1、低成本自动化的发展史

自动化是指在人类的生产、生活和管理的过程中，通过采用一定的技术装置、机械设备、控制系统和管理策略，实现较少的人员参与工作甚至“无人化”，从而减少和减轻人的体力和脑力劳动，提高工作效率和产品品质，实现预期目标的过程。自动化是人类自古以来追求的永无止境的改善目标，在不同的时期和不同的场景中对自动化的程度要求也有所不同。本书要阐述的低成本自动化(Low Cost Intelligent Automation,低成本自动化机构，也称为低成本自动装置，是实现自动化的基石，是工业制造领域重要的技术支撑基础。通过发挥人的智慧，为了减轻劳动强度、提高作业效率等，古人利用自然力创造了一些简单便利的自动装置。

精极小编把低成本自动化机构分为三个时期，分别为古代自动装置（17世纪以

前）近代自动装置（17世纪到18世纪中期）现代自动装置（18世纪中期以后），梳理出了如下低成本自动化发展的历史进程。

1.古代自动装置

在不同时期，相应有一些代表性的装置。例如，原始社会石器工具

（斧头）打猎工具（弓箭）等采用斜面、杠杆原理实现。指南车是中国古代利用机械传动系统来指明方向的一种机械装置。据西晋崔豹所著《古今注》及东晋虞喜所著《志林》等古籍，黄帝与蚩尤作战时，黄帝造指南车为士兵领路。此指南车采用斜面结构，结构简单没有用齿轮，应用了斜面、杠杆、曲轴等。春秋时期，鲁班发明了墨斗、锯子、刨子、云梯、石磨等，部分也是自动装置；同时期的墨子创立了以几何学、物理学、光学为代表的一整套科学理论，他利用杠杆原理研制成桔槔，用于提水，他还制造了辘轳、滑车等，用于生产和军事，他还发明了连弩车、转射机等机关器械，这些都是实用的自动装置。公元前14世纪一公元前11世纪，中国、埃及和巴比伦出现了自动计时装置—漏壶。东汉时期公元78—139年曾经发明了对天体运行情况自动仿真的漏水转浑天仪和自动检测地震征兆的候风地动仪。北宋1086—1092年苏颂等人把浑仪（天文观测仪器）浑象（天文表演仪器）和自动计时装置结合在一起建成了水运仪象台，它也是古老的自动装置之一。

2.近代自动装置17世纪以来，随着人类生产的发展，一些国家相继开始出现了一些动装置。其中，比较有代表性是日本1617年为了纪念德川家康的遗,开始创建东照宫1620年首次记载了在祭祀花车上装置了“机关人”。日本江户时代人偶戏开始兴起，先后在全国各地演出扎根，民间机关装置流行，如家中的“会客室玩偶”、节日期间的“节庆大车玩，以及舞台上的“戏剧玩偶”等，包括一些敲大鼓或飞舞的人偶、各中各样的装置玩具，机关家具、茶具等。

3.现代自动装置

1788年英国机械师瓦特发明离心式调速器，这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元。1854年俄国机械学家和电工学家康斯坦丁诺夫发明电磁调速器。1868年法国工程师法尔科发明反馈调节器，并把它与蒸汽阀连接起来，操纵蒸汽船的舵。

1938年苏联电气工程师米哈伊洛夫提出“频率法”，标志着经典控制理论的诞生。这些控制理论与传统自动装置（机械原理）相结合，逐步衍生出更多信息控制的低成本自动化机构和设备。20世纪60年代迪克·莫利发明了一种新型自动化控制装置——PLC( Programmable Logic Controller，中文名为“可编程序逻辑控制器”。它最早时用于替代传统的继电器控制装置，只有逻辑运算、计数、计时以及顺序控制等功能，而且只能进行开关量逻辑控制，随着技术的进步，其控制功能已经远远超出逻辑控制的范畴。随着人类不断进步、科技不断发展、人工智能出现等，催生了更多创新的低成本自动化机构和智能设备。

1971年,日本开始提倡“全面生产维护”( Total Productive Main- tenance），并在很多的企业中导入。参考“机关人偶”的制作过程，日

本企业发动全员利用“杠杆”“凸轮”“曲轴”“齿轮”等，制作不花的“机关改善”或“趣味改善”来实施改善活动。这些改善使生产

场提高了生产效率和削减了成本，使各种各样的损失降低，取得了大的成果。另外，“机关改善”对于“生产良好”的设备制造也起到

重要的作用，从而实现了设备的低成本自动化，这导致了低成本自化（低成本自动化）概念的正式诞生。日本把此类改善称为“Karakuri”

图解低成本自动化实务与应用ヮ）。企业在开展TPM活动八个支柱之一的“自主保全活动”中，以

“自己使用的设备自己维护”为口号，激发一线员工对设备的关心和改善之心，要求他们自己想办法解决问题，从而提升员工解决问题的能力，成功推进了TPM改善。

1994年3月，由社团法人日本设备维护协会（JIPM）发起，在名古屋举办了第一届低成本自动化展会（图1—1），至今已经举办了24届。2014年我在日本友人金石先生的邀请下见证了低成本自动化展会的魅力，来自全球数万名对低成本自动化感兴趣的人士欢聚一堂进行低成本自动化交流及学习。我在咨询行业17年来想要找到的未来方向就是，在中国开展低成本自动化教学研究推广与实践，并计划在未来举办中国特色的低成本自动化展会。通过多年行业经验沉淀梳理和对日本标杆企业的研修积累总结，我2015年年底在国内首次推出了“低成本自动化培训”课程，经过几年的实践与研究，2018年全面升级，系统开发并申请了“低成本自动化实务与应用”版权课程和“低成本自动化主题曲”，同时也开发并申请了“低成本制造”系列长达20多天的知识版权课程。

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