学员管理，无论是学员技能掌握的教学管理还是学员日常行为规范管理，都应当高标准、严要求。
4．用人单位(企业)和学校共同参与学员管理
“订单”学员不仅是学校的学员，其实选录后便已成为用人单位(企业)未进厂的员工。学校与用人单位(企业)共同管理学员是“订单”办学的完成培养目标的共同要求。在对学员的管理过程中，用人单位(企业)可将本单位的规章制度、文化等贯穿其中，学员熟知企业规章制度、深受企业文化的熏陶，这无疑有利于人才的培养和“订单”目标的实现。
三、企业“买单与享用”，实现校企“双赢”
“订单式”教育实则为借用商品交易中的订单概念，是高等教育改革带来的必然结果和现代经济生活发生根本性变化的客观要求。借用了新的营销理论，它是人才市场上的“定制营销”。由于人才市场需求的异质复杂化、多元化和个性化，必然要求人才培养的定制化。既然“订单式”教育是市场需求的产物，那么，这种教育所增加的额外投入，理所当然地要按照市场运行的规律来操作。也就是说，学校常规教育投入之外的费用和开销应该由用人单位——企业来“买单”。
当然，这种“买单”实际上是企业人才角色转换培养费用的“提前投入”，它由于能够极大地缩短企业人才的试用期、减少岗前培训费用开支、免除专门的招聘而更具有经济效益，是一项惠而不费的投入(提前“享用”)。企业做的是一种前景非常看好的“期货”。同时，企业在与高校签订“订单合同”时，还可以进一步扩大合作范围，进行深层次的合作。根据我们与有关企业合作的经验看，我们本着“订单教育，深度参与，适应需要，资源共享，互惠互利，平等协商”的原则，在多方面进行合作。
这些合作的项目主要包括：(1)员工培训；(2)联合促销；(3)咨询服务；(4)学生实习；(5)教师挂职锻炼；(6)实践讲座。以上的合作，无论是对学校还是对企业来说都是；益无害的，双方优势互补、资源共享，很好地实现了“双赢”。这就是订单教育带来的连带效益(超值“：享用”)，企业为订单教育而“买单”是值得的。
四、营造企业文化融合“订单式”人才培养氛围
企业文化教育渗透“订单式”人才培养全过程，即为了把企业文化完全融入“订单式”人才素质培养的全过程，必须致力于在教学中营造企业文化氛围。学院为此印制了订单班学习手册，建立了严明的“订单式”培养学生管理条例、行为准则和奖励条例，努力实现校企制度文化相结合。以企业制度文化规范学生行为，培养良好的职业素养。学院对“订单式”专业授牌固定教室，将体现企业文化及企业精神的格言警句悬挂墙壁，引进其企业文化的诸多元素，在校园营造企业文化氛围，促进学生的职业认同感。
学院还在《思想道德修养及法律基础》、《就业与创业指导》、《大学生职业生涯规划》等公共课和公共选修课程中，融人企业文化的典型实例，使学生了解企业的人才观，树立正确的世界观、价值观和人生观。同时，在校园文化活动中渗透企业文化素质教育内容，不断强化“订单”学生的专业应用、管理、交流沟通和团队协作等能力，提高其综合素质。企业也为“订单式”人才的素质培养提供了密切的配合与实践的机会。和学院共同组织了顶岗实习前的再军训，进一步坚定学生的上岗信念，强化他们的责任感和敬业心，实现理想，描绘人生。我校订单班已创办多届，多个专业招收学生共计数千人，实现了98％的就业率。订单班的毕业生已在企业的各个对应专业岗位上岗就业，大部分已走上助理主管、主管的管理岗位，实现了学院、企业、学生的“共赢”。
五、加强“订单式”培养模式的工作举措
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2010）12-0106-02
远程开放教育有着自己的特点：一是教学组织已经彻底打破了组班教学，实行了以课程为单元的远距离、分散式教学；二是学生经历不同，职业各异，学识不同，年龄也不同，三是教学资源的丰富。所以设计教学方案必须对上述问题仔细分析，遵循一定的教学原则进行设计，并充分体现学生个别化自主学习为主的现代教育思想。一体化教学设计方案要用系统的观点作为教学设计的指导思想。第一、教学设计的出发点是学习者，教学目标的设计既要考虑教学过程的要求，又要考虑学习者已有的准备状态。第二、教学模式、教学方法和教学媒体选择与设计。既要针对不同学习类型和学习目的，又要考虑学习者的具体特点。第三、教学成效考评的设计只能依据教学过程前后变化以及学生作业、考试成绩的科学测量。其目的是为了修正、完善原有的教学设计。第四、如果教学设计效果不理想，应从多方面找原因，并且随时调整，使其趋于完善。
一、制定一体化设计方案的基本方法
远程开放教育的教学主体是学生，教师应当树立“学习支持服务”思想观点。教师在学习环境的营造、学习材料的设计、学习方式的选择、学习偏差的矫正等过程中，都要以学生为中心，都要成为学生的支持者和帮助者。远程教学过程是一个信息传播过程，这个过程是由选择教学过程的每一个基本成分--任务、内容、方法、手段、形式等最优方案的综合，一旦掌握了最优化的组织教学过程的整套方案，就能促使教学取得更大效益。
1.要综合规划和具体确定教学过程的任务。首先要规划好教学任务，其次要考虑整个教学过程的特点。第三要能够预测可能达到的最佳效果。
2.应合理选择学习信息。学习信息的选择要考虑各学科之间的关系和联系，建立合理的信息结构，找出要点，注意协调。提高信息的可接受性，同时要遵守科学性、系统性和循序渐进原则。
3、应选择合适的教学媒体通道。这种选择除了要考虑各种媒体的特殊性外，还应注意激发学习者的学习动力，发挥学习者自主学习和小组协作学习的能动性。此外还要考虑媒体和通道的合理性与经济性。
4.应有机地控制教学过程。远程开放教育的教学活动主要是学习者自主学习的活动，因此教学过程的控制应该是学习者的自我控制与教师有机控制的合理结合。通过这种控制，教者能够不断调整和优化教学过程；学者能够调整自我，检查和校正自己的学习活动，完成学习任务。除此之外，在开学初就要向学员提供教学日程安排表，使学员能够根据自己的情况安排学习活动。日程安排表包括：学习目标；学习进程；学习资源选择、BBS讨论、小组学习计划等等。
二、具体做法
（一）加强教师整合多媒体教学资源技能培训
为了提高教师制定一体化设计方案，整合多种多媒体教学资源的技能，学校应加强对教师这方面能力的培养，组织全体教师进行网上资源整合技能培训，制定一体化课程方案的设计流程，规定相关的整合内容，含盖文字教材、音像教材、CAI课件、IP、BBS等多种形式的教学资源，为学员提供学习的便利条件。
同时，要求教师有意识地引导学生使用网上教学资源，开发各种工具收集有关资源使用的信息，增强网上教学资源建设的针对性。同时通过面授讲述重点问题的学习方法和解题思路，使网上教学与面授教学保持连续性，积极利用学习平台课程教学案例，引导学生利用网上教学资源自主学习。除了文字辅导资源外，还应该建有语音答疑、双向视频、网上自测及网络课程等多种网上教学资源。
（二）尽可能配备多种课程媒体
目前，开放教育的教学资源有网上直播课堂、网络课件、电子教案、流媒体课件、视频会议。E―mai、BBS、电视媒体的、广播电视直播、VOD点播、VBI、IP课件、音像教材，录音、录像、VCD、DVD、电话、文字教材、面授。我们应该充分利用可提供的教学媒体，其中包括文字教材（如教科书、学习指导书和期末复习指导书等）和音像教材（包括录音带、CAI课件、VCD光盘，学生还可以收看中国教育电视台1套和2套节目）。丰富的媒体资源，使课程教与学模式的构建有了良好基础，学生可以根据自己的特点来自行选择。
（三）整合各种多媒体资源
第一，做到优化组合中央电大、省电大的各种资源。中央电大提供有文字教材、录像教材、复习带，有网络版的CAI课，有主讲教师、责任教师的直播课堂，有期末的网上教学活动，有重点、难点的网上讲解。这些媒体对学生来说都是重要的，但在实际教学中学生又不可能把所有教学媒体全部涉猎到，我们的教师要在制定、设计方案时进行选择。精选重点、难点进行讲解，有选择地收看录像带及复习带。这样一门课是由各种媒体中最精华的部分组成，可以减少学生使用媒体的目性，达到事半功倍的效果。
第二，提倡学生个别化自主学习，因材施教。因材施教是我国传统教育中优秀的教育思想的重要体现，是各类教育中必须遵循的原则。网络环境下，提倡学生个别化自主学习，实际在教学中也应有所体现，针对不同的学生，学习方法不同，教学方法也应随之改变。教师在深刻了解学生装的基础上，来确定媒体的使用，这样针对性就更强一些。担倡自己阅读教材，适当网上浏览教学信息，也可以求助于小组合作学习，在讨论中加深教学内容的理解。教师在设计多媒体教学方案时必须考虑上述因素，这样才能体现针对性，只有针对性强，才能收到较好教学效果。
中图分类号：C29文献标识码： A
2013年7月，我参加了由黄冈职业技术学院举办的2013年全国高职高专骨干教师（企业顶岗）（湖北黄冈）专业培训班，我们从以下几个模块进行了培训：
模块一高职教育的教学现状及改革的趋势；
模块二机电一体化技术自动生产线安装与调试
模块三机床电气安装、调试、故障诊断及维修
模块四三维造型设计、数控机床编程与加工机电一体联调
模块五企业顶岗培训，熟悉相关行业企业先进技术、生产工艺与流程、管理制度与文化、岗位规范、用人要求。
一、 机电类专业培训班承办单位简介
机电类专业培训班由黄冈职业技术学院机电学院承办。黄冈职业技术学院机电学院是黄冈职业技术学院重点建设的教学单位之一，专业设置齐全，共开设有机电一体化技术（含电气自动化技术方向）、数控技术、模具设计与制造、机电设备维修与管理、制冷与冷藏技术、发电厂及电力系统、供用电技术等七个专业，在校生3000余人。其中，拥有1个中央财政支持的机电一体化技术专业，1个湖北省战略性新兴（支柱）产业人才培养的制冷与冷藏技术专业，正在建设2个省级实训基地，建设了4门省级精品课程，聘请了2名楚天技能名师，获得了7项国家实用新型专利，2项湖北省大学生优秀科研成果奖和1项国家级教学成果奖。
机电学院注重实践教学设施的投入力度，校内实训中心设备总价值2000余万元，建筑总面积6000余平方米，正在建设机电一体化技术和制冷与冷藏技术两个专业省级高等职业技术教育实训基地，其中拥有实训室50余间，理实一体化实训室30间、创新实训室3间、TCL实训室1间。实训中心与深圳市博宝科技有限公司在校内建立了生产性实训基地。实训中心软件、硬件建设先进、齐全，为学生动手能力和创新能力的培养奠定了坚实的基础。在校外，与湖北彤鑫发动机有限公司合作建立了黄冈职业技术学院数控加工技术实习工厂，与三环气门驱动（湖北）有限公司、TCL空调器（武汉、中山）有限公司、芜湖欧宝机电有限公司合作建立了专业共建基地，与富士康科技集团、上海美维、深圳赛意法、格力、美的、正泰等国内知名企业合作建立了多个实习就业基地，校外实习就业基地达120余家。
二、高职办学理念、教学方法、人才培养质量
（一）加强内涵建设，提高教学质量
7月8日，黄冈职业技术学院熊发涯副校长做了“加强内涵建设，提高教学质量”为题的报告。报告围绕“创新教师培养模式，全面提升教师职业能力；深化校企深度融合，促进教育教学改革；深化校企深度融合，促进教育教学改革；强化科学规范管理，完善质量保障体系”四个方面的内容展开，其中，我对“深化校企深度融合，促进教育教学改革”印象最深刻。熊校长从“建立三层合作、四方共建、互利多赢”的办学体制机制，践行对接“十百千万”的老区高端技能型人才培养新思路；深化 “三双”工学结合为主要特征的人才培养模式改革，建立“多元互补”的教学质量共同评价与持续改进新机制四个层面进行了阐述，报告中提到“与十县对接、与百村共建、促万户致富”让我觉得黄冈职院真正做到了校企合作，很好的推动了区域经济的发展，真正做到了为社会服务。
（二）高职教育教学方法探析
7月9号，黄冈职业技术学院教务处处长、院长助理夏学文教授做了“高职教育教学方法探析”的报告。夏教授首先引入了高职教学存在普遍的问题 ，即“生源数量减少，学生素质较低；教师教得辛苦，学生学得痛苦；教师努力的教，学生茫然的玩；教师教了很多，学生学到很少；学生学了专业，就业却是转行”，“讲了不一定清楚，清楚不一定记住，记住不一定理解，理解不一定行动”。 为了让这些问题得以解决，夏教授从“大学生成才应具备的心理品质”和“前德国双元制职业教育的突出特点及启示”两份材料中给我们展示了学习情境的构建和任务式教学模式。在教学过程中，夏教授通过实际情景的设置向我们展示了各种各样的教学方法，如站位法、辩论法、小组讨论法等，吸引学生，调动学生的积极性。这次讲座使我受益匪浅，启发了我的教学思路，对我以后的教学起到指导作用。
三、机电专业相关课程的学习
（一）宇龙机电控制仿真软件的应用
“宇龙机电控制仿真软件的应用”由黄卫庭老师主讲。机电类专业是高职教育中一个分布面广、在校生规模大的专业，机电控制中电气线路设计和实践中有各种短路、过载等潜在危险，设备昂贵、更新快等特点。宇龙机电控制仿真软件的应用能很好解决机电控制中电气线路设计不合理而引起的各种短路、过载等潜在危险，也不用购买昂贵的设备供学生实训，可有效的降低教学成本，使教学更直观、形象，也更有利于学生理解。在信息爆炸的时代，职业教育应跟随时代的脚步，以信息化带动机电专业职业教育现代化，机电专业的办学条件发生了巨大变化。通过黄老师的讲解，我感受到了机电专业职业教育的巨大变化，如果条件允许，在职业教育中推广仿真教学能很效的提高教学质量。
（二）CAD/CAM先进制造技术
CAD/CAM先进制造技术结合了当前先进的3D打印技术进行讲解，充分体现了与科学技术发展的紧密结合，这一点让我印象深刻。3D打印技术：是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。简单的说就是把一件物品剖成极多的薄层，3D打印就是一层一层的把薄层打印出来，上一层覆盖在下一层上，并与之结合在一起，直到物件打印成形。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。
四、企业顶岗锻炼
（一）按照日程安排，我们来到了三环气门驱动（湖北）有限公司。人力资源部姜部长简单介绍公司概况，生产制造先进技术，全自动数控热敏锻挤压技术，等离子氩弧焊，摩擦焊接，感应淬火，盐浴软氮化，钻深孔和充纳技术。气门制造方面三环在全世界遥遥领先，2007年至今员工人数增加300多人，而产量提高近2倍，这一切归根到底都是得益于设备的改造。
首先，姜部长带我们参观了工厂，先参观实验室，在这里，我们看到了很多自己学校也有的实验设备，可以测出零件的强度、布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、疲劳强度、冲击韧性等。然后又按照生产工艺流程参观了各分厂。
接下来，我们听取了企业技术行家做的报告：三环气门驱动（湖北）也有限公司沈伯利做了设备管理的讲座，包括：运筹、后勤工程、可靠性工程、人机工程、行为、统计技术、管理逻辑等，从维护体制的发展史、设备管理发展的背景、设备管理的业务、设备管理的困惑、一级二级保养、设备点检等做了具体讲解，总之，设备管理是一门边缘性、综合性、系统性的学科。
气门生产改造技术是三环气门生产中的先进技术，罗总给我们介绍了气门生产中锥面加工的改造。
夏部长介绍了企业生产模式发展方向及设备改造，设备改造主要有机床的部件或动作改造；手动机床的数控改造；数控机床的自动上下料改造；通用机床专机改造。并介绍了三环改造设备配置，设备改造人员配置；机床的组成及MV21改造案例 。
通过学习，我收获颇丰，特别是夏部长介绍的德国真空连线的引进与应用，在短短半年的时间，能够利用15万的成本让德国的真空连线生产线在三环建成并投入使用，让我们都很震撼。
去车间顶岗锻炼安全是非常重要的，为了能安全操作，很好的完成任务，我们都按规定着装，姜部长把我们分成了3个大组，我分在机械改造车间，通过改造之后的专用机床，自动化程度有了很大的提高，生产效率由原来了三个人操作一个工序。变成一个人可以操作两个工序。产品合格率，产量都得到提高。
（二）我们第二站来都了芜湖欧宝机电有限公司，在这里，我们受到了公司领导的热情接待，公司人力资源部经理带领我们观看公司纪录片，了解公司文化和公司发展历程，随后带领我们参观了厂区和生产车间，又给我们安排好了顶岗实习岗位。
我们就在装配车间、加工车间、壳体车间不同的岗位上完成了预定的顶岗计划。通过顶岗锻炼，我觉得收获真的很大，不光增长了实践方面的知识，也拓宽了我书本上学不到的知识领域，开拓了视野。
伴随着中国社会主义科学技术及市场经济快速发展，有关机电一体化系统的建造也进入了一个快速成长的黄金阶段，机电一体化的技能也逐步老练成熟。由于相关系统所处外部环境在不断变化，在机电一体化的系统中开始广泛使用智能系统，其在机电一体化技术的成长过程别是在现时期有着举足轻重的地位，同时也将进一步促进机电一体出现飞跃的发展。本文从机电一体化及智能系统的视点动身，将这两部分进行融合，剖析研究机电一体化体系中智能操控的使用。需注意的是，虽然中国机电一体化系统在农业领域及工业领域中起着举足轻重的作用，但其在实际工程过程中面临的对象存在不确定性、多层次及非线性等特点，从而给该系统的发展造成了很多阻碍。伴随着智能控制系统的使用给该系统带来了良好的外部环境，有利于其科学发展。所以在机电一体化系统中智能控制逐步受到各领域的关注重视，对其进行相关分析研究是需要的。
1机电一体化系统的概述及定义
1.1机电一体化系统的含义
机电一体化系统又被称作机械电子学，其具体内容是由多种技能进行有机结合，且在实际工作生活中进行归纳综合应用的一种综合性技能。其所有机融合的多种技术主要包括以下几种：信号改换技能、传感器技能、电工电子技能、接口技能、信息技能、微电子技能及机械技能等。
1.2机电一体化系统的基本内容原则要求组成要素
该系统的基本内容主要包括6个环节，即：a)计算机与信息技能；b)自动操控技能；c)机械技能；d)系统技能；e)伺服传动技能；f)传感检查技能。机电一体化系统的基本原则要求主要包括4个方面，即：a)能量变换；b)构造耦合；c)构造耦合；d)运动传递。机电一体化系统的基本构成要素主要包括4个方面，即：a)感知构成要素；b)结构构成要素；c)运动构成要素；d)功能构成要素[1]。
2机电一体化在煤矿机械上的应用和前景
2.1煤矿机械
增加机电一体化技术含量，提高煤矿企业生产能力。机电一体化可把有关煤炭生产的各种机械与技能科学的进行有机结合，同时将其在煤炭企业生产过程中进行综合应用。这些机械与技能有很多种，主要包括：微电子技能、传感器技能、信息变换技能、电子电工、接口技能等。在煤矿机械上的应用机电一体化可依据煤炭企业生产关键点及技能要求对相应机械设备进行设计，或对某些技术技能进行改革完善。同时，应用机电一体化还可借助智能化的操控系统从而不断增加机电一体化技术含量，有效提高煤矿企业生产能力。
2.2有效提高煤矿企业实际的生产效益
机电一体化本身具有很多特性，采煤机械具备良好的牵引能力便是其中之一。在煤矿的采煤过程中，采煤机行走时可为其提供较大的牵引力，帮助其有效攻克移动前进过程中遇到的阻力，同时还可在采煤机变频降速时进行有效制动。在煤矿机械上的应用机电一体化可把煤矿企业的能量、物流及信息融为一体，从而进一步提升整个煤矿企业实际的生产能力，有利于煤矿企业在不久的将来走向高效、安全及可持续发展道路[2]。
3智能控制的概述及定义
3.1智能控制的含义
智能控制其本质指的是在没有人进行干预的状况下，可自主自立地驱动相关智能机械做到对目标进行有效操控的一类自动操控技能。其是借助计算机进行人类智能拟的一类重要范畴，主要针对比以往传统控制更加复杂多样的操控任务和目的，给目前中国社会各大领域的发展提供了更加广泛的适应空间，同时有效解决了传统操控不能完成的复杂体系的操控。以往传统的操控仅归属于智能操控的一个简单环节，是智能操控最底层的组成部分。智能操控的理论基础有很多，如主动操控论、信息论、人工智能及运筹学等。其属于一项由多种学科彼此相互穿插所构成的学科。
3.2智能控制的基本特征
智能控制的基本特征主要包括以下7个方面，即：a)其具有组织性特点，核心主要是由高层来进行有效控制的；b)智能操控具有变构造特色；c)其智能控制器具备非线性的特点；d)智能操控系统可达到多样性方针的高性能要求；e)智能操控系统具备总体自寻优的特点；f)智能操控系统属于一种新兴的研讨课题；g)智能操控系统归属于一种边缘交叉的学科。
3.3智能控制的基本类型
智能控制的基本类型主要包括以下7个方面，即：a)专家操控体系（ExpertSystem）；b)进化核算与遗传算法；c)人工神经网络操控体系；d)组合智能操控办法；e)分级递阶操控体系；f)复合（混合）或集成操控；g)学习操控体系。
3.4智能控制的发展趋势
这些年，智能操控技能在世界上很多国家都取得了较大的发展，甚至很多已进入实用化及工程化的时期。不过智能操控技能作为一种新式的理论技能，目前依然处于发展阶段。但伴随着计算机技能及人工智能技能的快速成长，智能操控也一定会在不久的将来走进一个属于它的新时期。机电一体化系统中往往会应用很多技能，其中最常用的便是神经网络、专家体系及遗传算法等相关技能，这些技能彼此之间相辅相成、相互依存。而目前机电一体化方面未来的主要发展趋势便是广泛使用智能控制系统，因为其具备很多良好的特性，有利于机电一体化健康发展，如其具备极强的适应性、组织及学习功能等[3]。
4智能控制在机电一体化系统中的应用
自20世纪90年代后期开始，机电一体化系统开始往智能控制方向发展，从而打开了机电一体化系统应用智能控制的新时代，该系统将来发展的主要方向一定是以智能化为主，其将直接影响到机电一体化系统的全体水平。
4.1智能控制在机电一体化系统机械制造过程中的应用
机电一体化系统中包括很多环节，其中机械制造便是重要的环节之一，把计算机辅佐技能和智能操控技能进行有机融合的技术便是目前最领先的机械制作技能，往智能控制方向发展，借助科学的计算机技能来代替部分脑力劳动，来模仿人们有关机械制作的行动，这是其最终的意图目标。同时，智能操控技能可借助神经网络体系的核算方式来动态模拟制作机械的详细过程。对所搜集到的数据经过传感器融合技能来进行预处理，然后操控修正模式中的有关参数数据。智能操控在机械制作中的应用环节有很多，其中主要包含以下几种：智能学习、智能监控与检查、智能诊断机械故障及智能传感器等。
4.2智能控制在机电一体化系统数控领域中的应用
伴随着中国社会主义科学技术的快速发展，各大领域对机电一体化系统的数控技能也逐渐有着越来越高的要求标准，不但需要其实现很多智能功能，还需要其具有模仿、延伸及拓展等新的智能功能，从而促使其数控技能完成智能监控、建立智能数据库及智能编程等意图，在机电一体化系统中的科学应用智能操控技能就可完成这些任务。例如借助专家系统能综合解决数控领域里的很多问题，如难以确定及结构不明确的算法等；使用推理规则可有效推理数控现场的部分数控故障熟悉信息，得到某些指导性建议从而有利于数控机械的维修等。
4.3智能控制在机电一体化系统机器人领域中的应用
机器人在动力系统中存在很多自身的特点，如时变性、强耦合及非线性等，而多边变性及多任务性是机器人在控制参数的系统容易体现的特征。这些特点有利于智能操控技能的使用。现在机电一体化系统机器人领域中使用智能操控技能主要体现在下面四大环节：a)机器人在视觉处理及多传感器信息融合这两方面能实现智能操控；b)可智能控制机器人的手臂动作及相关姿态；c)经过专家操控体系可科学定位、建模、计划及监测机器人所处的运动环境，从而进行相关的控制及探究；d)可以智能控制跟踪机器人的行走轨迹及走路等。
4.4智能控制在机电一体化系统建筑工程中的应用
智能控制在机电一体化系统建筑工程中的使用主要体现在以下两个环节，即：a)能智能操控建筑物内的空调，例如能智能控制有关空调的风阀，不仅能有效保证建筑内空气质量，还能大幅度减少浪费能量的现象发生；同时还可经过比例积分来对其闭环方法进行调整，从而有效设置在冬季和夏季时空调的使用模式；b)可经过计算机联网和通信实现智能操控所有照明系统，如智能操控照明体系的节能、照明时刻及照明逻辑等。
4.5智能控制在煤矿机电一体化系统中的应用
煤矿机械所处工作环境一般情况下比较恶劣，往往都是在井下进行作业，从而导致煤矿机械容易被恶劣的环境侵袭，同时还可能会遭受各种采煤冲击及振动的干扰。由此可知，井下作业具有某种程度的危险性，同时还需要煤矿机械能适应各种环境并达到高产的要求。而应用智能控制技术就可将井下作业的危险性大幅度降低，从而在某种程度上确保其安全性。
5结语
由20世纪90年代后期以来，机电一体化系统已逐步开始往智能控制方向发展。针对智能控制在机电一体化系统中的应用做了详细讲解，阐述了有关机电一体化系统的概述定义、原则要求、基本内容及组成要素等。介绍了智能操控的概述及定义、基本类型、发展趋势及基本特征。在机电一体化系统中很多领域都可使用智能控制系统，如：煤矿机电、机器人领域、数控领域、统建筑工程及机械制造过程等。
作者:庞海龙 单位:同煤集团机电管理处
参考文献：
1.1机电一体化的基本概念
机电一体化技术从大的领域来说属于机械领域，其定义版本较多，其中一种较为权威的定义表述如下：机电一体化一般是指在机械的设计与功能扩展中，应用机械特有的主要功能、信息处理、功能控制等，把机械系统的控制中心进行集成化，并且与安装在计算上的上位机软件实现双向通信，一般来说，机电一体化技术也是一门交叉学科技术，涉及到的主要技术有通信技术，机械技术，微电子技术，电力电子技术等，机电一体化技术的核心功能就是把以上技术结合起来，形成一个整体并内嵌入机械系统中。
1.2机电一体化技术的基本特征
机电一体化技术作为一门应用广泛的技术，有其自身的特点，通过实际调查总结和查阅相关资料，本文总结出了机电一体化技术的3个主要特点，接下来详细说明如下。（1）应用的广泛性：机电一体化技术由于涉及的技术较多，是一门涉及多学科的交叉技术，正是由于这一特点，使得机电一体化技术应用十分广泛，已经远远超出了机械工程的应用范畴，当然，本文的研究重点还是放在机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势。（2）具有很强的逻辑性：由于机电一体化的核心任务就是把各种技术合理融合，应用到机械领域中，把系统的机械机构和上位机软件控制合为一体，也就是形成一个统一的整体，从这个层面来说，机电一体化技术具有很强的逻辑性，或者说拥有很强的系统性。（3）机电一体化具有很强的最优化建模理论：机电一体化技术经过多年的发展，已经形成完整的最优化理论体系，相关算法可以参阅相关文献，限于论文篇幅，在这里不再累述。
1.3机电一体化技术的最新发展趋势
经过多年的发展，机电一体化技术已经形成了自己的理论体系，随着我国高新技术不断发展，越来越多的新技术被应用到机电一体化技术上，机电一体化的最新的发展趋势是控制智能化、精确化、零延迟化、结合计算机处理技术和信号传输技术，机电一体化技术也朝着无线控制、高速控制、精确控制的方向发展。
2机电一体化技术在机械工程上的应用以及发展趋势分析
本小节在上文介绍机电一体化技术相关知识的基础上探讨机电一体化技术在机械工程领域的当前应用以及未来的发展趋势，结合实际，本文从机电一体化技术应用于机械工程领域的历程分析、机电一体化在现代机床控制上的应用、机电一体化技术在全自动包装机领域的应用等三方面简单论述机电一体化技术在机械工程上的应用以及发展趋势，下面详细讨论。
2.1机电一体化技术应用于机械工程领域的历程分析
在国外，机电一体化技术应用到机械工程领域较早，通过查阅资料得知，美国在上世纪90年代就把自动控制设备应用与机械制造领域，我国相对起步晚，但是起点较高，20世纪60年代，我国通过引进苏联控制设备，逐渐把机电一体化技术应用到机械领域，并在20世纪80年代，实现机电控制设备国产化，随着科技不断进步，以计算机处理技术和无线通信技术为代表的新技术不断应用与机电一体化技术，这使得机电一体化技术焕发出勃勃生机，应用领域进一步扩大。
2.2机电一体化在现代机床控制上的应用
机电一体化在机械工程领域很重要的一个应用领域就是应用在现代机床控制上，现代机床控制要求精度高、速度快、智能化高，这就要求现代机床的控制系统具有很强的抗干扰性，机电一体化技术由于采用计算机处理技术，处理速度快，精度高、内置多块DSP芯片，抗干扰能力强。
2.3机电一体化技术在全自动包装机领域的应用
机电一体化技术除了应用与纯机械工程领域，还大量应用于相关机械与电子相结合的控制领域，通过实际调查得知，我国全自动包装机已经全部采用机电一体化技术，由于包装机械不但设计机械工程知识，还涉及机电控制技术，微机处理技术等，所以一般的控制系统很难胜任，机电一体化技术由于是一门交叉学科，所以具有很强的灵活性，所以机电一体化技术较好的解决了这个问题，机电一体化把软件控制和机械控制结合起来，融为一体，通过上位机软件来控制包装机的运行状态。
3机电一体化技术在机械领域的发展前景
通过对机电一体化当前发展趋势的调查研究，本文认为，机电一体化技术在机械领域的发展前景包括以下几点：（1）专用化趋势不断加强：随着机电一体化应用到机械领域的不断深化，机电一体化技术表现出明显的专用化趋势。（2）智能化不断加强：近年来，随着人工智能等新技术不断应用到机电一体化领域，机电一体化技术也呈现了智能化趋势。（3）能耗低：节约资源，保护环境成为全社会的共识，在这种背景下，机电一体化技术积极加强自身改革，不断研发新技术，把能耗进一步降低。
第一章 绪论
1.1概述
进入80年代以来，关于机电一体化技术的研究和应用已成为全球性的课题，可以说，从军事到经济、从生产到生活、从简单的日用消费品生产到复杂的社会生产和管理系统.机电一体化技术几乎达到无所不在、无孔不入的地步。然而，“什么是机电一体化？”，‘呼机电一体化技术都包括那些特征？”，“机电一体化技术在各应用领域中的发展状况如何？”等问题却很难令人回答，这一方面是因为机电一体化技术的研究不断向深度持续发展，所采用的技术手段越来越先进，无法通过定义来界定其发展潜力；另一方面是因为机电一体化技术的应用领域不断向户度持续发展，也无法通过定义来界定其应用范围。
第二章机电一体化技术发展
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。
2.1数字化。微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
2.2智能化。即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
2.3模块化。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。
2.4网络化。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使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
2.5？人性化。机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
第三章 机电一体化技术在钢铁企业中应用
在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：
3.1智能化控制技术（IC）。由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢―――连铸―――轧钢综合调度系统、冷连轧等。
3.2分布式控制系统（DCS）。分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
中图分类号：TH-39 文献标识码：A
引言：现代科学技术的发展极大地推动机械工业领域的技术改造与革命。在机械工业领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”的发展阶段。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，并蓬勃向前发展，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。
1.机电一体化概述
1.1机电一体化的定义
所谓机电一体化就是指通过将微电子技术应用在机械的主功能、动力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模块上，并利用相关软件将电子装置与机械装置有机整合在一起所构成的系统的总称。从字面上的定义可以看出，机电一体化技术并不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。因此，机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面的内容。
1.2机电一体化的关键技术
机电一体化的关键技术主要包括信息处理技术、精密机械技术、自动控制技术、检测与传感器技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等几个方面的关键技术，以下将分别给予详细的说明。
1.2.1信息处理技术
所谓的信息处理技术就是指在生产基于机电技术的相关产品的过程中，对与产品生产过程相关的各种参数和状态以及自动控制有关的信息所进行的处理。
1.2.2精密机械技术
精密机械技术作为实现大多数机电产品的核心和基础技术，它是实现大多数机电产品的相关功能和构造功能的重要前提和首要的技术支撑。
1.2.3自动控制技术
自动控制技术主要包括精度较高的速度控制、定位控制、自适应控制以及补偿和校正等技术。而且随着自动控制技术的不断发展以及功能的不断增强，基于自动控制技术产品的质量在获得不断的提高。
1.2.4检测与传感器技术
检测与传感器技术主要用于实现各种基于机电技术产品运行时的相关参数、工作状态以及其他相关信息的接受，以及参数和相关信息准确度的检测，通过检测以后，将其接受的信息传送给处理装置，然后由处理装置来实现产品运行过程的自动控制。
1.2.5伺服驱动技术
伺服驱动技术主要是基于机电技术产品的驱动装置设计中的核心技术，它作为驱动设备执行操作的重要支撑技术，在很大程度上决定了基于机电一体化技术的产品质量。
1.2.6系统总体技术
系统总体技术是用系统的观点和方法，从整体目标出发，将基于机电技术产品的总体功能划分为若干个各功能模块，然后结合各个功能模块的实际情况，找出能够有效解决各个功能模块实际需求的可行技术方案，再把相应的技术方案进行汇总，从而设计出合理的功能技术方案。
2.当前机电一体化技术主要的应用领域
2.1数控机床数控机床及相应的数控技术
经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在:总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构；开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益；WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制；大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能；能实现多过程、多通道控制；系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。
2.2柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
2.3交流传动技术
传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。
3.机电一体化的发展状况及趋势
3.1机电一体化的发展状况
机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：
（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。
（2）20世纪70—80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:mechatronics一词首先在日本被普遍接受，末期在世界范围内得到比较广泛的承认;机电一体化技术和产品得到了极大发展;各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。
（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，使机电一体化进一步建立了坚实的基础，并且逐渐形成完整的学科体系。
3.2未来机电一体化技术的发展趋势
在未来，利用高新技术对机电一体化进行改造与提升，机电一体化涉及的学科领域很广，是一门独立的综合性、交叉性学科，我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新，利用高新技术对机电一体化产品进行创新设计，推进产品设计的智能化，自动化和快速化，才能赶上或超过世界发达国家机电一体化水平，提高产品的市场竞争能力。
此外，新一代的机电一体化系统的开发，设计和研制各种性能优良、稳定高效的机器人和机电一体化设备，实现各种作业的柔性化和自动化，使机械设备具有更高的柔性。其具体表现在：
（1）计算机集成制造系统。在CIMS发展过程中，要注重人机一体化。在CIMS系统，中处于核心地位的过程控制级计算机，应配备必要的硬件和一定的软件功能。在软件方面，要做到计算辅助设计(CAD)和计算辅助制造(CAM)与硬件的有机结合，在发展过程中，要重视基本技术，不盲目追求高度自动化，数字化，逐步实现机电一体化的柔性、自动化、全局化。
（2）智能制造技术。智能制造系统(IMT)是由智能机器和人类专家组成的人机一体化系统，是在人类专家的指导下，做到人机的有机结合，而不是取代人，智能制造系统具有很强的自律能力。人机一体化能力，高水平的人机一体化(即虚拟制造技术)，在软件的支持下，有一定自组织能力，自我优化能力，自我修正能力，欧美各国都花费了很多人力物力在这方面的研究。
（3）绿色化也是机电一体化未来的一个研究热点，绿色化是指产品在其设计、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，而且是低能耗、低材耗、协调而可再生的产品。
4.结语
机电一体化是很多学科相互发展和相互促进的结果，随着科学技术的不断发展和进步，机电一体化相关技术所融合的技术将越来越广泛，而以机械和微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机电一体化的必然发展趋势，机电一体化的发展前景非常广阔。
机电一体化概念始于70年代，是根据英文Mechanics(机械学)的前半部分和Electronics(电子学)的后半部分而构成的，即Mechatronics。在80年代由美国机械工程协会专家组定义为：“由计算机信息网络协调控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统”。
机电一体化技术，是由微电子技术、计算机技术、伺服传动技术与机械技术相结合的综合性技术，是微电子技术、计算机技术向机械技术不断渗透的产物。机械技术是机电一体化技术的基础。随着高新技术引入机械行业，机械技术面临着挑战与变革。在机电一体化产品中，它不再是完成单一的系统联接，而是在系统结构、重量、体积、刚性与耐用方面对机电一体化系统有着重要影响。目前，随着机电一体化系统所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制过程日趋复杂，对控制系统的要求越来越高。
1机电一体化系统的构成与关键技术
1.1机电一体化系统的构成
从构成要素上来看，机电一体化系统由机械系统(机构)、电子信息处理系统(计算机)、动力系统(动力源)、传感检测系统(传感器)、执行元件系统(如电机)等五个子系统组成。机电一体化系统的基本特征是给”机械”增添了头脑(计算机信息处理与控制)，因此是要求传感器技术、控制用接口元件、机械结构、控制软件水平较高的系统。
从所要实现功能上来看，因为机电一体化系统(或产品)是由若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整体，要有满足人们使用要求的功能(目的功能)，所以根据不同的使用目的，要求系统能对输入的物质、能量和信息(即工业三大要素)进行某种处理，输出所需要的物质、能量和信息。因此，系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换(加工、处理)功能；②传递(移动、输送)功能；③储存(保持、积蓄、记录)功能,不管是实现哪类“目的”功能的系统(或产品)，其系统内部必须具备如下图所示的五种内部功能，即主功能、动力能功能、检测功能、控制功能、构造功能。其中“主功能”是实现系统“目的功能”直接必需的功能，主要是对物质、能量、信息或其相互结合进行变换、传递和存储。“动力功能”是向系统提供动力、让系统得以运转的功能。“检测功能和控制功能”的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转，实施“目的功能”。而“构造功能”则是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能。从系统的输入／输出来看，除有主功能的输入／输出之外，还需要有动力输入和控制信息的输入／输出。此外，还有因外部环境引起的干扰输入以及非目的性输出(如废弃物等)。
既然机电一体化系统(产品)可以分解成一系列要素或子系统构成，那么怎样使各要素或子系统之间顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换呢?这就涉及到了接口的概念。所谓接口就是各要素或各子系统之间的联系条件。从系统外部看，机电一体化系统的输入／输出是与人、自然及其他系统之间的接口；从系统内部看，机电一体化系统是由许多接口将系统构成要素的输入／输出联系为一体的系统。从这一观点出发，系统的性能在很大程度上取决于接口的性能，各要素或各子系统之间的接口性能就成为综合系统性能好坏的决定性因素。机电一体化系统是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素或子系统之间的接口极为重要，在某种意义上讲，机电一体化系统设计归根结底就是“接口设计”。广义的接口功能有两种，一种是输入／输出的功能；另一种是变换、调整的功能。
1.2机电一体化系统的相关关键技术
①机械技术：机电一体化的机械产品与传统的机械产品的区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性能更优越。在设计和制造机械系统时除了考虑静态、动态刚度及热变形等问题外，还应考虑采用新型复合材料和新型结构及新型的制造工艺和工艺装置。②传感检测技术：传感检测技术的内容，一是研究如何将各种被测量转换为与之成比例的电量；二是研究对转换的电信号的加工处理。机电一体化系统要求传感检测装置能快速、准确、可靠地获取信息。③信息处理技术：信息处理的发展方向是提高信息处理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术等都属于计算机信息处理技术的范畴。④自动控制技术：机电一体化系统中的自动控制技术主要包括位置控制、速度控制、最优控制、自适应控制以及模糊控制、神经网络控制等。⑤伺服传动技术：伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，常见的伺服驱动系统主要有电气伺服和液压伺服。⑥系统总体技术：机电一体化系统是一个技术综合体，它利用系统总体技术将各有关技术协调配合、综合运用而达到整体系统的最佳化。
2 机电一体化的设计过程
机电一体化的机械动力部分由一般电动机演变为控制电动机，里程碑式地引入了电子和计算机等先进技术，代替人完成机器的检测与控制等工作。在知识经济中体现了制造业高科技化，促进了高科技产业和知识经济的发展。它是一种用于机电产品最优设计的方法学。它包括4个基本学科：电气、机械、计算机科学和信息技术。如图1所示。
摘要：本文结合笔者的多年工作经验，对机电一体化系统的构成及关键技术进行了简要的分析，并就机电一体化系统的几种可靠性设计进行了探讨。
关键词：机电一体化；系统设计；构成；过程；方法；可靠性
机电一体化概念始于70年代，是根据英文Mechanics(机械学)的前半部分和Electronics(电子学)的后半部分而构成的，即Mechatronics。在80年代由美国机械工程协会专家组定义为：“由计算机信息网络协调控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统”。
机电一体化技术，是由微电子技术、计算机技术、伺服传动技术与机械技术相结合的综合性技术，是微电子技术、计算机技术向机械技术不断渗透的产物。机械技术是机电一体化技术的基础。随着高新技术引入机械行业，机械技术面临着挑战与变革。在机电一体化产品中，它不再是完成单一的系统联接，而是在系统结构、重量、体积、刚性与耐用方面对机电一体化系统有着重要影响。目前，随着机电一体化系统所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制过程日趋复杂，对控制系统的要求越来越高。
1机电一体化系统的构成与关键技术
1.1机电一体化系统的构成
从构成要素上来看，机电一体化系统由机械系统(机构)、电子信息处理系统(计算机)、动力系统(动力源)、传感检测系统(传感器)、执行元件系统(如电机)等五个子系统组成。机电一体化系统的基本特征是给”机械”增添了头脑(计算机信息处理与控制)，因此是要求传感器技术、控制用接口元件、机械结构、控制软件水平较高的系统。
从所要实现功能上来看，因为机电一体化系统(或产品)是由若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整体，要有满足人们使用要求的功能(目的功能)，所以根据不同的使用目的，要求系统能对输入的物质、能量和信息(即工业三大要素)进行某种处理，输出所需要的物质、能量和信息。因此，系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换(加工、处理)功能；②传递(移动、输送)功能；③储存(保持、积蓄、记录)功能,不管是实现哪类“目的”功能的系统(或产品)，其系统内部必须具备如下图所示的五种内部功能，即主功能、动力能功能、检测功能、控制功能、构造功能。其中“主功能”是实现系统“目的功能”直接必需的功能，主要是对物质、能量、信息或其相互结合进行变换、传递和存储。“动力功能”是向系统提供动力、让系统得以运转的功能。“检测功能和控制功能”的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转，实施“目的功能”。而“构造功能”则是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能。从系统的输入／输出来看，除有主功能的输入／输出之外，还需要有动力输入和控制信息的输入／输出。此外，还有因外部环境引起的干扰输入以及非目的性输出(如废弃物等)。
既然机电一体化系统(产品)可以分解成一系列要素或子系统构成，那么怎样使各要素或子系统之间顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换呢?这就涉及到了接口的概念。所谓接口就是各要素或各子系统之间的联系条件。从系统外部看，机电一体化系统的输入／输出是与人、自然及其他系统之间的接口；从系统内部看，机电一体化系统是由许多接口将系统构成要素的输入／输出联系为一体的系统。从这一观点出发，系统的性能在很大程度上取决于接口的性能，各要素或各子系统之间的接口性能就成为综合系统性能好坏的决定性因素。机电一体化系统是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素或子系统之间的接口极为重要，在某种意义上讲，机电一体化系统设计归根结底就是“接口设计”。广义的接口功能有两种，一种是输入／输出的功能；另一种是变换、调整的功能。
1.2机电一体化系统的相关关键技术
①机械技术：机电一体化的机械产品与传统的机械产品的区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性能更优越。在设计和制造机械系统时除了考虑静态、动态刚度及热变形等问题外，还应考虑采用新型复合材料和新型结构及新型的制造工艺和工艺装置。②传感检测技术：传感检测技术的内容，一是研究如何将各种被测量转换为与之成比例的电量；二是研究对转换的电信号的加工处理。机电一体化系统要求传感检测装置能快速、准确、可靠地获取信息。③信息处理技术：信息处理的发展方向是提高信息处理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术等都属于计算机信息处理技术的范畴。④自动控制技术：机电一体化系统中的自动控制技术主要包括位置控制、速度控制、最优控制、自适应控制以及模糊控制、神经网络控制等。⑤伺服传动技术：伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，常见的伺服驱动系统主要有电气伺服和液压伺服。⑥系统总体技术：机电一体化系统是一个技术综合体，它利用系统总体技术将各有关技术协调配合、综合运用而达到整体系统的最佳化。
