Инженер-технолог (автоматизированные системы управления технологическими процессами). С. А. Яковлев

Прогресс во многих отраслях современного производства определяется уровнем, качеством и возможностью гибкого перестроения технологии. Причем наиболее существенные достижения, например, в микроэлектронике, оптике, приборостроении, машиностроении и других важных областях связаны в основном с появлением новых технологий. Но, как правило, эти качественно новые технологические процессы требуют для своей реализации строгого соблюдения во времени различных режимов: по составу, температуре, влажности, давлению, чистоте и т. д., что обеспечивается созданием новейшего оборудования. И вот этим оборудованием, на котором организуется конкретный технологический процесс, требуется эффективно управлять.

Оператор не может успешно вести сложный технологический процесс либо из-за большого количества информации, которое надо переработать и осмыслить, либо из-за ограниченного времени, которое отводится для принятия решения по управлению процессом. Это заставляет разрабатывать и внедрять для управления сложными технологическими процессами автоматизированные системы управления.

Рассмотрим, например, технологический процесс сборки на конвейере крупного автопредприятия, выпускающего легковые автомобили. Обычно в сборочном цехе параллельно движутся несколько конвейеров, с которых через 15 - 20 секунд сходит новый автомобиль, полностью готовый к эксплуатации. При этом на каждом конвейере вперемежку собираются автомобили разных модификаций, с разными по мощности двигателями, разными типами кузовов, наконец, разных цветов. Высокий темп сборки требует, чтобы к каждому рабочему месту с точностью до секунды был доставлен именно тот узел, который требуется для конкретной автомашины. Одновременно в процессе сборки находятся сотни автомобилей, для которых нужны десятки тысяч различных деталей и узлов. Естественно, никакая человеческая память не в состоянии запомнить такую ситуацию и никакой самый квалифицированный диспетчер не может отдавать указания по управлению различными звеньями технологического процесса. Увеличение числа диспетчеров также не дает должного эффекта, так как, справляясь с ведением технологического процесса на одном или нескольких рабочих местах, они не будут иметь возможность оценить ситуацию в целом. Единственным выходом является использование для ведения технологического процесса сборки автомобилей автоматизированной системы, в которой электронно-вычислительная машина запоминает всю информацию и подсказывает конкретные решения по сборке, а диспетчер задает и оценивает с помощью ЭВМ общую стратегию производства.

Эта автоматизированная человеко-машинная система позволяет наиболее рационально управлять технологическим процессом с максимальным использованием возможностей машин и человека, организовать производство по совершенно новым технологиям, дает возможность заменить или даже в ряде случаев исключить человека на некоторых этапах производства изделий самого широкого назначения.

Объектом управления в автоматизированной системе управления является то технологическое оборудование, на котором реализуется технологический процесс. В ее состав входят технические и программные средства, которые составляют жесткую и гибкую части системы. Эти составляющие называются техническим и программным обеспечением. Ядром технического обеспечения является управляющая ЭВМ. К управляющим ЭВМ относятся современные мини-ЭВМ (например, семейство малых ЭВМ) и микроЭВМ (например, семейство ЭВМ типа "Электроника"). Управляющие ЭВМ - компактные по объему и могут быть размещены в непосредственной близости от технологического оборудования или даже быть встроенными в пульты управления процессами в отличие от средних и больших ЭВМ.

Но для того, чтобы "научить" ЭВМ управлять конкретным технологическим процессом, требуется соответствующее программное обеспечение, то есть набор программ, которые регламентируют все действия технологического оборудования во времени. Например, удержание температуры при выращивании кристаллов на заданном уровне либо ее изменение с необходимой точностью.

Для разработки и эксплуатации таких автоматизированных систем управления технологическими процессами требуются высококвалифицированные специалисты, которые бы глубоко знали математику и средства вычислительной техники, а также технологию конкретной отрасли производства.

Автоматизированная система управления технологическими процессами - система сложная. Ее трудно спроектировать без ошибок. Тем более что это не чисто техническая система, а человеко-машинная система, где право принятия окончательного решения остается за человеком-оператором, управляющим при помощи ЭВМ технологическим процессом. Эта "помощь" ЭВМ может быть различной: от простых "подсказок" оператору возможных действий, из которых он выбирает, исходя из своего опыта, наилучшие, до полного автоматического управления оборудованием, когда оператор лишь реагирует на возможное появление экстремальных ситуаций, не вмешиваясь в нормальный ход технологического процесса. Поддержание системы управления в работоспособном состоянии также является задачей непростой, требующей высококвалифицированных специалистов.

Разработкой и эксплуатацией таких сложных систем занимаются целые коллективы специалистов: инженеры-системотехники, инженеры-электрики по автоматике и вычислительной технике, инженеры-программисты, инженеры-технологи и другие. Это требует от инженеров, которые являются общесистемными специалистами, как говорят, "системщиками", умения руководить и работать в коллективе. Инженеры автоматизированных систем управления технологическими процессами трудятся и на шумных и "горячих" участках цехов металлургических производств, где внедряются и функционируют эти системы, и в тишине отделов и лабораторий с кондиционированным микроклиматом, где системы разрабатываются и испытываются.

Широк и спектр тех знаний, которыми должен обладать инженер. Он должен знать физику, математику, электротехнику, электронику, измерительную технику, теорию автоматического управления, программирование, вычислительные машины и комплексы, телеобработку информации и другие, уметь выполнять проектно-конструкторские и расчетные работы, производить монтаж, наладку и обеспечивать рациональное применение и обслуживание ЭВМ и других технических средств, разрабатывать и использовать средства программного обеспечения, обследовать объекты автоматизации управления, то есть технологических процессов и их комплексов. Ему приходится выявлять и изучать причины возможных нарушений и брака в технологических процессах, предупреждать и устранять их, содействовать внедрению и широкому распространению новых прогрессивных технологических процессов и передовых методов организации труда.

Инженеры автоматизированных систем управления технологическими процессами работают как непосредственно на производстве, так и в научно-исследовательских и проектных организациях. В научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро инженеры сначала совместно со специалистами-технологами изучают особенности технологического процесса, а затем приступают к разработке алгоритмов, программ и выбору технических средств, которые позволяют эффективно управлять конкретным технологическим процессом.

Непосредственно на производстве инженеры занимаются окончательной отладкой программ и технических средств с учетом специфики технологических процессов на данном предприятии и обеспечивают их непрерывную работу.

Поэтому инженеры имеют широкий выбор места работы от инженера-проектировщика за столом или пультом ЭВМ в научно-исследовательском институте и конструкторском бюро до инженера-эксплуатационщика на производственном участке цеха или завода.

Инженеров-технологов автоматизированных систем управления технологическими процессами готовят в политехнических и электротехнических институтах по специальности "Автоматика и телемеханика" по специализации "Автоматизированные системы управления технологическими процессами". Подготовка специалистов ведется более чем в 70 высших учебных заведениях нашей страны.