國內(nèi)外的工業(yè)發(fā)展史告訴我們，實現(xiàn)機械自動化是一個由低級到高級、由簡單到復(fù)雜、由不完善到完善的發(fā)展過程。當機器的操作采用自動控制器后，生產(chǎn)方式才從機械化逐步過渡到機械控制（傳統(tǒng)）自動化、數(shù)字控制自動化、計算機控制自動化。只有建立了自動化工廠后，生產(chǎn)過程才能全盤自動化，才能使生產(chǎn)率全面提高，達到自動化的高級理想階段。

機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術(shù)水準，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步有很大的直接影響。

機械自動化的產(chǎn)生

機械自動化技術(shù)從上個世紀20年代首先在機械制造冷加工大批量生產(chǎn)過程中開始發(fā)展應(yīng)用，上世紀60年代后為適應(yīng)市場的需求和變化，為增強機械制造業(yè)對市場靈活快速反應(yīng)的能力，開始建立可變性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，即圍繞計算機技術(shù)的柔性自動化。它是在制造系統(tǒng)不變或變化較小的情況下，機器設(shè)備或生產(chǎn)管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷自動地實現(xiàn)預(yù)期的操作或某種過程，并能夠自動地從制造一種零件轉(zhuǎn)換到制造另一種不同的零件。社會實踐證明，這種定義下的制造系統(tǒng)自動化與當代大多數(shù)企業(yè)的實際不相容。目前，世界各國的機械自動化水準除少數(shù)工業(yè)發(fā)達國家的某些生產(chǎn)部門外，大多數(shù)還處于操作階段的自動化。我國也不例外，需要循序漸進，不斷努力，創(chuàng)造條件，向自動化的高級理想階段邁進。

機械自動化的現(xiàn)狀

機械自動化技術(shù)從上個世紀20年代開始發(fā)展應(yīng)用以來，已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展，特別是近年來計算機的高度集成化，開始采用了計算機集成制造系統(tǒng)，大大加快了機械自動化的發(fā)展，但我國仍處于初級操作階段的自動化。目前，世界各國的機械自動化水準除少數(shù)工業(yè)發(fā)達國家的某些生產(chǎn)部門外，大多數(shù)還處于操作階段的自動化。

我國也不例外，我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層次低。我國機械制造業(yè)目前有11.4萬個企業(yè)，發(fā)展很不平衡，有大量落后于現(xiàn)代水準的產(chǎn)業(yè)，大部分企業(yè)還比較落后，手工勞動占有相當?shù)谋戎?，我國能獨立開發(fā)現(xiàn)代機械自動化技術(shù)的企業(yè)可以說沒有；我國機械制造業(yè)企業(yè)中自動化裝備少、水準低，不僅在數(shù)量上同世界先進國家有較大差距，而且在品種上、質(zhì)量上、使用上，同世界先進水準也存在階段性差距。實現(xiàn)我國機械自動化技術(shù)是一個長期的過程，不可能一蹴而就。需要循序漸進，不斷努力，創(chuàng)造條件，向自動化的高級理想階段邁進。當前，我國還處在社會主義初級階段，經(jīng)濟、財力、生產(chǎn)力水準、國民素質(zhì)等，與世界主要國家的差距是很大的；我國有豐富的勞動力資源，每年城鎮(zhèn)新增就業(yè)人口達兩千多萬，且今后每年的就業(yè)人數(shù)還會增加。機械自動化最大限度地提高勞動生產(chǎn)率，勞動力的過剩和分工的轉(zhuǎn)移就是一個現(xiàn)實問題。 

機械自動化的發(fā)展歷程

機械自動化技術(shù)從本世紀２０年代首先在機械制造冷加工大批量生產(chǎn)過程中開始發(fā)展應(yīng)用，６０年代后為適應(yīng)市場的需求和變化，為增強機械制造業(yè)對市場靈活快速反應(yīng)的能力，開始建立可變性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，即圍繞計算機技術(shù)的柔性自動化。它是在制造系統(tǒng)不變或變化較小的情況下，機器設(shè)備或生產(chǎn)管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷自動地實現(xiàn)預(yù)期的操作或某種過程，并能夠自動地從制造一種零件轉(zhuǎn)換到制造另一種不同的零件。

紡織機械自動化

紡織行業(yè)是典型的物理加工生產(chǎn)工藝，整個生產(chǎn)過程就是纖維之間結(jié)構(gòu)的整理和再組織的過程。盡管紡織行業(yè)是典型的FA，但是目前在紡織設(shè)備上幾乎使用到所有種類的自動化產(chǎn)品，主要包括控制系統(tǒng)，傳動控制，運動控制，人機界面和傳感器。未來幾年，紡織機械行業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢包括專用控制器運用將增加；多傳動的運用更加普遍以及現(xiàn)場總線運用增加這三個方面。

專用控制器運用將增加?；谇度胧疆a(chǎn)品的專用控制器相對于PLC具有計算能力強、通訊方便的特點，大批量運用還具有成本較低的優(yōu)點。目前織機、針織和部分染整設(shè)備都在使用專用控制器。多傳動的運用更加普遍。由于多傳動能有效的降低設(shè)備的復(fù)雜程度，提高驅(qū)動效率，方便工藝調(diào)節(jié)，降低維護量和縮短新設(shè)備的設(shè)計開發(fā)周期。目前粗紗機、細紗機、絡(luò)筒機合各種化纖機械都已經(jīng)使用了多傳動技術(shù)，現(xiàn)場總線技術(shù)和共直流母線技術(shù)使多傳動更加具有優(yōu)越性。現(xiàn)場總線運用增加。一些紡織機械由多個關(guān)聯(lián)緊密的工序組成，使用現(xiàn)場總線來協(xié)調(diào)各道工序能有效地提高生產(chǎn)效率。目前短纖、染整生產(chǎn)線和一些大型機臺都在開始使用現(xiàn)場總線。 

印刷機械自動化

當前，代表國際先進技術(shù)的印刷機械品牌主要集中在德國和日本，因此，德國的海德堡、羅蘭、高寶和日本的小申、三菱、秋山共同組成國際六大印機品牌。中國印刷機械行業(yè)的技術(shù)水平目前已經(jīng)發(fā)展到國際上20世紀90年代的水平。中國印刷機械進步的顯著標志就是印刷機械的控制部分及自動化水平明顯提高。盡管如此，由于國內(nèi)低水平重復(fù)性建設(shè)的中小型印刷廠大量存在，除廣東省外，其他城市大型、高精印刷企業(yè)還不多，因此，隨著人們對高檔印刷品需求的增加，將刺激印刷行業(yè)向高端領(lǐng)域發(fā)展。隨著大型印刷廠的出現(xiàn)，中國印機企業(yè)將會進一步分化，行業(yè)格局也將會隨之發(fā)生改變。

目前，國際印刷機械的技術(shù)水平從速度上看已經(jīng)走到盡頭。下一步的發(fā)展趨勢：一是將朝著增加印機的功能方向發(fā)展。如在膠印機后面再串連上凹印機、網(wǎng)印機或者是其他機械設(shè)備。二是在節(jié)省輔助時間，提高自動化程度上下功夫。三是加強網(wǎng)絡(luò)化管理。而國內(nèi)印刷機械的發(fā)展趨勢是：首先提高國產(chǎn)機的穩(wěn)定性、可靠性，然后再朝著多色、高效方向發(fā)展。張致遠分析認為，如果過分地追求印刷速度，穩(wěn)定性和可靠性較差，同樣也會影響印刷速度。

包裝機械自動化

國內(nèi)包裝機械自動化市場發(fā)展的特點是：在低端市場有大量的廠商，競爭十分激烈，并呈現(xiàn)出部分廠商以低價格來獲取市場份額的競爭局面，這種方式從長遠看會對包裝機械自動化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到一定的束縛作用；而在高端市場，則因為用戶對機械設(shè)備功能的需求更高更多樣化，所以市場的主要力量依然是跨國公司。 

包裝機械自動化的發(fā)展是走向必然的網(wǎng)絡(luò)化，這一點市場趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)。單機自動化產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足用戶的需求。用戶需要多臺包裝機械之間具備聯(lián)網(wǎng)功能，以便更好地滿足連接ERP和MES等現(xiàn)代化要求，繼而達到機械設(shè)備的高產(chǎn)量和高使用率要求。對于從事包裝機械制造的企業(yè)來說，應(yīng)該將更多的注意力放在如何優(yōu)化設(shè)備上，如果注意力主要放在價格上，則發(fā)展會受到很大的限制。在包裝機械領(lǐng)域，工控產(chǎn)品會朝著無風扇、無硬盤的形式發(fā)展，同時根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場對空間的使用要求，工控機還會朝著輕薄短小的方向繼續(xù)改進。

工程機械自動化

由于工程機械作業(yè)環(huán)境的特殊性，大部分工程機械都在野外作業(yè)，對自動化產(chǎn)品的環(huán)境要求非常高，因此，專用控制器在工程機械行業(yè)發(fā)展的前景比PLC將會更好。隨著工程機械行業(yè)的發(fā)展，工程機械自動化水平也在逐步提升。但是與國外工程機械行業(yè)相比，還有一定的差距。目前，國內(nèi)大型的工程機械生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始自主研發(fā)工程機械控制技術(shù)，自動化水平也在日漸提高。

工程機械行業(yè)近幾年發(fā)展迅速，從2006年到2008年該行業(yè)銷售收入增長速度都在30%以上，主要是由于內(nèi)需和出口雙引擎推動的效果。2008年工程機械行業(yè)自動化產(chǎn)品的應(yīng)用規(guī)模為1.48億元，同比增長34%。其中，混凝土機械、鋼筋預(yù)應(yīng)力機械和挖掘機械是自動化水平較高的三類工程機械，它們用到的自動化產(chǎn)品占整個行業(yè)自動化產(chǎn)品應(yīng)用總規(guī)模的84%。預(yù)計2009年自動化產(chǎn)品應(yīng)用總規(guī)模為1.67個億，增長幅度為13%，未來幾年工程機械行業(yè)將繼續(xù)保持這種增長趨勢。

中國特色的機械自動化道路

研究生產(chǎn)大量性能優(yōu)良、自動化水平高的機電產(chǎn)品是發(fā)展應(yīng)用機械自動化技術(shù)的關(guān)鍵。自動化生產(chǎn)時機械技術(shù)不再是單一的完成系統(tǒng)之間的連接，在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量(重量)、體積、鋼性和耐用性等方面對現(xiàn)代機械自動化技術(shù)有著重要的影響。機械技術(shù)應(yīng)利用其它高新技術(shù)來更新，實現(xiàn)與適應(yīng)現(xiàn)代機械自動化技術(shù)的發(fā)展；自動化生產(chǎn)時，機械制造系統(tǒng)的自動控制、自動檢測伺服系統(tǒng)的操作等都少不了要應(yīng)用微電子技術(shù)和自動控制理論；自動化生產(chǎn)時信息的交換與處理、存取、運算、判斷和決策等都少不了要應(yīng)用計算機與信息處理技術(shù)。

鑒于我國國情，當前要組織好機械自動化技術(shù)的引進、消化、吸收和開發(fā)工作，加強機械自動化中具有共性的基礎(chǔ)技術(shù)研究、開發(fā)的基礎(chǔ)建設(shè)，以及機械制造業(yè)的生產(chǎn)工藝現(xiàn)代化、生產(chǎn)過程的基本工序自動化、輔助工序自動化等的研究。只有對企業(yè)各部門的工作進行有效的協(xié)調(diào)，方方面面配套發(fā)展，發(fā)展應(yīng)用自動化技術(shù)才有市場，現(xiàn)代自動化技術(shù)優(yōu)越性才能充分體現(xiàn)出來。

７０～８０年代國際上出現(xiàn)了開始采用計算機集成制造系統(tǒng)CIMS(Computer Integrated Manufacturing），柔性自動化生產(chǎn)模式也有這種情況。初期犆犐犕犛以信息集成為重點，以較高的自動化程度為特征，但在實現(xiàn)過程中遇到了困難。鑒于實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)的全盤自動化所需的巨額投入（一個全盤自動化工廠耗資數(shù)百億美元，柔性制造系統(tǒng)一般價格為６００～２５００萬美元），所承擔的巨大風險，加之技術(shù)上的難度與可靠性等問題，世界工業(yè)發(fā)達國家已開始“碰壁轉(zhuǎn)產(chǎn)”，轉(zhuǎn)而注重信息集成的效果，追求低成本自動化LCA(Low Cost Automation）的企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和運行方式。

目前，世界各國的機械自動化水準除少數(shù)工業(yè)發(fā)達國家的某些生產(chǎn)部門外，大多數(shù)還處于操作階段的自動化。我國也不例外，需要循序漸進，不斷努力，創(chuàng)造條件，向自動化的高級理想階段邁進。 實現(xiàn)我國機械自動化技術(shù)是一個長期的過程，不可能一蹴而就。我國機械制造業(yè)目前有１１.４萬個企業(yè)，發(fā)展很不平衡，有大量落后于現(xiàn)代水準的產(chǎn)業(yè)，大部分企業(yè)還比較落后，手工勞動占有相當?shù)谋戎?，我國能獨立開發(fā)現(xiàn)代機械自動化技術(shù)的企業(yè)可以說沒有；我國機械制造業(yè)企業(yè)中自動化裝備少、水準低，不僅在數(shù)量上同世界先進國家有較大差距，而且在品種上、質(zhì)量上、使用上，同世界先進水準也存在階段性差距。

機械自動化的發(fā)展趨勢

農(nóng)業(yè)機械自動化

近些年來, 國外農(nóng)業(yè)自動化飛速發(fā)展, 農(nóng)業(yè)機械設(shè)計向高速、寬幅、大功率、舒適的方向發(fā)展。自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械上的應(yīng)用已相當普及, 一些著名廠商把自動控制、信息處理、全球定位系統(tǒng)和激光、遙感等現(xiàn)代尖端技術(shù)、裝備應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械上。由于歷史、觀念和技術(shù)等方面的原因, 我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械與發(fā)達國家相比有很大差距, 已遠遠不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)的科技進步。近些年來, 自動化的研究逐漸被人們所認識, 自動控制在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用越來越受到重視。

我國農(nóng)業(yè)自動化已在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的溫室自動化控制、排灌機械自動化、部分農(nóng)業(yè)機械裝置自動化等方面得到一定的發(fā)展, 尤其精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展越來越得到重視。電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展推動了農(nóng)業(yè)機器向自動化方向發(fā)展。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展, 人工智能將是世紀農(nóng)業(yè)工程發(fā)展的重點。各種農(nóng)業(yè)機器人或智能化系統(tǒng)將在農(nóng)業(yè)自動化控制中不斷涌現(xiàn), 繼續(xù)推動和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動化是農(nóng)業(yè)機械化工程技術(shù)工作者所面臨的長遠課題和挑戰(zhàn), 并進一步促進農(nóng)業(yè)自動化控制技術(shù)向智能化技術(shù)發(fā)展。