Управление машинное Печать

Вернуться к оглавлению

Управление машинное - управление производственным процессом или научным экспериментом, при котором вычислительная машина обеспечивает оптимальную или близкую к оптимальной работу сложного объекта.
machine

Чтобы яснее представить себе особенности машинного управления для современного производства, обратимся к истории техники и посмотрим, какова же роль машины в производстве.

Известно, что даже простые машины имитировали некоторые человеческие способности. Первые машины увеличивали силу человека. С помощью рычага и блока перетаскивали, передвигали, поднимали предметы.

После машин, преобразующих и увеличивающих силу, появились машины, которые механизировали движение, а затем и точность действия, например, тиски для зажима изделия увеличили точность обработки предметов. Возникла возможность перейти от преобразования силы и движения к управлению.

В результате этого встал вопрос, как перейти от управления всем действием к управлению последовательностью отдельных операций. Человеку подобная работа доступна, она осуществляется с помощью специального «управляющего устройства» - мозга. Когда создали вычислительные машины, появились искусственные системы для сложных управляющих операций. Компьютеры выступила в роли устройства для управления. Но управление управлению рознь: существует иерархия управлений - разные ее уровни.

В современных условиях, при современной технике нетрудно добиться, чтобы станок правильно работал. Но надо, чтобы станок работал не только правильно, но и эффективно. Это более высокий уровень управления, когда копируют более сложную функцию - способность человека действовать рационально.

Видите, как помог нам исторический экскурс,- постепенно мы пришли от машин, увеличивающих силу человека, помогающих его мускулам, к машинам, увеличивающим способности человека в управлении.

Ученые подсчитали, что в современной промышленности мощность рабочего, составляющая в среднем 0,1 л. с., усиливается с помощью машин до средней величины в 1000 л. с. Аналогичная степень повышения умственных усилий дала бы более значительный коэффициент, возможно равный одному миллиону. Такими волшебниками-усилителями проявили себя машины в управлении. Какими же особенностями они обладают?

Это новый класс помощников человека. Не машины-орудия или двигатели, а машины, преобразующие информацию в процессе управления.

Цель управляющих машин - обеспечить эффективный режим работы, наивысшую производительность, высокое качество изделий, наименьшие затраты труда, сырья, энергии. Они используются для управления локомотивом, на электростанциях, для телефонных сетей, технологических линий, в станках и роботах, для регулирования микроклимата в зданиях, для проведения научных экспериментов. Машина может выступать в роли сталевара, автопилота, лоцмана, исследователя, ведущего сложные физические эксперименты.

В какой бы роли ни выступала машина-компьютер, ее особенность в том, что она, управляя, взаимодействует не с человеком-оператором, а с физическими объектами: со станком, с телефонным коммутатором, с синхрофазотроном и т. д. Но компьютер, управляя, не может самостоятельно выбирать режим работы, а выполняет лишь заданный, реагируя на все изменения в протекающем процессе.

Комплекс машинного управления состоит из двух частей: центральное устройство - компьютер - и управляющее устройство. Работая, компьютер опрашивает по заложенной в него программе различные датчики, установленные на управляемых объектах. Затем обрабатывает полученную информацию и посылает к объектам команды управления.

Машинное управление наиболее эффективно в главнейших отраслях производства: электроэнергетической, металлургической, нефтеперерабатывающей и химической. Все они принадлежат к так называемому поточному производству С большим количеством регулируемых величин (параметров). Например, при автоматизированной выработке электроэнергии должны учитываться показания тысяч контрольных приборов. Только за время пуска в ход турбины ТЭЦ на полный рабочий режим управляющая система проводит до 1000 последовательных контрольных операций: следит за охлаждением, за уровнем воды в котлах, за пламенем и т. д. Но это только начало работы. Пустив агрегат, машина буквально «хватается за голову». Ей надо по показаниям 1560 приборов контролировать температуру, давление, поток пара, скорость вращения турбины.

Как считают специалисты, в любом сельскохозяйственном предприятии происходит намного больше химических и биохимических реакций, чем на химическом заводе. А кроме того, специфика растениеводства и животноводства вызывает сложность планирования и прогнозирования, вытекающую из непредсказуемости погоды, неоднородности ресурсов, значительного удельного веса биологических факторов, элементов случайности, свойственных сельскохозяйственному производству.

В растениеводстве необходимо контролировать многое: тип и кислотность почвы, ее температуру и влажность, содержание азота, фосфора, калия и магния, погодные условия, уровень поражения сорняками, зараженность болезнями и вредителями, характеристики удобрений и пестицидов, фазы и степень развития растений, их химический состав, количественные и качественные показатели урожая.

А в животноводстве контролируются: физиологическое состояние животных, их вес, доение (время и надой), качество молока, состав и количество кормов, порядок кормораздачи, условия обитания животных (погода, микроклимат, культура помещения).

Еще надо следить за параметрами работы сельскохозяйственных машин и ходом технологических операций. Весь этот колоссальный объем работы трудно выполнять без управляющих машин.

В сельском хозяйстве компьютеры управляют микроклиматом в теплицах и оранжереях, следят за подкормкой растений, чтобы получать высокие и устойчивые урожаи. Машины обязывают смотреть за погодными условиями, изменять их, когда надо, на огородах и садах, под крышей теплиц. Построены и работают автоматизированные птицефермы, на которых компьютеры обеспечивают программированный приплод.

Благодаря машинному управлению на фермах достигается эффективная технология производства молока. За использование доильной техники и правильные рационы кормления отвечает машина. В ее памяти хранятся данные о каждой корове, о распределении кормов в зависимости от надоя. Машина следит за физическим состоянием коров. Все это подчинено одной цели - максимальной производительности фермы при минимальной себестоимости продукции.

Как видим, машинное управление в многообразных современных технологиях позволяет вести контроль в разных отраслях производства, в самых разных условиях, когда протекают скоротечные процессы, когда сложный анализ нужно проводить при дефиците времени, учитывая большое число различных факторов.

Высшим уровнем машинного управления считают автоматический эксперимент, когда компьютер участвует в его планировании, обработке полученных данных, автоматизации процесса научно-технических исследований. Она стала необходимой в самых различных областях науки.

Без управляющей машины не обойтись при исследованиях в физике атомного ядра и элементарных частиц, в физике Земли, в физике высоких энергий и радиоастрономии, при изучении термоядерных процессов, в медико-биологических экспериментах и других областях знаний, то есть там, где требуется накопление и обработка большого объема информации, получаемой в ходе эксперимента, где необходимо эффективно использовать дорогостоящее, уникальное экспериментальное оборудование.

Компьютерное управление научным экспериментом экономит время и средства, оптимизирует весь процесс исследования. Его проводят быстро, корректно - с высокой степенью объективности и надежности, обеспечивая непрерывность режима работы, анализ данных в темпе их поступления, обнаруживая ошибки, тупиковые ситуации, не дающие необходимых результатов, ведя контроль скоротечных явлений, где сложному разбору за очень короткое время подлежит множество факторов.

Иногда эксперимент бывает настолько сложен, что идет в течение тысяч часов. В таком длительном эксперименте происходят переходы от одного вида исследования к другому, что усложняет весь процесс. Машина, участвующая в управлении, не пропускает незамеченными интересующие ученого явления, автоматически синхронизирует процессы. Она гарантирует безотказность и гибкость в слежении за всеми переходами исследования. А большие вычислительные возможности машины дают малую погрешность в расчетах и нужную достоверность результатов, чему способствует, как правило, и хорошая защита от внешних помех.

Персональные компьютеры позволяют в течение научного эксперимента подключаться к эксперименту - непосредственно и дистанционно - сотням пользователей, которые могут следить за ходом исследования и получать промежуточные и окончательные результаты.

Использование управляющих машин в научных исследованиях позволило применить новую методику, новые подходы ко многим проблемам. Ученым теперь под силу ставить сложные задачи, более сложные, чем раньше. Изменились цели и направления многих областей науки и, что важно, родился новый способ научного мышления.