自動化技術概述

　　　　一、自動化技術

　　　　1．什么是自動化
　　　　
　　　　一提到自動化，人們很自然地就會想到銀行的自動取款機，只要你把卡片送入自動取款機，并輸進你的戶頭密碼及取款額，自動取款機就能很快地送出現款；自動包餃子機不用你動手，就能自動制皮、填餡、捏合、裝盒包裝；等等。因此，通俗地說，自動化就是用機器設備或系統代替人完成某種生產任務，或者代替人實現某種過程，或代替人進行事務管理工作。嚴格——點說，自動化就是指在沒有人的直接參與下，機器設備或生產管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷自動地實現預期的操作或某種過程。 自動化技術包括了生產控制自動化和經營管理自動化兩個方面。它們相互聯系、相互滲透、相互促進。
　　　　
　　　　2．自動控制系統
　　　　
　　　　自動控制系統是具有一定功能，可以完成某種控制任務的系統。自動控制系統的組成和工作原理與人體的構成和工作機理有很多相似之處：自動控制系統中有相當于人的感覺器官的傳感器，有相當于人的大腦和神經系統的控制裝置，也有相當于人的手、腿及其肌肉的執行機構。傳感器用于檢測指令信息、外界變 化信息以及被控對象的狀態信息，并將其變換成電信號傳給控制裝置。控制裝置則計算出被控對象的當前狀態(稱為被控量，或系統的輸出量)與所希望的狀態(稱為輸入信號)之差，并根據。
　　　　
　　　　這一偏差(稱為誤差信號)按一定規律產生出控制信號，然后經過放大，送給操作執行機構。操作執行機構用于驅動被控對象運動，直到它的狀態達到所希望的狀態為止。這種把系統的輸出或系統的另外一些受控變量和系統的輸入作比較后，形成的控制稱為閉環控制或反饋控制。較簡單的控制系統常采用所謂的開環控制。它只是由控制裝置改變被控對象的狀態，這種控制中，系統的輸出量對系統的控制作用沒有影響，既不需要對輸出量進行檢測，也不需要將輸出量反饋到系統輸入端與輸入量進行比較。有的自動控制系統包括了許多小系統(稱為子系統)。這種系統規模龐大，構造復雜，目標多樣，影響因素多，且常帶有隨機性質。這樣的系統我們稱為大系統。
　　　　
　　　　系統的控制原理多種多樣，如尋找某些性能為最好的最優控制系統；自動適應外界環境變化并使性能優良的自適應控制系統；能自動識別圖像和自然語言，會學習，能自主地進行推理、進行規劃和決策的智能控制系統，等等。
　　
　　
　　　　二、自動化技術的應用
　　　　
　　　　自動化技術在機械加工、采礦冶煉、化學工業、電力系統、交通運輸、農業生產、環境保護、醫藥衛生、軍事技術、航空航天、科學研究、辦公服務等領域都得到了廣泛的應用。
　　　　
　　　　1．工業自動化
　　　　
　　　　工業自動化主要包括自動完成加工生產的設備自動化，自動完成正常生產進程的過程自動化，以及自動實現業務管理的管理自動化。工業自動化當前發展的特征是智能化和集成化，也就是，一方面制造和應用智能機器(如電腦和機器人)代替人的體力勞動和部分腦力勞動，實現高水平自動化生產；另一方面，綜合運計算機、制造技術、控制技術、電子技術、通訊技術和管理科學等學科知識，采用設備集成、信息集成實現規劃設計、生產制造、管理銷售等功能的集成。
　　　　
　　　　2．辦公自動化
　　　　
　　　　辦公自動化最初是用文字處理機、復印機、傳真機等辦公設備，實現單項辦公自動化，例如，代替秘書完成起草文稿、打印文件和留底存檔等工作。后來，由于計算機的發展，又出現了電子銀行、電子郵件等高水平的辦公自動化設備和系統。電子銀行是指采用電子計算機、終端設備及自動出納機等組成的系統，用以快速地完成銀行或用戶之間的資金轉移，或者完成自動取存款業務，即用戶持信用卡，由自動出納機辦理存款祁取款的業務。電子郵件是指利用現代通訊手段，傳遞信件、資料等文字和語音信息的系統。辦公自動化給人們帶來了極大的效益和方便。現代辦公自動化正朝著計算機網絡化和智能化方向發展。
　　　　
　　　　3．家庭自動化
　　　　
　　　　家庭自動化，主要是指自動地實現生活服務或提供信息服務。例如，家里裝上空調機，在炎熱的夏天，就能使室內自動保持適宜的溫度。一臺自動洗衣機，能自動地把衣服洗干凈，等等。家庭生活服務自動化把人們從繁重的家務勞動中解放出來，并創造出一個舒適的生活環境。實現家庭自動信息服務，則可以極大地改變人們的生活和工作方式。例如，利用訂票系統，可以預訂到世界各地任何一家航空公司的任何一條航線的機票，并為你安排好旅游日程。在家里辦公，是家庭自動化的一個發展趨勢。在家里通過計算機系統和通訊系統就可以掌握現場情況和有關資料，并控制指揮生產過程，或完成某些工作任務。在家里辦公，能夠大大地減少社會設施，還可以提高工作效率。
　　　　
　　　　4．農業自動化
　　　　
　　　　農業是一個國家的經濟基礎，農業機械化使農業經濟獲得了飛速發展，西方工業發達國家用3個勞動力就能養活100個人。因此現代農業，采用自動化技術是大有作為的。我國已有了用計算機管理農田灌溉的系統。在農業自動化中引人注目的是在某些作業中采用農業機器人，如采用農業機器人移植秧苗、灌溉田地、栽培蔬菜、采摘果實、養豬養魚、擠牛奶、剪羊毛等。
　　　　
　　　　5．軍事自動化
　　　　
　　　　‘自動化技術對軍事技術的變革起著重要的作用。自動化學科中的各種理論和技術，已成為軍事技術的核心，并對現代戰爭的格局產生了極大的影響。軍事自動化主要有武器裝備自動化，軍事指揮自動化，作 戰、訓練仿真模擬化等。武器裝備自動化能大大提高武器的殺傷力。各種遙控武器，包括軍用機器人的發展，正受到各國政府的重視。軍事指揮自動化是指軍隊指揮員及司令部采用電子計算機、通訊設備及自動化裝置，實現對所屬部隊進行控制與指揮。應用自動化技術，可以提供一個“作戰的實驗室”，對作戰進行模擬。這樣不僅能省去大規模軍事演習和實彈軍事訓練，節省大量經費和許多時間，而且能很好地完成部隊訓練任務，提高作戰能力。
　　
　　三、自動化與人類社會的發展
　　　　
　　　　1．自動化技術的發展
　　　　
　　　　人的一切活動都是為了生存和發展。古代人靠人力與自然作斗爭，那時人好像今天的機器一樣，人類的生產和生活模式是：人—自然界。隨著社會和科學技術的發展，人類制造出了自動機器，如我國的指南車、記里鼓、漏壺，以及17世紀歐洲出現的鐘表、風車控制裝置等。1784年瓦特在改進的蒸汽機上采用了離心式調速裝置，開創了自動化裝置應用的新篇章。應用自動裝置把入的體力放大了千萬倍，把人的四肢延長了干萬倍，使人類的生活和生產模式變成了：人—機器—自然界。當然，這樣的發展結果并不是一帆風順的。但是，機械化和初級自動化卻促進了生產力的大發展，使無數農民、手工業者變成了工人，出現了機器大工業。人用自己制造的機器(和技術)把自己從“出力的機器”的 地位上解脫了出來。人和機器、技術和實踐交替地發展，推動著技術進步，推動著整個人類的進步。而社會的進步又促進了自動化技術的發展，社會的需要是自動化技術發展的動力。
　　　　
　　　　20世紀40年代，為解決火炮射擊精度等問題；誕生了自動控制理論，并創造出了許多自動控制裝置(或系統)，為自動化技術的形成奠定了基礎。研究自動控制系統的構造、性能、設計方法以及應用的理論，就是控制理論。40—50年代，單機自動化和單個過程自動化得到了廣泛的應用。
　　　　
　　　　50年代以后，自動控制理論得到了飛速的發展，形成了所謂的現代控制理論，其中有保證系統某種(某些)性能指標為最佳的設計方法(最優控制)；在系統和環境的信息不齊備的情況下，如何改變自身性能，保證系統具有良好工作品質的控制方法—(自適應控制)；分析和設計大系統的方法(大系統理論)。
　　　　
　　　　60年代以后，由于控制技術的發展，電子計算機的倔起，工業機器人的問世，以及柔性制造系統的出現，綜合自動化得到了極大的發展。
　　　　
　　　　2．現代社會離不開自動化技術
　　　　
　　　　在當今的社會里，在家庭、辦公室，在工廠、公共場所，不論是工作、學習和休息，可以說處處都離不開自動化設備。人類發展了自動化技術，它反過來又為人類建立了新的、完美的、先進的生產和生活方式。然而，對此卻有一個認識過程。50年代，美國有一個以反對自動化為宗旨的革命委員會，聲稱如果無節制地發展自動化，到1970年將使美國失去700萬個就業機會。但是，隨著經濟、科學技術的發展，到1970年前后，美國反而增加了幾百萬個就業機會。同樣在機器人問世以后，許多國家由于擔心大 量使用機器人會使工人失業，推遲了機器人的研究。而日本卻在同期大量發展了工業機器人，結果使它的機器人業、汽車、機床以及其他一些產業得到了極大發展。可以說，在當前競爭激烈的時代，發展現代自動化技術可以贏得企業競爭的勝利。
　　　　
　　　　發展現代自動化技術，用智能機器代替人的部分腦力勞動，使人的生產和生活模式變成了人—機器／智能機器—自然界。自動化水平越高；機器就越復雜，這就需要人去提高自己的素質，去創造，去研究，去發展新的設備和技術，這正是人為萬物之靈的關鍵所在!這也是人類自身不斷發展的關鍵所在!自動化的進展能提高人類明。