自動化的過去現在和未來

引言：自動化的概念是一個動態發展過程。過去，人們對自動化的理解或者說自動化的功能目標是以機械的動作代替人力操作，自動地完成特定的作業。這實質上是自動化代替人的體力勞動的觀點。后來隨著電子和信息技術的發展，特別是隨著計算機的出現和廣泛應用，自動化的概念已擴展為用機器（包括計算機）不僅代替人的體力勞動而且還代替或輔助腦力勞動，以自動地完成特定的作業。

       自動化的廣義內涵至少包括以下幾點：在形式方面，制造自動化有三個方面的含義：代替人的體力勞動，代替或輔助人的腦力勞動，制造系統中人機及整個系統的協調、管理、控制和優化。在功能方面，自動化代替人的體力勞動或腦力勞動僅僅是自動化功能目標體系的一部分。自動化的功能目標是多方面的，已形成一個有機體系。在范圍方面，制造自動化不僅涉及到具體生產制造過程，而是涉及產品生命周期所有過程。

       自動化的發展歷史

       1946年，美國福特公司的機械工程師D.S.哈德**提出“自動化”一詞，并用來描述發動機汽缸的自動傳送和加工的過程。50年代，自動調節器和經典控制理論的發展，使自動化進入以單變量自動調節系統為主的局部自動化階段。60年代，隨現代控制理論的出現和電子計算機的推廣應用，自動控制與信息處理結合起來，使自動化進入到生產過程的**控制與管理的綜合自動化階段。70年代，自動化的對象變為大規模、復雜的工程和非工程系統，涉及許多用現代控制理論難以解決的問題。

       自動裝置的出現和應用是在18世紀。自動化技術形成時期是在18世紀末～20世紀30年代。1788年英國機械師J.瓦特發明離心式調速器（又稱飛球調速器），并把它與蒸汽機的閥門連接起來，構成蒸汽機轉速的閉環自動控制系統。瓦特的這項發明開創了近代自動調節裝置應用的新紀元，對**次工業革命及后來控制理論的發展有重要影響。

       1833年英國數學家C.巴貝奇在設計分析機時首先提出程序控制的原理。1939年世界上**批系統與控制的專業研究機構成立，為20世紀40年代形成經典控制理論和發展局部自動化作了理論上和組織上的準備。

       經典控制理論這個名稱是1960年在**屆全美聯合自動控制會議上提出來的。1945年后由于戰時出版禁令的解除﹐出現了系統闡述經典控制理論的著作。1945年美國數學家維納﹐N.把反饋的概念推廣到一切控制系統。50年代以后﹐經典控制理論有了許多新的發展。經典控制理論的方法基本上能滿足第二次世界大戰中軍事技術上的需要和戰后工業發展上的需要。但是到了50年代末就發現把經典控制理論的方法推廣到多變量系統時會得出錯誤的結論。經典控制理論的方法有其局限性。

       20世紀50年代末起至今是綜合自動化時期，這一時期空間技術迅速發展，迫切需要解決多變量系統的**控制問題。于是誕生了現代控制理論。現代控制理論的形成和發展為綜合自動化奠定了理論基礎。同時微電子技術有了新的突破。1958年出現晶體管計算機，1965年出現集成電路計算機，1971年出現單片微處理機。微處理機的出現對控制技術產生了重大影響﹐控制工程師可以很方便地利用微處理機來實現各種復雜的控制，使綜合自動化成為現實。“自動化（Automation）”是美國人D.S.Harder于1936年提出的他認為在一個生產過程中，機器之間的零件轉移不用人去搬運就是“自動化”。

       自動化的行業現狀

       國外自動化技術的發展趨勢是系統化、柔性化、集成化和智能化。自動化技術不斷提高光電子、自動化控制系統、傳統制造等行業的技術水平和市場競爭力，它與光電子、計算機、信息技術的融合和創新，不斷創造和形成新的行業經濟增長點，同時不斷提供新的行業發展的管理戰略哲理。

       如并行工程（CE）、敏捷制造（AM）等。數控技術于模塊化、網絡化、多媒體和智能化；CAD/CAM系統面向產品的整個生命周期；自動控制內容發展到對產品質量的在線監測與控制，設備運行狀態的動態監測、診斷和事故處理、生產狀態的監控和設備之間的協調控制與連鎖保護，以及廠級管理決策與控制等；系統網絡普遍以通用計算機網絡為基礎；自動化控制產品正向著成套化、系列化、多品種方向發展；以自動控制技術、數據通信技術、圖象顯示技術為一體的綜合性系統裝置成為國外工業過程控制的主導產品，現場總線成為自動化控制技術發展的**熱點；可編程控制器（PLC）與工業控制系統（DCS）的實現功能越來越接近，價格也逐步接近，國外自動控制與儀器儀表領域的前沿廠商已推出了類似PCS（Process Control System）的產品。

       世界自動化產業發展勢頭迅猛。傳感器技術、開放式工業過程自動化系統、現場總線技術等自動化技術已形成一定的產業規模，其中90年代傳感器在美國、日本的市場總銷售額已超過100億美元。

       自動化的未來展望

       現代生產和科學技術的發展，對自動化技術提出越來越高的要求，同時也為自動化技術的革新提供了必要條件。70年代以后，自動化開始向復雜的系統控制和高級的智能控制發展，并廣泛地應用到國防、科學研究和經濟等各個領域，實現更大規模的自動化，例如大型企業的綜合自動化系統、全國鐵路自動調度系統、國家電力網自動調度系統、空中交通管制系統、城市交通控制系統、自動化指揮系統、國民經濟管理系統等。自動化的應用正從工程領域向非工程領域擴展，如醫療自動化、人口控制、經濟管理自動化等。自動化將在更大程度上模仿人的智能，機器人已在工業生產、海洋開發和宇宙探測等領域得到應用，專家系統在醫療診斷、地質勘探等方面取得顯著效果。工廠自動化、辦公自動化、家庭自動化和農業自動化將成為新技術革命的重要內容，并得到迅速發展。