自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

徐鼎昱 遼寧省阜新市高級(jí)中學(xué)

自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

徐鼎昱 遼寧省阜新市高級(jí)中學(xué)

隨著社會(huì)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在不斷地發(fā)展，日益完善。如今的社會(huì)是信息化與智能化的社會(huì)，可以說(shuō)，現(xiàn)在的社會(huì)已經(jīng)離不開(kāi)自動(dòng)化。我們可以從身邊的事物發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)以及家庭等各方面。我們有理由相信，自動(dòng)化會(huì)發(fā)展的越來(lái)越好，自動(dòng)化一定會(huì)有更廣闊的未來(lái)！

一、自動(dòng)化的基本概念

所謂自動(dòng)化，是指機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)的情況下用各種元件和儀表按規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行操作運(yùn)行或控制以達(dá)到預(yù)定的要求。廣義地講，自動(dòng)化還包括模擬或再現(xiàn)人的活動(dòng)。

自動(dòng)化是一個(gè)涉及學(xué)科較多、應(yīng)用廣泛的綜合性科學(xué)技術(shù)，歸屬于控制科學(xué)與工程的范疇。

從應(yīng)用觀點(diǎn)來(lái)看，研究?jī)?nèi)容有過(guò)程自動(dòng)化、機(jī)械制造自動(dòng)化、武器及軍事自動(dòng)化、辦公室自動(dòng)化和家庭自動(dòng)化等等。

采用自動(dòng)化技術(shù)可以把人類(lèi)從笨重，單調(diào)，重復(fù)性的勞動(dòng)中解放出來(lái)。但僅僅如此是不夠的，要進(jìn)一步解放人力，就要求對(duì)機(jī)器不斷的改進(jìn)，在不確定或變化的環(huán)境中自動(dòng)保持必要的功能，以達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的能力。

由此可見(jiàn)，自動(dòng)化在人類(lèi)社會(huì)中的地位至關(guān)重要。因此專(zhuān)家學(xué)者說(shuō)，自動(dòng)化是一個(gè)國(guó)家或社會(huì)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。

二、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展史

具有不同程度＂自動(dòng)化＂功能的裝置自古就有。

在我國(guó)的古代，很多的能工巧匠就發(fā)明了許多原始的自動(dòng)裝置，以滿(mǎn)足生產(chǎn)、生活和作戰(zhàn)的需要。其中比較著名的就有以下幾種：指南車(chē)，銅壺滴漏，飲酒速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，記里鼓車(chē)，漏水轉(zhuǎn)渾天儀，候風(fēng)地動(dòng)儀，水運(yùn)儀象臺(tái)等等。中國(guó)古代人民在原始的自動(dòng)裝置的創(chuàng)造和發(fā)明上作出了輝煌的成就，也為后來(lái)自動(dòng)化的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

自動(dòng)化的發(fā)展在世界的其他地方也有很大的發(fā)展。古埃及和希臘的教堂廟門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟、銅祭司自動(dòng)灑圣水、投幣式圣水箱等。17世紀(jì)以來(lái)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在歐洲的一些國(guó)家相繼出現(xiàn)了多種自動(dòng)裝置，其中比較典型的有：法國(guó)物理學(xué)家B.帕斯卡發(fā)明的加法器；荷蘭機(jī)械師C.惠更斯發(fā)明的鐘表；英國(guó)機(jī)械師E.李發(fā)明的帶有風(fēng)向控制的風(fēng)磨；俄國(guó)機(jī)械師H.波爾祖諾夫發(fā)明了蒸氣鍋爐水位保持恒定用的浮子式閥門(mén)水位調(diào)節(jié)器。

第一次工業(yè)革命后，自動(dòng)化調(diào)節(jié)有了更廣泛的應(yīng)用。到了20世紀(jì)20~30年代，美國(guó)開(kāi)始采用PID調(diào)節(jié)器。第二次世界大戰(zhàn)后工業(yè)迅速發(fā)展，隨著高速飛行、核反應(yīng)堆、大電力網(wǎng)和大化工廠(chǎng)提出了新控制問(wèn)題。1946年，美國(guó)福特公司的機(jī)械工程師D.S.哈德最先提出了“自動(dòng)化”一詞，并用來(lái)描述發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的自動(dòng)傳送和加工的過(guò)程。20世紀(jì)50年代研制出了電動(dòng)單元組合儀表，這些為工業(yè)自動(dòng)化提供了必不可少的技術(shù)工具，并使得構(gòu)成和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)便、更工程化了。

60年代，隨著現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)和電子計(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用，自動(dòng)控制與信息處理結(jié)合起來(lái)，使自動(dòng)化進(jìn)入到生產(chǎn)過(guò)程的最優(yōu)控制與管理的綜合自動(dòng)化階段。

70年代后，微處理機(jī)的出現(xiàn)對(duì)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)起了重大的推動(dòng)作用，自動(dòng)化的對(duì)象變?yōu)榇笠?guī)模、復(fù)雜的工程和非工程系統(tǒng)，涉及許多用現(xiàn)代控制理論難以解決的問(wèn)題。這些問(wèn)題的研究，促進(jìn)了自動(dòng)化的理論、方法和手段的革新，于是出現(xiàn)了大系統(tǒng)的系統(tǒng)控制和復(fù)雜系統(tǒng)的智能控制，出現(xiàn)了綜合利用計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、系統(tǒng)工程和人工智能等成果的高級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)，如辦公自動(dòng)化、智能機(jī)器人、專(zhuān)家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等。

三、自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)容與應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)容包括：控制理論，工程系統(tǒng)與控制，系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程，模式信息處理，人工智能，機(jī)器人學(xué)與機(jī)器人技術(shù)。它研究的是如何通過(guò)各種技術(shù)工具和系統(tǒng)（包括計(jì)算機(jī)）進(jìn)行信息獲取、處理和決策控制的功能，從而更好地進(jìn)行生產(chǎn)和生活，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生活質(zhì)量。

自動(dòng)化技術(shù)時(shí)時(shí)在為人類(lèi)“謀”福利，可謂無(wú)所不在。

自動(dòng)化技術(shù)正在迅速地滲入家庭生活中。比如全自動(dòng)洗衣機(jī)，不用人動(dòng)手就能把衣服洗得干干凈凈。電腦控制的微波爐，不但能按時(shí)進(jìn)行自動(dòng)烹調(diào)，做出美味的飯菜，而且安全節(jié)電。電腦控制的電冰箱，不但能自動(dòng)控溫，保持食物鮮美，而且能告訴食物存儲(chǔ)的數(shù)量和時(shí)間，還能為烹飪美味佳肴提供建議。還有空調(diào)機(jī)能提供溫暖如春的環(huán)境，清掃機(jī)器人能打掃房間等。

在工廠(chǎng)，人們使用各種自動(dòng)化裝置或系統(tǒng)，如機(jī)器人、自動(dòng)化小車(chē)、數(shù)控機(jī)床、柔性生產(chǎn)線(xiàn)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等，完成產(chǎn)品的加工、裝配、包裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等工作。

在辦公室，人們廣泛地引入微型電腦及信息網(wǎng)絡(luò)、文字處理機(jī)、電子傳真機(jī)、專(zhuān)用交換機(jī)、多功能復(fù)印機(jī)和秘書(shū)機(jī)器人等技術(shù)和設(shè)備，不斷實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化。

在交通運(yùn)輸中采用自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)交通工具自動(dòng)化及管理自動(dòng)化。

在醫(yī)療保健事業(yè)及圖書(shū)館、商業(yè)服務(wù)行業(yè)中，在農(nóng)作物種植、養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理及自動(dòng)化生產(chǎn)。

在生態(tài)環(huán)境和社會(huì)等復(fù)雜系統(tǒng)中，控制科學(xué)和技術(shù)為人類(lèi)開(kāi)辟了嶄新的研究途徑，為決策和管理的科學(xué)化提供了可能。

在現(xiàn)代的和未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)上，飛機(jī)、艦艇、戰(zhàn)車(chē)、火炮、導(dǎo)彈、軍用衛(wèi)星以及后勤保障、軍事指揮等，更是時(shí)時(shí)離不開(kāi)控制和自動(dòng)化技術(shù)。

四、自動(dòng)化的發(fā)展展望

自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家在高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)將得到進(jìn)一步的發(fā)展，人們可以在這些計(jì)算機(jī)中存入“專(zhuān)家知識(shí)”，使它更善于處理未曾遇到過(guò)的問(wèn)題，例如火星探測(cè)車(chē)，從而滿(mǎn)足人類(lèi)無(wú)法身臨其境實(shí)現(xiàn)的更高要求。而機(jī)器人技術(shù)將應(yīng)用于生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)方面，高速列車(chē)和太空飛行器的智能控制將有一番新天地，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更將我們帶入一個(gè)新的世界，數(shù)字地球與機(jī)敏傳感網(wǎng)絡(luò)將更加發(fā)達(dá)，巡航導(dǎo)彈和預(yù)警飛機(jī)使祖國(guó)更加安全，人們的社會(huì)生活將得到大大改善。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用將徹底改變?nèi)祟?lèi)的生存模式、生產(chǎn)模式和生活模式，必將引發(fā)深刻的人類(lèi)社會(huì)變革。

五、結(jié)語(yǔ)

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)仍在飛速發(fā)展。只有把握現(xiàn)在，才能改變未來(lái)；只有抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，才能謀求發(fā)展。

[1]萬(wàn)百五.自動(dòng)化概論[M].武漢大學(xué)出版社.

[2]劉仙洲.中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史[M].科學(xué)出版社.

[3]吳蘊(yùn)章.自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)[M].西安交通大學(xué)出版社.