1.5 机电一体化技术的运用流程

机电一体化技术应用领域极其广泛，学科之间的交叉又十分复杂，这导致每个具体的机电一体化系统的开发都有自己的独到之处。但实际上，机电一体化技术的运用在其系统开发设计的总体规划阶段是存在着一些普遍适用的规则、方法和规律的。而且只有在机电一体化技术的应用过程中严格按照这些方法和规律进行设计才能最大程度地实现令设计者和用户满意的系统，减少不必要的麻烦。机电一体化技术运用的流程图与整体设计过程可分为可行性研究、技术设计和试验运行三个阶段，如图1-3所示。

1.5.1 可行性研究

可行性研究包括设计产品目标、市场调研、产品总体方案设计和可行性论证。

（1）设计产品目标和市场调研

在设计机电一体化技术应用之前，需要对开发的新产品所实现的目标有初步的设定，接下来必须进行详细的市场调研，包括市场调查和市场预测。所谓市场调查就是运用科学的方法，系统地、全面地收集所设计产品的市场需求以及经销方面的情况和资料，分析研究产品在供需双方之间进行转移的状况和趋势；而市场预测就是在市场调查的基础上，运用科学的方法和手段，根据历史资料和现状，通过定性的经验分析或定量的科学计算，对市场未来的不确定因素和条件做出预计、测算和判断，为产品的方案设计提供依据。

市场调研的对象主要为该产品潜在的用户，调研的主要内容包括：市场对此类产品的需求量；该产品潜在的用户有哪些；用户对该产品的要求，即该产品应具有哪些功能，具有什么性能；用户所能承受的价格范围等。此外，目前国内外市场上销售的该类产品的情况，如技术特点、功能、性能指标、产销量及价格、使用过程中存在的问题等都是市场调研需要调查和分析的内容。

市场调研一般采用实地走访调查法、抽样调查法、类比调查法或专家调查法等。所谓走访调查法是指直接与潜在的经销商和用户接触，收集和查找与所设计产品有关的经营信息和技术经济信息；类比调查法是指调查了解国内外其他单位开发类似产品所经历的过程、速度和背景等情况，并分析比较其与自身环境条件的相似点和不同点，以类推这种技术和产品开发的可能性和前景；抽样调查法是指通过向有限范围调查、收集资料和数据来推测总体的预测方法，在抽样调查时应注意问题的针对性、对象的代表性和推测的局限性；专家调查法是指通过调查表向有关专家征询对设计该产品的意见。

最后对调研的结果进行仔细的分析，并撰写市场调研报告。市场调研的结果应能为产品的方案设计与细化设计提供可靠的依据。

（2）产品的总体方案设计和可行性论证

在系统的调查之后，要进行产品总体方案的设计，包括：初步设计、建立数学与物理模型以及分析求解与试验模拟。建立一个好的产品构思，不仅能带来技术上的创新，功能上的突破，还能带来制造过程的简化，使用的方便，以及经济上的高效益。因此，机电一体化产品的设计应鼓励创新，充分发挥设计者的创造能力和聪明才智来构思和创造新的方案。

产品方案初步设计完成后，以方案图的形式将设计方案表达出来。方案图应尽可能简洁明了，并充分反映机电一体化系统各组成部分间的相互关系，同时应便于后期的修改。接下来，就是系统的模型建立，包括物理模型和数学模型，并对其进行分析求解和试验模拟。

在产品的总体方案设计完成之后要对其进行可行性的论证，可行性论证一般包括：投资必要性、技术可行性、组织可行性、风险因素及对策和财务可行性等。可行性论证是运用多学科知识的综合性复杂系统工程，是系统开发前期工作中的一项重要内容，直接影响着后期工作的进行，对系统开发的意义重大。

1.5.2 技术设计

技术设计包括产品功能与结构的设计、各子系统的详细设计和样机试制，其中详细设计是指根据综合评价后确定的系统方案，从技术上将其细节逐层全部展开，直至完成产品样机试制所需全部技术图样及文件的过程。根据系统的组成，机电一体化系统详细设计的内容包括机械系统设计、能量转换系统设计和检测控制系统设计，具体包括机械本体及工具设计、检测系统设计、人—机接口与机—电接口设计、伺服系统设计、控制系统设计及系统总体设计。根据子系统的功能与结构，详细设计又可以分解为硬件系统设计与软件系统设计。除了系统本身的设计以外，在详细设计过程中还需完成后备系统的设计，设计说明书的编写和产品出厂及使用文件的设计等。在机电一体化系统设计过程中，详细设计是最繁琐费时的步骤，需要反复修改，逐步完善。

在各子系统的详细设计完成之后，即可进行样机试制，根据制造的成本和性能试验的要求，一般制造几台样机供试验使用。

1.5.3 试验运行

样机组装之后，即可进行试验运行，样机的试验可分为实验室试验和实际工况试验，通过试验考核样机的各种性能指标是否满足设计要求，以及考核样机的可靠性。如

图1-3 机电一体化技术运用流程图

果样机的性能指标和可靠性不满足设计要求，则要修改设计，重新制造样机，重新试验；如果样机的性能指标和可靠性满足设计要求，则进入产品的小批量生产阶段。

产品的小批量生产阶段实际上是产品的试生产试销售阶段。这一阶段的主要任务是跟踪调查产品在市场上的情况，收集用户意见，发现产品在设计和制造方面存在的问题，并反馈给设计、制造和质量控制部门。

经过小批量试生产和试销售的考核，排除产品设计和制造中存在的各种问题后，即可进入正常生产阶段。