終結人力勞動時代 改變人類生活的自動化技術

在久遠以前，人類很早便有了應用自動化技術的歷史。古埃及人發明以水為動力的“水鐘”，穩居世界上計時最精確的寶座長達兩千年，便是人類記載上應用自動化技術的濫觴。而後直至十八世紀，被用於風車的自動化控制系統啟發了瓦特發明蒸汽機，帶動第一次工業革命，大大顛覆了數千年來慣有的生產方式，并隨之進入了以動力機械取代手工勞動的時代。

自動化的技術使得制造工業的效率提升了、效能進步了，并直接影響了人們的生活，如今我們得以享用方便的交通運輸、隨時接收來自世界各地的訊息，并擁有多樣化的生活消費選擇，都與自動化技術的革新息息相關。

而在最近，第四波的工業革命已然啟動，以智慧工廠、智慧機器人為主的發展趨勢中，自動化技術仍舊扮演了不可或缺的關鍵力量。此篇將介紹自動化技術相關產業的發展，一窺它所衍生的產業連結及未來趨勢。

自動化是什麼？

廣義上，自動化（Automation）的定義為：以人力以外的資源，例如機械、水力、電力等能源，代替人類操縱、控制及監視設備或程式，執行人類難以完成的任務。可有效節省人力及時間、降低人為錯誤的機率、減少人員暴露在危險的環境中，并提升產品品質。自動化囊括的范圍廣泛，除了各行各業的機器與輔助機具，也在日常生活中處處可見，小至家中會自動煮飯的電鍋、便利商店的自動門，大至大樓的空調管控與電梯、捷運的自動化系統等，都屬於自動化的應用。

在工業上狹義的自動化，則專指應用機械、電子與電腦化的系統，來操控及生產的科技。主要包括生產零組件的自動化工具機、物流及倉儲系統、品管檢測、數據收集與回饋及電腦制程控制等。

自動化系統

如果我們要了解自動化的技術，就要拆解復雜的自動化系統，從最基本的單元開始認識起。在自動化系統的機制中，自動化控制元件是在自動化系統中發揮功能的最小單元，一個封閉回路的自動化系統主要可由以下四種元件組成：

（1）受控體：泛指在系統中接收命令、受到控制的被動部位，類似人類器官的肌肉、關節。例如機械手臂末端的夾爪。

（2）感測器：探測、感知外界的訊號、物理條件或化學組成，并將訊號傳遞給其他部位，類似人類器官的神經。例如圖像感測器、溫度感測器。

（3）控制器：感測器所傳達的訊號傳遞到控制器後，透過控制器內的演算法計算，發送處理過後的訊號給驅動器，類似人類器官的大腦。例如可程式化邏輯控制器（PLC）、工業電腦。

（4）致動器：驅動機械產生動作的動力來源，類似人類器官的心臟。例如：線性馬達、氣壓缸。

各種功能元件所組成的自動化系統，則包括：用於工業通訊的工業網路、可進行信息識別辨認的RFID系統、用於遠端監控與資料擷取的工業控制系統（ICS）、優化生產過程管理的制造執行系統（MES）、將企業資源進行垂直流程整合的企業資源系統（ERP），以及資訊科技系統等。廣泛地運用在各領域的工業制程中。

它們除了可以優化生產過程，幫助工廠縮短產品交貨期、增加生產效率、并提升產品品質之外，也有助企業邁向更彈性、更注重顧客導向的作業管理，可謂企業成長的加速器。

自動化設備在工業上的應用

自動化技術帶來的效益之廣，尤其以制造工業為最。由於經濟發展使得現代人有條件改善過去的勞動水準，因此使得越來越少工人愿意以過去的薪資水平從事工廠工作。這迫使了以勞力密集為主的制造工業面臨轉型，要如何在缺乏低技術勞動力的條件下，仍然取得制造工業的優勢呢？對工廠來說，自動化的技術的應用，便是一大契機。在技術發展之初，人們開始思考：要怎麼將自動化應用在過去的工業制程？最需要以機器來取代人力的環節有哪些？

很容易便有了答案：能解決低階勞動力缺乏的問題，還可達成比人力更高的精確度的制程，最直覺的就是組裝?切削等低技術門檻的工作。因此用於生產零件、金屬加工、檢測與成形工具機，便成了自動化技術最大宗的應用。

另外，工業機器人則是近年來自動化技術所衍生的一大類別，除了原先的工具機逐漸發展出機械手臂，用於從事搬運、制造、測量等重復性工作，近來也立基於原有基礎，漸漸往智慧化的機器人發展，透過工業電腦等控制系統，結合云端計算、數據分析，提升原先自動化設備與零組件的品質，進行軟體與硬體的全方位系統整合。

這些自動化的工具機、工業機器人，現今被廣泛應用於各種產業的制造過程。除了一直以來要求高精密度與標準化流程、因而自動化程度極高的汽車工業，近年來也逐漸擴及3C產業、塑膠產品制造、生技醫療、食品科技、綠能與航太等五花八門的類別。自動化技術如今已成了工業制程中不可或缺的一項技術。(原標題：當機器取代人力 改變人類生活的“自動化技術”)