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第一节
自动化概念和应用

自动化(Automation)是指机器设备或者是生产过程、管理过程,在没有人直接参与的情况下,经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制,实现预期的目标、目的或完成某种过程。简而言之,自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。广义地讲,自动化还包括模拟或再现人的智能活动。

自动化是新的技术革命的一个重要方面。自动化是自动化技术和自动化过程的简称。自动化技术主要有两个方面:第一,用自动化机械代替人工的动力方面的自动化技术;第二,在生产过程和业务处理过程中,进行测量、计算、控制等,这是信息处理方面的自动化技术。

自动化有两个支柱技术:一个是自动控制;另一个是信息处理。它们是相互渗透、相互促进的。自动控制(Automatic Control)是与自动化密切相关的一个术语,两者既有联系,也有一定的区别。自动控制是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。一般来说,自动化主要研究的是人造系统的控制问题,自动控制则除了上述研究外,还研究社会、经济、生物、环境等非人造系统的控制问题,如生物控制、经济控制、社会控制及人口控制等,显然这些都不能归入自动化的研究领域。人们提到的自动控制通常是指工程系统的控制,在这个意义上自动化和自动控制是相近的。

社会的需要是自动化技术发展的动力。自动化技术是紧密围绕着生产、生活、军事设备控制,航空航天工业等的需要而形成,以及在科学探索中发展起来的一种高技术。美国发明家斯托特在读书时,为了不交房费而替房东看管锅炉,每天清晨4点钟闹钟一响,他就要从睡梦中醒来,爬出被窝,跑到地下室,打开锅炉炉口,把锅炉烧旺。这当然是谁也不怎么爱干的苦差事。为了摆脱这份劳苦,他想出了一个办法:用一根绳子,一头挂在锅炉门上,一头拉到卧室里,当闹钟一响,只要在被窝中拉一下绳子就行了。后来,他干脆把闹钟放到地下室锅炉边上,做了一个类似老鼠夹子的东西。当闹钟一响,与发条相连的夹子就动作,夹子带动一根木棍,木棍倒下,炉门便自动打开了。后来,他在此基础上发明了钟控锅炉。这个小故事说明,自动化技术很多是从人们身边生活和生产中发展起来的,而这一技术发展之后又广泛地用于生活、生产的各个领域中。自动化技术发展至今,可以说已从人类手脚的延伸扩展到人类大脑的延伸。自动化技术时时在为人类“谋”福利,可谓无所不在。

自动化技术广泛用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务及家庭等各方面,如图2-1所示。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,而且能扩展、放大人的功能和创造新的功能,极大地提高了劳动生产率,增强了人类认识世界和改造世界的能力。自动化技术的研究、应用和推广,对人类的生产、生活方式产生了深远的影响。自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。

图2-1 自动化的主要应用领域

自动化正在迅速地渗入家庭生活中。例如,用计算机设计、制作衣服;全自动洗衣机,不用人动手就能把衣服洗得干干净净;计算机控制的微波炉,不但能按时自动进行烹调,做出美味可口的饭菜,而且安全节电;计算机控制的电冰箱,不但能自动控温,保持食物鲜美,而且能告诉人们食物存储的数量和时间,能做什么佳肴,用料多少;空调机能为人们提供温暖如春的环境;清扫机器人能为人们打扫房间等。

在办公室里广泛地引入微电脑及信息网络、文字处理机、电子传真机、专用交换机、多功能复印机和秘书机器人等技术和设备,推进了办公室自动化。利用自动化的办公设备,可自动完成文件的起草、修改、审核、分发、归档等工作,利用信息高速公路、多媒体等技术进一步提高信息加工与传递的效率,实现办公的全面自动化。办公自动化的主要目标是企业管理自动化。

工厂自动化主要有两个方面:一是使用自动化装置,完成加工、装配、包装、运输、存储等工作,如用机器人、自动化小车、自动机床、柔性生产线和计算机集成制造系统等;二是生产过程自动化,如在钢铁、石油、化工、农业、渔业和畜牧业等生产和管理过程中,用自动化仪表和自动化装置来控制生产参数,实现生产设备、生产过程和管理过程的自动化。

自动化还有许多其他的应用:在交通运输中采用自动化设备,实现交通工具自动化及管理自动化,包括车辆运输管理、海上及空中交通管理、城市交通控制、客票预订及出售等;在医疗保健事业及图书馆、商业服务行业中,在农作物种植、养殖业生产过程中,都可以实现自动化管理及自动化生产。当代武器装备尤其要求高度的自动化。在现代和未来的战场上,飞机、舰艇、战车、火炮、导弹、军用卫星以及后勤保障、军事指挥等,都要求实现全面的自动化。

自动化技术是发展迅速、应用广泛、最引人瞩目的高技术之一,是推动高技术革命的核心技术,是信息社会中不可缺少的关键技术。从某种意义上讲,自动化就是现代化的同义词。 A7lI8DUfbGnKOMdza5OQHOeQ3H2uHGu+j9+E5pm8502JIhiOd4T9xmApx2X8hbs3

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