自動化與自動化學(xué)科專業(yè)

自動化與自動化學(xué)科專業(yè)第一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三“自動化”的定義：自動化是指機器設(shè)備（擴展到生產(chǎn)、管理過程）在沒有人直接參與的情況下，經(jīng)過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制

實現(xiàn)預(yù)期的目標自動化的核心是“控制”進一步擴展到經(jīng)濟系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等第二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三自動化設(shè)備的特點：工作時不需要（或很少需要）人參與，卻能按照人的要求“自動”完成其承擔(dān)的任務(wù)。充分理解：各種自動的（或自動控制的）設(shè)備僅是一項大的自動化工程中的一個細胞而以上例舉的自動的設(shè)備僅為整個自動化大家庭中的一個個小細胞

第三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三自動化技術(shù)的兩方面：

①動力方面的自動化技術(shù)——工業(yè)化

——人的手、腳、各種感覺的延長

②信息處理方面的自動化技術(shù)——信息化

——延伸人的信息獲取、處理和決策控制等功能

第四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三并聯(lián)機器人直角坐標機器人48秒23秒第五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三搬運機器人29秒19秒裝配機器人第六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三注塑機彎管機繞線機第七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三高速五軸龍門銑床

龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床第八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三汽車自動焊接生產(chǎn)線全彈自動裝配生產(chǎn)線

第九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三自動搬運車自動立體倉庫第十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三自動化工廠第十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三——比人干得更快、更好，極大地提高生產(chǎn)力從自動化生產(chǎn)線上生產(chǎn)的產(chǎn)品，質(zhì)量越來越好，價格越來越低。——把人從繁重、危險的工作中解放出來礦井掘井、核電站檢查、消防救火、無人偵察機、導(dǎo)彈（無人）※基本作用（傳統(tǒng)觀念）

——完成人無法完成的工作管道機器人（各種油管、水管）、水下6000米機器人第十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三以倒立擺為例：人只能“頂起”一級倒立擺

機器能“頂起”一級、二級、

三級、甚至四級倒立擺

一級倒立擺二級倒立擺倒立擺錄像（32秒）第十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三※擴展作用——管理、經(jīng)濟、金融過程智能化

自動化在國民經(jīng)濟、國家綜合實力中起著舉足輕重的作用，并且其作用越來越重要。

自動化在人民日常生活中亦將起著舉足輕重的作用。第十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三自動化的發(fā)展歷史第十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三公元前我國的自動計時漏壺第十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三公元132年張衡研制出自動測量地震的候風(fēng)地動儀第十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三公元235年馬鈞研制出能自動指示方向的指南車

第十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三1788年英國Watt發(fā)明的控制蒸汽機速度的離心式調(diào)速器

第十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三1913年美國建成最早的汽車裝配流水線1926年美國建成第一條汽車自動生產(chǎn)線

現(xiàn)代自動化工廠生產(chǎn)線（國產(chǎn)）奇瑞、長安汽車沖壓生產(chǎn)線長春汽車焊接生產(chǎn)線第二十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三1952年美國MIT研制出第一臺數(shù)控機床

現(xiàn)代高速大型數(shù)控中心（沈陽第一機床廠）第二十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三1954年第一臺工業(yè)機器人國產(chǎn)100公斤點焊機器人第二十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三2005年我國成功發(fā)射載人飛船（神舟6號）

1981年美國“哥倫比亞”號航天飛機首次發(fā)射成功第二十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三

自動化與工業(yè)化的關(guān)系

工業(yè)化特點：專指工業(yè)，尤其是制造業(yè)

工業(yè)化發(fā)展三階段：機械化（大規(guī)模使用機器系統(tǒng)）電氣化（加入電機、電網(wǎng)絡(luò)）

自動化（加入自動控制器）

實現(xiàn)了自動化，就完成了工業(yè)化目前來說：自動化是工業(yè)化的最重要標志（國內(nèi)從總體來說，已機械化、電氣化）自動化在工業(yè)化建設(shè)中的作用與地位第二十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三

自動化與信息化的關(guān)系信息化特點：不單指工業(yè)，包含第一、三產(chǎn)業(yè)僅從工業(yè)的角度，信息化發(fā)展也可分三階段：一定要在工業(yè)化的基礎(chǔ)上數(shù)字化（大規(guī)模使用數(shù)字計算機）網(wǎng)絡(luò)化（實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)）

先進自動化（綜合集成了系統(tǒng)、管理）自動化在信息化建設(shè)中的作用與地位

實現(xiàn)先進自動化，就完成了（工業(yè)）信息化先進自動化是信息化的最重要標志（國內(nèi)從總體來說，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化已有一定規(guī)模）第二十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三機械化（應(yīng)用機器系統(tǒng)）電氣化（加入電機、網(wǎng)絡(luò)）自動化（加入自動控制器）數(shù)字化（應(yīng)用數(shù)字計算機）網(wǎng)絡(luò)化（實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)）先進自動化（系統(tǒng)、管理）智能化（引入智能）知識化（處理知識）工業(yè)化信息化知識化社會總發(fā)展自動化與工業(yè)化、信息化、知識化的關(guān)系第二十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三工業(yè)化與信息化的關(guān)系圖第二十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三（基礎(chǔ)）自動化（核心是控制）是工業(yè)化完成與否的標志

自動化技術(shù)是工業(yè)化的核心技術(shù)先進自動化（核心是信息、控制、系統(tǒng)）

是信息化完成與否的標志

先進自動化技術(shù)是信息化的核心技術(shù)自動化的重要性第二十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三“自動化”快成為“現(xiàn)代化”的代名詞了。

設(shè)想：

軍事更不用說了！

每家每戶全部安裝自動化設(shè)備（包括燒菜，喂飯）難道不算現(xiàn)代化？工廠里除辦公室有人外（無人看門、無人車間）難道不算現(xiàn)代化？

農(nóng)業(yè)自動化了（種、管、收全部由機器人完成）難道不算現(xiàn)代化？

自動化在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用與地位第二十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三采松果機器人挖樹根機器人第三十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三嫁接機器人采摘機器人第三十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三壁面清洗機器人擦玻璃機器人第三十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三飛機清洗機器人第三十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三汽車加油機器人第三十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三家用清潔機器人第三十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三高壓輸電線維修（遙操作）機器人第三十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三醫(yī)用機器人第三十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三中國骨科機器人系統(tǒng)第三十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三法國遠程醫(yī)療機器人第三十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三各種軍用機器人（1’57”）第四十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三第四十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三國產(chǎn)反恐機器人第四十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三空間艙外艙內(nèi)機器人第四十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三

微型（幾毫米）機器人第四十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三第四十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三（仿生）機器魚第四十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三足球機器人——中型組第四十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三足球機器人——小型組1第四十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三足球機器人——小型組2第四十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三拾球機器人第五十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三機器人能否干活？第五十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三機器人干活！第五十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三機器人戰(zhàn)勝國際象棋冠軍——2010年

第五十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三人形機器人——真正像“人”（1’03”）第五十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三

自動化是當代高科技的集中體現(xiàn)與應(yīng)用。

智能機器人是當代高科技的結(jié)晶。

——宋鍵第五十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三2.1自動化科學(xué)與技術(shù)的定位2.2自動化科學(xué)與技術(shù)的基本內(nèi)容與核心概念2.3自動化科學(xué)技術(shù)與信息科學(xué)技術(shù)的關(guān)系2.4自動化科學(xué)與技術(shù)的特點2自動化科學(xué)與技術(shù)第五十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三廣義科學(xué)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

自動化科學(xué)與技術(shù)的定位第五十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三

一門技術(shù)科學(xué)、一門應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)

研究的基本任務(wù)是為自動化技術(shù)（包括設(shè)計、制造、控制和管理計算機集成制造系統(tǒng)CIMS、計算機集成過程控制系統(tǒng)CIPS等先進自動化系統(tǒng)）和控制工程（包括控制航天器這樣的設(shè)備）提供科學(xué)理論基礎(chǔ)。

致力于帶有一定普遍性或共性的新的控制原理和新的系統(tǒng)方法的研究，使其在實際控制工程和自動化技術(shù)中發(fā)揮創(chuàng)新的作用。自動化科學(xué)的定位與任務(wù)第五十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三一門工程應(yīng)用技術(shù)

研發(fā)的基本任務(wù)：

一方面將自動化科學(xué)原理與方法轉(zhuǎn)換為工程實用技術(shù)（包括工具和手段），使之能應(yīng)用于工程實際，將自動化科學(xué)的研究成果迅速轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力；

另一方面將工程實際中遇到的技術(shù)問題提煉、抽象成為科學(xué)問題，為自動化科學(xué)研究提供新的研究對象。自動化技術(shù)的定位與任務(wù)第五十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三

相互依存關(guān)系自動化科學(xué)與技術(shù)是自動化的源泉與基礎(chǔ)；

其物化是自動化設(shè)備與系統(tǒng)；

其應(yīng)用包括自動化設(shè)計、自動化制造、自動化工程、自動化管理、自動化決策、自動化運行等。

自動化（應(yīng)用）

是自動化科學(xué)與技術(shù)的用武之地；

是自動化專業(yè)畢業(yè)生的主要用武之地。自動化與自動化科學(xué)技術(shù)的關(guān)系第六十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三指南車原理（開環(huán)控制）齒輪系車身木人方向車輛轉(zhuǎn)彎自動化科學(xué)技術(shù)的基本內(nèi)容與核心概念第六十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三控制蒸汽機速度的調(diào)速器（給定值控制）維納給出的負反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖第六十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三防空導(dǎo)彈制導(dǎo)（跟蹤控制）1-目標跟蹤雷達2-導(dǎo)彈導(dǎo)引雷達3-計算機雷達4-導(dǎo)彈發(fā)射架第六十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三自動化早已超越古老的研制自動機器替代人類勞動的概念，自動化科學(xué)與技術(shù)研究的是如何運用各種技術(shù)工具延伸人的信息獲取、處理和決策控制的功能，來促進能源、材料和環(huán)境資源、人力資源等的有效利用，提高生產(chǎn)水平和人類生活質(zhì)量。當前自動化科學(xué)與技術(shù)急需研究解決的是如何應(yīng)用信息去處理高度復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題，從而具有更大的挑戰(zhàn)性和潛在的經(jīng)濟效益。

自動化科學(xué)與技術(shù)的核心是信息、控制與系統(tǒng)，其中控制是核心的核心。自動化科學(xué)與技術(shù)的核心概念第六十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三自動化科學(xué)技術(shù)與信息科學(xué)技術(shù)的關(guān)系信息技術(shù)的四個組成部分及其信息鏈從信息角度看基本自動化設(shè)備的組成第六十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三自動化科學(xué)技術(shù)與信息科學(xué)技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別：①自動化科學(xué)與信息科學(xué)的同根、同源；②自動化技術(shù)涉及到信息技術(shù)的全部，重點是在信息的控制應(yīng)用和系統(tǒng)集成上。自動化技術(shù)需要以系統(tǒng)的觀點綜合運用信息技術(shù)的各部分，并充分考慮人、環(huán)境、對象與工具的相互作用產(chǎn)生的復(fù)雜性；③自動化技術(shù)的作用是如何有效地利用信息來促進能量與物質(zhì)的有效利用；自動化技術(shù)是信息與能量、物質(zhì)之間的橋梁。第六十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三自動化科學(xué)與技術(shù)的特點自動化科學(xué)的特點：數(shù)學(xué)屬性，嚴密的理論特征；對象特性，鮮明的改造世界的特征；系統(tǒng)與社會屬性，系統(tǒng)的復(fù)雜性特征；滲透與擴散特性，普遍適用特征。前三個特點表明，從事自動化科學(xué)研究，既要有理論，又要懂對象，更要有系統(tǒng)的觀念，三者缺一不可。而第四個特點指出，把自動化科學(xué)中的基本原理與方法應(yīng)用到其他科學(xué)、技術(shù)與工程中去，是從事自動化科學(xué)研究的人員義不容辭的職責(zé)。第六十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三自動化技術(shù)三大特點（作用）：⑴橋梁作用

自動化技術(shù)是信息與能量、物質(zhì)之間的橋梁。⑵使能作用

一旦應(yīng)用于具體對象（一臺設(shè)備、一個系統(tǒng)或一項工程），將使對象發(fā)生質(zhì)的變化（穩(wěn)定可靠運行、大大提高效率、大大降低能耗成本等）的重要工程應(yīng)用技術(shù)

⑶系統(tǒng)集成作用通過“綜合”與“集成”，大型復(fù)雜系統(tǒng)、過程或工程逐步能被人類有效地控制與管理。隨著系統(tǒng)、過程或工程的規(guī)模越來越大、越來越復(fù)雜，自動化技術(shù)的系統(tǒng)集成作用將越來越凸現(xiàn)。

第六十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三3.1學(xué)科與專業(yè)的含義與區(qū)分3.2自動化學(xué)科3.3自動化專業(yè)

3自動化學(xué)科、專業(yè)第六十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三

學(xué)科(Discipline)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一種分類法，具有明確的定義（含義）。

漢語解釋:“學(xué)科”是“知識或?qū)W習(xí)的一門分科”；

英語解釋:“Discipline”是“Abranchofknowledgeorteaching”,由此可知，學(xué)科應(yīng)具有兩方面的含義，分別對應(yīng)著科學(xué)技術(shù)研究（知識）與科學(xué)工程教育（學(xué)習(xí)與教學(xué)）。

學(xué)科與專業(yè)的含義與區(qū)分第七十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三與“學(xué)科”不同，“專業(yè)（Specialty）”的意思卻很單一，僅用于科學(xué)與工程教育分類。

漢語解釋：“專業(yè)”是“高等學(xué)校的一個系里或中等專業(yè)學(xué)校里的學(xué)業(yè)門類（如這個系有三個專業(yè)）”。表明其含義比學(xué)科要窄。

英語解釋：“Specialty”是“Aspecialpursuit,occupation,aptitude,orskill”，比漢語的含義還要窄，并且在英語國家中，往往只用Discipline來對科學(xué)與工程教育分類。

第七十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三專業(yè)、學(xué)科的含義不同，劃分方法有多種，

不同層面還有不同理解與劃分。

一般分為：

社會層面

——中學(xué)教育

本科生層面——一般意義上的大學(xué)教育

研究生層面——研究生教育第七十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三學(xué)科、專業(yè)劃分方法第七十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三從科學(xué)與技術(shù)一體化的角度（包含了研究與教學(xué)兩方面），可勾畫自動化學(xué)科的結(jié)構(gòu)框架：

自動化學(xué)科第七十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三對研究生學(xué)位培養(yǎng)來說，自動化學(xué)科的正式名稱為“控制科學(xué)與工程”學(xué)科，屬工科門類下的一級學(xué)科，如下表：

學(xué)科代碼學(xué)科分類學(xué)科名稱0811一級學(xué)科控制科學(xué)與工程081101二級學(xué)科控制理論與控制工程081102二級學(xué)科檢測技術(shù)與自動化裝置081103二級學(xué)科模式識別與智能系統(tǒng)081104二級學(xué)科系統(tǒng)工程081105二級學(xué)科導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制第七十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三

高等教育有多種分類法?？v向分類法：粗分為：研究生教育和大學(xué)教育兩個層次；細分為：博士、碩士研究生、本科生和?？粕膶哟危粰M向分類法：高等科學(xué)教育、高等工程教育等若干大類，授予的學(xué)位為理學(xué)學(xué)士（碩士、博士）學(xué)位、工學(xué)學(xué)士（碩士、博士）學(xué)位等。自動化專業(yè)第七十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三按我國的習(xí)慣，自動化專業(yè)特指大學(xué)教育（包括本科生和?？粕鷥蓚€層次），是自動化高等教育的基礎(chǔ)層次。

本科自動化專業(yè)與電氣工程及其自動化專業(yè)、電子信息工程專業(yè)、通信工程專業(yè)、計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)同屬“工學(xué)”學(xué)科門類下的“電氣信息類”，授予的學(xué)位為“工學(xué)學(xué)士”。到2004年，全國已有239所學(xué)校設(shè)立了自動化專業(yè)。自動化專業(yè)已成為設(shè)置學(xué)校最多的“工學(xué)”專業(yè)（工科專業(yè)）之一（僅次于計算機專業(yè)），如果再把那些將自動化作為其專業(yè)名稱一部分的專業(yè)（如“電氣工程及其自動化”、“機械設(shè)計制造及其自動化”、“農(nóng)業(yè)機械化及其自動化”等專業(yè)）算在內(nèi)，“自動化類專業(yè)”無疑將是中國最龐大的專業(yè)。第七十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期三采用計算機控制的典型自動化系統(tǒng)

第七十八頁，共八十三頁