[科普中国]-全自动化

背景

以金属切削加工为主的机械制造业，一个多世纪以来，已经由“天轴”带动多台车床，改进为一台机床由一个或多个电动机驱动，近20多年来，出现集“车、钻、刨、铣、磨”等金属切屑工艺于一身的数控机床或加工中心，加上多种其它先进加工方法，逐步形成先进制造业或称现代制造业。20世纪中期，集成电路出现以来，由于计算机和光通讯技术的发展，导致了信息技术革命，并在此形势下，全自动化产业革命正在形成，这就是有人提出的第三次技术革命和第三次产业革命。

在第一、二次产业革命时期，已出现了生产线和半自动化生产线。但自从计算机与机床或生产流水线相结合之后，逐渐形成了计算机控制的全自动化的计算机集成制造系统(CIMS)，现代先进制造技术与自动化技术已经密不可分了。数控设备NC/CNC已使机床数字化，能与CAD,CAM结合，而且可形成“反馈系统”，可使生产效率和刀具寿命分别提高60%和35%;其它机械和生产线，一般采用PLC、机器人和各种机电仪一体化设备进行控制，可以完成机械加工切削以外的多种工艺及传送、装配、检验、包装等多种工作，CAD技术、CAPP技术及CAM技术(计算机辅助设计/工艺规划/制造)已逐步做到消除图纸和工艺规程等文件，消除图纸和工艺单分派给车间和工人的方式；CIMS技术逐步做到将生产管理、新产品设计定型和制造过程融为一体，而且可实现柔性制造和敏捷化制造，提高企业的整体效益。这样，工厂的组织和管理方式将会有很大变化，生产效率大为提高，这是科学技术转化为生产力的例证。这也解决了一些人“信息如何转化为物质”的疑虑。

由于CIMS工程的实施，带动计算机、网络及一系列软、硬件产业。用于管理的ERP,MES的软件，需结合各类企业的要求开发，这样就形成了信息产业中一个重要分支，占用了大量高级复合型人才，创造了高科技人才的需求，从而相应就带动了教育产业，形成了就业结构变化。另外也吸纳了原来企业中的管理人才……这样就可以做到在大力发展第三产业的基础上，缓解就业的矛盾。

全自动化的机械制造产业的重要性，一方面体现在汽车等与国计民生有关的产品生产方面和改造传统产业方面可以发挥巨大作用;另一方面是它促进了生产工具即机床等工作母机的革命，正如:“我们这样认识近代三次产业革命标志的原因，是因为生产力的进步和发展关键在于生产工具或设备的根本变革，只有这种变革，才能使生产力和生产结构有飞跃的发展”。以前的几次浪潮的说法，能源变革为标志的说法，是在当时情况下的看法。现在知识经济初见端倪，信息革命已经全面展开，信息技术、现代管理技术、自动化技术、现代先进制造技术，正在有机结合，所以形成了第三次技术革命与第三次产业革命的论断，是符合客观事物发展规律的。

简介全自动是指机械装置和产品生产、加工操作的全面自动化。当前，随着计算机技术的高度普及，工业产品制造、零部件加工、人类社会生活产品等产业已全部进入到了由计算机可编程控制的全方位自动化生产时代。另外，在军工方面、航天设备、科研、农业、电力等行业也全部实施了由计算机辅助生产的全面自动化。也可以说，“全自动”一词的解释，也是在工农业生产中不靠人工而由机器装置自动操作的一种过程。1

自动化自动化的概念是一个动态发展过程。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器(包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。

自动化的广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中人机及整个系统的协调、管理、控制和优化。在功能方面，自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是自动化功能目标体系的一部分。自动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。

示例机加工产业的全部自动化，比如汽车工业生产线的全部自动化，自动配料产业的全部自动化，产品组装工序的全部自动化等等。

全自动化设计概述全自动化设计就是全程由PCB设计软件提供的各种自动化工具来进行PCB设计。这种设计工作周期短，只能达到虽不满意但又可以接受的结果，特别是人功率电路和高频电路的设计方面，这种方法还不能达到实际的要求。

PCB全自动化设计通常由电子设计自动化(EDA)软件公司提供的集成软件来实现。这些集成系统软件包括原理图编辑软件、电路仿真模拟软件、PCB设计软件。如果涉及可编程数字集成电路，还应包括可编程器件设计软件。

流程PCB全自动化设计的流程如下:

设计出完整的原理图文件，并给电路中的元件标注具体的参数及封装型号。接着进行电气规则检查（ERC），确保绘制完成的原理图没有任何违反电气规则的情况发生。

在PCB设计软件中设置PCB的板框，然后将原理图输出的网络表文件导人到PCB设计软件中。

利用电路设计软件的自动布局功能和自动布线功能快速完成PCB的设计工作:

存盘并输出各种图纸和报表文件，为后期加工做准备。

现状东方网2017年9月6日消息：全球最大集装箱全自动化码头——上海洋山深水港区四期工程，距离12月10日开港试运营已不到100天。

洋山港海事局执法人员近日巡视洋山四期工程码头前沿水域看到，岸机和门机已经安装完毕，工人们正在做试运营调试工作。

据悉，洋山港四期总用地面积约223万平方米，预计初期年吞吐量将达400万标箱。

应用和改进在现代科学技术出现科学与技术相互渗透和融合、各专业之间互相交叉和合作及科学技术发展全球化、科技与经济发展趋向一体化的形势下，自动化科学技术应与当代重要技术融合，求得自身的创新和发展，全自动化产业革命也要得到各科学技术门类的支持，共同完成人类的第三次产业革命。

在新世纪里，先进制造与自动化技术以外，还有生物技术、现代农业技术、海洋资源开发技术、现代交通运输技术、航天航空技术、现代信息技术和通信技术、激光技术、环境保护技术、能源技术、材料技术、纳米技术等12项重要技术，现仅结合自动化技术作一综述。

生命科学发展至今，已经有了适用成果，形成生物技术。现代生物技术主要指基因工程、基因工程药物、转基因食品、生物克隆技术，加上传统生物技术中的发酵工程等，都需要自动化技术与之配合;特别是人类基因组计划、DNA芯片(基因芯片)及生物信息学带有科研性质的技术和产业，是生物科学与信息科学相结合的产物，其经济价值很高，而且各种基因工程、生物工程中的操作设备，分析仪表和环境保证等应用设备，既有科研价值，又有生产价值，我们要在引进吸收的基础上，充分利用先进制造技术，开展这个领域的仪器设备的研制工作。

现代农业技术与自动化技术在新世纪里，将会紧密结合，在农业机械化基础上，将发展“精细农作”，在先进温控及自动灌溉等技术基础上将发展新温室技术、工厂化的农业、无土栽培及工厂化的养殖业。

现代交通运输自动化技术中，自动化技术的运动控制技术将发挥巨大作用。由于国情，我国铁路运输将会有更大发展，铁路提速为车辆、铁路、调度、安全、管理等方面带来不少的课题，在借鉴国外技术的基础上，已有所创新，如在铁路信号自动化专业采用轨道电路叠加应答器，构成先进的控制系统，为安全提速做贡献。公路运输及城市交通，现在及今后相当长时间内，将会因小轿车等的发展而成为人们非常关注的话题，智能交通运输系统(Intelligent Trans-portation System-ITS)将成为自动化技术中的热点，它将反过来促进离散事件动态系统课题的科研工作，促进运筹学的应用，促进人工智能技术发展等。

现代信息和通信技术与自动化技术息息相关，计算机技术和网络技术的发展，使自动化系统底层通讯争论多年的现场总线技术将会有所改观，使CIMS,CIPS系统扁平化成为现实;使人机界面更加友好，真正做到低成本自动化的时候将会提前来到。光学技术(光通信和激光)的发展已为信息技术和自动化技术带来巨大的变化，在新的世纪里还会有更大的发展。

环保技术和能源技术的发展，除去能为自动化产业带来巨大的市场以外，在新世纪里，也将对自动化技术提出许多新课题。切尔诺贝利核电站的一声巨响，警示人们要使操作人员不能有一点失误，有了失误，也应有挽回损失的措施，这就要深人研究人机工程学和计算机仿真技术;我国是一个产煤大国，洁净煤技术很重要，自动化技术在上世纪是从控制锅炉燃烧起步的，到上世纪末，对循环流化床燃烧(CFBC)控制技术正在推广，现在又增加一体化煤气化联合循环(IGCC)技术，另外，行之有效的并联串级交叉的自动燃烧控制等常规控制技术还需要大力推广……所以控制技术实用化任务很繁重。节能的任务，任重道远，这是自动化技术不可推卸的重任。

能源的生产、传输、贮存、转换、终端使用诸方面，只要有一项突破就会为人类造福，使科技和生产力突飞猛进。

半导体材料、光电子材料(激光材料、光存储材料、光电子控制元件材料)和导电高分子以及纳米技术，与现代信息科学技术关系密切，它将对检测、存贮、机器人等方面产生影响。2

发展比如我们生活中常见的的全自动智能锁、全自动化洗衣机、全自动手表、军工的全自动装备、汽车的自动驾驶。还有工业生产中的全自动化生产过程，汽车工业全自动化生产线、农业畜牧饲料加工全自动化生产等。另外，还有我们常听说的航天无人驾驶（全自动）飞机等航空航天军工设备。

总体来说，“全自动”是由于人类科学技术发展的高速腾飞，给人类社会生产带来了全员劳动生产率的快速提升。同时，也给人类社会带来了安全舒适的自动化生产环境。并且社会产品的“全自动”化生产也使产品的精度得到了全方位的提升。换句话说，我们生活用品的全自动生产，也代表了人类社会各行业之间的产业链深度。