自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)發(fā)展方向

于奇

摘 要：現(xiàn)今中國(guó)絕大部分的高校都設(shè)有自動(dòng)化類型的專業(yè)，并且中國(guó)自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)也在快速的發(fā)展，本文借鑒自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的歷史過(guò)程，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域的需求，對(duì)未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)；應(yīng)用領(lǐng)域；發(fā)展方向

引言

在如今的日常生活中，自動(dòng)化技術(shù)以及成為了必不可少的核心技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用廣泛，尤其是在制造業(yè)當(dāng)中，無(wú)論是離散工業(yè)制造過(guò)程又或者是石油等重要的原材料工業(yè)都離不開(kāi)自動(dòng)化技術(shù)。也正是自動(dòng)化技術(shù)，產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率都可以得到提高。如今各大制造業(yè)企業(yè)都在自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)方面進(jìn)行研究，提高自動(dòng)化技術(shù)水平成為每一個(gè)制造業(yè)企業(yè)需要做的。同時(shí)自動(dòng)化技術(shù)也在一些運(yùn)載工具的控制、導(dǎo)航以及機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡等多方面起到不可取代的作用。

1 自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的定義與特征

自動(dòng)化意義甚廣，界定并沒(méi)有統(tǒng)一的明確，而且自動(dòng)化的定義也會(huì)根據(jù)科技的發(fā)展而改變，不過(guò)自動(dòng)化始終不變的是它的核心目標(biāo)。自動(dòng)化核心目標(biāo)在與幫助人類更高效的完成生產(chǎn)、生活以及管理等，減輕人類的勞動(dòng)力負(fù)擔(dān)，提高生產(chǎn)力。因?yàn)槲覈?guó)大多數(shù)的高校都設(shè)有自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，并且國(guó)家也很看重這類學(xué)科的發(fā)展，設(shè)立有關(guān)部分負(fù)責(zé)自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，所以對(duì)于給自動(dòng)化進(jìn)行定義也是必不可少的。

自動(dòng)化的廣義定義是指在日常的生活以及生產(chǎn)中用一定的技術(shù)手段，讓人類的完成任務(wù)時(shí)所付諸的勞動(dòng)力更少，同時(shí)提高工作效率。因此可見(jiàn)只要涉及人類活動(dòng)，自動(dòng)化就必不可少，人們不會(huì)停止對(duì)自動(dòng)化的追求。現(xiàn)今的自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的研究對(duì)象主要有兩個(gè)方面，首先是固定的工業(yè)裝備，另一個(gè)方面是以運(yùn)載器為主的物體。自動(dòng)化的目的是減少人類的體力腦力勞動(dòng)，增強(qiáng)人類改造世界的能力。同時(shí)自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)總共4個(gè)明顯的特征：

1）交叉性

自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)是一門(mén)交叉性極強(qiáng)的學(xué)科，像數(shù)學(xué)、物理等多門(mén)學(xué)科幫助自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)建立其理論基礎(chǔ)，自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)所研究的系統(tǒng)涉及到控制科學(xué)與工程、信息與通信工程等學(xué)科的知識(shí)?？偟膩?lái)說(shuō)自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)是集合多項(xiàng)學(xué)科知識(shí)的一項(xiàng)學(xué)科。

2）使能性

動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模、控制與優(yōu)化的理論方法是自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的核心理論基礎(chǔ)。核心基礎(chǔ)理論具有動(dòng)態(tài)仿真與控制、優(yōu)化決策等功能的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的使能性包括許多方面，其中控制理論跟方法提供了反饋、前饋、控制器設(shè)計(jì)方法等可以有利于機(jī)械、電氣等學(xué)科領(lǐng)域的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析。

3）系統(tǒng)性

自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)重要特征之一是系統(tǒng)性，動(dòng)態(tài)建模、控制、優(yōu)化決策這些都是自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)從“系統(tǒng)”方面來(lái)進(jìn)行分析的，尤其是反饋控制系統(tǒng)，反饋機(jī)制可以很好的改善對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。現(xiàn)如今很多大型復(fù)雜的物理系統(tǒng)都與分布式計(jì)算單元相結(jié)合，應(yīng)用于檢測(cè)、控制、管理以及優(yōu)化決策。智慧城市、智慧交通這類有人參與的信息物理系統(tǒng)正是自動(dòng)化技術(shù)才能更好實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，改善人們的生活。

4）廣泛性

我們從前面所說(shuō)的自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的三個(gè)特性方面能看的出來(lái)，自動(dòng)化還具有廣泛性，這種特性準(zhǔn)確的來(lái)說(shuō)可以說(shuō)是研究對(duì)象的性質(zhì)，自動(dòng)化它的研究對(duì)象可以工業(yè)制造中的一些大型機(jī)械這種固定的物體，也可以是運(yùn)載工具這種移動(dòng)的物體，也可以是像企業(yè)管理系統(tǒng)、交通系統(tǒng)這類人參與的系統(tǒng)。不僅是研究對(duì)象，自動(dòng)化在應(yīng)用領(lǐng)域方面也極具廣泛性。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、交通、醫(yī)療、商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域都有涉及自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)研發(fā)出的自動(dòng)化系統(tǒng)。

2 自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷程

很久以前自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的雛形就以及產(chǎn)生，在過(guò)去大自然就存在反饋機(jī)制，而人類將反饋機(jī)制應(yīng)用到風(fēng)車上，人類用反饋機(jī)制發(fā)明了離心調(diào)速器，讓風(fēng)車保持恒定速度運(yùn)行。在19世紀(jì)初期，Sperry發(fā)明了陀螺儀，這就是典型的PID控制器，也成為了自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的開(kāi)端。在之后各種各樣的控制器被人們發(fā)明，在上個(gè)世界60年代，計(jì)算機(jī)問(wèn)世，自此自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)就真正的走入每家每戶。

3 自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展方向

我們可以從自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷史當(dāng)中能發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)啟示：1）人類發(fā)展過(guò)程的需求推動(dòng)了自動(dòng)化科學(xué)的發(fā)展2）自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展跟控制科學(xué)與工程學(xué)科息息相關(guān)3）人類的需求以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)推動(dòng)了之后的控制系統(tǒng)的發(fā)展4）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求推動(dòng)了控制理論的發(fā)展5）工業(yè)的固定物體以及飛行器等移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)體的控制系統(tǒng)推動(dòng)了之后控制理論的發(fā)展。

我國(guó)自改革開(kāi)放之后，自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展迅速，現(xiàn)已經(jīng)有巨大成就，這些成就體現(xiàn)在控制理論以及智能系統(tǒng)中，在基礎(chǔ)方面我國(guó)的自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)已經(jīng)是先進(jìn)水平。不過(guò)我國(guó)的自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)缺少領(lǐng)跑的實(shí)際研究成果。另一方面我國(guó)一直在快速的發(fā)展，在各個(gè)方面的需求也在提高。互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等領(lǐng)域都需要繼續(xù)發(fā)展。為了適應(yīng)之后國(guó)家的需求，人們?cè)谧詣?dòng)化科學(xué)與技術(shù)會(huì)有新的要求?？刂葡到y(tǒng)正在向智能自主化進(jìn)行發(fā)展。

在生產(chǎn)過(guò)程中，智能自主的控制系統(tǒng)的愿景功能是：能夠智能感知一些生產(chǎn)的條件變化，智能的改變回路設(shè)定值，使輸出能夠很好的跟著設(shè)定值，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況能夠很好的遠(yuǎn)程被控。讓生產(chǎn)過(guò)程更加的安全可靠。

智能協(xié)同控制系統(tǒng)的愿景功能是：能夠很好的感知運(yùn)行情況，給出一定目標(biāo)，設(shè)備能工綜合生產(chǎn)，自主控制系統(tǒng)可以讓設(shè)備最佳運(yùn)行。預(yù)測(cè)異常的情況，進(jìn)行自優(yōu)化控制。

智能決策的愿景功能是：感知市場(chǎng)信息以及生產(chǎn)條件，讓企業(yè)更加高效更加環(huán)保，讓企業(yè)能夠計(jì)劃調(diào)度，自主學(xué)習(xí)自我優(yōu)化決策。

而運(yùn)動(dòng)的物體，例如汽車、飛行器等運(yùn)載工具的愿景功能是：快速感知周圍環(huán)境，能夠識(shí)別出環(huán)境對(duì)于本身任務(wù)的影響，使運(yùn)載工具能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，修改自我行為去適應(yīng)環(huán)境。最終安全的完成任務(wù)。

以上愿景是自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)未來(lái)的的發(fā)展方向，朝著這幾個(gè)方向進(jìn)行研究，完成以上幾個(gè)愿景是未來(lái)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)，而我國(guó)如果能夠按著趨勢(shì)走，跟緊節(jié)奏，那么未來(lái)自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)依舊可以繼續(xù)推動(dòng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為我國(guó)國(guó)家安全作出貢獻(xiàn)。

4 結(jié)論

本文的核心思想是為了探究未來(lái)自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的發(fā)展。以社會(huì)的發(fā)展以及國(guó)家的安全作為科學(xué)技術(shù)的導(dǎo)向，提出未來(lái)自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的幾個(gè)大方向。文中所提到的幾個(gè)方向?qū)?huì)成為大勢(shì)所趨。也是未來(lái)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中必不可少的。

這幾種發(fā)展方向在未來(lái)都可以對(duì)我國(guó)安全以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展都能夠有所幫助，而如果要實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)必定需要許多專業(yè)人才，這就需要有關(guān)部門(mén)重新考慮我國(guó)自動(dòng)化專業(yè)人才的培養(yǎng)方式，對(duì)現(xiàn)在培養(yǎng)方式中存在的問(wèn)題進(jìn)行改正。培養(yǎng)新一代優(yōu)秀的自動(dòng)化人才。

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