Автоматизация и кибернетизация
в век научно-технической революцииБурное развитие науки и техники в середине
XX в. по праву можно назвать научно-технической революцией. Одна из ее
примет - комплексная автоматизация производства, охватывающая все новые
и новые отрасли промышленности. Первый в нашей стране завод-автомат, о
котором рассказывалось в предыдущей главе, был построен в 1949 г.; полностью
автоматизированные предприятия строились и за рубежом. Их роль в техническом
прогрессе не вызывает сомнения. И все же большого распространения такие
предприятия не получили. И вот почему.
Представьте себе, что потребовалось изменить
конструкцию поршней, выпускаемых автоматическим заводом, о котором говорилось
выше. Завод придется остановить на довольно длительное время, чтобы переналадить
станки. Или другой случай: отказал один из станков - останавливается вся
линия. Снова потеря времени. А чтобы эти потери были меньше, приходится
увеличивать число обслуживающих наладчиков. Ведь основной показатель эффективности
автоматизации - резкий рост производительности труда наряду с улучшением
условий труда. Многие автоматические линии прошлых лет не давали большого
выигрыша в производительности, особенно если учесть, что проектирование
и сооружение таких линий обходилось слишком дорого. Они были не очень надежны
и, кроме того, не позволяли оперативно вмешиваться в технологию производства.
Но это не всё. Автоматизация целесообразна
тогда и только там, где предприятие и народное хозяйство в целом получают
от автоматизации реальную экономическую выгоду. Это значит, что затраты
труда на производство одного изделия, стоимость этого изделия должны непрерывно
уменьшаться. Предположим, в цехе работало 100 станков и их обслуживали
100 рабочих. Благодаря автоматизации удалось высвободить 50 работающих,
и теперь один рабочий обслуживает 2 станка. Экономия труда, или фонда заработной
платы, составила 50%. Но вот конструкторам автоматических устройств удалось
весь станочный парк цеха разбить на отдельные линии по 10 станков, и каждую
линию обслуживает один рабочий. В цехе теперь работают 10 человек, а это
дает еще 40% экономии первоначального фонда зарплаты. Идти дальше? Стоит
объединить в поточные линии не 10, а 20 станков, и в цехе останется всего
5 рабочих-наладчиков! Заманчиво! Правда, предстоят новые расходы на проектирование
и изготовление более сложных автоматических устройств, на перестройку цеха
и т. д. А велик ли выигрыш? Оказывается, не очень: если при переходе к
обслуживанию одним рабочим 2 станков была сэкономлена половина первоначального
фонда заработной платы, то переход от 10 к 20 сберегает лишь 5 %. И какой
ценой? Ведь приходится решать множество инженерных задач, приобретать новое
оборудование и т. д.
Тупик? Да, если автоматизировать производство
на основе старой, пусть испытанной технологии, на том же уровне производительности
машин, как и в неавтоматизированном производстве. Поэтому автоматизация
будет выгодна лишь тогда, когда, во-первых, будет обеспечена исключительно
высокая производительность машин и оборудования. Повышение производительности
машин на основе прогрессивной технологии - важнейшее условие эффективности
автоматизации. В машиностроении, например, прогрессивная технология связана
с новыми способами обработки деталей лазерами, плазмой, ультразвуком, электронным
лучом, а также с прецизионным литьем и другими методами получения точных
заготовок (см. статьи "Новые методы обработки" и "Металл и форма"),
И второе - желанная цель будет достигнута
лишь в том случае, когда управление станками, машинами, цехами и
всем производством в целом будет построено не на механическом, а на кибернетическом
принципе. Что это означает?
Кибернетика - наука об управлении,
она изучает общие" свойства и законы, присущие различным системам управления.
А так как в автоматизированном производстве задача управления является
важнейшей, кибернетика стала теоретической основой автоматизации производства.
Вторжение кибернетики в практическую деятельность человека было подготовлено
всем ходом научно-технического прогресса и в последние десятилетия явилось
закономерным его этапом.
Вспомним, как работал полностью автоматизированный
завод по изготовлению поршней. Объектами управления на нем были 4 производственных
участка - плавильный, термический, механический и участок автоматической
сортировки и упаковки. Управление производилось с диспетчерского пункта,
оборудованного средствами сигнализации, контроля, учета и т. д., которые
позволяли следить за работой всего предприятия. Анализируя полученную информацию,
оператор принимал решение, вмешивался в ход технологического процесса,
обеспечивал нормальную работу всех участков. Результат в значительной мере
зависел от его опыта, способности быстро анализировать сложившуюся ситуацию.
Кибернетическая управляющая система работает
качественно иначе. Здесь тоже от объекта управления, например от автоматической
линии, в управляющее устройство постоянно поступает информация, характеризующая
управляемый объект, ход технологического процесса, внешние условия и т.
д. И вся эта информация, носителями которой могут быть электрические, световые,
звуковые и другие сигналы, в управляющем устройстве накапливается, хранится
и перерабатывается. Для чего? Чтобы само управляющее устройство
(не человек) в течение всего рабочего цикла, всего процесса
анализировало,
оценивало, принимало решение и отдавало команды
исполнительным
механизмам, обеспечивая тем самым наивыгоднейший режим работы управляемого
объекта. Конечно, с такой работой могли справиться только ЭВМ, и именно
они стали сердцем кибернетических управляющих систем.
Кибернетике и вычислительной технике в
нашей энциклопедии посвящены специальные статьи (см. т. 2 ДЭ, статьи "Электронные
вычислительные машины" и "Что такое кибернетика"), и мы не будем здесь
останавливаться на том, как ЭВМ перерабатывает информацию и принимает решение.
Заметим лишь, что электронная вычислительная машина не сразу "научилась"
управлять производством. На первом этапе специалисты делали с ее помощью
лишь вспомогательные расчеты, исследовали и моделировали отдельные элементы
систем автоматического управления. На следующем этапе удалось связать ЭВМ
непосредственно с управляемым объектом, и она сама обрабатывала информацию
о ходе производственного процесса, производя простейшие вычисления, но
не вмешиваясь, однако, в процесс управления, который по-прежнему осуществлялся
оператором. Позднее обязанности ЭВМ еще более усложнились: она стала постоянно
следить за ходом технологического процесса и вырабатывать руководящие указания,
давать "советы" оператору, как ему целесообразнее поступить дальше. Наконец,
наивысший, кибернетический,
этап применения вычислительной техники
связан с созданием управляющих машин, когда машина без вмешательства
человека решает все задачи управления объектом, обеспечивая наиболее эффективный
режим его работы.
|
