当我们谈论自动化时，人们往往会想到尖端技术，例如自动驾驶汽车和复杂的机器人。但自动化已经以某种形式存在了几个世纪，而且许多自动化技术现在已经相当普遍。自动化的主要历史可以追溯到工业革命，尽管我们可以追溯到更早的时期。用于碾磨谷物的水磨坊自古希腊时代就已存在。风车自12世纪以来就已存在。

然而，在工业革命中，自动化确实通过一系列新的制造技术得以实现，这些技术的发明是为了减少对人类劳动力的依赖。传送带、机械织机、蒸汽机等设备导致工厂激增，能够以前所未有的规模生产产品。年代初期的电气化和整个20世纪初期和中期信号处理的进步导致了自动化的进一步发展，并彻底改变了从通信到制造的社会各个方面。

如今，它并不像谈论“自动化”那么简单，因为这个词可以意味着很多东西。工业自动化看起来就像一条沿着装配线移动产品的传送带；它看起来就像是用数控机床从金属毛坯上铣削零件；它看起来像一个操纵物体的机械臂；它看起来就像一个完全熄灯的工厂，独立于任何人为干预而工作。由于这种多功能性，对不同类型的自动化进行分类很有帮助。

自动化是一个多用途的话题。在工业制造中，自动化有四种主要类型。

四种类型的工业自动化系统

在自动化过程的工业应用中，有四种主要的自动化类型：固定自动化、可编程自动化、柔性自动化和集成自动化。让我们看一下每种自动化是什么。

固定自动化

固定自动化，也称为硬自动化，是指旨在自动化特定任务的制造技术。固定自动化解决方案通常很简单，并且是为某一目的而构建的，例如组装特定零件或物料搬运。固定式自动化系统效率很高，非常适合在大规模生产线上实现固定、重复的生产步骤。

自动传送带是固定自动化的一个例子：该系统在整个制造过程中独立运行，其目的是沿着装配线运送产品。其他常见的固定自动化形式是自动装配机，它被编程来组装特定的零件，或者自动喷漆工艺，旨在为特定产品涂上面漆或密封剂。

与我们下面将探讨的其他一些类型的自动化不同，固定自动化系统具有内部编程。换句话说，控制它们的是硬件，而不是软件。这使得针对不同类型的产品采用固定自动化系统或适应产品变化变得具有挑战性。相反，固定自动化最适合批量生产单一类型的产品或零件装配。固定自动化解决方案在工业生产中广泛使用：这些系统通过提高生产率和效率以及降低劳动力成本来增加价值。

可编程自动化

下一种类型的工业自动化是可编程自动化。这一自动化设备子类别的特点是能够以不同的方式执行相同的任务。例如，虽然固定自动化可能只能从A移动到B，但可编程自动化技术可以编程为从A移动到B，然后随后编程为从A移动到C。

可编程自动化解决方案最常用于批量生产：设备经过编程以完成特定任务，并在单个批次的过程中重复该任务。然后可以再次对其进行编程，以适应新批次所需的更改。可编程自动化的例子包括数控机床（它接收计算机程序的指令）、工业机器人（其运动和动作可以编程）以及轧钢机（可以编程以生产不同厚度的金属）。

这种类型的自动化最适合批量多达数千个零件，而不是一次性生产，因为对设备重新编程需要时间。这意味着产品品种之间的任何转换都将需要机器停机，从而降低生产率。

机械臂是实现工厂车间集成自动化的关键。

柔性的自动化

柔性自动化，有时称为软自动化，是指由计算机程序控制的制造设备，能够根据输入的代码执行各种任务。与可编程自动化不同的是，可编程自动化可以针对不同的产品进行编程，但需要大量的停机时间才能实现，而灵活的自动化解决方案可以快速且通常自动进行调整。在大多数情况下，灵活的自动化只需要更改软件（即通过远程计算机）而不需要更改硬件，从而最大限度地减少机器停机时间并促进产品转换。

通过灵活的自动化，可以批量生产零件或连续操作不同类型的零件。例如，六轴机械臂可以通过编程来执行生产线中的一系列任务，包括钻孔、连接部件等。如果需要的话，它还可以被编程为在第二天或一周做一些完全不同的事情。工业D打印机还可用于实现灵活的自动化：技术人员可以轻松更改打印机设置并发送不同的CAD文件以开始生成新设计。

灵活自动化的主要优点是它可以实现高混合生产和灵活的制造工作流程，轻松适应产品设计以及各种产品的变化。然而，当前广泛采用灵活自动化解决方案面临的挑战之一是其高成本障碍：机械臂和其他灵活自动化设备需要大量的前期投资。

集成自动化

集成自动化是指不需要任何人工干预的端到端自动化制造过程。在集成自动化工作流程中，计算机软件系统控制和连接生产车间的各种制造设备。一旦工程师或技术人员设置好设置和参数，集成自动化解决方案就会独立执行指令，并且借助人工智能和机器学习技术，如果出现任何不一致，可以做出响应。

虽然上述类型的自动化描述了特定的系统或设备，但将集成自动化视为一种框架可能更有帮助。它支撑各种自动化硬件并连接生产链中的每个步骤，从而形成一个单一的、有凝聚力的过程，而不是多个不同的步骤。

熄灯制造是集成自动化的一个例子。它指的是制造工厂可以在没有任何人为参与甚至监督的情况下运行。机器人和自动化设备负责流程中的每个步骤以及材料和零件处理。如今，许多制造商的目标是实现无人值守生产，以提高生产率，实现高生产率，并最大程度地减少对经常短缺的熟练操作人员的依赖。

熄灯制造是一条完全自动化的生产线，不需要人工干预或监督。

自动化的优点和缺点

自动化是所谓的“工业4.0”或第四次工业革命的关键部分。通过智能机器、控制系统和自动化工具的组合，制造运营能够更加独立地运作，流程中的各个步骤相互通信，并实时通知计算机系统决策的处理数据。

每当我们谈论新的制造或工业框架时，故事都有两个方面。自动化，特别是集成自动化，代表了制造业的巨大范式转变，让许多人感到非常乐观，也让许多人感到非常焦虑。重要的是要兼顾双方，以了解利弊所在以及如何解决这些问题。

优点：

生产力：制造商越来越多地投资自动化的主要原因之一是它可以释放更高的生产力。通过自动化，整个生产链（或整个生产链）的任务可以独立运行并提高效率。

一致性：借助自动化技术，制造商可以通过深入的过程监控数据从更高的过程一致性中受益。对人力的依赖较低也最大限度地降低了生产过程中人为错误的风险。

劳动力：这无疑是一个棘手的问题（您也可以在缺点部分找到它）。工业自动化对雇主和雇员都有好处。一方面，自动化使制造商能够减轻劳动力短缺的影响，特别是熟练的技术人员。他们可以保持生产率甚至规模化，而无需寻找和雇用额外的工人。另一方面，自动化消除了人类承担许多繁琐、重复性任务的需要。这为需要解决问题的更复杂和更有价值的任务创造了更多空间，例如产品开发、流程监督和全局战略制定。

缺点：

成本：虽然在生产工作流程中集成自动化具有长期成本效益，但由于自动化设备和软件工具的价格高昂，向自动化和工业4.0的过渡会带来巨大的初始成本。这种成本对于小型生产商来说可能令人望而却步，并且可能只有大型制造公司才可行。

劳动力：从这方面来说，自动化威胁着现有的劳动力，并可能导致工人失业。如果整个工作岗位突然实现自动化，这些工人就有失业的风险，他们的技能可能会贬值。提高技能和培训是减轻这种影响的重要策略。他们为工人提供新角色的装备，并赋予他们所需的新技能。

网络安全：随着整个制造流程的互联程度越来越高，它们变得更加高效，但也增加了遭受网络攻击的脆弱性。恶意软件、勒索软件和数据泄露可能会严重损害业务流程，并带来高昂的成本。建立强大的网络安全系统有助于最大限度地降低这些风险，并在实施自动化时保持知识产权和生产链的安全。

制造业中的自动化应用

在工业制造的背景下，自动化的应用无数。将原材料转化为成品的许多步骤都可以自动化，包括数控铣削、数控车削、板材轧制、冲压、压力加工、激光切割、增材制造、焊接、产品处理、材料处理、零件检查、拣选、包装，等等。

自动化物料搬运、装配机和其他自动化制造系统是当今主要制造设施中不可或缺的工具，包括汽车、食品包装、电子、制药和消费品行业等。

汽车行业是推动工业自动化采用的行业之一。

要点

自动化的核心是提高生产力并减少对人力的需求。它已经发展了数千年。几千年前，水磨和风磨将人们从手工捣碎小麦和谷物的劳动密集型和耗时的任务中解放出来。如今，最先进的自动化解决方案使整个生产链能够在无人监管的情况下继续运行。

我们讨论了很多有关自动化的内容，进行总结如下：

自动化有四种主要类型：固定自动化、可编程自动化、柔性自动化和集成自动化。

固定自动化是一种自动化，旨在完成特定任务并且仅完成该任务。例如，自动传送带只有一种功能，并且可以高效执行。

可编程自动化是一种可以重新编程以完成同一任务的不同变化的自动化。例如，数控机床可以重新编程以铣削各种不同的设计。可编程自动化非常适合批量自动化，并且需要更改硬件和软件。

柔性自动化是一种由计算机程序控制的自动化，可以根据输入的代码执行多种任务。可编程自动化通常不需要机器停机。

集成自动化是一种端到端的自动化制造过程，不需要任何人工干预，并以控制系统为基础。

自动化的主要优点是更高的生产率和输出一致性。

自动化的主要缺点是初始成本高和工人流失。

就自动化而言，劳动力是一个双面问题：一方面，雇主可以缓解劳动力短缺，而工人也可以从繁琐的重复性工作中解脱出来。另一方面，自动化可以取代工作并导致裁员和短期失业问题。

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