一文读懂自动化是什么？

　　开环和闭环（反馈）控制
　　从根本上讲，有两种类型的控制回路：开环控制和闭环反馈控制。
　　在开环控制中，来自控制器的控制动作独立于“过程输出”（或“受控过程变量”）。一个很好的例子是仅由计时器控制的中央供暖锅炉，因此无论建筑物的温度如何，都将热量恒定地施加。（控制动作是打开和关闭锅炉。过程输出是建筑物温度）。
　　在闭环控制中，来自控制器的控制动作取决于过程输出。在锅炉类比的情况下，这将包括一个温度传感器以监视建筑物的温度，从而将信号反馈给控制器，以确保将建筑物保持在恒温器设定的温度下。因此，闭环控制器具有反馈环路，该反馈环路可确保控制器施加控制作用，以使过程输出等于“参考输入”或“设定点”。因此，闭环控制器也称为反馈控制器。
　　根据英国标准协会，闭环控制系统的定义是“具有监视反馈的控制系统，由于该反馈而形成的偏差信号被用于控制最终控制元件的动作，从而倾向于将偏差减小到零。”
　　同样，反馈控制系统是一种倾向于通过比较这些变量的功能并将差作为控制手段来保持一个系统变量与另一个系统变量之间的规定关系的系统。 先进的自动化威廉希尔官方网站 彻底改变了制造业，飞机，通信和其他行业，它是反馈控制，通常是连续的，涉及使用传感器进行测量并进行计算调整，以将测量变量保持在设定范围内。闭环自动化的理论基础是控制理论。
　　甲飞球调速器是一个反馈控制系统的早期例子。速度的增加将使配重向外移动，使倾向于关闭供应蒸汽的阀门的联动装置滑动，从而使发动机减速。
　　控制动作
　　主条目：控制系统
　　离散控制（开/关）
　　最简单的控制类型之一是开关控制。一个例子是在家用电器上使用的恒温器，该恒温器可以打开或关闭电触点。（温控器最初是作为真正的反馈控制机制开发的，而不是作为开关的普通家用电器恒温器。）
　　顺序控制，通常基于涉及系统状态的系统逻辑来执行离散操作的编程顺序。电梯控制系统是顺序控制的一个例子。
　　PID控制器
　　
　　甲框图中的反馈回路中，r（PID控制器的吨）是期望的过程的值或“设定点”，和y（吨）是所测量的过程值。
　　主条目：PID控制器
　　甲比例-积分-微分控制器（PID控制器）为控制环 反馈机构（控制器）广泛用于工业控制系统。
　　在PID回路中，控制器连续计算误差值 { displaystyle e（t）}
　　作为期望设定值与测得的过程变量之间的差，并分别基于比例项，积分项和微分项（有时表示为P，I和D）应用校正，并将其命名为控制器类型。
　　理论上的理解和应用可以追溯到1920年代，几乎在所有模拟控制系统中都实现了它们。最初是在机械控制器中，然后是离散电子设备，后来在工业过程计算机中。
　　顺序控制和逻辑顺序或系统状态控制
　　主条目：可编程逻辑控制器
　　顺序控制可以是固定的顺序，也可以是逻辑的，它将根据各种系统状态执行不同的动作。可调但固定的顺序的一个例子是草坪洒水器上的计时器。
　　状态是指在系统的使用或序列场景中可能发生的各种情况。一个例子是电梯，其使用基于系统状态的逻辑来响应其状态和操作员输入来执行某些动作。例如，如果操作员按下楼层n按钮，则系统将根据电梯是停止还是移动，上升还是下降，门是否打开或关闭以及其他情况做出响应。
　　顺序控制的早期发展是继电器逻辑，继电器通过该继电器接合电触点，从而启动或中断设备的电源。继电器首先在电报网络中使用，然后才被开发用于控制其他设备，例如在启动和停止工业规模的电动机或打开和关闭电磁阀时。使用继电器进行控制可以实现事件驱动的控制，其中可以响应外部事件而按顺序触发动作。与刚性单序列凸轮计时器相比，它们的响应更加灵活。更复杂的示例涉及维护设备的安全顺序，例如旋转桥控制装置，其中在移动桥之前需要松开锁定螺栓，并且直到安全门已经关闭后才能释放锁定螺栓。
　　在某些工厂中，继电器和凸轮计时器的总数可以达到数百甚至数千个。为了使这种系统易于管理，需要早期的编程威廉希尔官方网站 和语言，其中第一种是梯形逻辑，其中互连继电器的图类似于梯子的梯级。后来设计了称为可编程逻辑控制器的特殊计算机，以一个更易于重新编程的单元代替这些硬件集合。
　　在典型的硬线电动机启动和停止电路（称为控制电路）中），通过按下“启动”或“运行”按钮来启动一对电动机，从而启动电动机。“锁定”继电器锁定在释放按钮时使控制电路通电的触点。（“开始”按钮是一个常开触点，“停止”按钮是一个常闭触点。）另一个继电器使一个开关通电，从而为将电动机启动器开关（三相工业电源的三组触点）投掷到主电源的设备供电。电路。大型电动机使用高压，并且会承受较大的浪涌电流，因此速度对于形成和断开触点很重要。使用手动开关可能对人员和财产造成危险。“锁定”
　　此状态图显示了如何使用UML设计只能打开和关闭的门系统
　　通常将联锁装置添加到控制电路中。假设示例中的电动机为对润滑至关重要的机械提供动力。在这种情况下，可以添加一个互锁装置，以确保油泵在电动机启动之前运行。定时器，限位开关和电眼是控制电路中的其他常见元素。
　　电磁阀广泛用于压缩空气或液压流体，以为机械组件上的执行器提供动力。尽管使用电动机来提供连续的旋转运动，但执行器通常是间歇性地为机械部件产生有限范围的运动的更好的选择，例如移动各种机械臂，打开或关闭阀，升高沉重的压辊，向压机施加压力。
　　电脑控制
　　计算机既可以执行顺序控制又可以执行反馈控制，并且通常一台计算机将在工业应用中同时执行这两种操作。可编程逻辑控制器（PLC）是一种特殊用途的微处理器，它取代了许多硬件组件，例如继电器逻辑类型系统中使用的计时器和鼓音序器。通用过程控制计算机越来越多地取代了独立控制器，而一台计算机可以执行数百个控制器的操作。过程控制计算机可以处理来自PLC，仪器和控制器网络的数据，以便对许多单个变量实施典型的（例如PID）控制，或者在某些情况下实施复杂的控制算法使用多个输入和数学运算。他们还可以分析数据并为操作员创建实时图形显示，并为操作员，工程师和管理人员运行报告。
　　一个的控制自动取款机（ATM）是一种交互式过程，其中，计算机将执行基于从一个联网数据库检索到的信息的用户选择一个逻辑导出响应的一个例子。ATM流程与其他在线交易流程相似。不同的逻辑响应称为方案。通常使用用例和流程图来设计此类过程，这些用例和流程图指导编写软件代码。最早的反馈控制机制是希腊工程师Ctesibius（285-222 BC）发明的水钟。
　　历史
　　早期历史
　　Ctesibius的漏壶（公元前3世纪）。
　　这是希腊人和阿拉伯人的首要任务（大约在公元前300年到公元1200年之间），以保持准确的时间记录。在约公元前270年的托勒密埃及，Ctesibius描述了一种用于水钟的浮球调节器，该装置与现代抽水马桶中的球和旋塞完全不同。这是最早的反馈控制机制。机械钟的出现在14世纪使水钟及其反馈控制系统过时了。
　　的波斯 班·马萨兄弟，在其巧妙设备的预订（AD 850），描述了大量的自动控制。 Banu Musa兄弟开发了流体的两步式液位控制，这是一种不连续的可变结构控制形式。他们还描述了一个反馈控制器。
　　西欧工业革命
　　引入原动机或自驱动机器，先进的谷物粉碎机，熔炉，锅炉和蒸汽机对自动控制系统提出了新要求，包括温度调节器（1624年发明；参见Cornelius Drebbel），压力调节器（1681），浮球调节器（1700）和速度控制装置。另一个控制机制被用来将风车的风帆收起。1745年，埃德蒙·李（Edmund Lee）为其申请了专利。同样在1745年，雅克·德沃坎森（Jacques de Vaucanson）发明了第一台自动织机。在工业革命期间，反馈控制系统的设计是反复试验，并带有大量的工程直觉。因此，它更多的是艺术而不是科学。在19世纪中叶，数学首先用于分析反馈控制系统的稳定性。由于数学是自动控制理论的形式语言，因此我们可以将这段时间之前的时期称为控制理论的历史。
　　1771年，理查德·阿克赖特（Richard Arkwright）发明了第一台由水力驱动的全自动纺纱厂，当时称为水架。奥利弗·埃文斯（Oliver Evans）在1785年开发了自动面粉厂，使它成为第一个完全自动化的工业过程。
　　蒸汽机是一种在1700年代创造的用于促进自动化的威廉希尔官方网站 。
　　的离心调速器，其通过发明惠更斯在十七世纪，被用来调整之间的间隙磨石。1784年，英国的邦斯先生使用了另一台离心式调速器，将其作为模型蒸汽起重机的一部分。詹姆斯·瓦特（James Watt）在1788年沃特（Watt）的搭档布尔顿（Boulton）在面粉厂Boulton＆Watt看到一台离心机后，就将离心式调速器用于蒸汽机。
　　调速器实际上无法保持设定的速度。发动机将根据负载变化采取新的恒定速度。调速器能够处理较小的变化，例如由锅炉热负荷波动引起的变化。而且，每当速度变化时就有振荡的趋势。因此，配备此调速器的发动机不适用于要求恒定速度的操作，例如棉纺。
　　调速器的几项改进，以及蒸汽机上气门切断正时的改进，使该机适用于19世纪末之前的大多数工业用途。无论是热力学还是控制理论，蒸汽机的进步都远远领先于科学。
　　在詹姆斯·克莱克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）发表论文为理解控制理论奠定理论基础的开端之前，州长对科学的关注很少。1920年代电子放大器的发展对长途电话很重要，它需要更高的信噪比，这可以通过消除负反馈噪声来解决。此和其他电话应用程序为控制理论做出了贡献。在1940年代和1950年代，德国数学家Irmgard Flugge-Lotz提出了不连续自动控制的理论，该理论在第二次世界大战期间被广泛应用于火力控制系统和飞机导航系统。
　　20世纪
　　继电器逻辑是在工厂电气化的基础上引入的，从1900年到1920年代经历了快速的适应。中央电站也正在迅速发展，新型高压锅炉，蒸汽轮机和变电站的运行对仪表和控制装置提出了巨大的需求。中央控制室在1920年代很常见，但是直到1930年代初，大多数过程控制才被采用。操作员通常监视由记录仪绘制的图表，这些记录仪绘制仪器数据。为了进行校正，操作员手动打开或关闭阀门或打开或关闭开关。控制室还使用颜色编码的灯向工厂中的工人发送信号，以手动进行某些更改。
　　1930年代开始引入能够响应设定点偏差而不是开关控制进行计算变化的控制器。控制者允许制造业继续表现出生产率的提高，以抵消工厂电气化影响的下降。
　　1920年代的电气化极大地提高了工厂的生产率。美国制造业生产率的增长从1919-29年的5.2％/年降至1929-41年的2.76％/年。亚历山大·菲尔德（Alexander Field）指出，从1929-33年以来，在非医疗器械上的支出大幅增加，此后保持强劲势头。
　　第一次世界大战和第二次世界大战在大众传播和信号处理领域取得了重大进展。自动控制的其他主要进展包括微分方程，稳定性理论和系统理论（1938），频域分析（1940），船舶控制（1950）和随机分析（1941）。
　　从1958年开始，基于固态数字逻辑模块的各种系统用于硬连线的编程逻辑控制器（可编程逻辑控制器（PLC）的前身）出现，以取代工业控制系统中的机电继电器逻辑用于过程控制和自动化，包括早期的Telefunken / AEG Logistat，Siemens Simatic，Philips / Mullard / Valvo ［ de ］ Norbit，BBC Sigmatronic，ACEC Logacec，Akkord ［ de ］ Estacord，Krone Mibakron，Bistat，Datapac，Norlog，SSR或Procontic系统。
　　1959年，Texaco位于亚瑟港的炼油厂成为第一家使用数字控制的化工厂。随着计算机硬件价格的下降，工厂向数字控制的转变在1970年代开始迅速蔓延。
　　重要的应用
　　自动电话总机与拨号电话一起于1892年推出。到1929年，贝尔系统的31.9％是自动的。自动电话交换最初使用的是真空管放大器和机电开关，它们消耗大量电能。通话量最终增长得如此之快，以至于人们担心电话系统会消耗掉所有的电力，促使贝尔实验室开始研究晶体管。
　　电话交换继电器执行的逻辑是数字计算机的灵感来源。第一台商业上成功的玻璃吹瓶机是1905年推出的自动模型。该机器由两名工作人员轮班工作12小时，可在24小时内生产17，280瓶，相比之下，玻璃瓶吹塑机可生产2，880瓶。六个男人和男孩在一家商店工作一天的工作人员。用机器制造瓶子的成本为每毛10至12美分，而手动吹瓶器和助手的成本为每毛1.80美元。
　　使用控制理论开发了分段电动驱动器。分段电动驱动器用于机器的不同部分，这些部分之间必须保持精确的差异。在钢轧制中，金属在通过成对的轧辊时会伸长，轧辊必须以更快的速度连续运行。在造纸中，纸张经过成组排列的蒸汽加热干燥时会收缩，纸张必须以连续较低的速度运转。分段电驱动的首次应用是在1919年在造纸机上进行的。20世纪钢铁工业中最重要的发展之一是由Armco在1928年开发的连续宽带钢轧制。
　　自动化药理学生产
　　在自动化之前，许多化学品是分批生产的。1930年，随着仪器的广泛使用和控制器的出现，陶氏化学公司的创始人提倡连续生产。
　　詹姆斯·纳斯米斯（James Nasmyth）于1840年代开发了可替代手灵巧性的自作用式机床，以便男孩和不熟练的工人均可操作。机床在1950年代通过数控（NC）使用穿孔纸带实现了自动化。这很快演变为计算机数控（CNC）。
　　如今，几乎所有类型的制造和装配过程都实现了广泛的自动化。一些较大的过程包括发电，炼油，化工，钢铁厂，塑料，水泥厂，化肥厂，制浆造纸厂，汽车和卡车组装，飞机制造，玻璃制造，天然气分离厂，食品和饮料加工，罐装和装瓶以及制造各种零件。机器人在诸如汽车喷漆之类的危险应用中特别有用。机器人也用于组装电子电路板。汽车焊接由机器人完成，自动焊机用于管道等应用。
　　太空/计算机时代
　　随着1957年太空时代的来临，控制设计（尤其是在美国）从古典控制理论的频域威廉希尔官方网站 转向了19世纪后期的微分方程威廉希尔官方网站 域。在1940年代和1950年代，德国数学家Irmgard Flugge-Lotz提出了间断自动控制的理论，该理论已广泛用于磁滞控制系统，例如导航系统，火力控制系统和电子设备。通过Flugge-Lotz等人，近代人看到了非线性系统的时域设计（1961），导航（1960），最优控制和估计理论（1962），非线性控制理论（1969），数字控制和滤波理论（1974）以及个人计算机（1983）。
　　优缺点
　　工业上自动化最引人注目的优势可能是它与更快的生产速度和更低的人工成本相关。另一个好处可能是它代替了辛苦的，体力的或单调的工作。［47］此外，由于机器甚至可以在极端温度下或在具有放射性或有毒气体的环境中运行，因此可以在机器上完成在危险环境中执行的任务或超出人类能力的任务。还可以通过简单的质量检查来维护它们。但是，目前并不是所有任务都可以自动化，并且某些任务比其他任务更昂贵。在工厂设置中安装机器的初期成本很高，如果无法维护系统，可能会导致产品本身损失。此外，一些研究似乎表明，工业自动化可能会带来超出运营关注范围的不良影响，包括由于系统性失业和复杂的环境破坏而导致的工人流离失所；然而，
　　自动化的主要优点是
　　提高产量或生产率。
　　提高质量或提高质量的可预测性。
　　改进流程或产品的鲁棒性（一致性）。
　　增加了输出的一致性。
　　减少了直接的人工成本和费用。
　　在运营中进行安装可减少周期时间。
　　可以完成需要高度准确性的任务。
　　在涉及艰巨的体力或单调工作的任务中代替人工操作员（例如，使用一个叉车和一个驾驶员，而不是由多个工人组成的团队来举起重物）
　　减少一些职业伤害（例如，减少举起重物造成的后背受力）
　　在危险环境（例如火灾，太空，火山，核设施，水下等）中完成的工作中代替人类
　　执行超出人类能力范围的任务，例如尺寸，重量，速度，耐力等。
　　大大减少了操作时间和工作处理时间。
　　解放工人担任其他职务。
　　在自动化流程的开发，部署，维护和运行中提供更高级别的工作。
　　自动化的主要缺点是：
　　由于提交错误的相对敏感性增加，可能导致安全威胁/漏洞。
　　不可预测或过高的开发成本。
　　初始成本高。
　　因工作更换而导致工人流离失所。
　　社会影响
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　　自动化程度的提高通常会导致工人为失去工作感到焦虑，因为威廉希尔官方网站 使他们的技能或经验变得不必要。在工业革命的早期，当蒸汽机之类的发明使某些工作类别变得可消耗时，工人强烈抵抗了这些变化。例如，Luddite是英国的纺织工人，他们通过销毁织机来抗议引入织机。自那时以来，类似的运动定期出现。在19世纪和20世纪的大部分时间里，这些运动中最具影响力的是有组织的劳动倡导对工人进行再培训，这些工人的工作因机器而变得多余。最近，亚利桑那州钱德勒的一些居民削减了无人驾驶汽车的轮胎，并砸碎了岩石，以抗议汽车对人类安全和工作前景的威胁。
　　民意测验中反映的对自动化的相对焦虑似乎与该地区或国家中有组织的劳动力的力量紧密相关。例如，皮尤研究中心（Pew Research Center）的一项研究表明，72％的美国人担心工作场所的自动化程度不断提高，而80％的瑞典人则认为自动化和人工智能是一件好事，这是由于该国仍然强大的工会和更强大的国家安全网。
　　自动化已经对失业产生了重大影响，特别是在***不积极寻求减少其影响的国家。根据专家卡尔·本尼迪克特·弗雷（Carl Benedikt Frey）和迈克尔·奥斯本（Michael O***orne）的研究，到2033年，在美国，目前所有工作中的47％有望实现完全自动化。此外，工资和受教育程度似乎与职业被自动化的风险负相关。甚至像律师，医生，工程师，新闻工作者这样的高技能专业工作也有自动化的风险。
　　对于目前不需要大学学位的职业，例如卡车驾驶，前景尤其黯淡。即使在像硅谷这样的高科技走廊上，人们也对未来的担忧不断蔓延，在这一未来中，相当大比例的成年人几乎没有机会维持有酬工作。然而，正如瑞典的例子所表明的，如果有足够的政治意愿来促进对职位已过时的工人进行再培训，那么向更加自动化的未来过渡就不必引起恐慌。
　　熄灯制造
　　主条目：熄灭（制造）
　　熄灯制造是一种无需人工的生产系统，可以消除人工成本。
　　在美国，当通用汽车公司于1982年实施人为干预的制造业以“用自动化和机器人代替规避风险的官僚机构”时，照明制造业在美国变得越来越流行。但是，工厂从未达到完整的“熄灯”状态。
　　扩大照明生产范围需要：
　　设备可靠性
　　长期的机械能力
　　计划的预防性维护
　　员工的承诺
　　健康与环境
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　　自动化环境的成本因威廉希尔官方网站 ，产品或引擎自动化而异。与以前的引擎相比，有一些自动引擎消耗了地球更多的能源，反之亦然。［ 引证需要 ］危险操作，如炼油，制造的工业化学品，和所有形式的金属加工，总是为自动化早期竞争者。［ 可疑 – 讨论 ］ ［ 需要引用 ］
　　车辆的自动化可能会证明对环境有重大影响，尽管这种影响的性质可能是有利的也可能是有害的，具体取决于几个因素。由于与人类驾驶的汽车相比，自动驾驶汽车发生事故的可能性要小得多，因此自动驾驶版本不需要某些当前模型中内置的预防措施（例如防抱死制动器或夹层玻璃）。去除这些安全特征也将大大减轻车辆的重量，从而提高燃油经济性并减少每英里的排放量。无人驾驶汽车在加速和破坏方面也更加精确，这可能有助于减少排放。自动驾驶汽车还可能利用节油功能，例如能够计算和采用最有效路线的路线图。尽管有减少排放的潜力，但一些研究人员认为，自动驾驶汽车产量的增加可能会导致汽车拥有量和使用量的激增。如果足够多的人开始更频繁地驾驶私家车，这种繁荣势必会否定自动驾驶汽车对环境的任何好处。
　　家庭和家用电器的自动化也被认为会影响环境，但是这些功能的好处也受到质疑。一项对芬兰自动化家庭能源消耗的研究表明，智能家庭可以通过监视房屋不同区域的能耗水平并调整能耗以减少能量泄漏（例如在活动量少的夜间自动降低能耗）来降低能耗。这项研究以及其他研究表明，智能家居监视和调整能耗水平的能力将减少不必要的能源使用。但是，新的研究表明，智能家居可能不如非自动化住宅有效。最近的一项研究表明，尽管监视和调整能耗水平确实减少了不必要的能源使用，但是此过程需要监视系统，该系统也消耗大量的能源。这项研究表明，运行这些系统所需的能量是如此之大，以至于抵消了系统本身的任何利益，
　　可转换性和周转时间
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　　自动化的另一个主要转变是对制造过程中灵活性和可转换性的需求增加。制造商日益要求能够轻松地从制造产品A转换为制造产品B的能力，而不必完全重建生产线。灵活性和分布式流程导致引入了具有自然特征导航的自动制导车辆。
　　数字电子也有帮助。以前的基于模拟的仪表已被数字等效表所替代，数字等效表可以更精确，更灵活，并且为更复杂的配置，参数化和操作提供了更大的范围。随之而来的是现场总线革命，它提供了控制系统和现场仪表之间通信的网络化（即单条电缆）方式，从而消除了硬接线。
　　离散制造工厂迅速采用了这些威廉希尔官方网站 。工厂寿命周期较长的较保守的过程工业采用起来较慢，而基于模拟的测量和控制仍然占主导地位。工业以太网在工厂车间的使用日趋广泛，这进一步推动了这些趋势，使制造工厂可以在必要时通过互联网更紧密地集成到企业内部。全球竞争也增加了对可重构制造系统的需求。
　　自动化工具
　　工程师现在可以对自动化设备进行数控。结果是应用程序和人类活动的范围迅速扩大。现在，计算机辅助威廉希尔官方网站 （或CAx）成为用于创建复杂系统的数学和组织工具的基础。CAx的显着示例包括计算机辅助设计（CAD软件）和计算机辅助制造（CAM软件）。CAx支持的产品经过改进的设计，分析和制造，已为工业带来了好处。
　　信息威廉希尔官方网站 以及工业 机械和过程可以协助控制系统的设计，实施和监视。工业控制系统的一个示例是可编程逻辑控制器（PLC）。PLC是经过专门加固的计算机，通常用于使（物理）传感器和事件的输入流与执行器和事件的输出流同步。
　　网站上的自动在线助手，具有用于增强人机交互的头像。
　　人机界面（HMI）或计算机人机界面（CHI），以前称为人机界面，通常用于与PLC和其他计算机进行通信。通过HMI进行监视和控制的服务人员可以用不同的名字来称呼。在工业过程和制造环境中，它们称为操作员或类似名称。在锅炉房和中央公用事业部门，他们被称为固定工程师。
　　存在不同类型的自动化工具：
　　ANN – 人工神经网络
　　DCS – 集散控制系统
　　HMI – 人机界面
　　SCADA – 监督控制和数据采集
　　PLC – 可编程逻辑控制器
　　仪器仪表
　　运动控制
　　机器人威廉希尔官方网站
　　主机仿真软件（HSS）是一种常用的测试工具，用于测试设备软件。HSS用于根据工厂自动化标准（超时，响应时间，处理时间）测试设备性能。
　　自动化的局限性
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　　当前的威廉希尔官方网站 无法自动化所有期望的任务。
　　许多使用自动化的操作都有大量的投资资金，并且会产生大量的产品，从而使故障极为昂贵，并且具有潜在的危险。因此，需要一些人员来确保整个系统正常运行，并保持安全性和产品质量。
　　随着过程变得越来越自动化，可以节省越来越少的劳动力或获得质量改进。这是收益递减和logistic函数的一个例子。
　　随着越来越多的流程变得自动化，剩余的非自动化流程也越来越少。这是机会耗尽的一个例子。但是，新的威廉希尔官方网站 范式可能会设置超出先前限制的新限制。
　　当前限制
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　　目前，人类在工业过程中的许多角色都超出了自动化的范围。人类水平的模式识别，语言理解和语言生成能力远远超出了现代机械和计算机系统的能力（但请参见Watson（计算机））。当前，需要主观评估或综合复杂感官数据（例如气味和声音）的任务以及诸如战略计划之类的高级任务，目前需要人类专业知识。在许多情况下，即使可以实现工业任务的自动化，使用人工也比机械方法更具成本效益。克服这些障碍是稀有后经济学的理论路径。
　　自动化悖论
　　自动化的悖论说，自动化系统越有效，操作员的人为贡献就越关键。人类的参与较少，但是他们的参与变得更加关键。认知心理学家Lisanne Bainbridge在她被广泛引用的论文“自动化的讽刺”中特别指出了这些问题。
　　如果自动化系统有错误，它将乘以该错误，直到它被修复或关闭。这是人工操作人员进入的地方。
　　法国航空的447航班就是一个致命的例子，由于自动化故障，飞行员陷入了他们没有准备好的手动状态。
　　认知自动化
　　认知自动化作为人工智能的一个子集，是由认知计算实现的一种新兴的自动化威廉希尔官方网站 。它的主要关注点是文书任务和工作流程的自动化，该自动化包括构造非结构化数据。
　　认知自动化依赖于多种学科：自然语言处理，实时计算，机器学习算法，大数据分析和基于证据的学习。［69］据德勤称，认知自动化可以“快速，大规模”地复制人工任务和判断。
　　这些任务包括：
　　文件
　　数据提取和文件合成/报告
　　合同管理
　　自然语言搜索
　　客户，员工和利益相关者入职
　　手动活动和验证
　　跟进和电子邮件通讯
　　最新和新兴应用
　　主条目：新兴威廉希尔官方网站
　　自动化发电
　　诸如太阳能电池板，风力涡轮机和其他可再生能源之类的威廉希尔官方网站 ，以及智能电网，微电网，电池存储，都可以实现电力生产的自动化。
　　库卡工业机器人在面包店用于食品生产
　　自动化零售
　　饮食
　　主条目：自动餐厅
　　食品零售业已开始将自动化应用于订购过程。麦当劳已在其许多餐馆引入了触摸屏订购和支付系统，从而减少了对许多收银员的需求。德克萨斯大学奥斯汀分校已经引入了完全自动化的咖啡馆零售店。一些咖啡馆和餐馆已经利用移动设备和平板电脑的“ 应用程序 ”使顾客在其设备上订购和付款的订购过程更加有效。一些餐馆使用传送带系统自动将食物运送到顾客餐桌。使用机器人有时采用更换服务员。
　　专卖店
　　主条目：自动化零售
　　许多超市，甚至较小的商店都在迅速引入自助结账系统，从而减少了雇用结账员的需要。截至2017年，在美国，零售业雇用了1590万人（约占美国劳动力的九分之一）。根据欧亚集团的研究，在全球范围内，估计有1.92亿工人会受到自动化的影响。
　　在线购物可以被视为一种自动零售形式，因为付款和结帐都是通过自动在线交易处理系统进行的，在线零售占比从2011年的5.1％跃升至2016年的8.3％［ 引证 ］。但是，现在有三分之二的书籍，音乐和电影是在线购买的。此外，自动化和在线购物可以减少对购物中心和零售物业的需求，据目前估计，在美国，零售业和零售物业占所有商业物业的31％或约70亿平方英尺。亚马逊近年来在网上购物中获得了大部分增长，占2016年在线零售增长的一半。其他形式的自动化也可以是在线购物的组成部分，例如，部署自动仓库机器人威廉希尔官方网站 ，例如Amazon使用Kiva Systems所应用的机器人威廉希尔官方网站 。
　　自动化采矿
　　主条目：自动采矿
　　自动采矿涉及从采矿过程中消除人工。在采矿业目前正处于向自动化过渡。当前，它仍然可能需要大量的人力资本，特别是在劳动力成本较低的第三世界中，因此通过自动化提高效率的动力不足。
　　自动化视频监控
　　国防高级研究计划局（DARPA）在1997年至1999年之间开始研究自动视觉监视和监视（VSAM）程序，并在1998年至2002年之间开始进行机载视频监视（AVS）程序的研究和开发。视觉界正在努力开发全自动跟踪监视系统。自动化的视频监控可在繁忙的环境中实时监控人员和车辆。现有的自动监视系统基于其环境而设计，主要是为了观察（即室内，室外或空中）自动系统可处理的传感器数量以及传感器的移动性（即固定摄像机与移动摄像机）。监视系统的目的是在给定区域内记录物体的特性和轨迹，生成警告或在发生特定事件时通知指定的权限。［77］
　　自动化公路系统
　　主要文章：自动化高速公路系统
　　随着对安全性和出行需求的增长以及威廉希尔官方网站 的可能性成倍增长，对自动化的兴趣也在增长。为了加速发展和引入全自动车辆和高速公路，美国国会在六年内授权6.5亿多美元用于1991年《多式联运地面交通效率法案》（ISTEA）的智能运输系统（ITS）和示范项目。大会在ISTEA中立法规定，“ 运输部长应当开发自动化的高速公路和车辆原型，从中可以开发出未来的全自动智能车辆高速公路系统。这种发展应包括对人为因素的研究，以确保人机关系的成功。该计划的目标是在1997年之前开通第一条全自动高速公路或自动测试跑道。该系统应可在新旧汽车中安装设备。” ［ISTEA 1991，B部分，第6054（b）节）］。
　　完全自动化通常被定义为不需要驾驶员控制或非常有限的控制；这种自动化将通过车辆中以及沿道路的传感器，计算机和通信系统的组合来实现。从理论上说，全自动驾驶将允许更近的车辆间距和更高的速度，这可以提高在物理上不可能，在政治上不能接受或昂贵的道路建设上的交通容量。自动控制还可以通过减少驾驶员失误的机会来提高道路安全性，因为驾驶员失误会导致很大比例的机动车碰撞。其他潜在的好处包括改善空气质量（通过更高效的交通流），提高燃油经济性，
　　自动化废物管理
　　侧面装载机自动操作
　　自动化的垃圾收集车避免了需要那么多工人，并且减轻了提供服务所需的劳动力水平。
　　业务流程自动化
　　主条目：业务流程自动化
　　业务流程自动化（BPA）是复杂的 业务流程的威廉希尔官方网站 支持的自动化。它可以帮助简化业务流程，实现数字化转型，提高服务质量，改善服务交付或控制成本。BPA包括集成应用程序，重组劳动力资源以及在整个组织中使用软件应用程序。机器人流程自动化（RPA或RPAAI用于自指导RPA 2.0）是BPA中的一个新兴领域，并使用人工智能。BPA可以在许多业务领域中实施，包括市场营销， 销售和工作流。
　　家庭自动化
　　主要文章：家庭自动化
　　家庭自动化（也称为domotics）是一种新兴的实践，旨在提高家用电器和住宅中的功能的自动化程度，特别是通过电子手段，这种手段在过去的几十年中无法实现，价格过高或根本不可能实现。家庭自动化解决方案使用率的上升已经反映出人们对此类自动化解决方案的依赖性越来越高。但是，通过这些自动化解决方案增加的舒适感非常显着。
　　实验室自动化
　　主条目：实验室自动化
　　自动化实验室仪器
　　自动化对于许多科学和临床应用都是必不可少的。因此，自动化已在实验室中广泛使用。早在1980年，全自动实验室就已经开始运作。然而，由于自动化的高成本，它尚未在实验室中普及。将低成本设备与标准实验室设备集成在一起的能力可能会改变。自动进样器是实验室自动化中常用的设备。
　　物流自动化
　　主条目：物流自动化
　　工业自动化
　　工业自动化主要涉及制造，质量控制和材料处理过程的自动化。用于工业过程的通用控制器包括可编程逻辑控制器，独立I / O模块和计算机。工业自动化将使用机械化设备和逻辑编程命令来代替人类的决策和手动命令响应活动。一种趋势是增加使用机器视觉来提供自动检查和机器人引导功能，另一趋势是不断增加使用机器人。工业自动化只是行业中所需要的。
　　工业过程中的能源效率已成为当务之急。诸如Infineon Technologies之类的半导体公司正在提供8位微控制器应用，例如在电机控制，通用泵，风扇和电动自行车中发现的8位微控制器应用，以降低能耗并从而提高效率。
　　另请参阅：楼宇自动化和实验室自动化
　　工业自动化与工业4.0
　　工业自动化的兴起与“ 第四次工业革命 ” 直接相关，后者被人们称为“工业4.0”。工业4.0起源于德国，涵盖了许多设备，概念和机器。伴随着工业物联网（正式称为IoT或IIoT）的发展，即“物联网是通过虚拟表示将互联网中各种物理对象无缝集成”。这些革命性的新进步以全新的视角吸引了人们对自动化世界的关注，并显示了自动化的增长方式，以提高机械和制造设施的生产率和效率。工业4.0与IIoT和软件/硬件配合使用，以某种方式（通过通信威廉希尔官方网站 ）进行连接以增强功能并改善制造过程。现在，借助这些新威廉希尔官方网站 ，便能够创建更智能，更安全，更先进的制造产品。它打开了一个比以前更可靠，一致和高效的制造平台。SCADA等系统的实现是当今工业自动化中使用的软件示例。SCADA是一种监管数据收集软件，仅是工业自动化中使用的众多软件之一。工业4.0广泛涉及制造业的许多领域，并且随着时间的流逝将继续这样做。
　　工业机器人
　　自动化铣床
　　工业机器人威廉希尔官方网站 是工业自动化中的一个分支，可帮助进行各种制造过程。这样的制造过程包括：机械加工，焊接，喷涂，组装和材料处理等。工业机器人利用各种机械，电气和软件系统，以实现远远超过任何人类性能的高精度，准确性和速度。工业机器人的诞生是在第二次世界大战后不久，因为美国看到了一种更快的方式来生产工业和消费品的需求。Servos，数字逻辑和固态电子设备使工程师可以构建更好，更快的系统，并且对这些系统的超时和运行进行了改进和修订，以至于单个机器人几乎无需维护就可以一天24小时运行。1997年，有70万台工业机器人在使用中，到2017年，这一数字已上升到180万台。近年来，带有机器人威廉希尔官方网站 的人工智能（AI）也被用于创建自动贴标解决方案，以机械臂为自动标签施加器，以及用于学习和检测要标记产品的AI。
　　可编程逻辑控制器
　　工业自动化在制造过程中结合了可编程逻辑控制器。可编程逻辑控制器（PLC）使用一种处理系统，该系统允许使用简单的编程来改变输入和输出的控制。PLC利用可编程存储器，存储指令和功能，例如逻辑，顺序，定时，计数等。PLC使用基于逻辑的语言，可以接收各种输入并返回各种逻辑输出，输入设备是传感器PLC与计算机类似，但是，尽管计算机针对计算进行了优化，但PLC针对控制任务和在工业环境中的使用进行了优化。它们被构建为只需要基本的基于逻辑的编程知识，并且可以处理振动，高温，潮湿和噪音。PLC提供的最大优势是灵活性。使用相同的基本控制器，PLC可以运行各种不同的控制系统。PLC无需重新布线系统即可更改控制系统。这种灵活性导致了用于复杂多样的控制系统的经济高效的系统。
　　机架中的Siemens Simatic S7-400系统，从左到右：电源单元（PSU），CPU，接口模块（IM）和通信处理器（CP）。
　　PLC的范围很广，从在与处理器集成在一起的外壳中具有数十个I / O的小型“建筑砖”设备到具有数千个I / O的大型机架式模块化设备，它们通常都可以与其他PLC和SCADA系统。
　　它们可以设计为用于数字和模拟输入和输出（I / O）的多种布置，扩展的温度范围，抗电噪声以及抗振动和冲击的能力。控制机器运行的程序通常存储在备用电池或非易失性存储器中。
　　PLC诞生于美国的汽车行业。在生产PLC之前，用于汽车制造的控制，排序和安全互锁逻辑主要由继电器，凸轮计时器，鼓音序器和专用闭环控制器组成。由于这些数量可能达到数百甚至数千，因此用于年度模型转换的更新此类设施的过程非常耗时且昂贵，因为电工需要单独重新连接继电器以更改其工作特性。
　　当数字计算机成为通用可编程设备时，它们很快就被用于控制工业过程中的顺序逻辑和组合逻辑。但是，这些早期的计算机需要专业的程序员和严格的操作环境控制来控制温度，清洁度和电能质量。为了应对这些挑战，PLC具有几个关键属性。它可以容忍车间环境，以易于扩展的方式支持离散（位形式）的输入和输出，不需要多年的使用培训，并且可以监视其操作。由于许多工业过程的时间尺度都可以通过毫秒响应时间轻松解决，因此现代（快速，小型，可靠）的电子设备极大地方便了构建可靠的控制器，
　　代理辅助的自动化
　　主条目：代理辅助自动化
　　座席辅助自动化是指呼叫中心座席用于处理客户查询的自动化。有两种基本类型：桌面自动化和自动语音解决方案。桌面自动化是指使呼叫中心代理更轻松地跨多个桌面工具工作的软件编程。自动化会将信息输入一个工具，然后将其填充到其他工具中，因此，例如，输入的信息不必超过一次。自动化的语音解决方案使代理商能够保持在线状态，同时以预先录制的音频文件的形式向客户提供信息披露和其他重要信息。这些自动语音解决方案的特殊应用程序使代理无需查看或听到信用卡号或CVV代码即可处理信用卡
　　代理辅助自动化的主要好处是合规性和防错性。代理有时没有得到充分的培训，或者他们忘记或忽略了流程中的关键步骤。自动化的使用确保了每次通话中应该发生的实际情况。
　　与失业的关系
　　主条目：威廉希尔官方网站 性失业。