多阶段性决策过程。按照我们在第一章中介绍过的贝尔曼最优性原则（即动
态规划法），整个广义教育须认真研究严肃对待。任何一个环节上的失误，
不论是对个人，还是对社会都将造成难以挽回的损失。
环境控制论
1952 年 12 月 5 日，英国伦敦上空突然浓烟滚滚，黑雾弥漫，天昏地暗。
许多居民感到胸闷气急、喉痛咳嗽，呕吐不止，在几天之内就有 4000 余人死
亡。紧接着，整个英国大雾笼罩，气温逆转，又造成了数千人死亡。人们恐
怖地称之为“杀人的烟雾”。这是怎么回事呢？
1961 年 1 月，美国得克萨斯州科罗里达河下游，突然出现了大量的死鱼，
10 千米，50 千米，一直扩散到 300 多千米的河面上。据统计，当地所有的
27 种鱼类全部死亡，连重达 30 多千克的蓝猫鱼也未能幸免。是谁杀死了这
么多的河鱼呢？
1953 年开始，日本九洲的水俣县出现了一种奇怪的病人，耳聋眼瞎，四
肢麻木，精神亢奋，一会儿酣睡如泥，一会儿又兴奋异常，身体渐渐弯曲，
最后惨痛呼叫而死。到 1972 年，全镇有 180 多人患了这种“水俣病”。这究
竟是什么原因呢？
现代社会中发生的诸如此类的致命灾害，引起了世界各国人民和科学家
的密切关注。美国海洋生物学家卡逊女士经过详细调查研究，于 1962 年写成
了近代环境污染对生态的严重影响，唤起了人们对古老生态学的兴趣，被人
们誉为开创了一个新的“生态学时代”。卡逊在书中通过大量骇人听闻的材
料表明，人类如果破坏了赖以生存的生态环境系统，必然会遭到自然界的严
重报复。她的呼吁，立刻得到了各国科学家的热烈响应。通过对生态和环境
污染的系统研究，许多谜团被解开了。比如上面提到的英国伦敦烟雾事件，
原来是英国大多数居民家的取暖烧煤排气中，含有三氧化二铁成分，能促进
空气中的二氧化硫氧化，生成液态酸沫，附着在烟尘上或凝聚在雾核中，进
入人的呼吸系统，使人突然发病，并加速慢性病患者的死亡。美国科罗里达
河的死鱼事件，则是一家生产农药的工厂长期排放污水的恶果。日本的水俣
病，也是因为该河流上游有个工厂排放含汞废水而酿成的灾难。
大量事实说明，人作用于环境，环境也反作用于人。随着现代工农业生
产的发展，生态环境的污染程度日益加剧，严重影响着人类社会的发展速度、
动植物的正常生存，这不仅关系到当代人们的身体健康，而且关系到子孙后
代的繁衍昌盛。污染控制和环境保护无疑已成为世界各国政府刻不容缓的重
要任务，“保护环境，造福人类，功在当代，利有千秋”的思想，已为世人
普遍接受，环境控制论正是在这一浪高过一浪的呼声中诞生了。
顾名思义，环境控制论是专门研究生态环境的质量变化、污染控制与处
理、环境保护与优化的科学原理及技术措施的一门科学，其范围涉及到地球
生物圈（包括大气、海洋、湖泊、河流、土壤等）和人类生产活动的各个领
域。它以生态学和地球化学为基础，以控制论、现代控制理论和大系统理论
的思想方法为工具，并利用化学、生物学、物理学、医学和工程技术知识研
究环境综合治理和优化，是一门多学科交叉和综合的边缘性学科。环境控制
论的出现，人类自觉运用科学手段来研究和保护环境，是社会文明的一大进
步，是现代科学向深度和广度进军的一个重要标志。
环境控制论首先面临的是环境污染问题。所谓环境污染，是指由于人为
的或自然的因素，使环境中原来的组成元素或状态发生了变化，扰乱并破坏
了生态系统与人们的正常生活条件，致使人类生存的环境恶化；或者污染物
质进入生态系统，沿着食物链（比如说“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃
稀泥”（藻类））转移、循环和聚集，最后进入人体，危害人体的身体键康。
现代社会中环境污染的主要来源如下图所示。
面对如此众多和复杂的污染源，要做到环境综合治理和优化，首先应利
用控制论的黑箱方法（即系统辩识方法），建立环境系统的动态数学模型，
并在此基础上提出环境保护的有效措施。由于电子计算机技术的发展，要做
到这一点并非难事，特别是计算机的仿真技术，更为我们分析和模拟环境系
统提供了有效手段。
利用系统分析方法研究环境自净能力，是环境控制论的另一项重要内
容。我们知道，自然环境对污染物质都有一定的净化能力。比如，污染物质
进入河流，会慢慢稀释，然后在光合和微生物的作用下氧化、分解、还原、
沉淀，水质会逐渐恢复常态。进入土壤的污染物质，同样会在土壤中微生物
的作用下分解、还原。这些都是自然界生态系统内部反馈控制作用的结果，
当然这种反馈控制实现系统动态平衡的作用是有限的。因此我们应认真摸索
自然界对不同污染物质的不同净化能力，掌握它们的规律，据此制定污染控
制和环境保护的有效措施。
随着现代经济向纵深发展，环境科学的重要性也日益显著。可以预见，
在未来的历史长河中，环境问题仍将伴随着我们，困扰着我们，使我们不得
不在发展生产与保护环境二者之间不断的进行平衡和调整，以使脆弱的生态
系统不至于受到严重破坏。为了保证人类社会和经济的健康发展，我们就必
须从根本上摸清地球上各种生态、环境系统的内部变化规律，掌握其发展趋
势，提出合理开发和保护生态环境系统的最优方案。诚然，环境控制论还只
是一门尚未完善的学科，仍有许多领域是一片未知的海洋，需要我们用全部
的智慧去探索和研究。
军事控制
众所周知，军事系统是一个规模庞大、结构复杂、因素众多、功能综合、
信息分散的大系统。军事控制论正是要运用大系统理论、系统理论、数学和
计算机技术，研究军事系统的建模、信息传递和处理以及控制自动化的问题。
控制论应用于军事，就是为了在各种因素的制约下（如敌我力量对比、气象、
环境等条件），对军事大系统进行科学的规划、设计、制造和使用，使其达
到信息、能量和物质的综合平衡，取得整体控制的最佳效果。这对于指挥员，
尤其是高级指挥员来说，是不可缺少的指挥控制艺术。
现代战争是总体战，战场已从传统的海、陆、空范围向外层空间和海底
两极扩展，规模空间增大。在此情况下，只有全面统一地实施进攻和防御，
才能获取战争的全面胜利。把大系统理论用于军事决策，能帮助指挥员把握
全局，制定出最佳战略、战役行动方案，真正做到“运筹于帷幄之中，决胜
于千里之外”。运用计算机仿真技术，将敌多双方力量以及各种外界环境因
素输入电子计算机，可以在“兵不血刃”的情况下，分析研究战争的发展趋
势，从而寻找出最佳作战方案。
在战争舞台的长宽高都在无限延伸、军事斗争日趋大型化的当今时代，
要在浩瀚广阔的战场上得心应手地指挥千军万马，指挥员必须具备高瞻远
瞩、统帅全盘的系统思想，军事控制论则为实现这一目标开辟了新的有效途
径。
社会控制论
人类社会进入本世纪 50 年代，特别是 60 年代以后，已越来越受到世界
性的 5 大社会问题的困扰，即人口激增、能源短缺、资源破坏、粮食不足和
环境污染的严重威胁。如何利用现代科学知识，合理解决这些问题，使社会
正常发展，明显改善人类生存环境，是全世界人民所面临的一个挑战性任务。
幸运的是，社会控制论的出现，拓广了人们的视野，使我们在迷罔困惑之中
看到了希望的曙光。
社会控制论的基本内容是把控制论中取得的丰硕成果推广应用于社会的
生产管理、交通运输、能源管理、资源开发、环境保护、城乡建设，以至人
类社会的各个方面。控制论研究者认为，人类社会是一个充满活力和生机勃
勃的自适应、自组织系统，存在着内涵丰富的信息交流和反馈机制。社会控
制论不仅从整体上研究社会发展的内在规律，而且运用控制论的基本原理分
析各类复杂的社会现象，比如说国家领导体制的改革，社会精神文明的建设、
社会犯罪问题的综合治理等。人类社会的存在和发展，既需要社会变革，也
需要社会的稳定和正常的社会秩序。安居才能乐业，这是人所共知的真理。
无论是哪个朝代，哪个社会，都试图建立一个稳定的社会秩序，使人民生活
安定，生产迅速发展。从控制论的观点来看，社会秩序、社会稳定都是与社
会控制紧密相连的。离开有效的社会控制，就不会有安定团结的社会局面。
因此，社会控制论的研究还与社会政治、法纪法制、伦理道德等诸多因素有
关。所以我们说，在应用控制论研究复杂社会现象时，绝不能摆脱辩证唯物
主义和历史唯物主义的科学分析法，否则也很难得出正确的结论。
应当承认，社会控制论的研究还处于刚刚起步的初始阶段，但控制论及
其在社会各个领域的应用已经或正在成为人们认识世界和改造世界的强有力
工具。随着社会控制论这一边缘学科的进一步深入研究，它在社会发展过程
中必将发挥愈来愈显著的作用。
计算机时代的控制论
计算机控制
计算机控制是指利用计算机来实现自动控制的功能。由此构成的自动控
制系统，叫做计算机控制系统。计算机控制的应用范围很广。控制对象从小
到大，从简单到复杂，都可以由计算机参与控制。电子计算机可以控制单台
机或一个简单生产过程（如炉温、轧钢机等），也可以控制和管理某个车间，
甚至整个工厂都可交由大型计算机控制而成为所谓的“无人工厂”。计算机
控制可以是简单的反馈控制，也可以是复杂的多变量控制、最优控制、自适
应控制乃至具有人类智慧的“智能控制’。
计算机控制系统的基本组成一般包括控制对象、硬件和软件三大部分。
计算机控制系统的发展，是和电子计算机本身的发展密切相关的。电子
计算机自 1946 年问世以来，发展极为迅速，大致是十年左右更新换代一次。
特别是大规模集成电路技术的突破，使计算机的性能价格比显著提高，极大
地推动了电子计算机在各行各业中的应用。
然而，与科学计算、气象预报和数据处理等应用相比，计算机在控制领
域的应用起步相对较晚，早期应用进展也比较慢。造成这种现象的主要原因，
不是因为计算机不适合控制应用，也不是由于理论方面准备不足，而是因为
早期计算机的可靠性不高等原因。显然，计算机用于生产过程控制，对可靠
性的要求是比较严格的。
本世纪 50 年代中期，计算机开始用于工业控制。但总的来说，这阶段为
数不多的计算机控制系统，控制规律比较简单，如对原有人工控制系统提供
操作指导，或对原有系统提高最佳设置（系统输入）。计算机大量的时间主
要用于其他非控制作业，如制订生产规划，打印生产报表等。另外，由于早
期的计算机价格昂贵，为了充分利用，总是将各种不同的任务罗织在一起，
这就在原本可靠性不高的基础上，又增加了因组织复杂造成的新的可靠性问
题。由于这诸多原因，所以早期计算机控制技术进展缓慢。
尽管如此，也有一些比较成功的例子。如 1959 年美国的波特阿瑟（Port
Arther）炼油厂就采用了计算机控制系统，总共控制 26 个流量、72 个温度
值、3 个压力和 3 种化学成分。控制系统的基本功能是使反应器的压力最小，
确定 5 个反应器供料的最优分配、最佳的热流量循环。计算机除主要用于寻
找系统最佳运行条件外，还要完成原料调度、生产计划、报告产量和能源消
耗等任务。这个系统的成功，使计算机找到了新的应用领域，使工业界看到
了一种提高自动化的新工具。
计算机直接参与生产过程的另一个成功实例发生在英国。1962 年，英国
帝国化学工业公司（ICI）用一台名为费伦蒂．阿格斯（Ferrenti Argus）的
计算机直接测量 224 个控制量和控制 129 个阀门，在保持原有功能的条件下
取代了原系统中所有的模拟仪表装置，这就是我们说的直接数字控制（DDC）
系统。DDC 系统显示出的巨大优越性，使它在 1963～1965 年间获得了长足进
步。
1972 年以后，由于微型计算机的出现和发展，计算机价格大幅度下降，
计算机控制技术真正得到了迅速发展。计算机控制不仅在过程控制中的应用
日渐成熟，而且在机电控制、机械加工、航天技术和各种军事装备中也得到
广泛应用，例如通讯卫星的姿态控制、卫星跟踪天线的方位角控制、飞机自
动驾驶仪、计算机数控机床、电气传动装置的计算机控制等。在许多精度要
求极高的领域，如工业机器人、现代导弹制导、航空航天等，计算机控制已
成为必不可少的重要环节。
数值控制
数值控制（Numerical Control），简称数控，（NC），是以数字形式实
现控制的技术。比如说数控机床加工，首先将待加工的工件形状数值化（即
用数字形式表示工件形状），然后在输入纸带上用组合穿孔的方式表示出来，
由此控制加工刀具的走刀轨迹进行自动加工。常见的数控机床、数控火焰切
割机、灵敏遥控绘图机、数控冲剪机等都是属于数控范围的自动化设备。
数控技术的关键是计算机，其发展也是与电子计算机的发展分不开的。
早在 1947 年，美国的帕森斯（PARSONS）公司，为了制作检查飞机螺旋桨的
样板，首先在坐标镗床上采用了数控技术，制作出精确的样板。以后美国空
军系统为了改进导弹和飞机性能，在美国麻省理工学院（MIT）成立了伺服系
统研究所，开始了对数控机床的系统研究。1952 年，该研究所根据第一代电
子计算机原理，研制成功了世界上第一台数控机床，也叫做 MIT 数控机床。
在加工精度和效率方面比普通机床大有提高。但是由于这种数控机床用的都
是真空电子管元件，因而数控装置体积较大，运算速度较慢，可靠性也不高，
因而限制了它的广泛使用。
我国早在 1958 年就制成了数控铣床，之后沈阳第一机床厂和北京第一机
床厂也制成了不同类型的数控机床，1970 年还研制成功加工中心。从 1976
年到 1984 年，我国共生产数控机床 8，584 台。现在我国除生产数控机床外，
还试制生产了一些盘类和箱体类零件的卧式和立式加工中心，并有少量数控
机床出口。1984 年以来，在推广南京和常州生产的微型控制车床后，数控机
床的研制和使用在我国迅速推广，并且取得了可喜成果。
柔性制造系统
80 年代以来，工业技术比较发达的国家为了进一步提高劳动生产率，降
低生产成本，缩短产品研制或生产周期，增强产品更新换代和产品市场竞争
能力，开始把计算机作为中枢，组成由各类数控机床、监测设备和其他机器
构成的自动化生产系统、自动仓库系统、自动输送系统和计算机生产管理系
统。目前，人们把这些具有高度自动化的各类系统统称为柔性生产系统，各
个生产环节的设计人员只要把生产任务编写成相应的程序，输入到计算机控
制中心，由人通过电子监控装置观察机器的运转情况就行了。
机械制造自动化迄今已有几十年历史。早期由于技术水平的局限性，只
能在大规模生产领域内引入生产自动化。30 年代到 50 年代间，人们主要建
立了由机械式或液压式的自动车床、组合机床或专用机床组成的单品种生产
自动线。这种自动生产线有其固定的生产节奏，要改变加工品种是非常困难，
且费用极高，故称之为“刚性自动化生产线”。到了 60 年代，人们意识到大
批量生产只是机械制造业的小部分，约占 15％～25％，而中、小批量生产要
占到 75％～85％。比如在日本，多品种、中小批量生产企业的产量是大批量
生产企业的两倍，但是雇员却是大批量生产企业的 4 倍。由此可见，在国民
经济生产部门中比重占绝对优势的多品种、中小批量生产企业的劳动生产率
大大落后于大批量生产企业，这就迫使人们寻找新的生产方式来改变这种落
后局面。
美国森斯特兰德公司在 1967 年建成了世界上最早的柔性制造系统
（FMS）。在随后的 10 年中，又继续开发了几十套 FMS。在此期间，FMS 的技
术先进性得到充分证明，其经济效益也十分显著。在此基础上，FMS 数目激
增 3 倍，用户的兴趣和社会需求也持续高涨。此后，每年 FMS 的平均增长率
均在 30％～40％。
近年来，我国走国外引进和自行开发并举的道路，在 FMS 的研制和应用
方面获得了长足进步，并取得了比较明显的社会和经济效益。如北京机床研
究所为掌握当代机械制造新技术，与日本发那科公司合作，在 1985 年建立了
我国第一套柔性系统 JCS—FMS—1。该系统包括 5 台 CNC 机床、一台工业监
控计算机以及包括中央管理的计算机控制系统。
机电一体化
机电一体化，作为新型智能产品设计的原则，作为传统产品更新换代的
方向，作为生产、办公、家庭、医疗等领域自动化的基础，正日益为企业所
重视，新产品、新系统不断涌现，呈现出一片生机勃勃的美好景象。
机电一体化的概念是在现代微电子技术向传统机械工业渗透的过程中逐
步形成起来的，是机械、微电子、自动控制和计算机技术相互融合的产物，
是一门具有交叉性、边缘性、多学科性的综合技术。机电一体化的目标是使
产品向多功能化、高效率化、高智能化、省料节能化方向发展，并力求使产
品结构具有轻、薄、细、巧的特征，以便满足社会生产自动化和人民生活多
样化的要求。
目前机电一体化主要有如下两种方式。第一种是机械产品电子化，即在
原有机械产品上采用新的微电子技术，使产品在质量、性能、功能、效率和
节能诸方面都有较大幅度提高，甚至能使产品结构发生质的飞跃。
比如汽车电子化，对于节省燃料、减少环境污染和提高行驶安全性来说，
是至关重要的。用微处理器（即微电脑）控制汽车发动机的点火、燃油喷射
量、空气燃油比和废气再循环，可以促使燃烧完成，节约能源和减少大气污
染。统计资料表明，采用微机控制燃油喷射量可以节油 10％～20％。再加上
微机控制汽车速度，使汽车在不同情况下都处于最经济合理运转状态，可节
油 5％～6％。此外，电子小汽车上还采用了微电子技术控制排气，可以使排
出的废气中有毒气体（如碳氢类气体、一氧化氮和一氧化碳等）含量最低。
还有汽车高速行驶防撞车控制系统，汽车行驶闭环控制系统等，为提高汽车
行驶安全、防止交通事故提供了保障。
机电一体化的第二种方式是机械技术与电子技术有机结合，开辟了两者
单独使用时都不能达到的效果。
机电一体化技术革命的发展时间虽然不长，但已成为机械和电子工业发
展的巨大推动力。因此，世界工业发达国家，甚至许多中等发达国家都对开
发技术密集型的机电一体化产品，提高各种机械电子设备的自动化和智能化
极端关注。在机电一体化技术和应用方面，日本和美国走在世界的前列。
相对来说，我国的数控机床、工业机器人等机电一体化技术，起步并不
算晚，但发展速度不快。为此国家提出了振兴我国机电工业的中长远目标，
即在今后 10 到 15 年内，使我国主要机电产品达到工业发达国家 70 年代末和
80 年代初的水平，部分产品争取接近国际水平。
全面自动化
电子计算机的产生、发展及其在工业生产中的广泛应用，使得以机械工
业为代表的离散型生产方式孕育了一场新的技术革命——从局部自动化走向
全面自动化，即由原来局限于产品制造过程的自动化扩展到脑力劳动领域的
产品设计和经营管理自动化，促进机械工业，进而带动整个工业企业实现运
营综合自动化，这就是计算机集成制造系统（Computer In-tegrated
Manufacturing Systems，简称 CIMS）的基本思想。1974 年美国的约瑟夫．
哈林顿（JOsePh Harrington）博士在《计算机集成制造》一书中，率先提出
了这一具有划时代意义的新概念。根据他的设想，CIMS 在功能上应包含一个
工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理
到售后服务的全部活动。因为这些活动是一个不可分割的整体，必须统一考
虑。所以 CIMS 比传统的工厂自动化的范围广得多，是一个复杂的大系统。另
外一点要注意的是，CIMS 涉及的综合自动，不是工厂各个生产环节自动化和
计算机化的简单迭加，而是这些环节的有机集成。这里所说的集成，不仅是
物质和设备的集成，更主要的是体现在以信息集成为特征的技术集成。
综合上述两点看法，我们可以给 CIMS 下一定义：CIMS 是在自动化技术、
信息技术和制造技术的基础上，通过计算机硬件和软件，将制造工厂全部生
产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，是适合于多品种、中
小批量生产的、具有总体高效益、高柔性的智能制造系统。
从学科看，CIMS 是系统科学、控制论、计算机科学与制造技术相互渗透
产生的集成方法和技术。通过将这些技术应用到实际的生产制造过程中，反
过来又促进了这些学科的发展。
目前，我国的 CIMS 单元技术十分薄弱，系统集成技术也刚刚起步，因此
必须根据实际经济和技术力量，确定一个符合中国国情的有限目标和一条行
之有效的发展我国 CIMS 的途径。所以国家根据世界高技术的发展趋势和制造
业未来技术改造的需要，在把 CIMS 选择为中国高技术发展计划的主题项目的
同时，还明确规定了 2000 年 863／CIMS 的战略目标，即跟踪国际上 CIMS 高技
术的发展，掌握 CIMS 的关键技术，同时在制造业中建立能获得综合经济效
益、并能带动整个行业的 CIMS 示范点。
应当指出，虽然世界各国都十分重视 CIMS 的开发和研制，并投以大量人
力和物力，但总的来说，目前仍处于初级阶段。比如现在美国正在实施 CIMS
的近 10 万家企业，其中大约 3／4 的企业尚处于刚刚开始阶段，他们用计算机
完全辅助管理、设计和生产等工作，多为单机自动化，离 CIMS 的目标还相距
甚远。真正实施 CIMS 的企业大约只有 100 多家。即使在这些公司中，所建成
的 CIMS 大多是在一个工段、一个车间或者一个分厂范围内实现计算机集成化
的。比如美国通用电气公司的 CIMSM，把销售、经营、产品设计、工艺设计、
数控加工等 8 个子系统集成在一起，虽是美国规模较大的 CIMS，但也只限于
在蒸汽涡轮发电机的小零件生产车间。通用汽车公司的 CIMS 虽然规模稍大
些，但也只限于生产汽车前轮驱动轴部件的工厂。
自动控制的应用
工厂自动化
工厂自动化是指用自动装置或系统控制来管理生产设备及生产过程，它
集计算机技术、自动化技术、激光技术和机器人技术之大成，是本世纪 80
年代到 90 年代工业生产中主攻技术方向之一。
一般认为，工厂自动化是指利用计算机充分掌握从接受订货开始，到产
品发货结束之间所有生产活动的复杂信息流，并对生产系统整体进行高度管
理和控制的自动化过程。其目的主要是：①省力；②提高设备运转率和利用
率；③实现高效生产管理，即减少零件、材料、半成品和成品的库存量、减
少资金积压，加快资金周转，创造大的经济效益；①缩短从产品规划、设计、
研制到产品出厂之间的生产周期；⑤满足用户对产品的多样化、多功能化和
智能化需求。
工厂自动化，按其性质又可分为连续生产自动化和断续生产自动化两
种。
连续生产自动化又叫过程自动化，主要是指石油、化工、冶金、电力等
工业部门中连续生产过程的自动化。即通过采用各种检测仪表、调节仪表、
控制装置、电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、
监督和控制，以达到实现各种最优的技术经济指标，提高经济效益和劳动生
产率，节约能源、改善劳动条件、保护生态环境等目标。
由于连续生产自动化处理的对象是流体或粉体，传输与控制比较容易，
所以进展很快。本世纪 40 年代开始，人们开始使用分散式测量仪表和控制装
置，进行单参数自动调节，取代了传统的手工操作。
到了 50 年代，人们开始把检测与控制仪表集中在中央控制室，实行车间
集中控制，一些工厂企业初步实现了检测仪表化和局部自动化。这一阶段，
过程控制系统结构绝大多数还是单输入单输出系统，受控变量主要是温度、
压力、流量和液位四种参数，控制的目的是保持这些参数的稳定，消除或减
少对生产过程的干扰影响。而过程控制系统采用的方法是经典控制理论中的
频率法和轨迹法，主要解决了单输入单输出系统的常值控制和系统综合控制
问题。
60 年代，工业生产的不断发展，对过程控制提出了新的要求（如高效率、
高质量、高可靠性等），电子技术的飞速发展也为生产过程自动化提供了功
能较完善的工具和手段。在自动化仪表方面，开始大量采用单元组合仪表。
为了满足定型、灵活、多功能等要求，还出现了组装仪表，以适应比较复杂
的模拟和逻辑规律相结合的控制系统需要。与此同时，开始采用电子计算机
对大型设备，如大型蒸馏塔、大型轧钢机等，进行最优控制，实现了直接数
字控制（DDC）及设定值控制（SPC）。在系统方面，为了提高控制性能和实
现某些特殊控制要求，出现了包括反馈和前馈的复合控制系统。在过程控制
理论方面，除了仍采用经典控制理论解决实际生产过程中的问题外，现代控
制理论也开始得到应用，控制系统由单变量系统转向复杂的多变量系统。在
此期间，工厂企业实现了车间或大型装置的集中控制。
70 年代以来，现代工业生产的迅猛发展，自动化仪表与硬件的开发，微
计算机的问世，使生产过程自动化进入了新的高水平阶段。对整个工厂或整
个工艺流程的集中控制，应用计算机系统进行多参数综合控制，或者用多台
计算机对生产过程进行分级综合控制和参与经营管理，是这一阶段的主要特
征。在新型自动化技术工具方面，开始采用微机控制的智能单元组合仪表，
显示和调节仪表，以适应各种复杂控制系统的需要。现代控制理论中的状态
反馈、最优控制和自适应控制等设计方法和特殊控制规律，在过程控制中得
到了广泛应用，自动化技术呈现出一派欣欣向荣的新景象。
自动化技术一问世就显示出了强大的生命力，应用自动生产线，大大提
高了劳动生产率。不到 3 年时间，使汽车生产成本下降近 3 倍，只用 8 年就
使汽车销售价格下跌到原价的 9％，使汽车迅速进入千万普通人家。汽车工
业自动化的发展，使钢铁和石油的产量和质量都有大幅度提高。而且电子计
算机在机械制造生产中的应用，使传统的机械制造业焕发了青春。计算机与
机床结合，出现了数控机床和计算机数控机床；应用 CAD／CAM、工业机器人
等技术的柔性制造系统，可减少劳力 20～80％，提高生产率 10 倍以上；CIMS
更为工厂全面自动化，实现无人工厂铺平了道路。正如邓小平同志在全国科
学大会开幕词中所指出的：“电子计算机、控制论和自动化技术的发展，正
在迅速提高生产自动化的程度，同样数量的劳动力，在同样的劳动时间里，
可以生产出比过去多几十倍几百倍的产品。”
农业自动化
提起农村，想必有些人的脑海中会涌现出一排低矮的茅舍，男耕女织，
日出而作，日落而息。可是这些都已成为历史了。今天的农村，稻（麦）浪
滚滚，一排排新房拔地而起，到处都散发着现代生活气息。科学技术的进步
已经或正在使农业劳动者摆脱落后的手工耕作方式，沿着农业自动化的道路
大踏步前进。
农业自动化意味着农业生产的电子化、仪表化和计算机控制化，而不仅
仅是机械化（如拖拉机、收割机、插秧机等）和电气化（农村小水电站、电
力灌溉等）。农村自动化的目的在于减轻或消除靠天吃饭，部分地摆脱对气
候条件和地域条件的依赖性，提高农林牧副渔的品种、产量和数量。不过由
于农业领域中许多复杂和不确定性因素，农业自动化比起工业自动化来说要
困难得多。尽管如此，随着现代科学技术在农业中的迅速推广和应用，农业
自动化仍然取得了巨大的进步。下面我们仅从几个方面加以叙述。
（1）环境控制与自动化
农业设施的环境控制，指的是家禽家畜的饲养环境控制和植物生产环境
的控制，可以实现提高生产率和节能的双重目的。
（2）果实筛选自动化
农作物产品的外形和质量通常有较大差异，因此有必要进行分等分类筛
选。过去单靠人的视觉和触觉进行筛选，很多情况下难以保证质量，而且劳
动生产率极低。采用自动化技术后，可以根据果实的重量、大小、颜色、光
学特性、电磁特性等特征信息而实现自动分拣分类。如日本农林水产有四国
农业试验场开发研制出的番茄自动分选计算机控制系统，可以在不损伤番茄
的条件下，按重量及成熟程度自动分选。
（3）喷灌自动化
喷灌就是喷水灌溉，即利用水泵和管道系统，在一定的压力下把水喷到
空中，散为细小水滴，像下雨一样灌溉农作物。由于喷灌具有较显著的省水
增产效益，因而近 30 年来发展很快。尤其是采用自动化技术后，经济效益更
是显著提高。
（4）水库灌区管理自动化
水库灌区管理自动化包括如下 3 个方面的内容：
①灌区土壤水分的自动监测；
②灌区地下水位的自动监测；
③渠系闸门的自动开启和关闭。
具体来说，就是在灌区内，布点设置土壤水分监测仪器（如湿度传感器），
选点布设地下水位检测传感器，改善渠系闸门控制装置，建立计算机监控管
理系统。这样就可以利用电子通信设备，将各选点处传感器收集到的土壤水
分、地下水位深度以及气象的数据信息传送到中央控制室，经电脑分析处理
后，给出优化方案，决定灌区内各片土地灌与不灌、先灌和后灌，并且利用
微机控制渠系内各闸门的启闭，适时适量科学引入灌溉，既能保证农作物丰
产增收，同时还能满足城乡的工业生产和居民生活用水，其经济效益和社会
效益是显而易见的。
总起来说，农业（包括林业、渔业、牧业和副业）是自动化技术应用的
广阔天地，特别是随着现代生物工程技术和生物控制论在农业生产领域的推
广应用，必将为人类解决诸如粮食短缺、资源枯渴、环境污染等迫在眉睫的
重大问题提供完美的措施和方案。
办公室自动化
随着现代社会信息化的逐步深入，办公室工作人员的信息处理工作量急
剧增加，从而迫使人们从提高工作效率着眼，从办公室的计算机化入手，从
70 年代后期开始，展开了一场声势浩大的办公室自动化运动。这场运动在经
济发达的国家已随着花样不断翻新的各种音响、图象、数据处理、计算机图
形终端、通信、编辑排版系统、印刷设备的涌现而正在引向深化。
简单地说，办公室自动化的本质就是利用现代科学技术（如计算机技术、
控制技术、通信技术等）和各种自动化机器设备来有效地处理和运用汇集于
办公室的各类信息，提高办公室效率。
众所周积，作为一个行政或事务机构，无论机关团体、学校或工矿企事
业单位，都必须设置办公室，它是管理决策者、专业人员和文秘工作者从事
各类信息处理的场所，是管理人员和决策者的天地，无数的信息在这里汇总，
千万条决策从这里发出，它维系着各项工作的成败和千百万人的命运。如同
