Автоматизация

Автоматизация — одно из направлений научно-технического прогресса, использующее саморегулирующие технические средства и математические методы с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, изделий или информации, либо существенного уменьшения степени этого участия или трудоёмкости выполняемых операций. Термин «автоматизация», основанный на более раннем слове «автоматический» (поступающий с автомата), не был широко использован до 1947 года, когда Форд создал отдел автоматизации[1]. Именно в это время индустрия быстро принимала контроллеры обратной связи, которые были введены в 1930-х годах[2].

Первое правило любой технологии в бизнесе заключается в том, что автоматизация эффективной деятельности увеличивает эффективность. Второе правило: автоматизация неэффективной деятельности увеличивает неэффективность.

Билл Гейтс[3]

Автоматизируются:

Автоматизация позволяет повысить производительность труда, улучшить качество продукции, оптимизировать процессы управления, отстранить человека от производств, опасных для здоровья. Автоматизация, за исключением простейших случаев, требует комплексного, системного подхода к решению задачи. Применяемые методы вычислений иногда копируют нервные и мыслительные функции человека.

Уровень автоматизации может быть различным[4].

Ранняя история
Клепсидра Ктесибия (III век н. э.)
.

Особой заботой средневековых греков и арабов (в период между III-м — XIII-м веками н. э.) был точный счёт текущего времени. В птолемеевском Египте, около 270 г. н. э., учёный-изобретатель Ктесибий придумал и описал специальный регулятор для водяных часов, — устройство, напоминающее контроллер уровня воды в туалетном бачке. Это было первое устройство с функцией обратного контроля[5]. Появление механических часов в XIV веке перевело водяные часы, с их передовым устройством автоматического контроля, в разряд устаревших.

Выдающиеся персидские учёные, братья Мухаммед, Ахмед и Хасан, известные как «сыновья Мусы», в своей «Книге хитроумных приспособлений» (850 г. н. э.), описали сразу несколько устройств с функцией автоматического контроля[6]. Одно из них обеспечивало уже двухфазный контроль уровня жидкости, являясь, по сути, первым устройством автоматического управления непрерывным процессом с переменной структурой[7]. Братья описали также и типичный контроллер обратной связи[8][9].

Компьютерный век

С наступлением космической эры в 1957 году разработка средств управления, особенно в Соединенных Штатах, отошла от методов классической теории управления в частотной области и вернулась к методам дифференциальных уравнений конца XIX века, которые были сформулированы во временной области. В 1940-1950-е годы немецкий математик Ирмгард Флюгге-Лотц разработал теорию прерывистого автоматического управления, которая получила широкое применение в гистерезисных системах управления, таких как навигационные системы, системы управления огнем и электроника. Благодаря Флюгге-Лотцу и другим, современная эпоха увидела проектирование во временной области для нелинейных систем (1961), навигации (1960), теории оптимального управления и оценки (1962), нелинейной теории управления (1969), теории цифрового управления и фильтрации (1974) и персонального компьютера (1983).

Основные виды систем автоматизации

Современные системы автоматизации могут быть весьма сложными. В состав систем автоматизации входят датчики (сенсоры), устройства ввода, управляющие устройства (контроллеры), исполнительные устройства, устройства вывода, компьютеры, серверы, рабочие станции.

Основная тенденция развития систем автоматизации идет в направлении создания автоматических систем, которые способны выполнять заданные функции или процедуры без участия человека. Роль человека заключается в подготовке исходных данных, выборе алгоритма (метода решения) и анализе полученных результатов. Также в подобных системах предусматривается постепенно наращиваемая защита от нестандартных событий (аварий) или способы их обхода (с точки зрения науки катастроф это не одно и то же).

Однако присутствие в решаемых задачах эвристических или сложно программируемых процедур объясняет широкое распространение автоматизированных систем (также, в зависимости от терминологии некоторых исследований, — полуавтоматических систем). Здесь человек участвует в процессе решения, например, управляя им, вводя промежуточные данные. В таких случаях принципиально экономят на защите от редких и сложных нестандартных событий, отводя её роль человеку.

На степень автоматизации влияют вероятность и разнообразность нестандартных событий (аварий), продолжительность времени, отведённого на решение задачи, и её вид — типовая или нет. Так, при срочном поиске решения нестандартной задачи следует полагаться только на самого себя.

Гиперавтоматизация

Гиперавтоматизация (Hyperautomation) — это совокупность трёх составляющих: машинного обучения, программного обеспечения и классической автоматизации при выполнении определенных работ. Гиперавтоматизация относится к передовым технологическим тенденциям по версии Gartner[10].

Гиперавтоматизация расширяет возможности автоматизации рабочих процессов, делая их значительно более эффективными, чем возможности традиционной автоматизации. Предполагается, что гиперавтоматизация заменит человеческое участие в физических и цифровых задачах, в том числе в процессах, требующих принятия решений[11].

См. также

Примечания
  1. Rifkin, Jeremy. The End of Work: The Decline of the Global Labor Force and the Dawn of the Post-Market Era. — Putnam Publishing Group, 1995. — С. 66, 75. — ISBN 0-87477-779-8.
  2. Bennett, S. A History of Control Engineering 1930-1955. — London: Peter Peregrinus Ltd., 1993. — ISBN 0-86341-280-7..
  3. Цит. по: IEEE Engineering Management Review, vol. 35, no. 2, second quarter 2007
  4. Кузьмин Ю. Б. Моделирование степени автоматизации иерархических систем управления на примере АСУ ТП предприятия. // Промышленные АСУ и контроллеры, 2017. № 6
  5. Guarnieri, M. The Roots of Automation Before Mechatronics (неопр.) // IEEE Ind. Electron. M.. — 2010. — Т. 4, № 2. — С. 42—43. — doi:10.1109/MIE.2010.936772.
  6. Ahmad Y Hassan, Transfer Of Islamic Technology To The West, Part II: Transmission Of Islamic Engineering Архивировано 18 февраля 2008 года.
  7. J. Adamy & A. Flemming (November 2004), Soft variable-structure controls: a survey, Automatica (Elsevier) . — Т. 40 (11): 1821–1844, DOI 10.1016/j.automatica.2004.05.017
  8. Otto Mayr (1970). The Origins of Feedback Control, MIT Press.
  9. Donald Routledge Hill, «Mechanical Engineering in the Medieval Near East», Scientific American, May 1991, p. 64-69.
  10. Peter High. Gartner Announces Top 10 Strategic Technology Trends For 2020 (англ.). Forbes. Дата обращения: 25 мая 2020.
  11. Gartner tech trends 2020: What is hyperautomation? (англ.). www.gigabitmagazine.com. Дата обращения: 25 мая 2020.

Литература
  1. Капустин, Н. М. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учеб. для вузов / Под ред. Н. М. Капустина. — М.: Высшая школа, 2004. — 415 с. — ISBN 5-06-004583-8.
  2. Белькинд, Л. Д., Конфедератов, И. Я., Шнейберг, Я. А. История техники. — М., Л.: Госэнергоиздат, 1956. — 484 с.
  3. Бердяев Н. Человек и машина // Вопросы философии. — № 2. — 1989.
  4. Прохоров, А. М. Большая советская энциклопедия / Под ред. А. М. Прохорова. — 3-е изд. — М.: Большая советская энциклопедия, 1974. — Т. 1.
  5. Вергинский, В. С. Очерки истории науки и технологии XVI—XIX в. (до 70-х гг. XIX в.). — М.: Просвещение, 1984. — 287 с.
  6. Воройский, Ф. С. Информатика. Энциклопедический систематизированный словарь-справочник. (Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах). — М.: Физматлит, 2007. — 760 с. — ISBN 5-9221-0426-8.
  7. Гэтленд, К. Космическая техника: Иллюстрированная энциклопедия. — М.: Мир, 1986. — 294 с.
  8. Данилевский, В. В. Русская техника. — Л.: Ленинградское газетно-журнальное и книжное издательство, 1947. — 545 с.
  9. Дильс, Г. Античная техника. — М., Л.: ОНТИ-ГТТИ, 1934. — 216 с.
  10. Зайцев, Г. Н., Федюкин, В. К., Атрошенко, С. А. История техники и технологий. — М.: Политехника, 2007. — 416 с. — ISBN 978-5-7325-0605-1.
  11. Мелещенко, Ю. С. Техника и закономерности её развития. — Л.: Лениздат, 1970. — 248 с.
  12. Мещеряков В. Устрашали не одним видом… // Техника — молодежи. — № 10. — 1979.
  13. Миткевич, В. Ф. Очерки истории техники докапиталистических формаций / Под общ. ред. В. Ф. Миткевича. — М., Л.: Издательство АН СССР, 1936. — 463 с.
  14. Миронов, В. В. Современные философские проблемы естественных, технических и социально-гуманитарных наук: учебник для аспирантов и соискателей ученой степени кандидата наук / Под общ. ред. В. В. Миронова. — М.: Гардарики, 2006. — 636 с. — ISBN 5-8297-0235-5.
  15. Шухардин, С. В. Техника в её историческом развитии (70-е годы XIX — начало XX в.) / Отв. ред. С. В. Шухардин. — М.: Наука, 1982. — 511 с.
  16. Юревич, Е. И. Основы робототехники. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 416 с. — ISBN 5-94157-473-8.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.