自动化技术概貌 　　自动化技术是当代发展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高技术之一；是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术。在制造业中应用自动化技术，可以极大地提高企业的生产能力和经济效益，自动化技术推进传统产业现代化，在某种程度上，可以说自动化是现代化的同义词。 　　一、自动化技术 　　1．什么是自动化 　　一提到自动化，人们很自然地就会想到银行的自动取款机，只要你把卡片送入自动取款机，并输进你的户头密码及取款额，自动取款机就能很快地送出现款；自动包饺子机不用你动手，就能自动制皮、填馅、捏合、装盒包装；等等。因此，通俗地说，自动化就是用机器设备或系统代替人完成某种生产任务，或者代替人实现某种过程，或代替人进行事务管理工作。严格——点说，自动化就是指在没有人的直接参与下，机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程。 自动化技术包括了生产控制自动化和经营管理自动化两个方面。它们相互联系、相互渗透、相互促进。 　　2．自动控制系统 　　自动控制系统是具有一定功能，可以完成某种控制任务的系统。自动控制系统的组成和工作原理与人体的构成和工作机理有很多相似之处：自动控制系统中有相当于人的感觉器官的传感器，有相当于人的大脑和神经系统的控制装置，也有相当于人的手、腿及其肌肉的执行机构。传感器用于检测指令信息、外界变 化信息以及被控对象的状态信息，并将其变换成电信号传给控制装置。控制装置则计算出被控对象的当前状态(称为被控量，或系统的输出量)与所希望的状态(称为输入信号)之差，并根据。 　　这一偏差(称为误差信号)按一定规律产生出控制信号，然后经过放大，送给操作执行机构。操作执行机构用于驱动被控对象运动，直到它的状态达到所希望的状态为止。这种把系统的输出或系统的另外一些受控变量和系统的输入作比较后，形成的控制称为闭环控制或反馈控制。较简单的控制系统常采用所谓的开环控制。它只是由控制装置改变被控对象的状态，这种控制中，系统的输出量对系统的控制作用没有影响，既不需要对输出量进行检测，也不需要将输出量反馈到系统输入端与输入量进行比较。有的自动控制系统包括了许多小系统(称为子系统)。这种系统规模庞大，构造复杂，目标多样，影响因素多，且常带有随机性质。这样的系统我们称为大系统。 　　系统的控制原理多种多样，如寻找某些性能为最好的最优控制系统；自动适应外界环境变化并使性能优良的自适应控制系统；能自动识别图像和自然语言，会学习，能自主地进行推理、进行规划和决策的智能控制系统，等等。 二、自动化技术的应用 　　自动化技术在机械加工、采矿冶炼、化学工业、电力系统、交通运输、农业生产、环境保护、医药卫生、军事技术、航空航天、科学研究、办公服务等领域都得到了广泛的应用。 　　1．工业自动化 　　工业自动化主要包括自动完成加工生产的设备自动化，自动完成正常生产进程的过程自动化，以及自动实现业务管理的管理自动化。工业自动化当前发展的特征是智能化和集成化，也就是，一方面制造和应用智能机器(如电脑和机器人)代替人的体力劳动和部分脑力劳动，实现高水平自动化生产；另一方面，综合运计算机、制造技术、控制技术、电子技术、通讯技术和管理科学等学科知识，采用设备集成、信息集成实现规划设计、生产制造、管理销售等功能的集成。 　　2．办公自动化 　　办公自动化最初是用文字处理机、复印机、传真机等办公设备，实现单项办公自动化，例如，代替秘书完成起草文稿、打印文件和留底存档等工作。后来，由于计算机的发展，又出现了电子银行、电子邮件等高水平的办公自动化设备和系统。电子银行是指采用电子计算机、终端设备及自动出纳机等组成的系统，用以快速地完成银行或用户之间的资金转移，或者完成自动取存款业务，即用户持信用卡，由自动出纳机办理存款祁取款的业务。电子邮件是指利用现代通讯手段，传递信件、资料等文字和语音信息的系统。办公自动化给人们带来了极大的效益和方便。现代办公自动化正朝着计算机网络化和智能化方向发展。 　　3．家庭自动化 　　家庭自动化，主要是指自动地实现生活服务或提供信息服务。例如，家里装上空调机，在炎热的夏天，就能使室内自动保持适宜的温度。一台自动洗衣机，能自动地把衣服洗干净，等等。家庭生活服务自动化把人们从繁重的家务劳动中解放出来，并创造出一个舒适的生活环境。实现家庭自动信息服务，则可以极大地改变人们的生活和工作方式。例如，利用订票系统，可以预订到世界各地任何一家航空公司的任何一条航线的机票，并为你安排好旅游日程。在家里办公，是家庭自动化的一个发展趋势。在家里通过计算机系统和通讯系统就可以掌握现场情况和有关资料，并控制指挥生产过程，或完成某些工作任务。在家里办公，能够大大地减少社会设施，还可以提高工作效率。 　　4．农业自动化 　　农业是一个国家的经济基础，农业机械化使农业经济获得了飞速发展，西方工业发达国家用3个劳动力就能养活100个人。因此现代农业，采用自动化技术是大有作为的。我国已有了用计算机管理农田灌溉的系统。在农业自动化中引人注目的是在某些作业中采用农业机器人，如采用农业机器人移植秧苗、灌溉田地、栽培蔬菜、采摘果实、养猪养鱼、挤牛奶、剪羊毛等。 　　5．军事自动化 　　‘自动化技术对军事技术的变革起着重要的作用。自动化学科中的各种理论和技术，已成为军事技术的核心，并对现代战争的格局产生了极大的影响。军事自动化主要有武器装备自动化，军事指挥自动化，作 战、训练仿真模拟化等。武器装备自动化能大大提高武器的杀伤力。各种遥控武器，包括军用机器人的发展，正受到各国政府的重视。军事指挥自动化是指军队指挥员及司令部采用电子计算机、通讯设备及自动化装置，实现对所属部队进行控制与指挥。应用自动化技术，可以提供一个“作战的实验室”，对作战进行模拟。这样不仅能省去大规模军事演习和实弹军事训练，节省大量经费和许多时间，而且能很好地完成部队训练任务，提高作战能力。 三、自动化与人类社会的发展 　　1．自动化技术的发展 　　人的一切活动都是为了生存和发展。古代人靠人力与自然作斗争，那时人好像今天的机器一样，人类的生产和生活模式是：人—自然界。随着社会和科学技术的发展，人类制造出了自动机器，如我国的指南车、记里鼓、漏壶，以及17世纪欧洲出现的钟表、风车控制装置等。1784年瓦特在改进的蒸汽机上采用了离心式调速装置，开创了自动化装置应用的新篇章。应用自动装置把入的体力放大了千万倍，把人的四肢延长了干万倍，使人类的生活和生产模式变成了：人—机器—自然界。当然，这样的发展结果并不是一帆风顺的。但是，机械化和初级自动化却促进了生产力的大发展，使无数农民、手工业者变成了工人，出现了机器大工业。人用自己制造的机器(和技术)把自己从“出力的机器”的 地位上解脱了出来。人和机器、技术和实践交替地发展，推动着技术进步，推动着整个人类的进步。而社会的进步又促进了自动化技术的发展，社会的需要是自动化技术发展的动力。 　　20世纪40年代，为解决火炮射击精度等问题；诞生了自动控制理论，并创造出了许多自动控制装置(或系统)，为自动化技术的形成奠定了基础。研究自动控制系统的构造、性能、设计方法以及应用的理论，就是控制理论。40—50年代，单机自动化和单个过程自动化得到了广泛的应用。 　　50年代以后，自动控制理论得到了飞速的发展，形成了所谓的现代控制理论，其中有保证系统某种(某些)性能指标为最佳的设计方法(最优控制)；在系统和环境的信息不齐备的情况下，如何改变自身性能，保证系统具有良好工作品质的控制方法—(自适应控制)；分析和设计大系统的方法(大系统理论)。 　　60年代以后，由于控制技术的发展，电子计算机的倔起，工业机器人的问世，以及柔性制造系统的出现，综合自动化得到了极大的发展。 　　2．现代社会离不开自动化技术 　　在当今的社会里，在家庭、办公室，在工厂、公共场所，不论是工作、学习和休息，可以说处处都离不开自动化设备。人类发展了自动化技术，它反过来又为人类建立了新的、完美的、先进的生产和生活方式。然而，对此却有一个认识过程。50年代，美国有一个以反对自动化为宗旨的革命委员会，声称如果无节制地发展自动化，到1970年将使美国失去700万个就业机会。但是，随着经济、科学技术的发展，到1970年前后，美国反而增加了几百万个就业机会。同样在机器人问世以后，许多国家由于担心大 量使用机器人会使工人失业，推迟了机器人的研究。而日本却在同期大量发展了工业机器人，结果使它的机器人业、汽车、机床以及其他一些产业得到了极大发展。可以说，在当前竞争激烈的时代，发展现代自动化技术可以赢得企业竞争的胜利。 　　发展现代自动化技术，用智能机器代替人的部分脑力劳动，使人的生产和生活模式变成了人—机器／智能机器—自然界。自动化水平越高；机器就越复杂，这就需要人去提高自己的素质，去创造，去研究，去发展新的设备和技术，这正是人为万物之灵的关键所在!这也是人类自身不断发展的关键所在!自动化的进展能提高人类明。