编者语：机械自动化（机电一体化）系统是机械发展的方向，它将机械、电气、控制软件等多种技术有机地结合为一体。随着科学技术的发展，这些技术在系统（产品）中互相渗透。机械自动化系统不是简单地把机械、电气、控制软件组合在一起，而是要从系统的整体出发，综合考虑，实现最佳化设计。

　　国内外的工业发展史告诉我们，实现机械自动化是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机器的操作采用自动控制器后，生产方式才从机械化逐步过渡到机械控制（传统）自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。只有建立了自动化工厂后，生产过程才能全盘自动化，才能使生产率全面提高，达到自动化的高级理想阶段。

　　机械自动化，主要指在机械制造业中应用自动化技术，实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程，加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准，不仅影响整个机械制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。

　　机械自动化的产生

　　机械自动化技术从上个世纪20年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用，上世纪60年代后为适应市场的需求和变化，为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力，开始建立可变性自动化生产系统，即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下，机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程，并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。社会实践证明，这种定义下的制造系统自动化与当代大多数企业的实际不相容。目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。

　　机械自动化的现状

　　机械自动化技术从上个世纪20年代开始发展应用以来，已经得到了迅速的发展，特别是近年来计算机的高度集成化，开始采用了计算机集成制造系统，大大加快了机械自动化的发展，但我国仍处于初级操作阶段的自动化。目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业，发展很不平衡，有大量落后于现代水准的产业，大部分企业还比较落后，手工劳动占有相当的比重，我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有；我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不可能一蹴而就。需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。当前，我国还处在社会主义初级阶段，经济、财力、生产力水准、国民素质等，与世界主要国家的差距是很大的；我国有丰富的劳动力资源，每年城镇新增就业人口达两千多万，且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。

　　机械自动化的发展历程

　　机械自动化技术从本世纪２０年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用，６０年代后为适应市场的需求和变化，为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力，开始建立可变性自动化生产系统，即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下，机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程，并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。

　　７０～８０年代国际上出现了开始采用计算机集成制造系统CIMS(Computer Integrated Manufacturing），柔性自动化生产模式也有这种情况。初期犆犐犕犛以信息集成为重点，以较高的自动化程度为特征，但在实现过程中遇到了困难。鉴于实现计算机集成制造系统的全盘自动化所需的巨额投入（一个全盘自动化工厂耗资数百亿美元，柔性制造系统一般价格为６００～２５００万美元），所承担的巨大风险，加之技术上的难度与可靠性等问题，世界工业发达国家已开始“碰壁转产”，转而注重信息集成的效果，追求低成本自动化LCA(Low Cost Automation）的企业组织结构和运行方式。

　　目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。 实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不可能一蹴而就。我国机械制造业目前有１１.４万个企业，发展很不平衡，有大量落后于现代水准的产业，大部分企业还比较落后，手工劳动占有相当的比重，我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有；我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。

　  机械自动化的发展趋势

　　农业机械自动化

　　近些年来, 国外农业自动化飞速发展, 农业机械设计向高速、宽幅、大功率、舒适的方向发展。自动化控制技术在农业机械上的应用已相当普及, 一些著名厂商把自动控制、信息处理、全球定位系统和激光、遥感等现代尖端技术、装备应用于农业机械上。由于历史、观念和技术等方面的原因, 我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距, 已远远不能适应农业的科技进步。近些年来, 自动化的研究逐渐被人们所认识, 自动控制在农业上的应用越来越受到重视。

　　我国农业自动化已在设施农业中的温室自动化控制、排灌机械自动化、部分农业机械装置自动化等方面得到一定的发展, 尤其精准农业的发展越来越得到重视。电子技术和计算机技术的迅速发展推动了农业机器向自动化方向发展。随着智能化技术的发展, 人工智能将是世纪农业工程发展的重点。各种农业机器人或智能化系统将在农业自动化控制中不断涌现, 继续推动和实现农业自动化是农业机械化工程技术工作者所面临的长远课题和挑战, 并进一步促进农业自动化控制技术向智能化技术发展。

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   纺织机械自动化

　　 纺织行业是典型的物理加工生产工艺，整个生产过程就是纤维之间结构的整理和再组织的过程。尽管纺织行业是典型的FA，但是目前在纺织设备上几乎使用到所有种类的自动化产品，主要包括控制系统，传动控制，运动控制，人机界面和传感器。未来几年，纺织机械行业自动化技术发展的主要趋势包括专用控制器运用将增加；多传动的运用更加普遍以及现场总线运用增加这三个方面。

　　专用控制器运用将增加。基于嵌入式产品的专用控制器相对于PLC具有计算能力强、通讯方便的特点，大批量运用还具有成本较低的优点。目前织机、针织和部分染整设备都在使用专用控制器。多传动的运用更加普遍。由于多传动能有效的降低设备的复杂程度，提高驱动效率，方便工艺调节，降低维护量和缩短新设备的设计开发周期。目前粗纱机、细纱机、络筒机合各种化纤机械都已经使用了多传动技术，现场总线技术和共直流母线技术使多传动更加具有优越性。现场总线运用增加。一些纺织机械由多个关联紧密的工序组成，使用现场总线来协调各道工序能有效地提高生产效率。目前短纤、染整生产线和一些大型机台都在开始使用现场总线。

　　印刷机械自动化

　　当前，代表国际先进技术的印刷机械品牌主要集中在德国和日本，因此，德国的海德堡、罗兰、高宝和日本的小申、三菱、秋山共同组成国际六大印机品牌。中国印刷机械行业的技术水平目前已经发展到国际上20世纪90年代的水平。中国印刷机械进步的显著标志就是印刷机械的控制部分及自动化水平明显提高。尽管如此，由于国内低水平重复性建设的中小型印刷厂大量存在，除广东省外，其他城市大型、高精印刷企业还不多，因此，随着人们对高档印刷品需求的增加，将刺激印刷行业向高端领域发展。随着大型印刷厂的出现，中国印机企业将会进一步分化，行业格局也将会随之发生改变。

　　目前，国际印刷机械的技术水平从速度上看已经走到尽头。下一步的发展趋势：一是将朝着增加印机的功能方向发展。如在胶印机后面再串连上凹印机、网印机或者是其他机械设备。二是在节省辅助时间，提高自动化程度上下功夫。三是加强网络化管理。而国内印刷机械的发展趋势是：首先提高国产机的稳定性、可靠性，然后再朝着多色、高效方向发展。张致远分析认为，如果过分地追求印刷速度，稳定性和可靠性较差，同样也会影响印刷速度。

　　包装机械自动化

　　国内包装机械自动化市场发展的特点是：在低端市场有大量的厂商，竞争十分激烈，并呈现出部分厂商以低价格来获取市场份额的竞争局面，这种方式从长远看会对包装机械自动化的产业发展起到一定的束缚作用；而在高端市场，则因为用户对机械设备功能的需求更高更多样化，所以市场的主要力量依然是跨国公司。

　　包装机械自动化的发展是走向必然的网络化，这一点市场趋势已经显现。单机自动化产品已经不能满足用户的需求。用户需要多台包装机械之间具备联网功能，以便更好地满足连接ERP和MES等现代化要求，继而达到机械设备的高产量和高使用率要求。对于从事包装机械制造的企业来说，应该将更多的注意力放在如何优化设备上，如果注意力主要放在价格上，则发展会受到很大的限制。在包装机械领域，工控产品会朝着无风扇、无硬盘的形式发展，同时根据工业现场对空间的使用要求，工控机还会朝着轻薄短小的方向继续改进。

　　工程机械自动化

　　由于工程机械作业环境的特殊性，大部分工程机械都在野外作业，对自动化产品的环境要求非常高，因此，专用控制器在工程机械行业发展的前景比PLC将会更好。随着工程机械行业的发展，工程机械自动化水平也在逐步提升。但是与国外工程机械行业相比，还有一定的差距。目前，国内大型的工程机械生产厂家已经开始自主研发工程机械控制技术，自动化水平也在日渐提高。

　　工程机械行业近几年发展迅速，从2006年到2008年该行业销售收入增长速度都在30%以上，主要是由于内需和出口双引擎推动的效果。2008年工程机械行业自动化产品的应用规模为1.48亿元，同比增长34%。其中，混凝土机械、钢筋预应力机械和挖掘机械是自动化水平较高的三类工程机械，它们用到的自动化产品占整个行业自动化产品应用总规模的84%。预计2009年自动化产品应用总规模为1.67个亿，增长幅度为13%，未来几年工程机械行业将继续保持这种增长趋势。
 
   中国特色的机械自动化道路

   研究生产大量性能优良、自动化水平高的机电产品是发展应用机械自动化技术的关键。自动化生产时机械技术不再是单一的完成系统之间的连接，在系统的结构、质量(重量)、体积、钢性和耐用性等方面对现代机械自动化技术有着重要的影响。机械技术应利用其它高新技术来更新，实现与适应现代机械自动化技术的发展；自动化生产时，机械制造系统的自动控制、自动检测伺服系统的操作等都少不了要应用微电子技术和自动控制理论；自动化生产时信息的交换与处理、存取、运算、判断和决策等都少不了要应用计算机与信息处理技术。

   鉴于我国国情，当前要组织好机械自动化技术的引进、消化、吸收和开发工作，加强机械自动化中具有共性的基础技术研究、开发的基础建设，以及机械制造业的生产工艺现代化、生产过程的基本工序自动化、辅助工序自动化等的研究。只有对企业各部门的工作进行有效的协调，方方面面配套发展，发展应用自动化技术才有市场，现代自动化技术优越性才能充分体现出来。（文/gkong)

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