第一篇：3D打印技术的目前现状和发展趋势
3D打印技术的目前现状和发展趋势
物联网1501 张河钰 0919150108
3D打印技术（3D printing），是快速成形技术的一种，它是一种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。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。
一、3D打印技术简介
3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造（AM，Additive Manufacturing）。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。
目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作，尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官，是医学领域具有重大意义的创新。
二、3D打印技术及产业国际国内发展现状
（1）国际情况
经过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率，并可实现24位色彩的彩色打印。
目前，在全球3D打印机行业，美国3D Systems和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。此外，在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的Fab@Home和Shapeways、英国的Reprap等。
3D Systems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后，3D Systems奠定了在3D打印领域的龙头地位。Stratasys公司2010年与传统打印行业巨头惠普公司签订了OEM合作协议，生产HP品牌的3D打印机。继2011年5月收购Solidscape公司之后，Stratasys又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商Objet宣布合并。当前，国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中，行业巨头正在加速崛起。
目前在欧美发达国家，3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式。如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。另外，3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业。如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案，以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售，每年能够推出60种创新产品，年收入达到100万美元。
（2）国内情况
自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势；华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了HRP系列成型机和成型材料；西安交通大学自主研制了三维打印机喷头，并开发了光固化成型系统及相应成型材料，成型精度达到0.2mm；中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置，有望在微制造、光电器件领域得到应用。但总体而言，国内3D打印技术研发水平与国外相比还有较大差距。
近年来，国内如深圳维示泰克、南京紫金立德、北京殷华、江苏敦超等企业已实现了3D打印机的整机生产和销售，这些企业共同的特点是由海外归国团队建立，规模较小，产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于低端。目前，国产3D打印机在打印精度、打印速度、打印尺寸和软件支持等方面还难以满足商用的需求，技术水平有待进一步提升。在服务领域，我国东部发达城市已普遍有企业应用进口3D打印设备开展了商业化的快速成型服务，其服务范围涉及到模具制作、样品制作、辅助设计、文物复原等多个领域。与内地相比，我国港台地区3D打印技术引入起步较早，应用更为广泛，但港台主要着重于技术应用，而非自主研发。
（3）3D打印产业的未来发展前景
根据国际快速制造行业权威报告《Wohlers Report 2011》发布的调查结果，全球3D打印产业产值在1988～2010年间保持着26.2%的年均增长速度。报告预期，3D打印产业未来仍将持续较快地增长，到2016年，包含设备制造和服务在内的产业总产值将达到31亿美元，2020年将达到52亿美元。
但3D打印技术要进一步扩展其产业应用空间，目前仍面临着多方面的瓶颈和挑战：一是成本方面，现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵，给其进一步普及应用带来了困难。二是打印材料方面，目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物，选择的局限性较大，成型品的物理特性较差，而且安全方面也存在一定隐患。三是精度、速度和效率方面，目前3D打印成品的精度还不尽人意，打印效率还远不适应大规模生产的需求，而且受打印机工作原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突。四是产业环境方面，3D打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散，制造业面对的盗版风险大增，现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求。
Gartner公司2011年发布的最新技术发展展望报告判断：3D打印技术目前正在进入概念炒作的高峰阶段，其技术还有待充分成熟，主流市场也有待进一步培育。Gartner公司研究人员认为，3D打印技术成熟到适应市场需求还将需要5～10年的时间。在这一较为漫长的发展过程中，产业可能会面临增长期望落空、技术遭遇瓶颈以及投资撤离等风险。
总之，从中长期看来3D打印产业具有较为广阔的发展前景，但目前产业距离成熟阶段尚有较大距离，对于3D打印市场规模的短期发展不宜过分高估。因此，现阶段产业界对3D打印领域的投入应以加强创新研发、技术引进和储备为主，尤其要重视自主知识产权的建设和维护，争取在未来的市场竞争中占据有利地位。如受到概念炒作影响，在技术尚未充分完善的现阶段大规模投入产能扩张，则投资回报将面临着较大的风险。
（4）3D打印技术未来发展的主要趋势
随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域，3D打印技术也将被推向更高的层面。未来，3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。
提升3D打印的速度、效率和精度，开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法，提高成品的表面质量、力学和物理性能，以实现直接面向产品的制造；开发更为多样的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等，特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点；3D打印机的体积小型化、桌面化，成本更低廉，操作更简便，更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求；软件集成化，实现CAD/CAPP/RP的一体化，使设计软件和生产控制软件能够无缝对接，实现设计者直接联网控制的远程在线制造；拓展3D打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用。
第二篇：国内外水处理技术的现状 发展趋势
国内外相关技术的现状
发展趋势
世界上许多地区正面临着最严重的缺水。据世界银行的统计，全球80%的国家和地区都缺少民用和工业用淡水。随着资源成本不断上升和环保意识逐渐增强，许多企业开始运用绿色技术，降低碳排放，尽量减少废物产生。其中水处理技术就是其中非常重要的一项绿色技术。
根据联合国统计，到2025年，三分之二的世界人口可能会面临水资源短缺，因此水处理技术将会越来越得到重视，这包括了高效率的水资源管理和污水处理。例如：在北美尤其在加拿大，水管理及污水处理设施的面临的问题十分急切。63%的目前运行的设施都在超期运行，他们的平均运行时间已经达到18.3年。其中52%污水处理设施在超期运行。在美国的干旱地区，对海水淡化技术的需求越来越高。海水淡化技术主要局限在于效率，而随着淡水的短缺，这些局限逐渐被淡化和忽视。水处理技术的发展拥有巨大的前景，许多国家都在实施水处理的政策和项目。根据全球知名增长咨询公司的预测，至2010年，全球水资源管理和污水处理技术市场规模预计将达到3，500亿美元。
目前先进的水管理和污水处理技术及其发展趋势包括了循环用水、反渗透海水淡化和臭氧化等。例如，反渗透海水淡化技术正在迅速占领的大型设施市场，而这一领域过去主要以热工过程设备为主。处理效率的提升和渗透膜价格的回落，促使反渗透海水淡化市场在过去5年中迅速发展，现在应用反渗透海水淡化技术的已不再是小规模的工厂，大型反渗透海水淡化厂已是司空见惯。
在污水处理方面，澳大利亚的研究人员在生物发电领域提出了一种新的旋转生物电化学接触器，这项技术能够将已经运用于污水处理行业30年的旋转生物污水处理技术的效率提高15%；此外，一种能够处理高污染废水的技术也已经问世，这种技术能够处理污染物浓度超过300，000ppm的污水，而处理成本仅有原先通过储存和化学处理方法的十分之一。这种技术目前被认为是最简单、最易于使用及经济的处理技术.中国目前同样也面临巨大的淡水短缺和水污染的问题。作为一个人均拥有水资源量最小的国家，必须采取措施以避免未来严重危机的发生。中国北方缺水问题极度严重，因此国家启动了浩大的“南水北调”工程，整个工程耗资达到几十亿美元，预计2050年建成。污水问题同样困扰着中国，估计有3亿人口的饮用水是被污染的。2004年至2008年，污水排放量年增长率达到18%，从482亿吨增长至572亿吨。预计在2010年，中国的污水排放将达到640亿吨。中国持续的工业化、城市化进程和经济的快速增长，是导致污水排放量连年上升的主要原因；而与此相对的是，中国的污水处理厂却基本上未能实现满负荷的运行。以2008年为例，中国污水处理厂的处理污水量仅仅达到的设计负荷的64%，主要的原因在于运营费用过高。在这种情况下，中国的污水处理行业将需要更多的投资和更先进的技术。在第11个5年计划之间（2006年至2010年），政府预计在水处理方面投入超过3000亿元人民币。截至2009年，中国一共有1572座污水处理厂，同时2063家在建。
随着社会经济和城市化进程的发展，水资源紧缺和水环境污染已成为本世纪全球性问题并且日趋严重。甚至有人认为：水的问题有可能超过能源问题而成为 21 世纪世界上最为重要的问题。因此，必须对水的问题予以高度重视。而正确掌握和合理利用现有水处理技术并研究新的水处理技术是解决水环境污染和合理利用水资源的重要途径，作为水处理工作者，更有责任直面问题，积极探索和正确把握未来水处理技术的发展动向。鉴于此，通过对我国水处理技术发展现状的回顾和当前水处理常用模式及所面临问题的分析，对我国水处理技术的发展趋势进行了展望。
一、水处理技术的发展现状及其存在模式水处理技术的发展现状
我国有文字记载的给水处理从明矾净水开始，而比较完整的现代自来水厂是创建于1882 年的上海杨浦水厂。此后净水技术经历了简单沉淀，慢滤处理，依靠外国专家“照搬照抄”新建大型水厂，采用平流池、双层过滤技术以及絮凝、消毒等。20 世纪 60 年代以后，城市供水全面普及，给水处理从苏联模式中走了出来，在学术理论、规范制定、人才培养、设备供应等方面逐渐形成了自己的体系。如在水处理中开始注重投药后的混合，采用静态管道混合器等“细节”，推广应用了絮凝等技术，在减少水头损失、提高絮凝效果、降低药量消耗等方面进行了许多研究；引进浅层沉降理论，对平流池的设计进行了改进，对滤池配水有了相应的研究，对混凝剂有了应用。世纪 80 年代以后，随着改革开放的深入，给水处理引进吸收了外国先进技术和设备，提高了絮凝加药的自动化水平，开始了提高水质和微污染水源处理技术的发展，消毒剂广泛使用并呈多样化趋势，供水管网水质实现了自动检测，常规水处理技术得到加强。目前，对于经济发展带来的水源污染的生物预处理技术及臭氧活性炭等水的深度处理技术在向实用化发展中，小型膜处理设备也已应用于高品质饮用水处理系统之中。
与此同时，在工业给水处理上也进行了许多研究和应用，如用混凝沉淀和过滤方式进行工业用水的预处理，用离子交换、软化、除铁等进行锅炉用水的处理，但是在工业循环水处理上由于缺乏自主技术，早期沿用了外国自来水处理中水质稳定的概念，片面地以控制 CaCO3 结垢为主，忽略了结垢的其他盐类和化合物，对工业水温度变化的特点和水的腐蚀以及水中菌、藻等引起的微生物黏泥的影响未予以考虑，走了弯路。目前工业循环水处理上则主要以投加缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等化学药剂为手段来控制水的腐蚀、结垢和微生物黏泥。需要说明的是在工业水处理中的缓蚀剂 20 世纪 60 年代以采用铬酸盐和亚硝酸盐为主，由于毒性大，至 20 世纪七八十年代受到环境保护的限制逐渐为磷酸盐所取代。然而，近年来由于磷的随水排放又引起了水域富营养化而产生“赤潮”公害，各国已纷纷提出禁磷或限磷要求，因而有机系列的钼系、钨系、硅系等无公害水处理缓蚀剂相继得到开发并逐渐推广应用。
阻垢剂方面，曾用木质素、淀粉类及腐植酸类，目前应用最广的为有机磷酸盐和高分子聚羧酸类。杀菌剂方面早期如氯、次氯酸钠、次氯酸钙等最为普遍，后来又发展了二氧化氯等。然而氯消毒后产生的副产物三卤代甲烷(THM3)现已确认为致癌物质，因而目前使用的杀菌灭藻剂已扩大到臭氧、过氧化氢等非含氯的氧化型杀菌剂以及以季铵盐如十二烷基二甲基苄基溴化铵为代表的非氧化型杀菌剂。
在废(污)水处理上，目前主要采用中和、沉淀、曝气、生物处理、混合稀释和过滤等手段，处理的目的是基本满足排放水质的要求，并且，总体处理率不是很高。
养殖水处理方面，自 20 世纪 60 年代以来，一些国家如日本、美国、德国、加拿大、丹麦等，已经先后不同程度地开展了循环水养殖水处理技术的研究。目前，国外已将臭氧、紫外线与生物滤器等水处理技术和设施广泛应用于水产养殖，而且向机械化、现代化方向发展。我国在这方面起步较晚，但近些年来发展比较迅速，在广大科技工作者的一致努力下，已经取得了一系列的成就，发展了各种各样的循环养殖水处理设施。目前水处理应用的几种主要模式
1）污水处理
目前应用最为广泛的污水处理模式，该模式以曝气池（氧化沟）、二沉池为主要功能单元，其中根据曝气池（氧化沟）内构筑物建造形式的不同又可以区分多种
水处理工艺。该模式主要应用于城市生活污水和工业废水的处理，处理目标以达到污水排放要求为标准，如将氨氮、化学耗氧量分别降至 5 25mg/L 和 50 100mg/L 以下。
2）饮用水处理
2001 年 6 月 7 日，我国颁布了新的《生活饮用水卫生规范》，其中要求生活水的 CODMn小于 3mg/L；2000 年 1 月 1 日实施的《地表水环境质量标准》要求水源处理出水中氨氮质量浓度在 0.5mg/L 以下。这些相关标准的执行，对于水处理来说其出水水质标准有很大的提高，并且国家还在考虑制定水质的行业标准。对经济技术发达地区和城市在保障公共健康的基础上将提出更高的水质标准，除严格控制有毒有害的项目外，还将增加微生物项目，同时，还考虑适当提高水质的感观性项目和要求，以适应生活水平提高的需求。应该指出，当前常规水处理达不到对 COD 和氨氮去除的要求，投加高剂量的氯气消毒又会导致三卤
甲烷和卤乙酸等有致突变作用的消毒副产品，对水的饮用安全构成威胁。氨氮的去除有赖于生物预处理，色、嗅、味等的改善需要利用活性炭或臭氧活性炭的吸附和生物降解等工艺。所以考虑增加预处理或深度处理环节是当前提高供水水质的必需工作。
从国内外目前的研究看，将各种预氧化处理(臭氧、高锰酸钾、二氧化氯、过氧化氢)、生物处理和活性炭吸附与常规处理联合起来，优化组合新的净水工艺，是当前受污染水源水水质净化的基本技术对策。
3）纯净水处理
4）锅炉水处理
二、水处理技术的发展趋势
纵观上述水处理技术的发展现状和我国当前水处理所面临的问题，研究国外水处理技术的发展历程，结合新世纪合理开发利用水资源的要求，可对我国水处理技术粗略勾勒出如下的发展趋势。常规水处理
以去除悬浮固体，胶体及细菌为目的的常规工艺对色度、氨氮、耗氧量不能有较好的去除效果现行的“混凝 沉淀 过滤 消毒”的常规处理组合仍将在新世纪的初期得到延续，但不是简单重复，而应是“强化”或“优化”了的工艺组合，并针对不同的水源条件和水质要求，辅以预处理和深度处理。
当原水中氨氮、亚硝酸盐含量高，有机物多，较易生物降解时，采用生物预处理将是适宜的，因出水水质可得到全面提向，运转费低廉。当原水中有机物量多且较难降解时，为保证净水厂出水水质全面达到规定的有机物(包括消毒副产物)指标与使出水降低致突活性(Ames 试验呈阴性)，采用活性炭过滤将是必要的，是今后发展的方向。生物预处理
生物预处理技术可以有效去除原水中的氨氮及可部分降解有机物。针对当前水体污染状况及趋势，生物预处理工艺作为去除氨氮的有力武器在很长一段时间内将不会改变，但目前还需要进行实际应用方面的广泛研究，特别是对含藻水处理中应对暴发期的工艺措施进行更为广泛深入的研究。
藻类密度一般较小，因而其絮体不易沉淀，采用气浮则可以取得较好的除藻效果。气浮法的主要问题是藻渣难以处理，气浮池附近臭味重，操作环境差。深度处理技术
目前我国尚在应用研究阶段的臭氧氧化、臭氧活性炭吸附等水的深度处理技术在欧美等发达国家已广泛应用，该技术已引入到我国水处理技术上来，但吸收、转化和应用工作应有一段时间。水处理药剂的发展
消毒杀菌方面，THM3 的问题虽已经引起世界的关注，但目前为止我国限于技术和经济条件，液氯消毒仍为大多数水厂所采用。随着国外研究开发出新的高效、低毒或无毒替代品，我国将会逐渐限制、淘汰液氯杀菌的方式。工业水处理中的药剂将从有毒有公害的药剂向低毒、无毒、无公害药剂方面发展，由不易生物降解药剂向易生物降解方面发展，由单一的水处理药剂向复合的多功能药剂方面发展。膜处理技术
膜技术是利用离子交换膜或有机高分子合成膜组成的技术，近年来发展迅速，对于水 质处理，可能是 21 世纪的革新技术。
膜处理技术被誉为 21 世纪水处理技术的关键技术，是替代传统工艺的最佳选择。膜分离技术的主要作用原理是以压力梯度为驱动力，利用特定膜的透过性能分离水中离子、分子和杂质而进行的滤膜机械筛分作用，是膜技术从化工领域向水处理领域、发展的结果。近10 年来我国主要用于桶装、瓶装高品质饮用水的处理，欧美则已建成了日处理水量几万到几十万立方米规模的水厂。目前膜处理技术在水处理方面的主要应用有反渗透(Reverse Osmotic，RO)、电渗析(Electrodialysis，ED 或 EDR)、钠滤(Nanofiltration，NF)、超滤(Ultrafiltration，UF)和微滤(Microfiltration，MF)等5种。UF和 MF 运行所需压力低，膜的成本低，可替代传统水处理的混凝过程，值得推广；而 RO 和NF 可分离直径达 0.0001μm 到 0.001μm 的颗粒，对病毒、有机物和溶解性无机物均能有效去除，既可用于工业水处理也可用于饮用水处理，能避免化学药剂投加产生的问题和常规消毒副产物生成，特别是解决了 20 世纪 90 年代以来新发现的常规方法不能除去和杀死隐性孢子虫的问题。随着饮用水水质要求的提高和膜技术的发展，膜技术和膜产品将会得到广泛的开发和应用。但膜组件的集成化，膜破损的检测，膜污染的控制及洗涤，膜处理中污排水的处理及膜成本降低等等问题还需深入研究。
微滤、超滤与反渗透是靠压力驱动使水透过半透膜，而将水中所含杂质：胶体、无机离子、有机物、微生物等截留的过滤技术。它们的区别主要是膜的孔径和截留粒子成分子的直径不同。一般颗粒介质(砂、煤等)过滤技术可去除 2—5μm 以上的粒子。微滤可以去除 0.1—0.2μm 的粒子，能将绝大多数形成浊度的粒于去掉。超滤可去除 0.005μm、含分子量 1000 以上的粒子，包括细菌、病毒。反渗透则可去除 0.3—1.2nm 大小的有机物(分子量 200—500)与无机离子，用于除盐、海水谈化。纳滤是一种低压反渗透，可去除纳米级的粒子、有机物(分子量 300)、无机离子，用于软化、除盐。
膜技术的应用需与其他技术(如前处理、后处理)组合才能充分发挥其特点。水质好的原水，可经微滤、消毒就能供饮用。澳大利亚一公司生产的微滤膜设备可定期自动冲洗(防堵塞)或用药剂清洗(宁波自来水公司已引进该设备生产纯净水出售)。对于含盐量高、硬度高并受有机物污染的原水可最终采用反渗透制取优质水。考虑到需要保留一些有益于健康的离子，则可在反渗透后进行矿化、钙化等处理，或者采用纳滤，少去除离子。膜技术的应用中，关键是防止膜污染。无机盐形成的垢，有机物的粘附与微生物的积累、滋长都会造成膜的堵塞，降低膜的通水量(如维持温水量则需增加进水压力)。因此，根据原水水质选择必需的前处理格外重要，否则合影响膜的使用寿命，使膜更换频繁，增加运行成本。
针对膜上不同的污染，选用清洗液定期对膜进行清洗，也是膜技术应用中的重要环节。一些国家在研究用微滤与超滤来取代常规的净水工艺，结果表明：技术是可行的，但从经济上考虑需慎重。随着有机膜的大量应用、膜的高速率生产使膜的成本迅速下降，可以认为膜技术在给水事业上会得到越来越多的应用。分质供水和水的高效利用技术
水的循环利用技术和废(污)水处理回用技术都将会迅速得到发展，这是当前水资源紧缺的现实要求和水处理技术水平提高的具体表现。水的高度循环利用和回用将节约大量水资源，缓解水危机和满足可持续发展及环境保护的要求，也会推动水处理产业的发展壮大，并最终形成一个高度发达的水工业体系。
第三篇：先进制造技术的现状和发展趋势
先进制造技术的现状和发展趋势
摘要
近年来, 制造业出现了世界范围的研究并采用“先进制造技术”的浪潮，先进制造技术已成为当代国际间的科技竞争的重点。本文论述了先进制造技术的发展现状与发展趋势，指出：信息化、精密化、集成化、柔性化、动态化、虚拟化、智能化、绿色化将是未来制造技术的必然发展方向。
1.先进制造技术简介
1.1先进制造技术的定义
先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。它集成了现代科学技术和工业创新的成果，充分利用了信息技术，使制造技术提高到新的高度。先进制造技术是不断利用新技术逐步发展和完善的技术，因而它具有动态性和相对性。先进制造技术以提高企业竞争能力为目标,应用于产品的设计、加工制造、使用维修、甚至回收再生的整个制造过程，强调优质、高效、清洁、灵活生产，体现了环境保护与可持续发展和制造的柔性化。
1.2 先进制造技术的内涵和技术构成
先进制造技术的技术构成可以分为以提高生产效率和快速响应市场需求为目的的技术构成和以满足特种需求为目的的技术构成。
以提高生产效率和快速响应市场需求为目的的技术构成强调制造系统与制造过程的柔性化、集成化和智能化。包括：
(1)系统理论与技术(着重制造系统组织优化与运行优化,以提高制造系统的整体柔性与效率)。
(2)制造过程的单元技术(着重制造过程的优化,以提高单元的效率与精度)。系统理论与技术涉及范围包括：CIMS、敏捷制造、精益生产、智能制造等。制造过程单元技术涉及的范围包括：设计理论与方法、并行工程、系统优化、运行、控制、管理、决策与自组织技术、虚拟制造技术、制造过程智能检测、信息处理、状态检测、补偿与控制、制造设备的自诊断与自修复、智能机器人技术、智能数控技术、精密成型技术等。
以满足特种需求为目的的技术构成使传统制造工业与加工方法发生根本变化，其技术构成包括：
(1)精密与超精密加工、细微与超细微加工技术等。
(2)快速成型制造(RPM)；激光加工；电子加工；离子加工；化学加工技术等。
先进制造技术在不同发展水平的国家和同一国家所处的不同阶段，先进制造技术的内涵和技术构成是不同的。
1.3先进制造技术的分类
(1)现代设计技术：现代设计技术是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案并使方案付诸实施的技术。它是一门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。现代设计技术主要包括：现代设计方法，设计自动化技术，工业设计技术。
(2)先进制造工艺：现代制造工艺技术主要包括精密和超精密加工技术、精密成型技术、特种加工技术、表面改性、制模和涂层技术。
(3)自动化技术：自动化技术包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等。
(4)系统管理技术：系统管理技术包括工程管理、质量管理、管理信息系统等，以及现代制造模式(如精益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等)、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等生产组织方法。
2.我国先进制造技术的发展状况
(1)在设计方面，计算机助设计(CAD)技术普及化。计算机辅助设计(CAD)技术，是电子信息技术的一个重要组成部分，是促进科研成果的开发和转化，促进传统产业和学科的更新和改造，实现设计自动化，增强企业及其产品在市场上竞争能力，加速国民经济发展和国防现代化的一项关键性高新技术，也是进一步向计算机集成制造(CIMS)发展的重要技术基础。CAD技术的广泛应用，提高了我国企业整体的设计水平和产品开发能力。以二维CAD和产品数据管理为重点，在软件市场和企业应用方面得到充分的发挥。
(2)在应用方面，各种高新技术发展迅速，并取得了显著的成效。主要表现在以下几个方面：快速原型制造技术由起步迈向成熟，应用初具规模；精密成形与加工技术水平显著提高，在汽车零部件、重大装配制造中获得广泛应用；热加工工艺模拟优化技术取得重要进展，使材料热加工由“技艺”走向“科学”；激光加工在基础研究和技术开发方面有实质性进展，产业应用获得经济效益；数控技术取得重要进展，国内市场占有率有所提高；现场总线智能仪表研究开发获重要进展，应用已有一定的基础；现代集成制造系统研究和应用取得突破，在国际上已占有一席之地。
(3)在管理方面，新生产模式的研究和实践具有特色，推动了我国制造业的技术进步和管理现代化。通过学习和引进工业发达国家的先进管理经验，采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产(JIT)，敏捷制造(AM)，精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术，通过精简机构、减少管理层次和消除各种浪费现象，显著提高了企业的经营效益。
3.先进制造技术的前沿
3.1无余量精密成形技术
目前，某些中小零件经过精密成形制成的，可以做到不经切削加工或极少余量加工即可装配，因此国外某些学者提出成形的工件应该由“接近零件形状(Near Net Shape Products)”向“完全成零件形状(Net Shape Products)”发展, 即所谓的“净成形技术(Net Shape Technique)”。
3.2毫微米技术与微型机械
“毫微米技术”又称之为“超精密工程”，是高精度加工的技术前沿，据预测到2000年，普通加工、精密加工和超精密加工的精度可分别达到1um，0.01um和0.001um(毫微来一一纳米)，而且“超精密工程”正在向原子级加工精度逼近。毫微米技术的发展还引发了微型机械的出现。微型机械是机械技术与电子技术在毫微米水平上相融合的产物。国外有人将毫微米技术与微型机械称为“21世纪的核心技术”。
3.3自由造型制造与快速零件制造技术
近年来国外正在发展一种崭新的称为快速零件制造一的新技术，它是将 与各种自由造型制造等新的制造技术直接结合起来，从而使直接生产出零件的实体物理模型、样件、铸模或冲模。的出现将是制造技术的一场新的变革，它将使传统的金属切削加工技术面临被部分或逐步替代的挑战。
3.4新型材料的成型、加工技术
随着材料使用结构的不断变化, 新型材料的成形、加工技术的重要性越来越突出，未来的重点是超硬材料、功能梯度材料、复合材料、工程陶瓷、非晶微晶合金及各种功能材料的某些崭新的成形，加工技术将不断出现并得到应用，如未来的超导材料成形加工技术等。
3.5极限条件下的成形加工技术
下个世纪人类的活动区间将从陆地扩展到空间和海洋。宇航工程及海洋工程提出了极限条件下真空、失空、水下高压等的成形加工技术要求，其中最重要的是空间焊接及水下切割、焊接技术。
4.先进制造技术的发展趋势
4.1信息化
信息化是制造技术发展的生长点，信息技术正在以人们难以想象的速度高速发展。网络技术特别是Internet/Intranet/Extranet技术的迅速发展，正在给制造业带来新的变化和重大影响，制造网络化是现代制造业发展的主要趋势之一。基于网络的制造技术（NMT）是指网络技术和制造技术相结合的有关技术和研究领域。NMT的技术内容框架由计算机网络技术和数据技术及其支撑下的基于网络的制造系统管理和营销技术群、基于网络的产品设计与开发技术群、基于网络的制造过程技术群、基于网络的系统集成技术群构成。NMT具有一系列的创新功能特点，如时域特点、空间特点、生产方式特点、组织模式特点等。4.2精密化
现代高新技术产品需要高精度制造，社会的发展对机械产品的质量提出了越来越高的要求。这决定了发展精密加工、超精密加工技术是机械制造未来的一个重点。目前，加工制造技术向着超精密、超高速、创新装备的方向发展。
4.3集成化
计算机集成制造(CIM)是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造企业的生产效率和响应能力。因此，企业的所有功能信息和组织管理都是一个集成起来的整体的各个部分。其通俗含义就是用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造，求的企业的总体效益。SIM的实现方法就是CIMS。
理想的CIMS能够实现5个R：在正确的时间(Right time)将正确的信息(Right information)送到正确的地点(Right place)的正确的人(Right person)，从而帮助他做出正确的决策(Right decision)他通过管理、生产控制、工程设计等子系统的集成，使企业具有快速响应市场的能力(T)、较好的产品质量(Q)、较低的生产成本(C)和较好的服务(S)。
现代制造业的方向并不只是计算机的集成，信息的集成，而是人、技术、组织的整体集成，包括功能集成、组织集成、信息集成、过程集成、知识集成和企业间的集成。
4.4柔性化
柔性制造系统(FMS)集高效、高质量、高柔性三者于一体，它既是CIMS的重要组成部分，也是当前和未来制造业的一个主要生产系统，故发达国家都把FMS当作是制造业自动化的一个重点发展领域。目前，FMS在发达国家已发展成熟，并正向规模大型化、功能复杂化(柔性制造车间)及小型化、简单化(FMC)这两极方向发展。
80年代中期以来，国外的柔性制造设备开始与CAD/ CAPP/ CAM 等自动化技术和生产管理中的MIS等进行集成，借助计算机和网络技术，将企业所有的技术、信息、管理功能和人员、财务、设备等资源与制造活动有机结合在一起，向CIMS发展，构成一个覆盖企业制造全过程(产品订货、设计、制造、管理营销)，能对全厂物质流、能量流、信息流进行有效控制和集成管理的完整系统，实现全局动态综合优化、协调运作和整体高柔性、高质量、高效率，从而创造出巨大生产力。
现在柔性化不仅是指企业的制造技术柔性化，还包括生产方式柔性化，管理模式柔性化。
4.5动态化
由于先进制造技术本身是针对一定的应用目标、不断吸收各种高薪技术逐渐形成、不断发展的新技术，因而其内涵不是绝对的和一成不变的。
4.6虚拟化
虚拟制造系统(VMS)是指在虚拟环境下，以图形虚拟和仿真技术为前提，通过不消耗实际资源和能量的生产活动，生产可视的虚拟产品，并具有现实制造系统所具有的一切特征、功能及运行机制从而做出可制造性和可装配性评价及产品性能预测，做出收益和风险评价，并发现潜在的问题。
VMS是集CAD/CAM技术、计算机技术、可视技术、并行工程、快速原型虚拟逼真设计等多学科先进技术的综合应用。其关键技术中最核心的是：虚拟环境下服务于产品全生命周期的建模、分布式并行协同求解技术、全局最优化决策理论与技术，实现虚拟制造系统对实际制造系统映射的虚拟设备、虚拟传感器、虚拟车间和工厂的建立基于真实动画感的产品制造、装配、生产调度过程仿真等。
VMS的应用可以缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高对市场变化的响应能力。
4.7智能化
智能制造是指综合利用各个学科、各种先进技术和方法，解决和处理制造系统中的各种问题。系统能领会设计人员的意图，能够检测失误，回答问题，提出建议方案等。
智能制造技术旨在将人工智能融进制造过程的各个环节，通过模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中的部分脑力劳动，从而在制造过程中，系统能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能够自动调整其参数，以期达到最佳状态，具有自组织能力。
4.8绿色化
绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源利用的一种现代制造模式。其主要技术是：
(1)绿色设计技术。在产品设计阶段就考虑在其生命周期全过程的无污染、资源低耗和回收。
(2)清洁生产技术。清洁生产(Clean Production)或称清洁工艺(Clean Technology)技术，是近年来，根据社会、环境要求而发展的一种新型生产技术。它与一般的环保技术的区别在于要求将加工过程产生的废物减量化、资源化、无害化，使污染尽量消灭在生产过程之中，以达到末端排放最小的目的。
(3)拆卸回收技术。
(4)生态工厂的循环制造技术。
(5)ISO140000环保管理标准。
4.9快速化
快速化是指对市场的快速响应，对生产的快速重组。它要求生产模式有高度的柔性与高度敏捷性。快速化能强有力地推动着制造技术的进步与发展，它是先进制造技术发展的“动力”。
4.10全球化
新世纪制造业将从单一企业或企业集团为主的竞争模式发展成为完全调和、多企业共同合作的全球化生产体系的竞争，全球化的制造系统将成为21世纪的主要制造模式。面向全球制造环境(GME)的制造技术主要有：面GME企业动态联盟；面向GME的并行产品设计技术；面向GME的异地设计与制造技术；面向GME的产品信息集成技术；面向GME的并行产品集成开发系统等。
先进制造技术的竞争正在导致制造业在全球范围内的重组，新的制造模式不断出现，更加强调实现优质、高效、清洁、灵活的生产。
5．结束语
近几十年来，以微电子、信息、新材料、控制论、系统科学等为代表的科学与技术的迅猛发展及其在制造领域的广泛渗透、应用、融合与衍生，极大地拓展了制造活动的深度和广度，急剧地改变了现代制造业的设计方法、产品结构、生产方式、生产工艺和设备以及生产组织结构，产生了一大批新的先进的制造技术和制造模式。新世纪的制造业将成为发展速度快、技术创新能力强的技术密集乃至知识密集的产业部门。
工业发达国家都把先进制造技术作为国家级关键技术和优先发展领域。经过近几十年的发展，我国的制造工业已经取得了长足的进步。但和先进国家相比还存在很大差距。主要表现在：技术投入相对不足，原有技术基础和研究开发能力薄弱，制造业产品落后，技术水平低，信息含量少，更新换代慢，以及市场营销、经营管理、人才素质相对落后，缺乏国际竞争能力等方面。面对这样形势，我们必须注重科技人才的培养，大力发展对高新技术的研究，加强政策与法规建设，建立与发展我国自主的NC，CAD/CAM，FMS，CIMS，IMS等制造自动化单元技术，提高制造业现代化管理水平，发展适应我国国情的生产模式。努力缩小我国与先进国家之间的差距，使我国的制造业站在世界先进行列。
参考文献
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第四篇：浅析机电一体化技术的现状和发展趋势
焦作大学机电系毕业论文
摘要
摘 要
作为机电系的一名学生，将来工作学习都会以机电为主，所以必须掌握好各种机电的专业知识。机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，我会本着认真的态度对待专业课的学习，提高自己的专业素养。
接下来我将介绍一下机电一体化技术的基本概要和发展背景，综述国内外机电一体化技术的现状，分析机电一体化技术的发展趋势和前景。
关键词：机电一体化；制造技术；发展趋势；微电子技术；
焦作大学机电系毕业论文
Abstract
Abstract As a student of Electromechanical College, we will devote ourselves to mechanical and electronic, s so we should grasp all kinds of mechanical professional knowledge.The result of modern science and technology development is Mechatronics.I will study my specialized courses with serious attitude, and improve my professional attainments.Then I will introduce the basic overview of mechatronics technology and its development background, review its present situation at home and abroad, and finally, we will analyze its trend of development and prospect.Key words: Mechatronics;Manufacturing technology;Trend of development;Microelectronics technology
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目录
目录
1.引言………………………………………………………………………....4 2.机电一体化发展历程及概要………………………………….…...………5 3.典型机电一体化产品………………………………………………………7 4.机电一体化的发展趋势……………………………….………...…………8
4.1智能化………………………………………………………..…….…9 4.2模块化………………………………………………………….……..9 4.3网络化……………………………………………………………….10 4.4微型化……………………………………………………………….10 4.5绿色化………………………………………………………….……10 4.6系统化………………………………………………………….……11 4.7柔性化………………………………………………………….……11 5.我国发展“机电一体化”面临的形势和任务…………………………..12 6.我国发展“机电一体化”的对策………………………………………..13 7．结语…………………………………………………………………….…15 参考文献…………………………………………………………………...…16 致谢………………………………………………………………….………..17
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第1章 引言
1.引言
现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，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”为特征的发展阶段。
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第2章
机电一体化发展历程及概要
2.机电一体化发展历程及概要
自从电子技术一问世，电子技术与机械技术的结合就开始了，只是出现了半导体集成电路，尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后，“机电一体化”技术之后有了明显进展，引起了人们的广泛注意。
“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。
80年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。
关于“机电一体化”这个名词的起源，说法很多。早在1971年，日本“机械设计”杂志副刊就提出了“Electronics”这一名词，从图2-1可见它是融合机械技术、电子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴的技术。采用机电一体化技术设计和制造出的产品，称之为机电一体化产品。
图2-1 从系统科学的观点来看，机电一体化产品又可称之为机电一体化系统，它是集机械元件和电子元件于一体的复合系统。
信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型 5 焦作大学机电系毕业论文
第2章
机电一体化发展历程及概要
和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域。
进入90年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。
机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。
因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。
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第3章
典型的机电一体化产品
3.典型的机电一体化产品
机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床（图3-1）、机器人（图3-2）、汽车电子化产品（图3-3）、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。
图3-1 图3-2
图3-3 7 焦作大学机电系毕业论文
第4章
机电一体化的发展趋势
4．机电一体化的发展趋势
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。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。
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迅猛发展，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：①Mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；②机电一体化技术和产品得到了极大发展；③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。
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、通信技术等进入了机电一体化，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，由于人工智能技术、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，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。
我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，不取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉 焦作大学机电系毕业论文
第4章
机电一体化的发展趋势
综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：
4.1智能化
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
4.2模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。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、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
4.3网络化
20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和 9 焦作大学机电系毕业论文
第4章
机电一体化的发展趋势
飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。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是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system, CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
4.4微型化
微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。
4.5绿色化
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、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，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
4.6系统化 焦作大学机电系毕业论文
第4章
机电一体化的发展趋势
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受到动物的启发研制出来的。
今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物——系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。
4.7柔性化
未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
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第5章 我国发展“机电一体化”面临的形势和任务
5.我国发展“机电一体化”面临的形势和任务
机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。
(一)我国“机电一体化”工作面临的形势
1.我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度。
2.我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。
3.我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。
(二)我国“机电一体化”工作的任务
我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。
总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。12 焦作大学机电系毕业论文
第6章 我国发展“机电一体化”的对策
6.我国发展“机电一体化”的对策
(一)加强统筹安排，协调发展计划
目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。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，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，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“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!(二)强化行业管理，发挥“协会”作用
目前，我国“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”是很难的。因此，我国有必要明确一个“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覆盖面，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„„
(三)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，如尽快为外商到我国投资发展“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有机改造，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。
(四)突出发展重点，兼顾“两个层次” 焦作大学机电系毕业论文
第6章 我国发展“机电一体化”的对策
机电一体化产业覆盖面非常广，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。
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结语
结语
综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，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，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
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参考文献
参考文献
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致谢
致谢
三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的指导老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，常常让我感到“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。
感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！
这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意，同时也感谢学院为我提供良好的做毕业论文的环境。
最后再一次感谢所有在毕业论文中曾经帮助过我的张艳老师和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。
焦作大学机电系毕业论文
评语
第五篇：浅谈我国印前技术现状及其发展趋势
浅谈我国印前技术现状及其发展趋势
【摘要】
印前技术作为印刷产品链的龙头和基础，是印刷生产流程中最先完成从先进硬件应用到软件系统提升的关键环节，也是预先规划和解决印刷和印后加工各种问题的核心所在。印前技术在信息传播手段和方式的数字化与网络化整合中，已经实现了最终用户、产品设计人员和印前作业人员的作业集成，但他们对印刷产品，特别是高品质印刷产品的理解和表达方式，存在着理解和控制方法上的差异，使印刷质量的关键要素—“色彩”成为一种“困惑”，如何保证色彩的高保真、层次的完美以及细节的清晰再现是印前设计面临的最大挑战。
【关键词】
印前技术数字化彩色图像发展趋势创新
【正文】
我国印前技术现状
一、引言
当前的印前技术综合了计算机软硬件、信息数字化处理、网络传输、激光和新型感光材料等高新技术的发展，是具备数字化、网络化等特点的一门现代化技术.纵观我国印前技术现状，可发现其正处在模拟技术与数字技术并存的时代。一些先进企业正在向以数字、网络、多媒体技术为基础的数字化转变，而大多数企业仍然以模拟技术或半数字技术为主。对上述新技术的应用，整体水平还不高，多数还停留在单独使用阶段，尚未达到系统的整合应用，因而新技术的先进性没有得到充分发挥。
二、对印前的认识和实践
印前技术经过多年来日新月异的发展和变革，许多新技术在行业中得到推广与应用，使我国的印前技术进入数字化、网络化的新时代。我们在充分掌握世界先进技术的同时，也对印前现状有了新的思考。10多年来，随着印前技术的一次次变革以及电脑制版的普及，印前市场从暴利时代跌入低谷，市场发生很大变化。通过几年的实践和认识，印刷界对印前产生三种不同的经营模式：
1.印前被加强
一些印刷企业的领导，不受印前新技术变化快、工艺复杂、不断投资还不挣钱等消极因素的影响，仍然不断跟踪国际最前沿的顶尖技术，不断配置和升级最先进的数字印前系统，加强印前建设，创建企业的核心技术，用先进技术来提高质量和效率，并降低成本，增加效
益，从而使企业充满勃勃生机。
2.印前被分离
由于电脑制作的普及，各种类型的广告设计企业、图文制作中心遍地开花，印前发生了
结构性的变化。很多出版社把印前工艺中的部分重要技术工作移交到出版社自身建立的电脑
制作中心完成，或交由专业设计制作企业去做，使印刷厂印前部分重要工作被分离出去。
由于印前制作从印刷厂分离出去，许多设计制作中心的人员不了解印刷工艺，应用的电
子文件制作软件和制作方法不同，采用的工艺方法又不符合印刷工艺规范，色彩管理更是杂
乱无章，多只是根据屏幕颜色随意、盲目调色，加上缺少沟通，导致“各唱各的调，各走各的路”，不仅给印刷生产造成很多困扰和风险，也是造成印刷质量不稳定的原因之一。
3.印前被取消
由于电脑制作的普及，多类制作价格跌入低谷，如扫描价格由原来的每兆数据2元跌至
0.8元、0.5元，甚至0.3元，导致众多中小印刷企业的印前部门很难维系，甚至亏本。因此，这些印刷企业干脆将印前“下马”，外包出去。没有印前制作部门的印刷企业出现的问题很多，外来的文件经拼大版、出片、晒版后，印刷效果很难达到客户的数码样张效果，只能把印刷
机当作“调色工具”，导致调色时间长，活干得累，客户还不满意。有些明明是印前的问题，客户却认为是印刷质量不好，往往为此扣款，甚至重印。
三、印前存在的问题
1.先进技术用不好，不能充分发挥其先进性
仅以应用CTP技术为例，就存在以下问题。
（1）有些企业引进CTP技术后，只当作一台简单的印版输出设备使用，没有完成整个
流程的升级，没有把数字化工作流程、全程色彩管理、数码打样、油墨预置等先进技术整合在一起，建立数字化、标准化的操作模式，致使设备发挥不出其应有的效用。
（2）有些企业对CTP的管理不严、不细，导致印版质量不稳定。很多企业多管理粗放，操作马虎，往往出了问题再找原因，影响CTP的质量和效率。
（3）有些企业的CTP及其软件，没有开发应用当前国内外印刷界都在追求的高精细加
网技术。有的印制高档产品时仍用175lpi输出，显示不出印刷质量的明显提高。
2.先进的色彩管理技术没有得到有效应用
当前处于“彩色图像时代”，色彩问题始终是企业普遍存在的主要问题，主要有以下几种。
（1）客户的一些优质原稿，经复制色彩不能准确再现，甚至差距很大。
（2）客户的一些不符合印刷适性的原稿，经复制不能得到改善和提高。
（3）客户的同一原稿文件，经不同人员或不同时期复制，效果差异很大。
3.先进技术与专业人才的缺失，导致事倍功半
时下能较全面掌握印前新技术的高技能人才缺乏，导致企业引进新技术、新设备后，不
能很好消化、吸收，更不能结合本企业条件创造性地应用，使新技术的先进性发挥不出来，生产中往往事倍功半。国内多数印刷企业中，一线员工缺少应用的基础理论和专业技能，只
会遵循说明书简单操作，因此当应用新技术中遇到各种问题时，不能正确、全面、及时分析
和解决问题。
【印前技术未来发展趋势】
回顾近年来印前与数字技术领域的主要硬件设备已经成熟、技术新变革不多的现状，展
望印前技术软件与流程技术方法日新月异、功能不断完善与创新的发展，不难发现在印刷生
产流程整合中，印前技术凭借融合软硬件数字化优势的创新拓展，不仅使印前技术重新回归
到印刷生产流程的中心位置，而且使印前技术更加系统化地为印刷产品的跨媒体化拓展提供
各种解决方案。因此，创新将是未来印前技术发展的动力。
概括来讲，未来印前技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：
一、对印刷品的品质将会提出更高的要求
印前技术作为印刷产品链的龙头和基础，从面向高品质印刷需求来看,印前作业的专业
化服务是信息传播数字化发展的重要趋势，是印前作业从被动实现用户需求向主动创造用户
需求的应用创新，即印前作业在专业化的基础上，主动向上下游客户与相关领域拓展，逐步
与出版、设计、传媒等领域融合形成“媒体准备”的新作业与经营模式。
印前专业服务不仅能够承担更多控制整个印刷过程的责任，使出版商、设计师和客户无
须更深入了解印刷品质的诸多要求（如格式、精度、打样方式），也可以推动印前作业更广
泛地通过网络进行远距离的、快速的数据交换，为网络媒体、电子媒体等新领域提供专业级的、多元化的、动态的数字页面描述服务，使高精度、高品质的印前作业内涵创新拓展为跨
媒体的媒体准备和数字页面描述的专业作业手段。海德堡印通和方正畅流就是这类创新技术
产品的典型代表。
二、印刷迈向高效化
仅年来，“质量决定生存、效率决定发展、管理决定规模、增值决定效益”已经成为中
国印刷企业持续发展的原则，印刷工业的竞争焦点则聚焦在“优质前提下的工作效率提升”
这个主题，从而要求印刷企业采用整体解决方案来提升生产效率，如通过改善网络和减少印
刷准备时间来提升作业效率，通过各种在线处理过程来提升产品效率，通过采用更高速度或
更大规格的设备来提升生产能力。
印前技术满足高效率印刷需求的创新拓展主要是采用数字新技术，通过不断优化数据、完善细节，围绕“质量、效率、成本、增值”的主题来展开，从“数据流”、“控制流”、“管理流”和“增值流”四个层面来实施:
（1）印前技术面向“数据流”的效率提升
“数据流”是现代印刷生产的基础，印前技术对“数据流”的创新是满足现代印刷高效
率需求的关键。在数据流层面，印前技术需要主动围绕“现代印刷产品链”，优化图文采集、处理、编排以及页面描述中的数据处理方法和控制手段，实现页面内容描述数据、各种工艺
与管理控制数据的传递与变换畅通，通过有效提升页面数据的精准度，降低作业重复率与更
改率来提升印刷作业效率，如网屏汇智和柯达印能捷
（2）印前技术面向“控制流”的效率提升
“控制流”是现代印刷生产的保障，印前技术对“控制流”的创新是保证现代印刷高效
率的核心。在控制流层面，印前技术需要构建基于CTF/CTP的全数字化生产流程、CIP3/CIP
4印刷控制系统，在印前环节预测和规划印刷及印后需要补偿的相关数据，建立印刷生产系统的各种参数,达到设备基准稳定、数据传递正确、控制简单易行的目标，比如方正畅易。
（3）印前技术面向“管理流”的效率提升
“管理流”是现代印刷生产的核心，印前技术对“管理流”的创新是实现现代印刷高效
率的前提。在管理流层面，印前技术需要将数字化色彩管理平台、数字化生产平台以及ERP
生产管理平台有效融合，形成基于产品组成各生产要素、控制要素、管理要素和实现质量提
高、效率优化与成本降低，消除印刷产品生产中，特别是印前作业中的时间冗余、成本冗余
和人员冗余，比如海德堡印通。
（4）印前技术面向“增值流”的效率提升
“增值流”是现代印刷生产的目标，印前技术对“增值流”的创新是拓展现代印刷内涵
与外延的基础。在增值流层面，印前技术必须以创新观念和创新内容的应用方式，根据现代
印刷产品内容数字化属性的可扩展性将印刷产品表达的内容作为一种可持续应用的资源，对
内容资源进行全方位、深层次的开发利用，使各种传媒形式与优势内容资源紧密结合，为用
户提供高品质、高效率、满足各自不同需求和形式的多元化产品。
三、印刷的可靠性会明显提升
随着数字化进程的深入和用户需求的提升，现代印刷工业正在成为一个高可靠性行业，对印刷产品在时间、品质、成本、安全、环保上都提出了更高的可靠性要求，从而要求印前
技术在印前环节整体性地解决整个印刷生产流程中的不确定性问题，提升印刷生产过程及其
产品的可靠性。印前技术面向高可靠性印刷的创新拓展主要集中在以下三点：
（1）印前作业与客户间数字网络关联可靠性的优化
印前技术基于数字网络来构建印刷产品客户和印前作业之间的高可靠性电子联系是现
代印刷企业技术水准的重要标志，目前，这种印前技术的数字网络关联通过采用Internet或
卫星通讯设备，直接以远距离通讯方式进行数据交换,各种专业软件和数字平台也使得无论
页面内容，还是控制信息都得到最大程度的优化，使关联各方的经验获得最大程度的共享，有效确保了更高可靠性的实现。
（2）色彩管理系统的品质可靠性提升。
现代印刷产品的品质主要取决于印刷企业色彩管理系统的技术水平和控制精准度。色彩
管理系统通过数字进行色差、色域的描述与控制，能够消除样张与印品间的颜色误差，保持
样张与印品间的颜色一致性，使产品既能与样张在颜色、层次、清晰度上相一致，满足对页
面各要素的检核与修正要求，又能保持极高的可靠性。这类系统的代表有如GMG、EFI、X
－Rite的色彩管理系统。
（3）基于数字化生产流程的时间与成本可靠性提升
在信息传播和出版的市场化、个性化的发展中，如何缩短从原稿到读者手中的时间，并降低印刷品的成本日益重要。数字化生产流程既能适应大众化产品的生产工艺及方法，又能适应按需印刷用户的生产工艺及方法，还能够使产品成本最低化。
【结束语】
纵观现代印刷产业的发展现状，印前技术在整个印刷技术中仍居领先地位，印刷品质量的基础仍在于印前。未来，印前技术将从单一先进硬件主导时代，进入基于先进硬件的软件主导时代。印前与数字技术的软硬融合正在开创印刷工业应用先进数字技术进行印刷产品规划、工艺设计、过程与质量控制、印刷和印后加工优化的系统化解决和集群化控制的新时代。
【参考文献】
（1）殷幼芳：《印前现状的思考及未来看点》，科印传媒《印刷技术》，2009。
（2）【美】杰夫·杰克布森： 《印前技术的发展趋势》，《中国印刷》第七届世界印刷
大会特刊，2007。
（3）【美】Julie Shaffer：《印前技术和趋势预测》，2006。
（4）孙杰：《浅析印前技术创新拓展的三大方面》，《印刷技术》，2009。
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