淺談自動(dòng)化領(lǐng)域

張國華

（南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210048）

1 自動(dòng)化的基本概念

簡單地說，自動(dòng)化就是在無人的情況下，用各種元件和儀表執(zhí)行控制。自動(dòng)化專業(yè)主要研究的是自動(dòng)控制的原理和方法，自動(dòng)化單元技術(shù)和集成技術(shù)及其在各類控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。它以自動(dòng)控制理論為基礎(chǔ)，以電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)為主要工具，面向工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制及各行業(yè)、各部門的自動(dòng)化。它始于人們用機(jī)器實(shí)現(xiàn)按固定程序自動(dòng)進(jìn)行的各種操作，把人類從笨重、單調(diào)、重復(fù)性的勞動(dòng)中解放出來。但僅僅如此是不夠的，要進(jìn)一步解放人力就要求機(jī)器不斷提高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。因此，自動(dòng)化系統(tǒng)必須是開放的，不斷從外界環(huán)境中獲取信息并進(jìn)行必要的分析、處理、判斷、決策、調(diào)整和控制。由此可知，自動(dòng)化技術(shù)研究的是如何通過各種技術(shù)工具和系統(tǒng)（包括計(jì)算機(jī)）延伸人的信息獲取、處理和決策控制的功能，從而更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，以提高生產(chǎn)能力、生產(chǎn)水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2 自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)容及應(yīng)用

自動(dòng)化的內(nèi)容按其理論途徑、技術(shù)手段和處理對象的不同，可以將之大致劃分為控制理論、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、智能系統(tǒng)與知識工程，以及機(jī)器人學(xué)和機(jī)器人技術(shù)六大部分。

（1）控制理論。控制理論研究的是如何按被控對象和環(huán)境的特性，通過能動(dòng)地采集和運(yùn)用信息施加控制作用而使系統(tǒng)正常運(yùn)行并具有預(yù)定的功能?？刂评碚撛?0世紀(jì)的人類科技進(jìn)步中起到了舉足輕重的作用，為解決當(dāng)今社會(huì)的許多挑戰(zhàn)性問題產(chǎn)生了積極的影響，提供了科學(xué)的思想方法論，為許多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化奠定了理論基礎(chǔ)。

（2）工程系統(tǒng)與控制。工程系統(tǒng)與控制研究各種工程系統(tǒng)控制和設(shè)計(jì)的問題。從單一的自動(dòng)控制裝置到一個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，直到整個(gè)工廠、企業(yè)的控制、管理和經(jīng)營決策一體化，都是其研究的內(nèi)容。

（3）系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程。系統(tǒng)科學(xué)研究的是在最一般意義下，由相互作用、相互聯(lián)系的事物按一定結(jié)構(gòu)組成并具有某種總體功能的各種系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、行為特征以及如何進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制的問題。它主要應(yīng)用于運(yùn)籌學(xué)、控制論、信息論等多個(gè)學(xué)科分支，成為自動(dòng)化學(xué)科的一個(gè)重要研究領(lǐng)域并得到蓬勃的發(fā)展。

（4）模式信息處理。模式識別，亦稱模式信息處理，其本來意義是研究用計(jì)算機(jī)對一般由人類感覺器官接受的圖像、文字、語音等模式信息進(jìn)行處理、描述和分類的學(xué)科。在更廣的含義下，模式識別也可泛指任何對一般事物抽取概念特征進(jìn)行判斷和分類的過。模式識別的應(yīng)用方向包括計(jì)算機(jī)視覺，文字、文本識別，語音識別和理解等多個(gè)領(lǐng)域。中國在模式識別領(lǐng)域正處于世界領(lǐng)先地位，許多中國學(xué)者都為此做出了重要貢獻(xiàn)。

（5）人工智能。人工智能研究的主要是如何用機(jī)器模仿人類智能活動(dòng)的某些方面，延伸人腦功能的問題。

（6）機(jī)器人與機(jī)器人技術(shù)。機(jī)器人是一類特殊的自動(dòng)化機(jī)器，它具有與人的四肢相比擬的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可接受視覺、聽覺、觸覺等傳感信息，在處理器的指揮下完成各種機(jī)器操作功能。機(jī)器人不僅可以把人類從惡劣條件、繁重單調(diào)的作業(yè)中解放出來，而且在力量、精度和速度，以及在特殊環(huán)境下生存和工作能力各方面都有人類無法替代的優(yōu)點(diǎn)。

3 自動(dòng)化專業(yè)的就業(yè)方向

自動(dòng)化專業(yè)的基本上是弱電控制，也可進(jìn)行強(qiáng)電的操作，不過很少。①電廠（包括各個(gè)公司，工廠的配電室）。②軟件開發(fā)（特別是單片機(jī)或EDA等）。③PLC（大體是工控方向，搭建操作平臺(tái)等）。④各個(gè)礦山，或金屬冶煉場所（進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)備的維護(hù)，操作等）。⑤去學(xué)校當(dāng)老師。⑥做銷售工作（專門賣自己專業(yè)相關(guān)的東西）。⑦公務(wù)員，每個(gè)專業(yè)都可以的。⑧各種研究所。

4 如何學(xué)習(xí)自動(dòng)化

對于新事物新知識的學(xué)習(xí)開始于對它的了解，但僅如此是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。當(dāng)真正了解一門學(xué)科之后，更重要的是真正去進(jìn)入它、去學(xué)習(xí)它。

（1）學(xué)好數(shù)學(xué)。作為幾乎一切工科知識的必備理論工具，應(yīng)該首先引起我們的高度重視。數(shù)學(xué)好的人不一定專業(yè)知識出眾，但一個(gè)專業(yè)強(qiáng)的人必定擁有扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底。因此，自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)習(xí)應(yīng)該把數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)放在首位。

（2）掌握專業(yè)理論知識。沒有深厚廣博的專業(yè)理論知識就不可能在本專業(yè)方向有所成就，其次，自動(dòng)化學(xué)科內(nèi)容繁多，對于更高層次學(xué)習(xí)之前，應(yīng)該對自己的發(fā)展方向有一個(gè)大致的規(guī)劃設(shè)想。不求面面俱到，而應(yīng)有所突破；不求泛泛而談，而應(yīng)深刻領(lǐng)會(huì)，使自己對于專業(yè)知識不僅“廣博”而且“精?！薄＿@樣才能在未來的人才戰(zhàn)場上得到一個(gè)較好的軍銜。

（3）實(shí)踐。自動(dòng)化專業(yè)不僅僅是一門理論，更是一門廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的技術(shù)，因此理論實(shí)踐對于自動(dòng)化的學(xué)習(xí)而言，是不可或缺的?！皩?shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，一門理論只有應(yīng)用于實(shí)踐才能顯現(xiàn)出其本來的面貌。對于自動(dòng)化而言，專業(yè)的學(xué)習(xí)最終是指向工作的，因此，在學(xué)習(xí)階段就加強(qiáng)理論的實(shí)踐環(huán)節(jié)，無疑對以后工作有百益而無一害。

（4）知識更新。自動(dòng)化，作為新興的前沿學(xué)科，幾乎每天都在發(fā)生著巨大的變化。真正要學(xué)好自動(dòng)化專業(yè)，最起碼得保證自己能跟上時(shí)代發(fā)展的進(jìn)程。對于飛速發(fā)展的科技知識要保持高度的敏銳感和終生學(xué)習(xí)的基本素質(zhì)。

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[5]張永青.高等教育原理[M].重慶：西南師范大學(xué)出版社，1992.