Инженер-технолог (автоматизированные системы управления). В. В. Цехановский

Высокий уровень технического развития, огромные преобразования в технологии, увеличение масштабов производства привели к резкому увеличению объемов информации. Там, где человек привык видеть ручейки информации, разлились необъятные моря и океаны ее. И как для преодоления водных преград были созданы плот, лодка, корабль, так и для плавания по информационным просторам изобрели счеты, логарифмическую линейку, калькулятор, компьютер. Оснастив компьютер современными программными и математическими средствами, придав ему обученный экипаж во главе с опытным капитаном, можно уверенно отправляться в плавание по информационным просторам. Так появились автоматизированные системы управления (АСУ).

Автоматизированная система управления - это человеко-машинная система, обеспечивающая на базе современных средств вычислительной техники автоматизированный сбор, хранение, обработку и выдачу информации, необходимой для оптимизации управления в различных областях человеческой деятельности. Она не заменяет человека, а является его помощником при принятии решений, связанных с управлением сложными объектами, так же как электронный калькулятор помогает нам при вычислениях. При управлении автомобилем, например, прежде чем совершить маневр, мы оцениваем ситуацию. В противном случае произойдет авария. Для того чтобы управлять сложными объектами народного хозяйства, надо уметь предвидеть. А это возможно только при использовании автоматизированных систем управления.

Появились они не на пустом месте. Предпосылкой их возникновения было бурное развитие электронно-вычислительных машин. Если первые ЭВМ могли быть использованы как простые калькуляторы, то для современных электронно-вычислительных машин характерны быстродействие, значительный объем памяти для хранения данных, способность перерабатывать разнообразную информацию и решать сложные задачи.

На первых порах в проектировании автоматизированных систем управления принимали участие специалисты различных направлений: экономисты, программисты, математики и другие. Однако качество разрабатываемых систем оставалось низким. Таким образом, возникла необходимость подготовки специалистов нового профиля - инженеров-системотехников в области проектирования и эксплуатации автоматизированных систем управления. Область их деятельности: использование средств вычислительной техники для решения различных задач управления на основе математических моделей.

Подготовка инженеров в области автоматизированных систем управления базируется на углубленных знаниях математики, современных методов программирования, вычислительной техники. Они должны обладать широким кругозором, чтобы на основе современных математических представлений могли описывать объекты, подлежащие автоматизированному управлению. Занимаясь решением конкретной задачи, инженеру-системотехнику необходимо выбирать оптимальное решение, исходя из требований, предъявляемых к системе в целом. Эта работа требует для своего выполнения не только высокой квалификации, но и творческих способностей, что объясняется отсутствием во многих случаях разработанных методов решения, непрерывным совершенствованием средств вычислительной техники и методов программирования.

Во многих русских народных сказках встречается образ Ивана-царевича, стоящего на перепутье трех дорог и выбирающего лучшую из них на основе скудной информации, выбитой на камне. Это типичный пример человека, принимающего решение. А если бы таких дорог было бы, например, 100 или более, то Иван-царевич стоял бы перед камнем не один день в размышлениях. И если бы сказка создавалась в наше время, то без волшебной АСУ не обошлось бы.

Например, представим себе крупный транспортный узел, принимающий грузы, прибывшие на судах, и производящий перевалку их на железнодорожный и автомобильный транспорт. Здесь имеются тысячи вагонов и автомобилей, десятки складов, сотни погрузочно-разгрузочных средств, судов с грузами, тысячи рабочих. Есть много случайных причин, препятствующих нормальной работе: выход из строя вагонов, автомобилей, механизмов, болезнь людей, задержки судов в рейсе, внеплановые перевозки. А с другой стороны, существует много ограничений: объем складов, количество людей, механизмов, вагонов, автомобилей, время на обработку грузов и т. д. А объемы перевозок возрастают с каждым годом. Понятно, что управлять таким сложным комплексом без привлечения новых средств невозможно. Принимается решение - внедрить автоматизированную систему управления.

Микросхемы

Разработка такой сложной системы, естественно, под силу только коллективу. Проектирование системы начинается с исследования объекта управления, на основе которого разрабатывается модель на языке математических формул и выражений. Эти модели служат для решения тех или иных задач, необходимых для управления предприятием: например, составление оптимального маршрута движения автотранспорта, выбор оптимального числа погрузочно-разгрузочных механизмов и людей, обслуживающих их, определение оптимальных размеров партий грузов и многое другое.

Решить многие современные задачи управления человеку не под силу, и в помощники себе он привлекает электронно-вычислительную машину. Для этого инженер должен определить последовательность действий ЭВМ в виде алгоритма и перевести его на язык, понятный ей. Итогом этой работы является прикладная программа, позволяющая получить конкретное решение на ЭВМ. Многообразие решаемых задач требует создания пакетов прикладных программ. В отличие от оригинальной программы они предназначены для решения любых задач определенного класса, отличающихся исходными данными. Это позволяет использовать для выбранной модели готовый пакет программ, если он имеется. Это аналогично использованию одного и того же станка для изготовления разных деталей. Программирование часто называют искусством, приравнивая эту работу к труду переводчика.

На любом производстве существуют вспомогательные цехи, обеспечивающие его электроэнергией, горячей водой и многим другим, необходимым для нормальной работы. Автоматизированную систему управления можно также считать своеобразным цехом, обеспечивающим производство информации, используемой для управления. Эта система осуществляет сбор информации от источников, удаленных иногда на тысячи километров, хранение ее в памяти ЭВМ, накопление, внесение изменений, обработку в зависимости от решаемой задачи и выдачу пользователю в удобной для него форме на экран дисплея или печатающее устройство в виде текста, графиков, таблиц. Она одновременно может обслуживать многих людей, обращающихся к ней с различными запросами.

Все эти разработки должны быть реализованы на конкретных технических средствах. Одни задачи необходимо решать в реальном времени, сразу после поступления информации, другие - по мере накопления. Инженер по разработке автоматизированных систем управления должен обеспечить возможность общения с ЭВМ многим пользователям одновременно, организовав так называемый диалоговый режим, предусмотреть меры по обеспечению достоверности информации, защите ее от искажений и сбоев, надежности работы оборудования. Все это требует творческой инициативы, знания всех сторон функционирования системы.

Автоматизированная система управления непрерывно развивается. Возникают новые задачи, улучшаются методы решения старых, появляется новая техника. И все эти изменения должны найти место в существующей системе. Инженеру по эксплуатации АСУ необходимо досконально разбираться во всех ее компонентах и проявлять изобретательность при решении неожиданно возникающих проблем.

Специалист в области разработки автоматизированных систем управления должен органически сочетать логическое мышление математика с практической изобретательностью инженера, быть новатором, способным использовать новые достижения в технике и программировании и заглянуть в завтрашний день, обладать организаторскими навыками.

Работают эти специалисты в крупных научно-производственных объединениях, ведущих научно-исследовательских институтах, организациях АН СССР. Их деятельность затрагивает все стороны нашей жизни: производство, науку, здравоохранение, транспорт, сельское хозяйство и многое другое.

Подготовка специалистов в области автоматизированных систем управления ведется более чем в 60 вузах нашей страны по нескольким специализациям: "Проектирование и эксплуатация АСУ", "Проектирование информационно-вычислительных комплексов", "Автоматизация проектирования АСУ", "Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний".