自動化技術(shù)概述

　　　　一、自動化技術(shù)

　　　　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(xiàn)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(shè)備或系統(tǒng)代替人完成某種生產(chǎn)任務(wù)，或者代替人實現(xiàn)某種過程，或代替人進行事務(wù)管理工作。嚴(yán)格——點說，自動化就是指在沒有人的直接參與下，機器設(shè)備或生產(chǎn)管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷自動地實現(xiàn)預(yù)期的操作或某種過程。 自動化技術(shù)包括了生產(chǎn)控制自動化和經(jīng)營管理自動化兩個方面。它們相互聯(lián)系、相互滲透、相互促進。
　　　　
　　　　2．自動控制系統(tǒng)
　　　　
　　　　自動控制系統(tǒng)是具有一定功能，可以完成某種控制任務(wù)的系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)的組成和工作原理與人體的構(gòu)成和工作機理有很多相似之處：自動控制系統(tǒng)中有相當(dāng)于人的感覺器官的傳感器，有相當(dāng)于人的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的控制裝置，也有相當(dāng)于人的手、腿及其肌肉的執(zhí)行機構(gòu)。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(tài)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(dāng)前狀態(tài)(稱為被控量，或系統(tǒng)的輸出量)與所希望的狀態(tài)(稱為輸入信號)之差，并根據(jù)。
　　　　
　　　　這一偏差(稱為誤差信號)按一定規(guī)律產(chǎn)生出控制信號，然后經(jīng)過放大，送給操作執(zhí)行機構(gòu)。操作執(zhí)行機構(gòu)用于驅(qū)動被控對象運動，直到它的狀態(tài)達到所希望的狀態(tài)為止。這種把系統(tǒng)的輸出或系統(tǒng)的另外一些受控變量和系統(tǒng)的輸入作比較后，形成的控制稱為閉環(huán)控制或反饋控制。較簡單的控制系統(tǒng)常采用所謂的開環(huán)控制。它只是由控制裝置改變被控對象的狀態(tài)，這種控制中，系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)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(tǒng)輸入端與輸入量進行比較。有的自動控制系統(tǒng)包括了許多小系統(tǒng)(稱為子系統(tǒng))。這種系統(tǒng)規(guī)模龐大，構(gòu)造復(fù)雜，目標(biāo)多樣，影響因素多，且常帶有隨機性質(zhì)。這樣的系統(tǒng)我們稱為大系統(tǒng)。
　　　　
　　　　系統(tǒng)的控制原理多種多樣，如尋找某些性能為最好的最優(yōu)控制系統(tǒng)；自動適應(yīng)外界環(huán)境變化并使性能優(yōu)良的自適應(yīng)控制系統(tǒng)；能自動識別圖像和自然語言，會學(xué)習(xí)，能自主地進行推理、進行規(guī)劃和決策的智能控制系統(tǒng)，等等。
　　
　　
　　　　二、自動化技術(shù)的應(yīng)用
　　　　
　　　　自動化技術(shù)在機械加工、采礦冶煉、化學(xué)工業(yè)、電力系統(tǒng)、交通運輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、醫(yī)藥衛(wèi)生、軍事技術(shù)、航空航天、科學(xué)研究、辦公服務(wù)等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。
　　　　
　　　　1．工業(yè)自動化
　　　　
　　　　工業(yè)自動化主要包括自動完成加工生產(chǎn)的設(shè)備自動化，自動完成正常生產(chǎn)進程的過程自動化，以及自動實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理的管理自動化。工業(yè)自動化當(dāng)前發(fā)展的特征是智能化和集成化，也就是，一方面制造和應(yīng)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(xiàn)高水平自動化生產(chǎn)；另一方面，綜合運計算機、制造技術(shù)、控制技術(shù)、電子技術(shù)、通訊技術(shù)和管理科學(xué)等學(xué)科知識，采用設(shè)備集成、信息集成實現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)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(fù)印機、傳真機等辦公設(shè)備，實現(xiàn)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(fā)展，又出現(xiàn)了電子銀行、電子郵件等高水平的辦公自動化設(shè)備和系統(tǒng)。電子銀行是指采用電子計算機、終端設(shè)備及自動出納機等組成的系統(tǒng)，用以快速地完成銀行或用戶之間的資金轉(zhuǎn)移，或者完成自動取存款業(yè)務(wù)，即用戶持信用卡，由自動出納機辦理存款祁取款的業(yè)務(wù)。電子郵件是指利用現(xiàn)代通訊手段，傳遞信件、資料等文字和語音信息的系統(tǒng)。辦公自動化給人們帶來了極大的效益和方便。現(xiàn)代辦公自動化正朝著計算機網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。
　　　　
　　　　3．家庭自動化
　　　　
　　　　家庭自動化，主要是指自動地實現(xiàn)生活服務(wù)或提供信息服務(wù)。例如，家里裝上空調(diào)機，在炎熱的夏天，就能使室內(nèi)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(wù)自動化把人們從繁重的家務(wù)勞動中解放出來，并創(chuàng)造出一個舒適的生活環(huán)境。實現(xiàn)家庭自動信息服務(wù)，則可以極大地改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞健＠纾糜喥毕到y(tǒng)，可以預(yù)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(fā)展趨勢。在家里通過計算機系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)就可以掌握現(xiàn)場情況和有關(guān)資料，并控制指揮生產(chǎn)過程，或完成某些工作任務(wù)。在家里辦公，能夠大大地減少社會設(shè)施，還可以提高工作效率。
　　　　
　　　　4．農(nóng)業(yè)自動化
　　　　
　　　　農(nóng)業(yè)是一個國家的經(jīng)濟基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)機械化使農(nóng)業(yè)經(jīng)濟獲得了飛速發(fā)展，西方工業(yè)發(fā)達國家用3個勞動力就能養(yǎng)活100個人。因此現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，采用自動化技術(shù)是大有作為的。我國已有了用計算機管理農(nóng)田灌溉的系統(tǒng)。在農(nóng)業(yè)自動化中引人注目的是在某些作業(yè)中采用農(nóng)業(yè)機器人，如采用農(nóng)業(yè)機器人移植秧苗、灌溉田地、栽培蔬菜、采摘果實、養(yǎng)豬養(yǎng)魚、擠牛奶、剪羊毛等。
　　　　
　　　　5．軍事自動化
　　　　
　　　　‘自動化技術(shù)對軍事技術(shù)的變革起著重要的作用。自動化學(xué)科中的各種理論和技術(shù)，已成為軍事技術(shù)的核心，并對現(xiàn)代戰(zhàn)爭的格局產(chǎn)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(zhàn)、訓(xùn)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(fā)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(shè)備及自動化裝置，實現(xiàn)對所屬部隊進行控制與指揮。應(yīng)用自動化技術(shù)，可以提供一個“作戰(zhàn)的實驗室”，對作戰(zhàn)進行模擬。這樣不僅能省去大規(guī)模軍事演習(xí)和實彈軍事訓(xùn)練，節(jié)省大量經(jīng)費和許多時間，而且能很好地完成部隊訓(xùn)練任務(wù)，提高作戰(zhàn)能力。
　　
　　三、自動化與人類社會的發(fā)展
　　　　
　　　　1．自動化技術(shù)的發(fā)展
　　　　
　　　　人的一切活動都是為了生存和發(fā)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(chǎn)和生活模式是：人—自然界。隨著社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)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(jì)歐洲出現(xiàn)的鐘表、風(fēng)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(diào)速裝置，開創(chuàng)了自動化裝置應(yīng)用的新篇章。應(yīng)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(chǎn)模式變成了：人—機器—自然界。當(dāng)然，這樣的發(fā)展結(jié)果并不是一帆風(fēng)順的。但是，機械化和初級自動化卻促進了生產(chǎn)力的大發(fā)展，使無數(shù)農(nóng)民、手工業(yè)者變成了工人，出現(xiàn)了機器大工業(yè)。人用自己制造的機器(和技術(shù))把自己從“出力的機器”的 地位上解脫了出來。人和機器、技術(shù)和實踐交替地發(fā)展，推動著技術(shù)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(shù)的發(fā)展，社會的需要是自動化技術(shù)發(fā)展的動力。
　　　　
　　　　20世紀(jì)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(chuàng)造出了許多自動控制裝置(或系統(tǒng))，為自動化技術(shù)的形成奠定了基礎(chǔ)。研究自動控制系統(tǒng)的構(gòu)造、性能、設(shè)計方法以及應(yīng)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(yīng)用。
　　　　
　　　　50年代以后，自動控制理論得到了飛速的發(fā)展，形成了所謂的現(xiàn)代控制理論，其中有保證系統(tǒng)某種(某些)性能指標(biāo)為最佳的設(shè)計方法(最優(yōu)控制)；在系統(tǒng)和環(huán)境的信息不齊備的情況下，如何改變自身性能，保證系統(tǒng)具有良好工作品質(zhì)的控制方法—(自適應(yīng)控制)；分析和設(shè)計大系統(tǒng)的方法(大系統(tǒng)理論)。
　　　　
　　　　60年代以后，由于控制技術(shù)的發(fā)展，電子計算機的倔起，工業(yè)機器人的問世，以及柔性制造系統(tǒng)的出現(xiàn)，綜合自動化得到了極大的發(fā)展。
　　　　
　　　　2．現(xiàn)代社會離不開自動化技術(shù)
　　　　
　　　　在當(dāng)今的社會里，在家庭、辦公室，在工廠、公共場所，不論是工作、學(xué)習(xí)和休息，可以說處處都離不開自動化設(shè)備。人類發(fā)展了自動化技術(shù)，它反過來又為人類建立了新的、完美的、先進的生產(chǎn)和生活方式。然而，對此卻有一個認(rèn)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(jié)制地發(fā)展自動化，到1970年將使美國失去700萬個就業(yè)機會。但是，隨著經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，到1970年前后，美國反而增加了幾百萬個就業(yè)機會。同樣在機器人問世以后，許多國家由于擔(dān)心大 量使用機器人會使工人失業(yè)，推遲了機器人的研究。而日本卻在同期大量發(fā)展了工業(yè)機器人，結(jié)果使它的機器人業(yè)、汽車、機床以及其他一些產(chǎn)業(yè)得到了極大發(fā)展。可以說，在當(dāng)前競爭激烈的時代，發(fā)展現(xiàn)代自動化技術(shù)可以贏得企業(yè)競爭的勝利。
　　　　
　　　　發(fā)展現(xiàn)代自動化技術(shù)，用智能機器代替人的部分腦力勞動，使人的生產(chǎn)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(fù)雜，這就需要人去提高自己的素質(zhì)，去創(chuàng)造，去研究，去發(fā)展新的設(shè)備和技術(shù)，這正是人為萬物之靈的關(guān)鍵所在!這也是人類自身不斷發(fā)展的關(guān)鍵所在!自動化的進展能提高人類明。