Автоматизация

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.

Билл Гейтс^[4]

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^[англ.]» (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

2 февраля 1955 года в Нью‑Йорке Ассоциация выпускников Массачусетского технологического института (MIT) организовала встречу около 500 своих членов, посвящённую теме «Автоматизация: что это такое?», на которой выступили заведующий кафедрой электротехники MIT и пионер в области сервомеханизмов Гордон Браун и математик, основатель кибернетики Норберт Винер. В середине 1950‑х годов автоматизация понималась как создание «автоматических фабрик», где электронные компьютеры по данным от датчиков управляли производственными процессами без непосредственного участия человека; основу этой концепции составили разработки Второй мировой войны в области цифровых и аналоговых вычислительных машин, замкнутых систем управления, электронного приборостроения, датчиков и теории информации. Интерес к автоматизации усилился после публикации в 1952 году книги Джона Дайболда «Автоматизация: появление автоматической фабрики», подготовленной на основе отчёта студентов Гарвардской школы бизнеса для венчурного капиталиста Жоржа Дорио^[10].

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 1079 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^[англ.]) 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:

• производственные процессы;
• проектирование;
• организация, планирование и управление;
• научные исследования;
• обучение;
• бизнес-процессы;

и другие сферы человеческой деятельности.

• Автоматизация производства
• Автоматизация процесса программирования
• Автоматизация технологических процессов
• Автоматизация ресторанов

Уровень автоматизации может быть различным^[11].

Основные виды систем автоматизации

• автоматизированная система планирования (АСП)
• автоматизированная система научных исследований (АСНИ)
• система автоматизированного проектирования (САПР)
• автоматизированный экспериментальный комплекс (АЭК)
• гибкое автоматизированное производство (ГАП) и автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП)
• автоматизированная система управления эксплуатацией (АСУ) и система автоматического управления (САУ).

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.^[12]

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^[13].

См. также

• Компьютеризация
• Информатика
• Кибернетика
• Программируемый логический контроллер
• Роботизация
• Софтверизация^{[источник не указан 983 дня]}