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淺談我國農業(yè)機械化的現狀及發(fā)展趨勢全文如下:
摘 要:進入到新世紀以來,隨著我國市場經濟水平的迅速提升,我國的各行各業(yè)都取得了非??焖俚陌l(fā)展,農業(yè)機械化是我國農村社會經濟和農業(yè)現代化發(fā)展的重要標志,而在我國科學技術水平和計算機技術快速發(fā)展的背景下,我國農業(yè)機械化的發(fā)展也是十分迅速的,然而,我國農村經濟的發(fā)展情況、農機工業(yè)水平、農業(yè)經營規(guī)模以及農業(yè)機械的智能化情況等因素對其都是有著重要的影響的,所以,在我國農業(yè)機械化發(fā)展過程中,還是暴露出了諸多的問題,仍然需要我們詳細的研究并制定妥善的處理對策,這樣才能促進我國農業(yè)機械化的健康發(fā)展。本文便對我國農業(yè)機械化的發(fā)展現狀以及我國農業(yè)機械化發(fā)展的策略和趨勢兩個方面的內容進行了分析,從而詳細的論述了我國農業(yè)機械化的發(fā)展工作。
關鍵詞:農業(yè)機械化,發(fā)展現狀,策略和趨勢.
1 我國農業(yè)機械化的發(fā)展現狀.
1.1 發(fā)展過程中所取得的成果.
現階段,我國在研發(fā)、設計、制造、銷售以及服務等多個方面都建立了完善的農機工業(yè)體系,農機產品的服務對象也幾乎涵蓋了我國的整個農業(yè)領域,如畜牧業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和副業(yè)等。我國的小型農業(yè)機械產品生產起步的時間較早,質量優(yōu)異并且成本較低,在近些年來不斷的發(fā)展和研究過程中,產品種類日益齊全,并且生產能力逐步擴大,性價比也能夠很好的滿足我國農民的支付能力和使用水平。截止到現階段,我國能生產出 15 個大類、近 100 個小類、超過 3000 多個品種的農機產品,這些產品在非洲以及東南亞等市場所占的比重很大。
1.2 發(fā)展過程中暴露的問題.
(1)不同區(qū)域之間農業(yè)機械化水平的發(fā)展差異大。
我國農業(yè)機械化的發(fā)展情況與發(fā)達國家農業(yè)機械化發(fā)展的特點是有著明顯的差異的,這也是導致各地農業(yè)機械化水平差異較大的根本原因。我國是一個幅員遼闊的國家,各地的天氣條件和地理條件差異很大,有的地區(qū)農村勞動力過剩,也有的地區(qū)土地十分匱乏,再加上農村的人均收入較低等因素的限制,就導致了在我國農業(yè)機械化發(fā)展過程中的不同區(qū)域的發(fā)展特點是有著明顯區(qū)別的。通過所統(tǒng)計的數據我們發(fā)現,我國東部地區(qū)的耕地面積占比約為 30%,而農機擁有量卻超過了總體的一半以上,西部地區(qū)的耕地面積占比為24%,農機擁有量的占比卻不足15%。
(2)農業(yè)機械門類品種上有一定的缺陷。
在不同的生產環(huán)節(jié)和不同作物上,我國農業(yè)機械化的水平也是有著很大的差距的,我國水稻的種植面積和產量有著明顯的降低的趨勢,主要原因就是我國水稻機械化的水平明顯落后和南方的部分土地存在拋荒的現象,棉花目前還沒有機械化的能力,而玉米在少數地區(qū)也還是剛剛起步的階段,一些節(jié)種節(jié)肥節(jié)水性能較好的機具普遍都存在著水平低、數量少的問題,所以始終都無法大面積的推廣使用。另外,由于我國農機產品還存在著短缺和過剩并存的問題,這也嚴重影響了我國農機產品的工作效率及其所帶來的經濟效益。
(3)農業(yè)機械使用中的問題。
農民之所以愿意購買農業(yè)機械產品,就是要在省時省力的同時獲取更大的經濟效益,而在我國的很多地區(qū)的農民的經濟條件不允許他們購買農業(yè)機械,或是他們用不好這些產品,這也就制約了農機水平的提高。具體表現為:一是買不起,我國農田機械產品的價格基本都在 1-10 萬元之間,最小型的產品也在 5000元左右,即使各地都出臺了購買農機產品的補貼政策,但補貼的力度較小,對于普通的農民來說,價格還是無法承受的;二是不會用,在農民購買了這些產品后,各地的農機管理部門對于農機具的引進、推廣以及使用技術的培訓等工作都還無法有效、順暢的開展,所以很多農民都不能很好的使用這些農機產品;三是效益差,因為農民的文化素質較低,所以在他們使用農機產品的過程中經常會遇到問題,設備也容易出現故障,也沒有形成完善的農機作業(yè)市場,很多農機具都處于閑置的狀態(tài),無法發(fā)揮出農機產品應有的經濟效益,這也就降低了農民購買和使用農機產品的積極性。
2 我國農業(yè)機械化發(fā)展的策略和趨勢.
2.1 我國農業(yè)機械化的發(fā)展策略.
首先,我國的農業(yè)機械發(fā)展應更加重視對高科技的投入和應用,我國的農業(yè)機械裝備技術應與信息技術、儀器與控制技術、現代液壓技術以及現代微電子技術等先進的科學技術有機的融合,同時應該向著機電一體化和智能化的方向快速發(fā)展了;其次,當前我國應繼續(xù)研發(fā)和生產與我國農業(yè)生產的實際特點相適應的農業(yè)技術設備,認真分析和研究我國農業(yè)的生產規(guī)模、農業(yè)資源、經濟實力以及農藝制度等現狀,結合我國農業(yè)生產的自身特點,從而發(fā)展出與之更加相適應的農業(yè)技術設備;最后,應逐步提高農業(yè)裝備產品的質量,提升自身的市場競爭力。
生產農業(yè)裝備產品的企業(yè)應建立一套完善的產品質量保證和質量管理的體系,提高農機產品使用過程中的安全性、可操作性和舒適性,進一步的改善使用人員的作業(yè)條件,從而提升自身的市場競爭力。
2.2 我國農業(yè)機械化技術的發(fā)展趨勢.
智能化以及自動化將是我國社會農業(yè)發(fā)展的必然趨勢,這也是我國發(fā)展高效節(jié)約農業(yè)的最重要措施。
(1)應用農業(yè)傳感器技術。
要想真正的實現農業(yè)機械的自動化控制,首先我們必須能夠實時的監(jiān)測農業(yè)裝備的工作狀態(tài),發(fā)現問題及時改善,其次就是要能夠準確的評價農產品的生物學的活動和性狀,所以應用農業(yè)專用的傳感器技術就顯得尤為關鍵了?,F階段,農業(yè)傳感器的應用效果還是比較理想的,采用谷物濕度傳感器谷物的濕度進行實時的監(jiān)控;采用溫度傳感器能夠準確的測量糧食烘干和儲存過程中的實時溫度等等。
(2)計算機技術和電子技術的應用。
在農業(yè)機械裝備中應用計算機技術和電子技術,將進一步的促進我國農業(yè)機械化技術的發(fā)展,小型化、微型化的芯片的出現也為農機產品實現完全的智能化和自動化提供了可能,比如說在農機裝備上安裝電子監(jiān)控裝置,這樣農民就可以實時的掌握裝備的工作狀態(tài),出現故障時可以即使的進行調整,提高作業(yè)的質量。我國電子設備的性能越來越完善,農業(yè)裝備也能夠更好的適應灰塵、潮濕以及噪音等不利的環(huán)境,其可靠性和耐久性也得到了顯著的提升。
(3)農用機器人技術。
作為機電一體化的實例,農用機器人集合了人工智能、自動控制以及機械電子計算機等多種高新技術,農業(yè)的作業(yè)對象和環(huán)境的復雜多變性對農用機器人提出了很高的要求,雖然現階段農用機器人技術還存在著一定的問題,但是隨著計算機智能技術的不斷發(fā)展,這項技術也將越來越完善。
(4)建立更加精確的農業(yè)體系。
這一內容的核心思想就是要及時的獲取農作物的產品并掌握影響生物生長的環(huán)境因素的有關信息,分析研究其原因,從而制定出經濟上有效并且技術上可行的改善措施,根據實際的需要進行調控,主要的支持技術有智能化農業(yè)機械技術、決策支持系統(tǒng)、3S技術以及信息采集和處理技術等。在我國工業(yè)上人工智能技術和計算機網絡技術應用已經越來越廣泛了,所以,在我國的農業(yè)機械裝備上應用人工智能技術和信息技術也將是農業(yè)現代化發(fā)展的必然趨勢。
3 結束語.
通過以上的論述,我們對我國農業(yè)機械化的發(fā)展現狀以及我國農業(yè)機械化發(fā)展的策略和趨勢了兩個方面的內容進行了詳細的分析和討論。新世紀隨著我國科學技術水平的快速發(fā)展,我國的農業(yè)要想真正的實現可持續(xù)發(fā)展這一策略,現代農業(yè)裝備技術也應體現出多學科綜合和交叉這一特色,隨著世界人口的持續(xù)增加以及城鎮(zhèn)居民生活水平和生活質量的不斷提高,我國農業(yè)機械化也必將向著更高的水平快速發(fā)展。
參考文獻.
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關鍵詞:農業(yè)機械;智能化設計技術;發(fā)展現狀
引言
自動化控制技術在農業(yè)機械設計方面發(fā)揮著重要作用,因為農業(yè)機械的運作環(huán)境以及設計都較為復雜,單單憑借著傳感系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)并不能實現生產的高效化,所以需要加大研發(fā)力度,針對其信息實現更高效地收集、整合、處理。在這一條件下,智能化的農業(yè)機械便由此而生,智能化農業(yè)機械能夠實現針對傳感器反饋信號的智能化處理,同時和控制系統(tǒng)與操作人員完成信息的交互,進而保證機械作業(yè)的可靠性和效率性。
1農業(yè)機械智能化設計技術發(fā)展
1.1農業(yè)機械的模塊化設計
模塊化設計指的是在分析產品功能性的條件下設計的一系列功能模塊,而這些模塊的結合則能夠組成各種類型的產品供客戶選擇。農業(yè)機械通常較為復雜,并且模塊常常無法充分適應,所以時常無法發(fā)揮模塊化設計的優(yōu)點。所以,對于農業(yè)機械的模塊化設計需要針對模塊的劃分、優(yōu)化和評價幾個方面開展。
1.1.1模塊的劃分。如今常見的劃分手段有聚類式及啟發(fā)式等,啟發(fā)式結合工程適用背景來建立數學規(guī)劃模型,利用相應的算法來獲得模塊劃分的最優(yōu)解。聚類式通過矩陣和網絡的設計來表現產品元素拓撲關系,同時根據聚類算法來計算其中零件的成組模塊區(qū)分,最主要的方式有兩點,一種是以DSM聚類作為基礎的模塊劃分方法,另一種則是以圖論作為基礎的模塊劃分方法。啟發(fā)式的劃分方法較為容易得出局部最優(yōu)解,而聚類法則較為復雜,一些較為復雜的產品則并不適用。結合模塊劃分標準可以將模塊劃分手段分成以產品功能性、結構、生命周期三個層面的模塊劃分方法。
1.1.2模塊的優(yōu)化及評價。產品的模塊化劃分較為靈活,而模塊化方案的不同,模塊度也會存在一定差異。根據模塊的系統(tǒng)和屬性等層面來探討模塊化產品的優(yōu)化問題,找出影響產品優(yōu)化的因素,構建系統(tǒng)成本結構,重點改善系統(tǒng)的運作成本。而農業(yè)機械中應用模塊化設計則需要注意兩個層面的問題:其一,農業(yè)機械組件和功能性一般會存在一定的異質性,同時組件間的耦合強度普遍較高。所以,在實現模塊劃分過程中,需要重點關注其異質性,對組件進行同質化約簡。而且,因為農業(yè)機械組件較為復雜,所以需要進一步考量產品生命周期的影響;其二,需要結合客戶的要求和設計知識支撐的系統(tǒng)模塊參數設計問題。模塊化的設計需要有一個較為完備的應用體系,不但要做到模塊劃分,而且還要設計好模塊主參數[1]。
1.2計算機輔助建模
目前,CAD計算機輔助系統(tǒng)用作建模中,主要有PTCCreo參數化建模技術等,在農機產品數字化設計中有著普遍的應用。一般的產品模型數據與標準并不能有效地支撐幾何構造歷史等設計理念的傳遞,而通過以歷史作為基礎的參數化建模手段則能夠利用宏命令來實現CAD模型的交換。CAD建模需要利用設計知識來實現智能化的設計,而設計知識與計算機建模的結合,則能夠進一步保證模型的適用性。CAD模型的設計知識分為尺寸、標準、材料特征等幾個層面的隱性知識。以NISTCPM作為基礎的面向并行工程的設計數據庫表示模型則將知識描述為三個層面,提出以知識為基礎的參數化設計系統(tǒng)。這類系統(tǒng)通過運用KBE技術把AGMA標準結合在了直齒圓柱齒輪的CAD系統(tǒng)建模中?;赪eb技術的CAD建模系統(tǒng)則能夠更加快速地產生CAD模型以及CNC代碼,形成一種CAD參數通用模型,利用嵌入式工程概念以及專家知識和設計標準編程與原型軟件包結合的方式來創(chuàng)建CDM模型,實現產品的自動化開發(fā)。
1.3虛擬仿真
1.3.1農業(yè)機械中虛擬仿真技術的運用。結合生物技術及農藝技術,是集結先進制造技術和智能控制技術以及新材料的先進手段。農業(yè)機械仿真涉及到了農業(yè)科學、機械學、控制學等多個學科領域,目前仿真工具雖然能夠化解多數仿真問題,不過若想進一步滿足農業(yè)機械較為繁雜且多物理耦合的要求則需要根據各個農業(yè)機械領域的仿真進行分析。
1.3.2虛擬現實技術的應用。VR技術的推廣也為農業(yè)機械設計帶來了影響,針對一些結構繁雜,設計起來難度較大的大型農業(yè)機械來說,通過VR技術能夠針對其外觀、功能性、結構等完成建模,并通過虛擬現實技術來實現虛擬作業(yè),對產品的功能性以及設計方案進行評價,并實現人與農業(yè)機械的靈活交互?,F階段,VR技術在農業(yè)機械中的運用已經成為了各界所廣泛關注的話題,而這一技術的應用也有著顯著的成效,主要應用于虛擬裝配以及虛擬試驗中。其一,虛擬裝配技術。和一般的裝配技術對比,虛擬裝配通過VA能夠在沉浸式的條件下實現農業(yè)機械的裝配,并在產品裝配的方向上來確定其可裝配性,并設計裝配方案。尤其是一些較為復雜的裝配工作,VA技術擁有著顯著的優(yōu)勢。由于VA技術的推廣,國內外都針對虛擬裝配技術的裝配建模以及裝配流程設計等進行了深入的研究;其二,虛擬試驗。利用VR技術完成農業(yè)機械的虛擬試驗不但可以確定產品性能的預測,而且還可以為操作人員了解農業(yè)機械提供條件。VR技術在農業(yè)機械虛擬試驗中的應用尚不夠成熟,而通過VR技術開發(fā)的非道路車輛虛擬樣機系統(tǒng)則能夠完成模擬駕駛的目標,通過這一手段可以還實現駕駛控制系統(tǒng)的評測。
2農業(yè)機械智能化設計的發(fā)展展望
2.1將客戶需要作為方向的個性化設計
對于農業(yè)機械來說,客戶的要求和選擇是多樣化的,也是層次化的。利用大數據技術來收集并整理客戶信息,分析客戶的需求和偏好,研究農業(yè)機械的使用、管理、客戶要求三者之間的聯系性,構建用戶需求模型。除此之外,重點分析客戶要求以及產品設計間的轉化方式,比如人工智能算法以及AD理論等,實現客戶域到功能和結構域的聯系性表現,進而設計出更加科學且高性能的農業(yè)機械,以此來達到客戶們多樣化的要求。
2.2農業(yè)機械設計基礎數據和互作機理
促進農業(yè)發(fā)展,保證糧食安全是農業(yè)機械的發(fā)展目標,而針對農業(yè)機械設計數據缺乏,以及產品質量不足等現象,通過土壤—機械—作物系統(tǒng)的規(guī)律,以及相關裝置技術的研究,重點分析構建基于網絡化的農田土壤力學參數和農業(yè)機械物理特性指標、農業(yè)機械荷載及結構力學、工程材料和農業(yè)機械通用組件數字化設計數據庫等,以此來為農業(yè)機械智能化的設計基于支持。
2.3將知識重用作為動力的建模技術
以農業(yè)機械生命周期為角度,做到多系統(tǒng)、多層面、多環(huán)節(jié)的數據共享以及知識重用所需集成的產品建模至關重要,目前常見的建模技術有本體建模和MBD技術建模等,在航天、船舶中都有著普遍的應用,能夠有效提高智能化設計和智能化生產的契合程度,特別是MBD技術,有效改善了農業(yè)機械產品的生產和研發(fā)模式,確保設計數據的可靠性,降低了針對其他信息的依賴性,促進了產品設計、產品加工與制造、產品銷售的進一步交流。所以,農業(yè)機械生命周期視角下,開發(fā)農業(yè)機械產品TDP,以及擁有統(tǒng)一化設計理念的農業(yè)機械產品模型,利用知識重用和生命周期流程的集成,以及信息共享則是農業(yè)機械智能化設計未來主要的研發(fā)方向[2]。
關鍵詞:機械工程;智能化;發(fā)展趨勢 前言
我國科技不斷進步與發(fā)展,機械工程智能化的應用越來越廣泛,本文就其發(fā)展趨勢展開了探討。
2.機械工程智能化發(fā)展現狀
由于我國目前的國情以及技術、信息等的限制,我國部分機械工程企業(yè)還未實現智能化發(fā)展,還是以傳統(tǒng)的制造模式為主,但可喜的是,機械工程企業(yè)一直都在不斷改革,借鑒國內外發(fā)展較好的機械工程企業(yè)的成功經驗,在技術、管理、產業(yè)結構等各方面開拓創(chuàng)新,將智能化作為企業(yè)未來的發(fā)展目標??傊?,未來的生產是智能化的集約生產,顧客的需求是智能化的服務和產品,因此,企業(yè)的生產和管理必須以智能化的發(fā)展方向為目標。
雖然目前還存在較多的困難和挑戰(zhàn),但我國機械工程行業(yè)的智能化發(fā)展趨勢總體上是良好的。隨著技術越來越成熟,不少企業(yè)在國家產業(yè)政策和信息技術高速發(fā)展的支持下,以市場需求為導向,不斷調整產業(yè)結構,研發(fā)產品技術,將產品向科技化、智能化方向發(fā)展,中國機械工程行業(yè)一定能夠克服當前的困難,走上科技、智能發(fā)展的軌道。
機械工程是現代社會生產和生活的基礎,是將技術科學理論知識運用生產實踐中的一門應用性工程。任何生產和生活活動都離不開機械,如農業(yè)機械、冶金和化工機械、食品加工機械、礦山機械設備等,各個工程領域的發(fā)展都需要機械工程提供必需要的設備,各個領域不斷提高的需求促進了機械工程的發(fā)展,同時機械工程自身的發(fā)展,如技術創(chuàng)新和科技進步也能更好的滿足各個工程領域的不斷發(fā)展的需求。但不可否認的是,機械工程在提高人類物質文明和生活水平的同時,也對環(huán)境造成了很大的破壞,如廢水、廢棄、廢物的污染;資源的大量消耗等。因此,機械工程的發(fā)展不能一味的以提高生產、生活效率為目標,而要尋求一條既不破壞環(huán)境也不影響生產生活的可持續(xù)發(fā)展道路。綜合各方面的因素分析可以得出,智能化發(fā)展是機械工程未來的發(fā)展方向。
3.機械工程智能化的優(yōu)勢
3.1 生產能力和工作質量得以大幅提高
應用機械自動化生產出的產品在信息自動處理和控制方面有著突出的優(yōu)點,其控制和檢 測的靈敏度、精度和范圍都有較大幅度提高,通過自動控制系統(tǒng)可以精確的保證機械的執(zhí)行 機構按照設計的要求完成預定動作。
3.2 產品的安全性和可靠性更高
機械自動化產品一般都具有自動監(jiān)視、報警。診斷和自動保護的功能,在工作的時候一 旦遇到過載、過壓和短路等故障時能夠采取自我保護的措施,有效保護操作者和設備的安全, 由此可見,使用機械制造及自動化技術對產品的安全性和可靠性有非常大的提升。
3.3 提高了產品科技含量,提升了產品的具體功能。
機械自動化產品在安裝調試時,可通過改變控制程序來實現工作方式的改變,以適應不 同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機械自動 化產品的控制系統(tǒng)中,使產品更具科技含量。
3.4 提高了生產效率,降低了勞動強度
機械自動化產品的自動化程度較高,屬于知識密集型和技術密集型產品,是將人們從繁 重的體力勞動中解放出來的重要途徑,可以加速工廠自動化、辦公自動化和農業(yè)自動化及交 通自動化,另外,機械制造及自動化技術還有效提高了生產效率,降低了勞動強度。
4.機械工程的智能化的應用
4.1 機械工程企業(yè)的管理過程要向智能化發(fā)展
智能化管理是當今機械工程管理的重要思路,對機械工程企業(yè)的管理方式產生了重要的影響。它使得原有的交叉式、多層次管理方式轉變成了階梯模式的管理方式;使得原有的人力管理為主成為微機管理。通過智能化管理系統(tǒng)來進行機械工程企業(yè)的生產、銷售等活動的檢測,并積極跟進檢測結果來進行修正,保證了企業(yè)管理的及時性和有效性,保證了管理信息的透明度,還極大的降低了人力資源的浪費,降低了人為因素對管理的負面影響。
科技技術的不斷發(fā)展進步促進了當今社會管理模式的不斷發(fā)展,智能化管理模式的不斷推廣,可以有效的提高機械工程企業(yè)對市場環(huán)境的檢測,保證了決策的有效性,有利于規(guī)避存在的風險,保證企業(yè)的健康發(fā)展。
4.2 機械工程企業(yè)的設備要向智能化發(fā)展
隨著科學技術的不斷進步,智能化在機械設備中廣為體現,機械設備都朝著自動化、智能化、科技化方向發(fā)展。機械設備的智能化可以有效提升管理智能化的進程,促進管理水平的提高。機械設備的智能化使得設備的參數可以及時有效的反饋到工作人員身邊,保證了機械設備的有效運行,一旦出現故障,智能化系統(tǒng)可以進行警示并且做出相關的停機、斷電反應,保證了設備以及生產安全。
4.3 科學技術的發(fā)展方向是智能化
科學技術的智能化是實現產品智能化、管理智能化、機械設備智能化的基礎保障??茖W技術智能化在當今的機械工程生產過程中廣為應用,如微顯微技術、遠程控制技術、導航技術等。
機械工程在不同的生產領域其相關的產品、生產設備、生產技術要求也不一致,其相關的智能化發(fā)展模式、發(fā)展目的也不一致,這意味著不同領域的機械工程生產需求的智能化也是不一樣的。在進行科學技術的智能化應用時,要根據行業(yè)特點和生產領域特點,適當的進行技術、設備的選用,保證智能化生產的有效性,保證機械工程智能化的順利進行。
5.機械工程智能化的發(fā)展趨勢
5.1 生產產品智能化
產品是促進企業(yè)進行正常經營活動與持續(xù)發(fā)展的基本,也是企業(yè)實現經濟效益的手段,尤其是機械設備直接生產出來的產品,不僅要保證產品生產出來的質量,同時也要保證生產效率,滿足市場及消費者的需求。智能化的生產方式不僅能保證機械設備生產的產品在質量上精益求精,還能兼顧提高生產效率。
5.2 管理方式的智能化
智能化管理方式在機械工程管理中的應用逐漸深入,勢必會給機械工程企業(yè)所固有的管理方式造成沖擊,促使企業(yè)管理方式發(fā)生變革,由原來交叉粗放的管理方式轉變?yōu)榧毣絺€人的管理模式,保證決策的實效性;由原來的人力管理轉變?yōu)橛嬎銠C系統(tǒng)管理。智能化的管理方式能確保機械工程企業(yè)的生產、銷售、產品維護、市場開發(fā)等方面都得到及時的跟進與補充,實現一體化的服務模式,并且能給及時反饋運行的結果,方便后續(xù)的生產經營活動。智能化的管理方式,不僅能有效節(jié)約管理成本,還能有效提高管理的質量與效率。
5.3 機械工程設備的智能化
在現階段,伴隨著科學技術水平的不斷突破創(chuàng)新,機器設備也在朝著智能化、自動化的方向發(fā)展。機械工程智能化不止是生產產品的智能化、管理方式的智能化,同時也是機械工程設備的智能化,這種智能化的機器生產能有效提高生產效率,還能協(xié)助設備管理人員對機器設備進行智能化的管理,降低管理成本,通過機器管理機器,達到智能化管理機器性能與運行狀態(tài)的目的,如當機器在生產過程中發(fā)生故障時,監(jiān)管設備就會發(fā)出警報,停止該問題設備的運轉,保證機器不會發(fā)生二次故障的情況。
5.4 科技的智能化
科技智能化是實現生產產品智能化、管理方式智能化以及機械工程智能化的前提條件??萍贾悄芑軓V泛應用在機械工程生產的各個環(huán)節(jié),如感應技術、聯動控制技術、遠程控制技術等。因此現代機械工程企業(yè)要密切關注科技發(fā)展趨勢,緊跟科技發(fā)展步伐,與時俱進,將新型的科技應用到生產中。
6.結束語
只有加強對機械工程智能化的研究,才能完善該部分技術,掌握發(fā)展趨勢,為我國機械工程更好的服務,該部分研究非常具有現實意義。
參考文獻:
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關鍵詞: 汽車電子技術 研究方向 發(fā)展趨勢
1.概況
汽車電子技術是“機電結合”的技術,“機”的部分和“電”的部分要同步開發(fā),相互之間的匹配技術非常復雜,技術上的開發(fā)難度比較大[1]。
近年來,汽車技術的創(chuàng)新80%來自于電子技術的應用。汽車設計工程師把汽車電子技術作為開發(fā)新車型、改善和提高汽車性能所采用的主要技術措施,汽車制造商把加快汽車電子化的進程、增加汽車電子裝置的數量作為汽車的新賣點和奪取未來市場的重要手段。進入21世紀,汽車工業(yè)發(fā)達的國家,汽車電子技術主要用來解決汽車的節(jié)能、環(huán)保和安全問題;隨著人們消費水平的提高,舒適和便捷的汽車電子裝置也在高速增長。相對于發(fā)動機制造、機械傳動等領域,中國在汽車電子方面與國際先進水平相比要更落后。
2.汽車電子的研究方向
通過近幾年的研究,我們發(fā)現,對汽車電子技術的研究大體上有以下幾個方向:電子控制系統(tǒng)的研究、混合動力車輛的研究、車載電子設備的研究和智能汽車的研究。
2.1電子控制系統(tǒng)的研究
隨著汽車電子控制技術的發(fā)展,發(fā)達國家在汽車的各個系統(tǒng)中競相采用電子控制裝置。目前比較多見、成熟的汽車電子控制系統(tǒng)主要有發(fā)動機電子控制、底盤電子控制、車身電子控制、信息傳遞等。發(fā)動機電子控制包括燃油噴射控制、點火時間控制(ESA)、怠速控制(1SC)、排氣再循環(huán)(EGR)、發(fā)動機爆震控制和其他相應的控制,以及自診斷系統(tǒng)、后備系統(tǒng)等。發(fā)動機電子控制能最大限度地提高發(fā)動機的動力性,改善發(fā)動機運轉的經濟性,同時盡可能降低汽車尾氣中有害物質的排放量。它是電子控制技術在汽車上應用的主要部分。底盤電子控制包括自動變速器電子控制(ECT)、防抱死制動控制(ABS)、驅動防滑控制(ASR)、懸架系統(tǒng)控制、電子控制動力轉向、4輪轉向(4WS)控制、巡航控制(CCS)系統(tǒng)等。車身的電子控制包括車用空調控制、車輛信息顯示、擋風玻璃刮水器的控制、燈光控制、汽車門鎖控制、汽車車窗控制、電動坐椅控制、防撞與防盜安全系統(tǒng)等。汽車電子控制系統(tǒng)的應用不僅可以明顯提高汽車發(fā)動機的效率、減少油耗,還可以提高汽車的性能,進一步降低成本。
2.2混合動力汽車的研究
所謂混合電動汽車(Hybrid Electric Vehicle,簡稱HEV),是車上裝有內燃機和電動機兩種動力源[2]。將產生動力的部件與電能儲存元件以不同的方式結合起來,可以形成不同類型的HEV。它較純電動汽車有以下優(yōu)點:可以最大限度地發(fā)揮內燃機汽車和純電動汽車的雙重優(yōu)點;輔助動力單元(APU)的選用使汽車的續(xù)駛里程和動力性能可以達到內燃機汽車的水平;雖然內燃機會有排放產生,但由于其排量小,主要工作在最佳工況點附近,而大大減少了汽車變工況(特別是低速、怠速)時的排放,再由于可回收制動能量,可使混合動力汽車成為較低排放的節(jié)能汽車;在一些對汽車排放嚴格限制的地區(qū)(如商業(yè)區(qū)等),混合電動汽車可以關閉APU,由純電力驅動,成為零排放的電動汽車。
2.3車載電子設備的研究
目前的車載電子設備包括:車載影音設備安全防盜、汽車通訊、汽車GPS導航設備與儀器、車載冰箱、倒車雷達等,但這并不是全部,例如最近投放市場的新技術――配光可變型前照燈(AFS),它是一種可以在行駛過程中根據道路狀況進行自動照明的系統(tǒng)。研究表明車載電子設備領域將有更大的發(fā)展空間,近幾年車載電子設備的普及速度可以用“驚人”來形容。
2.4汽車智能化技術的研究
智能汽車(Intelligent Vehicle,簡稱IV)是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng),它包括智能感知與預警系統(tǒng)、輔助駕駛系統(tǒng)、車輛自動駕駛系統(tǒng)等。汽車智能化系統(tǒng)集中地運用了計算機、人工智能與自動控制技術、現代傳感技術、信息與通訊等技術,它是典型的高新技術的綜合體,是目前各國重點發(fā)展的智能交通系統(tǒng)中重要的組成部分,也是世界車輛工程領域研究的熱點和汽車工業(yè)增長的新動力[3]。
3.汽車電子技術的發(fā)展現狀及未來發(fā)展趨勢
近幾年,汽車電子技術在電子控制系統(tǒng)、混合動力車輛、車載電子設備和智能汽車等方面的發(fā)展勢頭良好,逐年呈上升趨勢,并帶動了我國汽車電子技術的進一步發(fā)展。
就車載電子的發(fā)展來說,目前車載電子產業(yè)尚處在高速發(fā)展階段,進軍該產業(yè)的企業(yè)較少,但用戶市場較為廣泛,收益較多,且有較大發(fā)展空間,市場潛力巨大。車載電子還加入了對通訊的進一步要求,包括衛(wèi)星導航、當地服務、遠程診斷、緊急援助、安全氣囊展開通知、互聯網訪問、移動電視和藍牙,等等。其它應用還包括提高乘客的舒適性和娛樂性體驗的諸多新產品。據悉,北美和歐洲將在所有的汽車中安裝自動繳費和緊急援助系統(tǒng)。
汽車智能化技術是未來汽車電子的未來發(fā)展趨勢。機器視覺技術、雷達技術、磁性導航技術、高精度數字地圖和衛(wèi)星導航技術是智能汽車的關鍵技術。
隨著汽車電子技術的不斷發(fā)展,與其技術相關的一些標準和協(xié)議也將進一步得到完善。BMW正在努力研制一種基于IP網絡協(xié)議的汽車電子系統(tǒng),其目的是要簡化公交系統(tǒng)內部的通信聯絡方式。
此外,不論是汽車主動安全技術(aetive salty technology),還是汽車被動安全技術(passive safty technology),都對我國汽車電子技術的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。尤其是主動安全技術,它可以避免人員及車輛的損傷,事后由于交通堵塞引起的間接經濟損失[4]。目前已廣泛采用的汽車主動安全技術主要有防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、電子制動力分配裝置(EBD)、驅動防滑系統(tǒng)(ASR)和車距報警裝置等。研究顯示,Bosch公司生產的電子穩(wěn)定程序(ESP)技術,可以穩(wěn)定車輛并降低打滑危險,減少50%的嚴重交通事故。
4.總結
隨著電子信息技術的飛速發(fā)展,現代汽車技術與電子技術、智能化技術融合在一起,汽車已成為現代科技的載體和結晶。汽車電子化、智能化是當今汽車研究的重點,已經成為衡量各國汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。
除了大力發(fā)展汽車電子工業(yè)外,還應注重對人才的培養(yǎng)和新技術的引進,并著重于電控系統(tǒng)和電子電器設備模擬和數字電路等職業(yè)技能的實踐、實訓和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),突出電子技術的實用性和先進性,培養(yǎng)熟悉汽車電子電器、電控系統(tǒng)故障診斷和維修的高級應用型技術人才。
參考文獻:
[1]程振彪.世界汽車電子化及其技術發(fā)展趨勢[J].汽車情報,2008.3,(10):17-23.
[2]陳清泉,孫逢春,祝嘉光.現代電動汽車技術[M].北京:北京理工大學出版社,2002.1-22.
[3]黃珊珊.汽車電子與智能化技術的應用與發(fā)展趨勢[J].農業(yè)裝備與車輛工程,2008.5,(5):36-37.
關鍵詞:農業(yè)機械;自動化控制;規(guī)范化;智能化
當今時代,農業(yè)生產是每個國家的重中之重,農業(yè)機械化的程度直接影響了一個國家的經濟與未來,這是國計民生的頭等大事??茖W技術的快速發(fā)展使得自動化技術逐漸成為機械與電氣合作開發(fā)的主流方向,現階段逐步使用虛擬儀器代替過去的微處理器,促進了信息的溝通和交流。隨著計算機技術、智能傳感技術以及網絡通信技術被廣泛應用于各個領域之間,農業(yè)機械的發(fā)展也面向了自動化和信息化,這有別于傳統(tǒng)的農業(yè)機械,結合了先進控制設備的農業(yè)機械已經不是簡單的代替農業(yè)勞動力生產,而是向著更為先進的智能化和信息化方向發(fā)展。更加重視從產前到產后的全產業(yè)鏈中農業(yè)機械化水平的整體提高。如今,我國已經全面進入信息社會,農業(yè)機械信息化的發(fā)展關乎著每個人的生活,以現階段農業(yè)機械發(fā)展為前提,傳感器等電氣控制元件在農業(yè)機械領域的應用也越來越廣泛,這對播種與收獲的精確定位和農業(yè)產品的品質分析,提供了更多的可能性以及廣闊的發(fā)展空間,對于現代農業(yè)機械技術,在農作物的播種、生產、收獲、貯藏與運輸的過程中,多種多樣的傳感器可以發(fā)揮重要作用。因此,農業(yè)機械的自動化系統(tǒng)仍需進一步發(fā)展,向著更加完善的集成化、智能化方向積極探究。
1農機自動化發(fā)展現狀
美國的農業(yè)機械化發(fā)展極其迅速。是目前世界上技術最發(fā)達的農機化國家之一,其研究水平也較為領先。近年來,美國開始廣泛在農業(yè)機械上安裝GPS系統(tǒng)來進行農業(yè)作業(yè)監(jiān)控,并向著農業(yè)機械作業(yè)的精準化方向發(fā)展。日本如今的農機作業(yè)從耕種到收獲也已經全面實現了自動化控制,并將自動化技術應用到了飼養(yǎng)業(yè)等方面。隨著進一步研發(fā),日本農業(yè)機械的研究比較注重大型高性能農業(yè)機械裝備的發(fā)展。歐洲很多國家的農業(yè)生產以旱作物為主,這些國家在小麥、玉米等糧食作物的各個生產環(huán)節(jié)均已全部實現機械自動化,其中一部分農業(yè)機械還安裝了GPS系統(tǒng)來進行更為精確的農業(yè)機械作業(yè)。近年來,歐洲農業(yè)機械市場趨向于飽和,更加廣闊的農業(yè)機械現代化市場已在中國形成。
2自動控制農業(yè)應用的優(yōu)點
(1)實時控制。由于農業(yè)機械自動控制系統(tǒng)設計和開發(fā)以電氣控制為基礎,信號傳輸的時間短,速度極快。由于信號處理及時和程序運行速度塊,自動控制用于處理農業(yè)機械控制裝置的安全防護。可以滿足多種農業(yè)機械的實時控制和安全防護。(2)可靠性高。農業(yè)機械控制中所有的I/O輸入輸出信號均采用光電隔離,使農業(yè)機械工作時的外部電路與控制器內部電路之間實現電氣系統(tǒng)隔離。各輸入端均采用合理的濾波器,并選擇適合的濾波時間常數??刂葡到y(tǒng)的各模塊均采用相應的屏蔽措施,以防止農業(yè)機械在惡劣的工作環(huán)境所造成的干擾,同時需要對電控元件進行嚴格篩選,選用耐用的傳感器及開關電源等。(3)自我故障診斷。應用自動化控制的農業(yè)機械,多種傳感器的使用,使得故障的檢測變得更加容易,由于農業(yè)機械在惡劣工作環(huán)境下時常出現故障,這是得益于自動控制下農機具有良好的自診斷功能,在工作過程中農業(yè)機械的某個部件運轉發(fā)生故障,則可在第一時間開啟診斷,引發(fā)警報、自動運行停止或自我修復。同時科學技術的快速發(fā)展研發(fā)的高性能處理器和處理系統(tǒng)也保證了采取措施修復故障的有效性。(4)配置簡單靈活?,F階段國際化的控制器及傳感器技術發(fā)展成熟,I/O卡件種類豐富,國際大廠生產的自動控制元件及系統(tǒng)成熟且使用趨向于簡單化,組合趨向于靈活化,針對于不同農業(yè)機械工作時自動控制工程的要求選擇不同的現場信號,如脈沖或電位;開關量或模擬量;強電或弱電;電壓或電流等,有相應的I/O模塊與工業(yè)現場的器件或設備等。自動化控制系統(tǒng)多采用模塊化結構,為了適應各種農業(yè)機械控制的需要,除了某些單元式小型控制器之外,絕大多數的控制器均采用了模塊化結構。控制器不同組件,例如CPU,電源,I/O等組件均采用模塊化設計,由機架及電纜將不同模塊連接起來,農機控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模以不同的使用要求自行組合。(5)售后成本降低。自動控制系統(tǒng)的介入提升了農業(yè)機械的適應能力,降低了農機的故障率,提高了機械替代人工操作的效率,減輕了售后服務人員的的勞動強度,提高了生產作業(yè)效率。
3農業(yè)機械內部的自動控制技術
自動控制技術已經在發(fā)達國家的各種類型農業(yè)機械上廣泛使用,例如在農業(yè)機械內部安裝控制系統(tǒng)與電子監(jiān)視應用等。如今,拖拉機等現代農業(yè)機械的自動化控制技術的發(fā)展趨勢更加趨向于智能化以及網絡化,分布式控制技術得到了長足的發(fā)展。對于一些大馬力拖拉機、收獲機械等現代農機裝備來說,其系統(tǒng)中所涉及到的電子控制單元,是一個高度智能化的計算機控制終端系統(tǒng),它具有非常獨立的信息處理與控制的能力,并包含很多標準化的接口,這使得網絡通信協(xié)議和控制局域網絡等技術得以應用在農業(yè)機械領域。現階段以大馬力拖拉機為代表的各類農業(yè)機械上智能化自動控制單元的技術進步,這就需要在此情況下建立相對應的標準,以規(guī)范農機控制行業(yè)的發(fā)展,強化此領域控制技術的通用程度。例如:在大型收獲類農業(yè)機械的駕駛室內安裝適用于收獲不同作物的通用型的智能顯示屏幕,并通過雙絞線或光纖電纜來組成控制數據的通信線路。它是基于電子控制單元總線技術的串行總線結構,針對收獲機械不同工作要求的部件和對應的電子控制單元都可以設計成具有與總線相連接的標準接口,這樣有利于保證農業(yè)機械內部的各個電子控制單元都能夠實現與中央控制器及其顯示部件之間的信息傳遞,并可以準確和及時的完成相關的控制。與此同時,收獲機上所采用的標準化接口還可與其他同種類機械甚至不同農機進行數據交換,這對于農業(yè)機械技術的發(fā)展,尤其是農業(yè)機械控制技術及網絡控制技術的發(fā)展非常有利。為了更好的保證農業(yè)機械在自動控制系統(tǒng)內部具有良好的兼容性和通用性,在農機行業(yè)內部建立可以通用的總線通信設計標準就很有必要,這就使得控制元件的采購、更換以及升級變得更加容易且成本更低,網絡平臺的介入,使得零件的使用趨向于優(yōu)質化,且不需要考慮購買元件能否使用等問題。圖1為大馬力拖拉機自動控制系統(tǒng)的相關組件,通過GPS和控制系統(tǒng)可實現拖拉機在制定路徑的自動行駛,還可在拖拉機連接部位裝配噴藥機,旋耕機等相關組件,控制噴藥及旋耕的工作并監(jiān)控作業(yè)效果。在發(fā)達國家的某些大型農場,農業(yè)機械作業(yè)時農場辦公室計算機與移動作業(yè)機械間無線連接,這就建立了如圖1類似的通過無線通信進行數據交換的管理信息系統(tǒng)。這就使得工作人員通過農場管理中心的計算機操作在田間作業(yè)的農業(yè)機械,并按照主觀意圖隨時進行調整,同時對田間作業(yè)數據等資料可以進行遠程調用和研究,并且直接保存到相應的數據庫之中,供日后作業(yè)時參考,很大程度上提高了數據采集與分析的效率。
4農機自動化普及存在的問題
4.1自動化技術在農業(yè)機械領域受重視程度低
目前,我國的農業(yè)機械專業(yè)領域對農機自動化技術不夠重視。雖然有很多廠家以及專業(yè)技術人員已經意識到了農機自動化技術對我國現代農業(yè)發(fā)展的重要作用和意義,但是現代化的自動化技術的應用到農業(yè)機械領域就要求得到農業(yè)網站以及農業(yè)氣象部門等許多職能機構和政府相關部門的幫助,很多部門對于農機自動化技術在農業(yè)機械領域的應用還不夠重視,沒有進行過細致和深入的研究工作,這就使得農機自動化技術對我國現代農業(yè)的促進作用難以充分的發(fā)揮出來,這同時造成了我國目前與發(fā)達國家之間在農業(yè)機械自動化方面存在較大的差距。因此,提高農機自動化技術的認可度是目前需要亟待解決的問題。
4.2自動化技術在農業(yè)機械領域的技術資金投入少
農機自動化技術的普及需要大量的資金和設備做保障,對農業(yè)機械自動化的研究和投入相對于其他高新技術要少很多,農業(yè)機械自動化的發(fā)展需要配備大量研究型和技術型的高素質人才。從目前看來,我國目前在農業(yè)機械自動化方面的投入還相對不足,也就在一定程度上限制了農業(yè)機械自動化的研究和更深層次的探索。
4.3自動化技術在農業(yè)機械領域技術研究能力較弱
與世界發(fā)達國家比較,我國農業(yè)機械的發(fā)展較為緩慢,技術較為落后,信息化水平低,依托國際農機技術嚴重等問題在很大程度上制約了我國農業(yè)機械先進的自動化技術應用效率。農機自動化的相關標準也急需完善,近年來,農業(yè)機械技術研究的針對方向和我國位置區(qū)域有很大的關系。例如,大多數的農業(yè)機械只適合在平原地區(qū)使用,而對于我國丘陵或山地等復雜區(qū)域農業(yè)機械研究也相對較弱,適應能力較弱,沒能全面發(fā)展。
5結束語
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