[科普中国]-自动化技术

自动化技术是一门综合性技术，它和控制论、信息论、系统工程、计算机技术、电子学、液压气压技术、自动控制等都有着十分密切的关系，而其中又以控制理论和计算机技术对自动化技术的影响最大。

自动化技术的发展历史最早的反馈控制机制被用于搭风车的风帆，它在1745年已经被埃德蒙·李(Edmund Lee)申请了专利。

1788年瓦特改良蒸汽机，人类开始进入了使用机器的时代。其借助于离心调速装置而使其本身的转速保持稳定。这种离心调速装置就是世界上最早的自动化机器。

20世纪40年代，通过美国数学家维纳等人的努力，在自动调节、计算机、通信技术、仿生学以及其他学科互相渗透的基础上，产生了控制论。这一理论对自动化技术有着深远影响。维纳提出的反馈控制原理，仍然是控制理论中的一条重要规律。

20世纪60年代，随着复杂的工业生产过程、航空及航天技术、社会经济系统等领域的进步使自动控制理论得以迅速发展，自动化技术水平大大提高。两个显著进展是数字计算机得到广泛应用以及现代控制理论的诞生。

到了21世纪，自动化技术进入了计算机自动设计（英文：Computer-Automated Design，CAutoD）的年代。

自动化技术的工具工程师可以数字控制自动化设备。其结果是迅速扩大了应用范围和人类活动。

不同类型的自动化工具存在：

ANN -人工神经网络

DCS - 分布式控制系统

HMI - 人-机用户界面

SCADA -数据采集与监控系统

PLC -可编程逻辑控制器

机器人学

自动化技术的应用工业自动化是自动化技术应用的一个最为重要的方向。其具体运用的方面有：

计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）

综合办公自动化（OA）(例如:门禁系统、资讯科技稽核)

过程控制与自动化仪器仪表

人工智能技术

自动化在工业上带来的影响工业自动化多以自动设备取代高危险、单调性、高频率的人力行为，如取热铸件、每隔几分钟取料、组装线。 透过自动化的设备导入，协助解决人资调涨、技术断层、品质稳定的状况。自动化为固定模式的概念，在导入前需要准备的工作如下：

标准化作业：自动化为一切由计算、规划、输入电脑设定，控制重复作业所构成的功能，将每一项生产步骤统一制度化才能接着由人去规划、计算。

风险性评估：对于生产过程中间可能会有的风险，如：金属加工所生铁屑、压铸、成型要夹取未去毛编的铝块‥考验的是规划商的技术与经验，风险评估将大大影响这套产品最后所生成效益，最好让规划自动化设备厂商与机械制造厂商间多评估，以避免生产状况影响自动化运作。

效能评估：一般来说，规划商会以人力与时间作为依据，预估可节省之效益，因自动化设备如机械手臂Robot一组高至百万，或门型机械手价格平近但仍不斐，若效益未达，则不建议导入。

简易三要点评断是否适合自动化导入：

年产量大。

加工时间短。

产品形状单纯。

同时自动化也可能造成失业问题的增加成为政治议题，传统自动化机械随着电脑发展逐渐智能化，有可能导致渗透进更下端的产业和更小型的公司，取代更多的职缺，这种取代有可能是一种等比级数的扩张，日经新闻曾研究2030年后日本可能被机器人抢走735万工作机会，而被抢工作的人会涌向其他工作机会，让其他工作的劳工在资方面前更弱势而遭到薪资和福利的不利影响，所以自动化技术有可能加剧贫富差距而成为未可知的巨大问题。

自动化技术的未来趋势自动化应用领域可分为：办公自动化，机械自动化，信息自动化，工业自动化，污水处理自动化等等，应用十分广泛。其总体发展趋势是：更广泛地与各地现代化技术相结合、特别是与计算机技术及控制论结合，从物理活动的自动化向着信息活动的自动化发展，比如利用计算机来自动设计，而不只是辅助设计。

机械功能多元化：工商业产品已趋向精致化及多元化，在大环境变化下，多元化、弹性化且具有多种切换功能的包装机种方能适应市场需求。

控制智能化：包装机械厂家普遍使用PLC动力负载控制器，虽然PLC弹性很大，但仍未具有电脑（含软件）所拥有的强大功能。未来包装机械必须具备多功能化、调整操作简单等条件，基于电脑的智能型仪器将成为食品包装控制器的新趋势。

结构设计标准化、模组化：充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型。

新应用产业的大环境为工业领域提出了很多新的课题，如产业结构的优化、竞争力和创新能力的提升、制造业的绿色与智能化……等等，尤其是“十八大”盛会的召开，更加强调了在新形势下将“创新”、“绿色”等关键词融入行业发展趋势中的必要性和紧迫性，产业创新升级、单位GDP能耗等“硬”指标也将在未来一段时期内不断考验中国的制造业发展。正是在这样的背景之下，制造业中的自动化技术也被赋予越来越重要的定位，除了其固有的控制、监测等功能，自动化技术也成为了提高能效、改善生产管理水平的利器，其在各个分支领域的技术应用也在不断走向深化。

工业机器人的应用“热”

工业机器人是制造业创新自动化应用的一个典型例子，而这一前沿技术也毫无争议地成为了业界讨论的热点，这样的现象也吸引了很多应用行业投来的目光，大有一夺业界眼球之势。从制造业大鳄富士康高调向“机器劳动力”伸出“橄榄枝”，到众多机器人厂商携新产品新应用频频出镜，工业机器人仿佛已经走上了技术升级、应用拓展的快行道1。

业界有一句话，说自动化技术是工业领域的“万金油”技术，由此可见自动化技术的应用之广泛。事实上，从上层的控制系统，到底层的数据采集、传动驱动，都是自动化技术的用武之地。尤其是随着产业宏观需求的变化，自动化技术在整个工业体系内的角色和定位也在不断深入。

物联网

自动化技术在物联网中的应用主要有：传感器等数据采集与储存；对数据自动分析处理，给出执行流程；对售后产品进行监测和提供个性化服务方案。

未来趋势随着科技的不断发展进步，各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的挑战，包装自动化技术在流通领域中发挥着越来越大的作用。包装机械竞争日趋激烈，未来的包装机械将配合产业自动化趋势，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而包装自动化技术也正朝着以下几个趋势发展：结构设计标准化、模组化充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所