（周国松¹，王永刚²，李瑜³

1西宁百工物资租赁有限公司，青海西宁 810000

2青海楚鑫建设工程有限公司，青海西宁 810000

3青海昆仑黄金有限公司，青海海西 817000）

摘要：智能制造作为工业转型的核心方向，对机电一体化系统的集成性与适应性提出了全新要求。机电一体化系统作为智能制造的核心执行单元，其与制造流程的融合深度、对动态生产环境的适应能力，直接决定智能制造的落地成效。本文以智能制造环境为背景，阐述机电一体化系统集成优化与适应性设计的核心内涵及现实意义，分析当前系统在集成架构、数据交互、动态响应等方面存在的问题，从架构重构、技术融合、设计创新三个维度提出针对性策略，旨在为机电一体化系统适配智能制造需求提供科学路径，推动智能制造向高效化、柔性化发展。

关键词：机电一体化系统；智能制造；集成优化；适应性设计；工业转型

引言

在工业4.0理念的推动下，智能制造已成为提升产业竞争力的关键抓手，其核心特征表现为生产流程的智能化、生产要素的协同化、生产响应的柔性化。机电一体化系统融合机械、电子、信息等多学科技术，是实现智能制造设备自动化、生产过程精准化的核心载体。当前，传统机电一体化系统存在集成度低、数据孤岛突出、对生产环境变化响应滞后等问题，难以适配智能制造中多设备协同、多任务切换、个性化生产的需求。在此背景下，开展机电一体化系统的集成优化与适应性设计研究，破解系统与智能制造环境的适配难题，对于加速工业转型、提升智能制造水平具有重要的理论与实践价值。

一、智能制造环境下机电一体化系统的核心诉求

（一）集成优化的核心内涵

智能制造环境中，机电一体化系统的集成优化并非简单的设备连接，而是以数据为纽带，实现系统内部各模块、系统与制造流程、系统与上层管理平台的深度融合。其核心内涵包括三个层面：一是内部集成，即机械结构、电子控制、传感检测等模块的无缝衔接，确保系统运行的协同性；二是过程集成，将系统纳入智能制造全流程，实现与仓储、物流、加工等环节的流程联动；三是数据集成，打通系统与MES、ERP等管理系统的数据通道，实现生产数据的实时共享与高效利用，为智能制造的智能决策提供支撑。

（二）适应性设计的核心指向

适应性设计聚焦机电一体化系统对智能制造动态环境的适配能力，核心指向包括柔性化、模块化与可重构性。柔性化要求系统能够快速响应产品规格变化，通过参数调整或局部结构优化实现多品种生产；模块化强调将系统拆解为标准化模块，通过模块组合满足不同生产需求，降低改造难度；可重构性则要求系统在面对生产规模扩大、工艺升级时，能够通过结构调整或功能扩展实现性能提升，避免系统整体更换带来的资源浪费，保障系统在智能制造全生命周期内的适配性。

（三）与智能制造的适配逻辑

机电一体化系统与智能制造环境的适配呈现“需求牵引-技术支撑”的双向逻辑。一方面，智能制造对高效生产、柔性制造、智能管控的需求，牵引机电一体化系统从单一执行功能向集成化、智能化方向升级；另一方面，机电一体化系统的集成优化与适应性提升，为智能制造提供了可靠的技术载体，其数据交互能力与动态响应能力，保障了智能制造中生产指令的精准执行、生产过程的实时管控与生产资源的优化配置。两者的深度适配，是实现智能制造“感知-决策-执行”闭环的关键。

二、机电一体化系统适配智能制造的现存问题

（一）集成架构不完善，协同能力薄弱

当前部分机电一体化系统采用传统分散式架构，各模块独立运行，缺乏统一的控制中枢，导致系统内部协同效率低下。在与智能制造流程集成时，由于缺乏标准化的接口与通信协议，系统难以与其他设备及管理平台实现无缝对接，形成“数据孤岛”。这种集成短板不仅导致生产指令传递滞后，还使得系统无法及时获取上下游环节的生产信息，难以参与智能制造的全局协同，制约了整个制造流程的运行效率。

（二）数据交互不畅，智能决策支撑不足

数据交互能力不足是机电一体化系统适配智能制造的突出瓶颈。部分系统的数据采集范围有限，仅能获取设备运行状态等基础数据，无法满足智能制造对全流程数据的需求；数据传输方式单一，传输速率与安全性难以保障，易出现数据丢失或延迟；同时，系统缺乏数据处理与分析能力，无法将采集到的数据转化为有价值的决策信息，导致智能制造的智能决策环节缺乏有效的数据支撑，难以实现生产过程的精准调控。

（三）适应性设计滞后，动态响应能力差

传统机电一体化系统多采用固定化设计模式，结构与功能较为单一，难以适配智能制造的动态需求。在面对产品型号切换时，系统调整周期长、成本高，无法满足柔性生产要求；在遭遇生产负荷变化、设备故障等突发情况时，系统缺乏自主调整能力，需依赖人工干预，导致生产中断或效率下降。此外，部分系统的模块化程度低，功能扩展困难，无法适应智能制造中工艺升级、产能提升等长期发展需求。

三、机电一体化系统的集成优化与适应性设计策略

（一）重构集成架构，强化协同能力

以协同高效为目标，重构机电一体化系统的集成架构。构建“集中控制-分布式执行”的系统架构，设立统一的控制中枢，实现对机械、电子、传感等模块的集中管控，提升系统内部协同效率。制定标准化的接口与通信协议，采用工业以太网、5G等技术，打通系统与其他制造设备、管理平台的数据通道，实现生产指令、设备状态、工艺参数等数据的实时交互。同时，引入工业互联网平台，将多个机电一体化系统纳入统一管理，实现制造流程的全局协同与资源优化配置。

（二）融合智能技术，提升数据处理能力

推动机电一体化系统与智能技术深度融合，强化数据处理与决策支撑能力。在数据采集环节，集成多类型传感器，实现对设备运行、生产工艺、环境参数等多维度数据的全面采集；在数据传输环节，采用加密传输技术与边缘计算节点，保障数据传输的安全与高效，减少数据延迟；在数据处理环节，嵌入人工智能算法与大数据分析模块，对采集到的数据进行实时分析，实现设备故障预警、生产工艺优化等智能决策支持，为智能制造的精准管控提供数据保障。

（三）创新设计模式，增强动态适配能力

以柔性化、模块化为核心，创新机电一体化系统的适应性设计模式。采用模块化设计理念，将系统拆解为动力模块、控制模块、执行模块等标准化单元，通过模块的快速组合与更换，满足不同生产需求，缩短产品切换周期；引入参数化设计方法，通过控制软件调整系统运行参数，实现生产工艺的柔性调控；同时，在系统设计中预留功能扩展接口，采用可重构的机械结构，确保系统能够适应智能制造中工艺升级、产能提升等长期需求，提升系统的全生命周期适配性。

结束语

机电一体化系统的集成优化与适应性设计，是其适配智能制造环境的核心路径，直接关系到智能制造的落地成效。当前系统存在的集成架构不完善、数据交互不畅、适应性滞后等问题，制约了与智能制造的深度融合。通过重构集成架构、融合智能技术、创新设计模式等策略，能够有效提升系统的协同能力、数据处理能力与动态适配能力，推动机电一体化系统与智能制造环境的精准对接。未来，随着技术的不断进步，机电一体化系统将向更智能、更集成、更柔性的方向发展，为智能制造的高质量发展提供坚实支撑，助力工业领域实现全面转型。

参考文献

[1]马存彪.基于智能制造的盐湖提锂企业机电一体化管控模式探索[J].石化技术,2025,32(11):386-388.

[2]乔景振.智能制造中机电一体化技术的应用研究[A]2025年第四届工程技术数智赋能县域经济城乡融合发展学术交流会论文集[C].广西大学广西县域经济发展研究院,广西大学广西县域经济发展研究院,2025:2.

[3]苏光鹏.机电一体化系统在智能制造中的应用与发展[A]人工智能与经济工程发展学术研讨会论文集（三）[C].重庆市大数据和人工智能产业协会,重庆市大数据和人工智能产业协会,2025:2.