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自动化的过去现在和未来

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作者:JZ Editor来源:JZ Robot网址:http://www.jiezhongcnc.com

引言: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。


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       自动化的发展历史


       1946年,美国福特公司的机械工程师D.S.哈德**提出“自动化”一词,并用来描述发动机汽缸的自动传送和加工的过程。50年代,自动调节器和经典控制理论的发展,使自动化进入以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。60年代,随现代控制理论的出现和电子计算机的推广应用,自动控制与信息处理结合起来,使自动化进入到生产过程的**控制与管理的综合自动化阶段。70年代,自动化的对象变为大规模、复杂的工程和非工程系统,涉及许多用现代控制理论难以解决的问题。

       自动装置的出现和应用是在18世纪。自动化技术形成时期是在18世纪末~20世纪30年代。1788年英国机械师J.瓦特发明离心式调速器(又称飞球调速器),并把它与蒸汽机的阀门连接起来,构成蒸汽机转速的闭环自动控制系统。瓦特的这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元,对**次工业革命及后来控制理论的发展有重要影响。

       1833年英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提出程序控制的原理。1939年世界上**批系统与控制的专业研究机构成立,为20世纪40年代形成经典控制理论和发展局部自动化作了理论上和组织上的准备。

       经典控制理论这个名称是1960年在**届全美联合自动控制会议上提出来的。1945年后由于战时出版禁令的解除﹐出现了系统阐述经典控制理论的著作。1945年美国数学家维纳﹐N.把反馈的概念推广到一切控制系统。50年代以后﹐经典控制理论有了许多新的发展。经典控制理论的方法基本上能满足第二次世界大战中军事技术上的需要和战后工业发展上的需要。但是到了50年代末就发现把经典控制理论的方法推广到多变量系统时会得出错误的结论。经典控制理论的方法有其局限性。

       20世纪50年代末起至今是综合自动化时期,这一时期空间技术迅速发展,迫切需要解决多变量系统的**控制问题。于是诞生了现代控制理论。现代控制理论的形成和发展为综合自动化奠定了理论基础。同时微电子技术有了新的突破。1958年出现晶体管计算机,1965年出现集成电路计算机,1971年出现单片微处理机。微处理机的出现对控制技术产生了重大影响﹐控制工程师可以很方便地利用微处理机来实现各种复杂的控制,使综合自动化成为现实。“自动化(Automation)”是美国人D.S.Harder于1936年提出的他认为在一个生产过程中,机器之间的零件转移不用人去搬运就是“自动化”。


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       自动化的行业现状


       国外自动化技术的发展趋势是系统化、柔性化、集成化和智能化。自动化技术不断提高光电子、自动化控制系统、传统制造等行业的技术水平和市场竞争力,它与光电子、计算机、信息技术的融合和创新,不断创造和形成新的行业经济增长点,同时不断提供新的行业发展的管理战略哲理。

       如并行工程(CE)、敏捷制造(AM)等。数控技术于模块化、网络化、多媒体和智能化;CAD/CAM系统面向产品的整个生命周期;自动控制内容发展到对产品质量的在线监测与控制,设备运行状态的动态监测、诊断和事故处理、生产状态的监控和设备之间的协调控制与连锁保护,以及厂级管理决策与控制等;系统网络普遍以通用计算机网络为基础;自动化控制产品正向着成套化、系列化、多品种方向发展;以自动控制技术、数据通信技术、图象显示技术为一体的综合性系统装置成为国外工业过程控制的主导产品,现场总线成为自动化控制技术发展的**热点;可编程控制器(PLC)与工业控制系统(DCS)的实现功能越来越接近,价格也逐步接近,国外自动控制与仪器仪表领域的前沿厂商已推出了类似PCS(Process Control System)的产品。

       世界自动化产业发展势头迅猛。传感器技术、开放式工业过程自动化系统、现场总线技术等自动化技术已形成一定的产业规模,其中90年代传感器在美国、日本的市场总销售额已超过100亿美元。


       自动化的未来展望


       现代生产和科学技术的发展,对自动化技术提出越来越高的要求,同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。70年代以后,自动化开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展,并广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域,实现更大规模的自动化,例如大型企业的综合自动化系统、全国铁路自动调度系统、国家电力网自动调度系统、空中交通管制系统、城市交通控制系统、自动化指挥系统、国民经济管理系统等。自动化的应用正从工程领域向非工程领域扩展,如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。自动化将在更大程度上模仿人的智能,机器人已在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到应用,专家系统在医疗诊断、地质勘探等方面取得显著效果。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新技术革命的重要内容,并得到迅速发展。




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