1.5 機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用流程

機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，學(xué)科之間的交叉又十分復(fù)雜，這導(dǎo)致每個具體的機(jī)電一體化系統(tǒng)的開發(fā)都有自己的獨(dú)到之處。但實(shí)際上，機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用在其系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃階段是存在著一些普遍適用的規(guī)則、方法和規(guī)律的。而且只有在機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用過程中嚴(yán)格按照這些方法和規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)才能最大程度地實(shí)現(xiàn)令設(shè)計(jì)者和用戶滿意的系統(tǒng)，減少不必要的麻煩。機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用的流程圖與整體設(shè)計(jì)過程可分為可行性研究、技術(shù)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)運(yùn)行三個階段，如圖1-3所示。

1.5.1 可行性研究

可行性研究包括設(shè)計(jì)產(chǎn)品目標(biāo)、市場調(diào)研、產(chǎn)品總體方案設(shè)計(jì)和可行性論證。

（1）設(shè)計(jì)產(chǎn)品目標(biāo)和市場調(diào)研

在設(shè)計(jì)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用之前，需要對開發(fā)的新產(chǎn)品所實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)有初步的設(shè)定，接下來必須進(jìn)行詳細(xì)的市場調(diào)研，包括市場調(diào)查和市場預(yù)測。所謂市場調(diào)查就是運(yùn)用科學(xué)的方法，系統(tǒng)地、全面地收集所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的市場需求以及經(jīng)銷方面的情況和資料，分析研究產(chǎn)品在供需雙方之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移的狀況和趨勢；而市場預(yù)測就是在市場調(diào)查的基礎(chǔ)上，運(yùn)用科學(xué)的方法和手段，根據(jù)歷史資料和現(xiàn)狀，通過定性的經(jīng)驗(yàn)分析或定量的科學(xué)計(jì)算，對市場未來的不確定因素和條件做出預(yù)計(jì)、測算和判斷，為產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

市場調(diào)研的對象主要為該產(chǎn)品潛在的用戶，調(diào)研的主要內(nèi)容包括：市場對此類產(chǎn)品的需求量；該產(chǎn)品潛在的用戶有哪些；用戶對該產(chǎn)品的要求，即該產(chǎn)品應(yīng)具有哪些功能，具有什么性能；用戶所能承受的價格范圍等。此外，目前國內(nèi)外市場上銷售的該類產(chǎn)品的情況，如技術(shù)特點(diǎn)、功能、性能指標(biāo)、產(chǎn)銷量及價格、使用過程中存在的問題等都是市場調(diào)研需要調(diào)查和分析的內(nèi)容。

市場調(diào)研一般采用實(shí)地走訪調(diào)查法、抽樣調(diào)查法、類比調(diào)查法或?qū)＜艺{(diào)查法等。所謂走訪調(diào)查法是指直接與潛在的經(jīng)銷商和用戶接觸，收集和查找與所設(shè)計(jì)產(chǎn)品有關(guān)的經(jīng)營信息和技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息；類比調(diào)查法是指調(diào)查了解國內(nèi)外其他單位開發(fā)類似產(chǎn)品所經(jīng)歷的過程、速度和背景等情況，并分析比較其與自身環(huán)境條件的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)，以類推這種技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)的可能性和前景；抽樣調(diào)查法是指通過向有限范圍調(diào)查、收集資料和數(shù)據(jù)來推測總體的預(yù)測方法，在抽樣調(diào)查時應(yīng)注意問題的針對性、對象的代表性和推測的局限性；專家調(diào)查法是指通過調(diào)查表向有關(guān)專家征詢對設(shè)計(jì)該產(chǎn)品的意見。

最后對調(diào)研的結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)的分析，并撰寫市場調(diào)研報告。市場調(diào)研的結(jié)果應(yīng)能為產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)與細(xì)化設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。

（2）產(chǎn)品的總體方案設(shè)計(jì)和可行性論證

在系統(tǒng)的調(diào)查之后，要進(jìn)行產(chǎn)品總體方案的設(shè)計(jì)，包括：初步設(shè)計(jì)、建立數(shù)學(xué)與物理模型以及分析求解與試驗(yàn)?zāi)M。建立一個好的產(chǎn)品構(gòu)思，不僅能帶來技術(shù)上的創(chuàng)新，功能上的突破，還能帶來制造過程的簡化，使用的方便，以及經(jīng)濟(jì)上的高效益。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)鼓勵創(chuàng)新，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造能力和聰明才智來構(gòu)思和創(chuàng)造新的方案。

產(chǎn)品方案初步設(shè)計(jì)完成后，以方案圖的形式將設(shè)計(jì)方案表達(dá)出來。方案圖應(yīng)盡可能簡潔明了，并充分反映機(jī)電一體化系統(tǒng)各組成部分間的相互關(guān)系，同時應(yīng)便于后期的修改。接下來，就是系統(tǒng)的模型建立，包括物理模型和數(shù)學(xué)模型，并對其進(jìn)行分析求解和試驗(yàn)?zāi)M。

在產(chǎn)品的總體方案設(shè)計(jì)完成之后要對其進(jìn)行可行性的論證，可行性論證一般包括：投資必要性、技術(shù)可行性、組織可行性、風(fēng)險因素及對策和財(cái)務(wù)可行性等。可行性論證是運(yùn)用多學(xué)科知識的綜合性復(fù)雜系統(tǒng)工程，是系統(tǒng)開發(fā)前期工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，直接影響著后期工作的進(jìn)行，對系統(tǒng)開發(fā)的意義重大。

1.5.2 技術(shù)設(shè)計(jì)

技術(shù)設(shè)計(jì)包括產(chǎn)品功能與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、各子系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和樣機(jī)試制，其中詳細(xì)設(shè)計(jì)是指根據(jù)綜合評價后確定的系統(tǒng)方案，從技術(shù)上將其細(xì)節(jié)逐層全部展開，直至完成產(chǎn)品樣機(jī)試制所需全部技術(shù)圖樣及文件的過程。根據(jù)系統(tǒng)的組成，機(jī)電一體化系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)和檢測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具體包括機(jī)械本體及工具設(shè)計(jì)、檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人—機(jī)接口與機(jī)—電接口設(shè)計(jì)、伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。根據(jù)子系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)，詳細(xì)設(shè)計(jì)又可以分解為硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。除了系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)以外，在詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中還需完成后備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)說明書的編寫和產(chǎn)品出廠及使用文件的設(shè)計(jì)等。在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，詳細(xì)設(shè)計(jì)是最繁瑣費(fèi)時的步驟，需要反復(fù)修改，逐步完善。

在各子系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)完成之后，即可進(jìn)行樣機(jī)試制，根據(jù)制造的成本和性能試驗(yàn)的要求，一般制造幾臺樣機(jī)供試驗(yàn)使用。

1.5.3 試驗(yàn)運(yùn)行

樣機(jī)組裝之后，即可進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行，樣機(jī)的試驗(yàn)可分為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和實(shí)際工況試驗(yàn)，通過試驗(yàn)考核樣機(jī)的各種性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，以及考核樣機(jī)的可靠性。如

圖1-3 機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用流程圖

果樣機(jī)的性能指標(biāo)和可靠性不滿足設(shè)計(jì)要求，則要修改設(shè)計(jì)，重新制造樣機(jī)，重新試驗(yàn)；如果樣機(jī)的性能指標(biāo)和可靠性滿足設(shè)計(jì)要求，則進(jìn)入產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)階段。

產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)階段實(shí)際上是產(chǎn)品的試生產(chǎn)試銷售階段。這一階段的主要任務(wù)是跟蹤調(diào)查產(chǎn)品在市場上的情況，收集用戶意見，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和制造方面存在的問題，并反饋給設(shè)計(jì)、制造和質(zhì)量控制部門。

經(jīng)過小批量試生產(chǎn)和試銷售的考核，排除產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中存在的各種問題后，即可進(jìn)入正常生產(chǎn)階段。