Автоматизация

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Control room pt tupper.jpg

Автоматизация — применение технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации[1].

Термин «автоматизация», основанный на более раннем слове «автоматический» (поступающий с автомата), не был широко использован до 1947 года, когда Форд создал отдел автоматизации[2]. Именно в это время индустрия быстро принимала контроллеры обратной связи, которые были введены в 1930-х годах[3].

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

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.

История

Клепсидра Ктесибия (III век н. э.)

Особой заботой средневековых греков и арабов (в период между III — XIII вв.) 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[en]» (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 Соединённых Штатах, отошла от методов классической теории управления в частотной области[источник не указан 548 дней] и вернулась к методам дифференциальных уравнений конца XIX века, которые были сформулированы во временной области. В 40-е — 50-е годы немецкий математик Ирмгард Флюгге-Лотц (Irmgard Flügge-Lotz[en]) разработал теорию прерывистого автоматического управления, которая получила широкое применение в гистерезисных системах управления, таких как навигационные системы, системы управления огнём 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).

Области применения

Автоматизируются:

и другие сферы человеческой деятельности.

Уровень автоматизации может быть различным[10].

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 идёт 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 (англ. Hyperautomation) — совокупность трёх составляющих: машинного обучения, программного обеспечения и классической автоматизации при выполнении определенных работ. Гиперавтоматизация относится к передовым технологическим тенденциям по версии Gartner.[11]

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[12].

См. также

Примечания

  1. Автоматизация // Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. — 1-е изд. — М. : Большая российская энциклопедия, 1991. — ISBN 5-85270-160-2.
  2. 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.
  3. Bennett, S. A History of Control Engineering 1930-1955. — London: Peter Peregrinus Ltd., 1993. — ISBN 0-86341-280-7..
  4. Цит. по: IEEE Engineering Management Review, vol. 35, no. 2, second quarter 2007 Архивная копия от 5 сентября 2017 на Wayback Machine
  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. Кузьмин Ю. Б. Моделирование степени автоматизации иерархических систем управления на примере АСУ ТП предприятия. // Промышленные АСУ и контроллеры, 2017. № 6
  11. Peter High. Gartner Announces Top 10 Strategic Technology Trends For 2020 (англ.). Forbes. Дата обращения: 25 мая 2020. Архивировано 7 августа 2021 года.
  12. Gartner tech trends 2020: What is hyperautomation? (англ.). www.gigabitmagazine.com. Дата обращения: 25 мая 2020. Архивировано 3 декабря 2019 года.

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