第 1 章 緒論

課題研究背景

紙幣是指替代貴金屬等充當一般等價物進行流通，由國家發行並強製使用的貨幣符號。在製造成本上，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勢，不像鑄幣一樣在流通中存在磨損問題[1]。現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，有利於商品經濟的發展，為後世的發展奠定了堅實的基礎。作為現代經濟的血液，紙幣在人類經濟生活中正扮演著越來越重要的角色。

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

金融機具是專門用於銀行、證券等與金融相關領域的，為了減輕工作人員工作量，提高工作效率，改善服務質量的設備。按功能分類，金融機具大致可以分為麵向現金流的金融機具、麵向票據流的金融機具、麵向卡片流的金融機具和麵向人流的金融機具。與現金流相關的金融機具包括自動櫃員機（Automatic Teller Machine）、紙幣清分機、點鈔機、驗鈔機、複點機、紙幣紮把機、紙幣捆紮機、硬幣處理機等；與票據流相關的金融機具包括票據真偽鑒別器、票據清分機等；與卡片流相關的金融機具包括凸字打印機，銷售終端（Point Of Sale） 等；與人流管理相關的金融機具包括大堂排隊機、ATM 監控設備等。目前根據我國國民的使用習慣，現金交易占了大部分。對比電子銀行、POS 機消費等數字化貨幣交易方式，通過紙幣支付的現金交易的工作量較大。紙幣的流通模式為先由印刷廠出廠，轉運到中國人民銀行， 中國人民銀行再投放到商業銀行，最後通過商業銀行流通到社會。而在社會上流通了一段時間後的紙幣，人民銀行會對其進行回收，根據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、運輸和存儲等環節。紙幣的清分將不同麵額的紙幣進行分類，並且選出假幣、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麵值、新舊程度、真偽、是否破損、缺角、破洞等情況，並按照不同的麵值、新舊程度等進行自動清分，技術難度較大。我國對紙幣清分機的研究起步比較晚，目前，國內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。而在紙幣的運輸和存儲環節中，為了防止紙幣被抽張，便於統計和搬運，通常會把 100 張紙幣用紮把帶

紮成一把，再用紙幣捆紮機把 10 把再捆成一捆^[4]。國內市場上的紙幣捆紮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紮的問題。但是，紙幣長時間暴露在空氣中容易因為潮濕而發黴腐爛，減少了紙幣的使用壽命^[6]。隨著電子、計算機技術的發展，傳統的金融機具逐步由過去機械式的半自動化設備向全自動的智能化金融設備轉變，有必要對現有的紙幣捆紮設備進行升級，研發更高效、更智能、更穩定的紙幣包裝設備。在此背景下，我們實驗室與企業合作，進行了基於 ARM(Advanced RISC Machines) 的全自動紙幣包裝機控製係統的開發。

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課題研究現狀與發展趨勢

國外研究現狀

在國外，金融設備的研究起步早，發展於十九世紀中後葉，開發時間長，到現在已經有一百多年的曆史。起步最早的是英國某公司，距今已經有 150 多年的曆史，其次是德國某公司，距今已經有 110 年的曆史。這兩個公司均為世界著名的跨國公司，年銷售收入高達 100 多億美元，涉及的領域有紙幣專用紙製造，紙幣防偽技術研究， 紙幣和硬幣處理設備，票據處理設備等具有高科技水平的先進技術和產品，在國際金融機具的發展中有著舉足輕重的作用。紙幣清分機是集光、機、電於一體的現代高科技產品^[7]，集鈔票真偽鑒別、麵額識別等功能，集機械自動化控製、計算機圖像處理、紙幣多通道傳送等技術於一身^[8]。在大型紙幣清分機市場，由於客戶需求專一，客戶群體狹窄，技術精密度高， 附加值和準入標準高，在全球範圍內呈現近似寡頭壟斷的格局，整個市場基本由這兩家公司占據，市場份額達到了 90%。以德國某公司為例，對於紙幣的生產，鑒偽，清分，打包這一整個流程，它們已經有一整套完整的解決方案。圖 1.1 所示為德國捷德 BPS-M7 紙幣清分係統。BPS-M7 采用模塊化設計，可以根據客戶需求選配不同的性能組件以適應不同應用場合的性能需求，比如中央銀行、商業銀行、賭場等；BPS-M7 具有非常快的紙幣處理速度，最高可以達到每小時 120000 張（2000 張/分）；它具備專用的紙幣真偽識別傳感器，可以識別50 多種不同國家的紙幣，並且具有識別與調整紙幣方向的功能，清分完成後自動按 100 張/ 把的方式進行自動紮把；具備以太網接口，可以實時的將紙幣處理信息和機器工作狀態信息上傳到數據中心。另外，BPS-M7 還可以與捷德的紙幣捆紮塑封一體機 NotePack-10 組合成完整的紙幣清分捆紮流水線。

國內研究現狀

與國外相比，國內的金融機具的發展則落後了很多。在我國的金融行業中，最早使用金融機具的時間為 1960 年前後，那時候在銀行從業人員的帶領下，發明了機械式的點鈔機和手動捆鈔機等最初的現金處理設備^[9]。後來在上世紀八十年代末期，中國工商銀行和中國銀行先後引進了外國金融機具巨頭的現金處理設備，為我國的金融機具的發展注入了新的力量^[3]

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從 90 年代初到現在，國內的捆鈔機械經曆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展。傳統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構形式^[10]。這些手動式的捆鈔機的捆紮過程是操作人員在頂鈔板上預置白麻線或塑料繩, 將整理過的十把紙幣放入壓鈔台, 壓緊後按規定的捆紮方式人工捆緊、打結。這種手工捆紮方法勞動強度大，效率低，捆紮的過程中，由於麻繩與紙幣接觸麵積很小，容易勒傷紙幣，在運輸的過程中容易散捆，無法杜絕人為抽張問題，而且捆紮的緊度和美觀程度都因人而異。