改变人类生活的「自动化技术」

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今天是2016年9月22日

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在久远以前，人类很早便有了应用自动化技术的历史。古埃及人发明以水为动力的「水钟」，稳居世界上计时最精确的宝座长达两千年，便是人类记载上应用自动化技术的滥觞。

直至十八世纪，被用于风车的自动化控制系统启发了瓦特发明蒸汽机，带动第一次工业革命，大大颠覆了数千年来惯有的生产方式，并随之进入了以动力机械取代手工劳动的时代。

自动化的技术使得制造工业的效率提升了、效能进步了，并直接影响了人们的生活，如今我们得以享用方便的交通运输、随时接收来自世界各地的讯息，并拥有多样化的生活消费选择，都与自动化技术的革新息息相关。

而在最近，第四波的工业革命已然启动，以智慧工厂、智慧机器人为主的发展趋势中，自动化技术仍旧扮演了不可或缺的关键力量。

此篇将介绍自动化技术相关产业的发展，一窥它所衍生的产业连结及未来趋势。

自动化是什么？

广义上，自动化（Automation）的定义为：以人力以外的资源，例如机械、水力、电力等能源，代替人类操纵、控制及监视设备或程式，执行人类难以完成的任务。可有效节省人力及时间、降低人为错误的机率、减少人员暴露在危险的环境中，并提升产品品质。

自动化囊括的范围广泛，除了各行各业的机器与辅助机具，也在日常生活中处处可见，小至家中会自动煮饭的电锅、便利商店的自动门，大至大楼的空调管控与电梯、捷运的自动化系统等，都属于自动化的应用。

在工业上狭义的自动化，则专指应用机械、电子与电脑化的系统，来操控及生产的科技。主要包括生产零组件的自动化工具机、物流及仓储系统、品管检测、数据收集与回馈及电脑制程控制等。

自动化系统

如果我们要了解自动化的技术，就要拆解复杂的自动化系统，从最基本的单元开始认识起。

在自动化系统的机制中，自动化控制元件是在自动化系统中发挥功能的最小单元，一个封闭回路的自动化系统主要可由以下四种元件组成：

（1）受控体：泛指在系统中接收命令、受到控制的被动部位，类似人类器官的肌肉、关节。例如机械手臂末端的夹爪。

（2）感测器：探测、感知外界的讯号、物理条件或化学组成，并将讯号传递给其他部位，类似人类器官的神经。例如图像感测器、温度感测器。

（3）控制器：感测器所传达的讯号传递到控制器后，透过控制器内的演算法计算，发送处理过后的讯号给驱动器，类似人类器官的大脑。例如可程式化逻辑控制器（PLC）、工业电脑。

（4）致动器：驱动机械产生动作的动力来源，类似人类器官的心脏。例如：线性马达、气压缸。

各种功能元件所组成的自动化系统，则包括：用于工业通讯的工业网路、可进行信息识别辨认的RFID系统、用于远端监控与资料撷取的工业控制系统（ICS）、优化生产过程管理的制造执行系统（MES）、将企业资源进行垂直流程整合的企业资源系统（ERP），以及资讯科技系统等。广泛地运用在各领域的工业制程中。

它们除了可以优化生产过程，帮助工厂缩短产品交货期、增加生产效率、并提升产品品质之外，也有助企业迈向更弹性、更注重顾客导向的作业管理，可谓企业成长的加速器。

自动化设备在工业上的应用

自动化技术带来的效益之广，尤其以制造工业为最。由于经济发展使得现代人有条件改善过去的劳动水准，因此使得越来越少工人愿意以过去的薪资水平从事工厂工作。

这迫使了以劳力密集为主的制造工业面临转型，要如何在缺乏低技术劳动力的条件下，仍然取得制造工业的优势呢？对工厂来说，自动化的技术的应用，便是一大契机。在技术发展之初，人们开始思考：要怎麽将自动化应用在过去的工业制程？最需要以机器来取代人力的环节有哪些？

很容易便有了答案：能解决低阶劳动力缺乏的问题，还可达成比人力更高的精确度的制程，最直觉的就是组装、切削等低技术门槛的工作。

因此用于生产零件、金属加工、检测与成形工具机，便成了自动化技术最大宗的应用。

另外，工业机器人则是近年来自动化技术所衍生的一大类别，除了原先的工具机逐渐发展出机械手臂，用于从事搬运、制造、测量等重复性工作，近来也立基于原有基础，渐渐往智慧化的机器人发展，透过工业电脑等控制系统，结合云端计算、数据分析，提升原先自动化设备与零组件的品质，进行软体与硬体的全方位系统整合。

这些自动化的工具机、工业机器人，现今被广泛应用于各种产业的制造过程。

除了一直以来要求高精密度与标准化流程、因而自动化程度极高的汽车工业，近年来也逐渐扩及3C产业、塑胶产品制造、生技医疗、食品科技、绿能与航太等五花八门的类别。

自动化技术如今已成了工业制程中不可或缺的一项技术。

来源：StockFeel

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