第 1 章 緒論

課題研究背景

紙幣是指替代貴金屬等充當(dāng)一般等價物進行流通，由國家發(fā)行并強制使用的貨幣符號。在制造成本上，紙幣比金屬貨幣低，而且紙幣在保管、運輸、攜帶的便利性上都有優(yōu)勢，不像鑄幣一樣在流通中存在磨損問題[1]?，F(xiàn)今全球各個國家的主要貨幣形式都是紙幣，而中國是全球最早采用紙幣的國家[2]，紙幣的使用加快了人類社會的商品流通，有利于商品經(jīng)濟的發(fā)展，為后世的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。作為現(xiàn)代經(jīng)濟的血液，紙幣在人類經(jīng)濟生活中正扮演著越來越重要的角色。

1978 年改革開放以來，我國的經(jīng)濟發(fā)展取得了舉世矚目的成就，在 1978 年到 2014 年間，國內(nèi)生產(chǎn)總值從 1978 年的 3650 億元增長到了 2014 年的 63.61 萬億元。從貨幣的使用習(xí)慣看， 中國是一個“現(xiàn)金的社會”，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展以及商業(yè)活動的日益頻繁，我國的現(xiàn)金流通量和增長率都在不斷的增長。如此巨大的現(xiàn)金流通量，對現(xiàn)金處理的機械化有著迫切的需求， 衍生了不斷發(fā)展的現(xiàn)金處理機具市場[3]。中國人民銀行的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2014 年與 2002 年相比，我國流通中的現(xiàn)金量翻了近 5 番，達(dá)到了 7.6 萬億元，年平均增長率達(dá)到了 30%。表 1.1 所示為 2002 年~2014 年間我國的現(xiàn)金流通量和增長率（數(shù)據(jù)來源于中國人民銀行官方網(wǎng)站）。

金融機具是專門用于銀行、證券等與金融相關(guān)領(lǐng)域的，為了減輕工作人員工作量，提高工作效率，改善服務(wù)質(zhì)量的設(shè)備。按功能分類，金融機具大致可以分為面向現(xiàn)金流的金融機具、面向票據(jù)流的金融機具、面向卡片流的金融機具和面向人流的金融機具。與現(xiàn)金流相關(guān)的金融機具包括自動柜員機（Automatic Teller Machine）、紙幣清分機、點鈔機、驗鈔機、復(fù)點機、紙幣扎把機、紙幣捆扎機、硬幣處理機等；與票據(jù)流相關(guān)的金融機具包括票據(jù)真?zhèn)舞b別器、票據(jù)清分機等；與卡片流相關(guān)的金融機具包括凸字打印機，銷售終端（Point Of Sale） 等；與人流管理相關(guān)的金融機具包括大堂排隊機、ATM 監(jiān)控設(shè)備等。目前根據(jù)我國國民的使用習(xí)慣，現(xiàn)金交易占了大部分。對比電子銀行、POS 機消費等數(shù)字化貨幣交易方式，通過紙幣支付的現(xiàn)金交易的工作量較大。紙幣的流通模式為先由印刷廠出廠，轉(zhuǎn)運到中國人民銀行， 中國人民銀行再投放到商業(yè)銀行，最后通過商業(yè)銀行流通到社會。而在社會上流通了一段時間后的紙幣，人民銀行會對其進行回收，根據(jù)紙幣的新舊程度決定是銷毀還是重新投放市場。在紙幣的投放，回收過程中，涉及到紙幣的清分、運輸和存儲等環(huán)節(jié)。紙幣的清分將不同面額的紙幣進行分類，并且選出假幣、殘幣進行銷毀處理，采用的金融機具為紙幣清分機。紙幣清分機能夠一次性識別紙幣的面值、新舊程度、真?zhèn)巍⑹欠衿茡p、缺角、破洞等情況，并按照不同的面值、新舊程度等進行自動清分，技術(shù)難度較大。我國對紙幣清分機的研究起步比較晚，目前，國內(nèi)的大型紙幣清分機市場基本上被國外的金融機具巨頭占據(jù)。而在紙幣的運輸和存儲環(huán)節(jié)中，為了防止紙幣被抽張，便于統(tǒng)計和搬運，通常會把 100 張紙幣用扎把帶

扎成一把，再用紙幣捆扎機把 10 把再捆成一捆^[4]。國內(nèi)市場上的紙幣捆扎機大體上有機械捆鈔機、電子捆鈔機和自動捆鈔機三類^[5]。這些捆鈔機基本能解決紙幣捆扎的問題。但是，紙幣長時間暴露在空氣中容易因為潮濕而發(fā)霉腐爛，減少了紙幣的使用壽命^[6]。隨著電子、計算機技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的金融機具逐步由過去機械式的半自動化設(shè)備向全自動的智能化金融設(shè)備轉(zhuǎn)變，有必要對現(xiàn)有的紙幣捆扎設(shè)備進行升級，研發(fā)更高效、更智能、更穩(wěn)定的紙幣包裝設(shè)備。在此背景下，我們實驗室與企業(yè)合作，進行了基于 ARM(Advanced RISC Machines) 的全自動紙幣包裝機控制系統(tǒng)的開發(fā)。

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課題研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

國外研究現(xiàn)狀

在國外，金融設(shè)備的研究起步早，發(fā)展于十九世紀(jì)中后葉，開發(fā)時間長，到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年的歷史。起步最早的是英國某公司，距今已經(jīng)有 150 多年的歷史，其次是德國某公司，距今已經(jīng)有 110 年的歷史。這兩個公司均為世界著名的跨國公司，年銷售收入高達(dá) 100 多億美元，涉及的領(lǐng)域有紙幣專用紙制造，紙幣防偽技術(shù)研究， 紙幣和硬幣處理設(shè)備，票據(jù)處理設(shè)備等具有高科技水平的先進技術(shù)和產(chǎn)品，在國際金融機具的發(fā)展中有著舉足輕重的作用。紙幣清分機是集光、機、電于一體的現(xiàn)代高科技產(chǎn)品^[7]，集鈔票真?zhèn)舞b別、面額識別等功能，集機械自動化控制、計算機圖像處理、紙幣多通道傳送等技術(shù)于一身^[8]。在大型紙幣清分機市場，由于客戶需求專一，客戶群體狹窄，技術(shù)精密度高， 附加值和準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)高，在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)近似寡頭壟斷的格局，整個市場基本由這兩家公司占據(jù)，市場份額達(dá)到了 90%。以德國某公司為例，對于紙幣的生產(chǎn)，鑒偽，清分，打包這一整個流程，它們已經(jīng)有一整套完整的解決方案。圖 1.1 所示為德國捷德 BPS-M7 紙幣清分系統(tǒng)。BPS-M7 采用模塊化設(shè)計，可以根據(jù)客戶需求選配不同的性能組件以適應(yīng)不同應(yīng)用場合的性能需求，比如中央銀行、商業(yè)銀行、賭場等；BPS-M7 具有非常快的紙幣處理速度，最高可以達(dá)到每小時 120000 張（2000 張/分）；它具備專用的紙幣真?zhèn)巫R別傳感器，可以識別50 多種不同國家的紙幣，并且具有識別與調(diào)整紙幣方向的功能，清分完成后自動按 100 張/ 把的方式進行自動扎把；具備以太網(wǎng)接口，可以實時的將紙幣處理信息和機器工作狀態(tài)信息上傳到數(shù)據(jù)中心。另外，BPS-M7 還可以與捷德的紙幣捆扎塑封一體機 NotePack-10 組合成完整的紙幣清分捆扎流水線。

國內(nèi)研究現(xiàn)狀

與國外相比，國內(nèi)的金融機具的發(fā)展則落后了很多。在我國的金融行業(yè)中，最早使用金融機具的時間為 1960 年前后，那時候在銀行從業(yè)人員的帶領(lǐng)下，發(fā)明了機械式的點鈔機和手動捆鈔機等最初的現(xiàn)金處理設(shè)備^[9]。后來在上世紀(jì)八十年代末期，中國工商銀行和中國銀行先后引進了外國金融機具巨頭的現(xiàn)金處理設(shè)備，為我國的金融機具的發(fā)展注入了新的力量^[3]

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從 90 年代初到現(xiàn)在，國內(nèi)的捆鈔機械經(jīng)歷了從手動機械捆鈔機到電動機械捆鈔機再到自動捆鈔機的發(fā)展。傳統(tǒng)捆鈔機有手動機械捆鈔機、手動液壓捆鈔機、電動機械捆鈔機、電動液壓捆鈔機、電腦捆鈔機等多種結(jié)構(gòu)形式^[10]。這些手動式的捆鈔機的捆扎過程是操作人員在頂鈔板上預(yù)置白麻線或塑料繩, 將整理過的十把紙幣放入壓鈔臺, 壓緊后按規(guī)定的捆扎方式人工捆緊、打結(jié)。這種手工捆扎方法勞動強度大，效率低，捆扎的過程中，由于麻繩與紙幣接觸面積很小，容易勒傷紙幣，在運輸?shù)倪^程中容易散捆，無法杜絕人為抽張問題，而且捆扎的緊度和美觀程度都因人而異。