Энциклопедия Кольера - автоматизация

ХАРАКТЕРИСТИКА

С технической точки зрения, автоматизация может рассматриваться как последний этап промышленной революции. Первый этап этой революции можно было бы охарактеризовать словом "механизация"; ключевым фактором на этом этапе было использование механизмов и машин вместо мускулов. На протяжении одного столетия доля физического труда человека и животных в промышленности и сельском хозяйстве снизилась с 90 до примерно 10%. Маловероятно, что автоматизация изменит это соотношение, потому что большинство людей больше не служат в качестве вьючных животных или простых источников энергии. Все чаще люди управляют механической силой и энергией и действуют как связующее звено между механизированными операциями, в которых автоматизация осуществила и еще будет осуществлять разительные перемены.

Обратная связь. Важнейшей характеристикой автоматизации является способность машин к саморегулированию, что стало возможным благодаря технике обратной связи. Обратная связь, соединенная с быстрой и автоматической обработкой информации, вот в чем секрет широкого распространения и успехов автоматизации. Применение принципа обратной связи до наступления 20 в. носило случайный характер. Положение сильно изменилось во время Второй мировой войны. Системы управления настолько улучшили маневренность и повысили скорость самолетов, что обычные способы борьбы с ними оказались устаревшими. Научные и инженерные силы передовых стран сосредоточились на разработке автоматизированных систем.

См. также

Автоматическое Управление И Регулирование;

Сервомеханизм.

КАК ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ

Сама по себе обратная связь довольно простая вещь. Но в соединении со способностью управлять процессом на расстоянии, приводя в действие нажатием пальца тысячи лошадиных сил, человек приобрел потрясающие возможности. Машины могут хранить и обрабатывать информацию в огромных количествах, усваивать и использовать ее в считанные микросекунды. Связывая машины, хранящие информацию, с машинами, выполняющими расчеты, или другими, у которых, например, чувствительность к свету или прикосновению больше, чем у человека, можно получить систему, которая будет выполнять последовательность операций с недоступной человеку скоростью, точностью и "чувствительностью".

Непрерывное производство. Обратную связь в больших масштабах первой начала использовать перерабатывающая промышленность и энергетика. К середине 1950-х годов в США были почти полностью автоматизированы некоторые нефтеперерабатывающие заводы и несколько атомных электростанций. Такое лидерство объясняется природой этих отраслей промышленности; нефтепродукты и газы, например, могут легко транспортироваться по трубам, а атомные электростанции требуют дистанционного управления реактором. Промышленность настойчиво изыскивает подходы, которые позволили бы производить высококачественные продукты при низкой стоимости. Значительные успехи были достигнуты 1) в разработке аналитических приборов, позволяющих контролировать технологический режим и анализировать химический состав газов и жидкостей в сотнях точек внутри технологической установки, 2) в разработке и конструировании разнообразного автоматически управляемого оборудования, 3) в использовании больших компьютеров для управления технологическими процессами, 4) в оптимизации производительности промышленного оборудования. Наиболее яркие достижения в управлении процессами были результатом использования цифровых компьютеров. Цифровые компьютеры могут быть запрограммированы так, что будут справляться и с непредвиденными ситуациями, которые могут возникнуть в технологическом процессе. При этом автоматически управляемое оборудование может функционировать с исключительно малыми допусками и немедленно реагировать на отклонения от правильного течения процесса. Современные телеметрические средства позволяют интегрировать эти компьютеры в единую информационную систему управления ресурсами.

См. также

Компьютер;

Телеметрия.

Дискретное производство. Этот тип производства включает, как правило, три широкие категории: 1) поточное (массовое) производство процесс, который подходит для изготовления в больших количествах одной и той же детали или продукта, как, например, при производстве пуговиц или автомобилей, 2) мелкосерийное производство изготовление деталей или продуктов партиями от нескольких сотен до нескольких тысяч ежегодно (скажем, микроскоп или охотничье ружье) и 3) заказное или штучное производство изготовление деталей или продуктов от одного или двух до нескольких сотен (например, реактор или крупная гидравлическая турбина). Поточное производство характеризуется предопределенной последовательностью операций, тщательно разработанных с целью обеспечить минимальную себестоимость при приемлемом качестве; эти операции требуют более специализированного оборудования и легче автоматизируются. Мелкосерийное и штучное производства имеют прерывистый характер, не придерживаются жестко какой-либо неизменной последовательности операций, используют универсальное оборудование, занимают значительно более длительное время, имеют более высокую себестоимость и меньше поддаются автоматизации. Усилия по автоматизации некоторых операций поточного и мелкосерийного производств начались с разработки станков с числовым программным управлением. Числовое управление с помощью предварительно запрограммированных перфолент заменило настраиваемые вручную кулачки и храповики, которые до той поры управляли работой станков. С появлением миникомпьютеров стало возможным прямое цифровое управление (ПЦУ). ПЦУ представляет собой централизованное управление с помощью компьютера группой станков и обеспечивает работу небольших автоматизированных систем механической обработки. Когда в середине 1970-х годов стали доступны микропроцессоры, появилось компьютерное числовое управление, что позволило создать станки, которые управлялись отдельным микропроцессором, допускавшим перепрограммирование, и оказались экономически эффективными (см. также Станки Металлорежущие). В 1960-х годах стали доступны роботы перепрограммируемые многофункциональные манипуляторы. Роботы позволяют обеспечить полную автоматизацию, особенно в таких видах деятельности, которые являются опасными или требуют точности и высокой степени повторяемости операций. Эти технологии привели к значительным успехам в области обработки материалов, что, в свою очередь, послужило важным фактором в развитии автоматизации складского хозяйства. См. также РОБОТ. Успехи в информационной технологии, особенно в интерактивной графике, связи, системах управления базами данных и в прикладном программном обеспечении, позволили развить два важных направления проектирование с помощью компьютеров (САПР) и производство с помощью компьютеров (АСУП). Соответствующие системы открывают перспективу значительного повышения эффективности инженерно-технического и промышленного труда.

РОБОТИЗИРОВАННАЯ ЛИНИЯ СБОРКИ, управляемая компьютером и запрограммированная на производство около 3000 сварных швов на корпусе каждого автомобиля, проходящего по конвейеру.Будущее автоматизации. Хотя трудно прогнозировать возможное влияние автоматизации на промышленность и сферу обслуживания, одно кажется несомненным: тенденция создания и распространения автоматизированных систем сохранится. Вместо того чтобы разрабатывать узлы и компоненты, а затем их согласовывать и строить автоматическую систему, предпочтение будет отдано разработке самой системы. Конкретные области технологии, а также различных технических дисциплин, которые развиваются по отдельности, будут сближаться.

ВЛИЯНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ НА ЭКОНОМИКУ И ОБЩЕСТВО

Первая промышленная революция создала новую среду для человечества. Приведя крестьян с полей и ремесленников из малых мастерских на фабрики, она обеспечила концентрацию и централизацию человеческих усилий и тем самым массовое производство. Никто, и менее других Р.Аркрайт и Дж.Уатт, не думал, что он совершил цивилизационный переворот, но именно это и произошло в действительности. Влияние новых машин на повседневную жизнь имело гораздо более революционный характер, чем сами машины. Революция, связанная с автоматизацией, также обещает привести к более глубоким социальным последствиям, чем те или иные технологические усовершенствования.

Социальные изменения. Двести лет назад, когда большинство людей работали от 60 до 70 ч в неделю, чтобы свести концы с концами, вопрос о том, что делать со свободным временем, не возникал. Сегодня, когда для промышленности стала приемлемой 40-часовая рабочая неделя, многие рабочие имеют в несколько раз больше свободного времени, чем их деды. По мере распространения автоматизации индивидуальная производительность также будет возрастать, и количество человеко-часов, затрачиваемых на конкретную работу, будет уменьшаться. Таким образом, со временем мы можем получить 30-часовую рабочую неделю. Новая революция приведет к трансформации многих черт общества. Запрет детского труда и законы, регулирующие заработную плату, продолжительность и условия труда, эволюционировали так, чтобы защитить человека от экстремальных воздействий производственной среды. Автоматизация уже начала освобождать людей от производственной зависимости. Когда рабочая сила переместится с заводов в учреждения (а функции самих учреждений перейдут к работе на дому), обычные профессиональные союзы тоже изменятся или появятся новые профсоюзы, удовлетворяющие специфическим требованиям "постиндустриальных" трудящихся. Искусство и культура традиционно зависели от патронажа привилегированных социальных слоев. С появлением все большего свободного времени и денежных средств у широких слоев населения культура и искусство займут в жизни людей более заметное место. Окажется затронутым даже образование. Информационные системы, программирование и машинные языки уже подвели нас к прорыву в теории и практике обучения; что означал бы такой прорыв во всех сферах образования, культуры и общественной деятельности, об этом можно только гадать.

См. также

Компьютер;

Информации Накопление И Поиск;

Информации Теория;

Психология.

Изменения в экономике. Здесь отметим лишь, что экономическое неравенство между странами, начало которому положила первая промышленная революция, по-видимому, будет возрастать, быть может, ускоренными темпами и с другими государствами-лидерами.

См. также

Оргтехника И Канцелярское Оборудование;

Электронная Промышленность.

ЛИТЕРАТУРА

Мартыненко И.И. и др. Автоматика и автоматизация производственных процессов. М., 1985 Попович Н.Г. и др. Автоматизация производственных процессов и установок. Киев, 1986 Фурунжиев Р.И. и др. САПР, или как ЭВМ помогает конструктору. Минск, 1987 Основы автоматизации производственных процессов. М., 1995