Ежедневно роль автоматизации в повседневной жизни человека только растет, позволяя нам удовлетворять собственные потребности, количество которых постоянно увеличивается. Причем численность населения нашей планеты не прекращает расти, независимо от заметного уменьшения природных ресурсов и тревожных глобальных изменений в климате. Именно поэтому сегодня роль автоматизации является очень актуальной, из-за чего она не прекращает проникать в новые сферы человеческой деятельности.
Авторитетные эксперты считают, что в ближайшем будущем с помощью автоматизации можно будет более экономно использовать ресурсы и энергию, повысить качество удовлетворения потребностей людей, а также сделать более эффективным производство самой разной продукции.
Автоматизация – это важная инженерная наука, охватывающая технические методы, концепции и средства регулирования и управления автоматизированным производством. Предназначена она для того, чтобы разрабатывать и реализовывать концепции управления простыми и сложными концепциями. Посредством автоматики можно оптимизировать процессы по конкретным критериям, защитить человека от непредвиденных ситуаций и поддержать его во время работы или в быту.
На данный момент трудно найти такой технический процесс, который смог бы обойтись без автоматики. Речь идет как о бытовых электроприборах, так и о промышленном производстве. Практически все технические устройства, которые человек использует в своей повседневной жизни, стали настолько совершенными лишь благодаря автоматике.
Изначально автоматизация представляет собой связывающую платформу между разработчиками и владельцами приборов. При этом подразумеваются такие технологии, как энергетика, жилищно-коммунальное устройство, машиностроение и т.д.
Сегодня, когда технические системы постоянно усложняются, благодаря автоматике выполняются не только те задачи, которые имеют отношение к управлению объектами, но и проводится анализ функционирования объектов с системой управления. С помощью интеллектуальных и гибких автоматизированных систем можно повысить компетенцию людей, использующих современное оборудование.
Следует отметить тот факт, что на сегодняшний день автоматизация является уже не только техническим средством, а настоящим партнером человека, защищающим его от опасностей и повышающим качество его жизни. Причем нельзя отрицать и экономичную роль автоматизации, которая подтверждается и статистическими данными. Если говорить об электрических средствах автоматизации, то мировой объем их производства составляет примерно 230 миллиардов евро.
С помощью автоматизации воплощаются в реальность самые новые научные области и дисциплины, которые помогут человечеству развиваться в ближайшем будущем. Современные и перспективные инновации постоянно развиваются, благодаря чему автоматизацию уже можно называть единой технологией. К таким инновациям можно отнести информационные технологии, функциональные материалы и т.д.
В результате опроса, который был проведен среди специалистов в области автоматики, выяснилось, что самые лучшие результаты автоматизации будут в машиностроении, транспорте, электроэнергетике и химической промышленности. Исходя из этого, можно сделать вывод, что быстрее всего будут развиваться отрасли, нуждающиеся в повышении энергетической эффективности. Именно поэтому можно смело говорить о том, что человечество идет уверенным шагом к серьезным экономиям ресурсов, используемым в повседневной жизни.
Автоматизация позволяет частично или полностью освободить человека от исполнения циклических процессов, или процессов выполняющихся по строго заданному алгоритму. В настоящее время трудно себе представить производство, где все или часть процессов контролируются без ведома человека, уведомляя его только в случае неисправности или предаварийной ситуации.
Развитие автоматика получила благодаря промышленно-техническому прогрессу. Даже автоматизация в быту берёт своё начало на промышленных производствах, где стремление к ускорению процесса и, соответственно, увеличение выручки способствовало внедрению новейших на тот момент наукоёмких средств автоматизации. Так же автоматизированные производства позволяли высвобождать большое количество рабочих рук, оптимизируя время и занятость персонала.
Если в конце прошлого века автоматике отводили роль исполнителя рутинных циклических операций, то теперь, благодаря развитию программно-вычислительных средств, автоматизируют целые линии производства, способные работать без участия человека.
Так же автоматизация коснулась и топливно-энергетического комплекса, где максимальный КПД невозможен без слаженной и безотказной работы оборудования. С недавнего времени активно разрабатываются, совершенствуются и внедряются системы автоматизированного управления технологическими процессами, созданными на базе самого передового микропроцессорного оборудования. Постоянно совершенствуются вычислительные мощности систем, совершенствуются устройства полевого уровня, будь то датчики, преобразователи, расходомеры.
В отличии от локальных систем автоматики, автоматизированная система управления имеет контроль над всеми узлами оборудования, соответственно может более точно предотвращать развитие аварийных ситуаций, которые там дорого обходятся энергетической отрасли.
Применение самых последних разработок в области микропроцессорной техники позволяет объединять системы автоматизации в АСУ ТП более высокого уровня, помимо сбора и диагностики информации, такие системы занимаются групповым регулированием работы агрегатов и других технологических схем, слаженная и безотказная работа которых повышает выработку энергоресурсов.
Промышленные программируемые логические контроллеры достигли колоссальной производительности, что в комплексе с резервированием делает их работу максимально безотказной и быстродействующей.
Сейчас научно-технический прогресс так же не стоит на месте. Опробуются и внедряются всё новые системы автоматизации. Развитие и удешевление базы микроэлектронных компонентов позволяет разработчикам экспериментировать и создавать всё более совершенные системы.
Поверьте, как только вы поймёте и почувствуете весь вкус автоматизации, вы начнёте автоматизировать всё, что нужно и не нужно. Главное - не увлечься этим, иначе вы будете тратить на автоматизацию больше времени, чем на выполнение задач.
Но с чего-то же нужно начать? Давайте познакомимся с автоматизацией поближе. Существует несколько основополагающих принципов. Если будете им следовать, сможете понять, что такое автоматизация и как эффективно её применять.
1. Обращайте внимание на тенденции
Вам нужно начать обращать внимание на то, чем вы занимаетесь в течение дня. Записывайте абсолютно все вещи, на которые вы тратите своё время в течение недели, каждую мелочь. Да, вы потратите на это какое-то время. Но, поверьте, результат того стоит.
Среди записанных дел вам нужно найти те задачи, которые повторяются изо дня в день. Пока вы не начали записывать дела, вам будет сложно выявить подобную тенденцию. Но, когда перед вами лежит лист бумаги со списком дел, задача становится вполне выполнимой.
2. Не пытайтесь автоматизировать задачи, которые постоянно меняются
Когда люди знакомятся с автоматизацией, они попадают в ловушку: начинают автоматизировать всё подряд. Но для наилучшего эффекта автоматизация должна использоваться в меру.
После выполнения предыдущего пункта у вас должен получиться список кандидатов на автоматизацию. Взгляните на него и подумайте, сколько вы потратите на автоматизацию каждой задачи. Затем сравните это со временем, которое вы тратите на выполнение задачи в течение дня, недели, месяца, года. И подумайте, рационально ли тратить столько времени на автоматизацию.
3. Автоматизируйте тестирование
Кстати, автоматизацию можно применить уже в первом пункте нашей статьи. Например, если ваша работа связана с компьютером, вы можете установить , который будет следить за вами во время работы за компьютером.
Затем вы получите удобные графики, которые покажут, на что вы тратите время. Подобные существуют и для смартфонов. Эти приложения и программы помогут сэкономить ваше время.
4. Автоматизируйте сначала простые вещи
Так же и с автоматизацией. Не пытайтесь сразу автоматизировать самые сложные ваши задачи. Начинайте с простого. Попробуйте отобрать простые задачи, которые сильно влияют на ваш график. Автоматизируйте их в первую очередь.
В условиях развивающейся экономики уже невозможно представить себе предприятия без автоматизированных производственных линий и без высокотехнологичного оборудования. Оно позволяет предприятиям повышать объемы изготовляемой продукции, выполнять даже технологически сложные задания за более короткий срок, сокращать сырьевые расходы, справляться с задачами, недоступными человеческим рукам.
Суть автоматизации производства – это передача функций управления и контроля от человека к оборудованию.
Принципы, виды и методы автоматизации процессов
Выделяют следующие принципы работы автоматизированных процессов, среди них такие как:
- принцип согласованности – он заключается в том, что все процессы должны быть связаны между собой, четко регламентированы и проходить без сбоев;
- принцип интеграции – основан на том, что автоматизированный процесс должен гармонично вписываться в другие производственные операции;
- принцип независимости исполнения – основан на том, что процесс должен быть выполнен непосредственно программой или автоматом, без участия человека.
Перечисленные выше принципы являются достаточно общими и в зависимости от конкретных операций и уровня автоматизации могут уточняться и детализироваться.
Поскольку ход внедрения автоматизированных процессов достаточно сложный и трудоемкий, выделяют такие методы автоматизации производства:
- Производственного уровня, при котором происходит автоматизация простых производственных ежедневных процессов: поддержания установленных параметров, сохранения указанных режимов роботы и других.
- Тактический метод включает в себя автоматизацию распределения задач между производственными процессами.
- Стратегический метод, при котором происходит автоматизация процессов, необходимых для управления предприятием. Это могут быть сбор и решение аналитических задач, составление прогнозов и т.д.
В зависимости от финансового состояния и потребностей предприятия принимается решение о методе внедрения автоматизации на предприятии.
Поскольку проведение подобных мероприятий – процесс широко направленный, рассмотрим цель автоматизации производства. Она заключается в повышении качества производственного процесса, сокращении расходов, снижении стоимости изготовленной продукции и увеличении точности выполняемых операций.
В зависимости от того, для какой именно отрасли планируют провести данные мероприятия, выделяют следующие виды автоматизации производства:
- сельскохозяйственных предприятий;
- производственных предприятий;
- сервисных организаций;
- исследовательских центров.
Для предприятий, создающих продукт, актуальна автоматизация учета затрат на производство. Это комплекс мероприятий по генерации и систематизации всех производственных затрат. Перспективными направлениями в развитии производственной автоматизации также являются автоматизация учета производства и автоматизация контроля производства. Сократив затраты и увеличив точность собранных данных в этих двух направлениях, компании будут развиваться эффективнее и увеличат собственную прибыль.
Преимущества автоматизации
Благодаря автоматизации различных производственных процессов увеличивается скорость выполняемых задач. К тому же данным путем удается исключить человеческий фактор, количество общих ошибок значительно снижается, что дает возможность улучшить качество процесса. Благодаря развитию новых технологий автоматизация производства способствует сохранению и обработке большего количество данных, чем при ручном методе. Данный способ организации производства позволяет выполнять несколько задач в параллельном режиме без потери в качестве и точности работы.
Несмотря на все перечисленные преимущества, необходимо помнить, что сам процесс автоматизации дорогостоящий и требует серьезных подготовительных усилий. Следовательно, он может быть не всегда экономически целесообразен.
Узнать подробно об автоматизации производства можно на специализированных тематических выставках ЦВК «Экспоцентр».
Исследования говорят о том, что 47% людей, работающих в США, могут быть заменены машинами, а в Великобритании под угрозой может быть около 35% рабочих мест - и в развивающихся странах степень угрозы еще выше, поскольку две трети рабочих мест могут быть автоматизированы.
Но машины, крадущие рабочие места, — это не ново. «Автоматизация уже происходила раньше», говорит Бхагван Чоудхри, профессор финансов Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Чоудхри указывает на сдвиги, которые произошли на заводах во время промышленной революции, когда автоматические ткацкие станки и другие машины переняли ткацкое дело у людей.
Что изменилось в этот раз? «Это затронет не только синие воротнички, но и много белых», говорит Чоудхри. Под «синим воротничком» имеется в виду рабочий класс, под белым - служащие, чиновники, администраторы, менеджеры.
Зачастую мы считаем, что самые низкооплачиваемые рабочие места с низкой квалификацией больше других подвержены риску. Например, работники склада или кассиры. Однако автоматизация также может повлиять на работу людей со средним доходом, например, клерков, поваров, офисных работников, охранников, младших юристов, инспекторов.
Понятно, что находящиеся на линии огня люди обеспокоены. «Опасения касаются не только переходного периода», говорит Карл Бенедикт Фрей, соучредитель Oxford Martin Programme on Technology and Employment. «Большинство рабочих мест, которые будут автоматизированы, требуют иных навыков, в отличие от вновь созданных. Важно будет обеспечить, чтобы оставшиеся без работы люди смогли найти себе занятие».
Итак, должны ли компании, которые стремятся к автоматизации, нести моральную ответственность и помогать персоналу обучаться новым навыкам?
Проверка будущим
Ответ может затронуть не только компании - поиск ответа может начаться со школы.
Наше современное структурированное образование, возможно, теряет смысл в мире, где технологии меняются так быстро.
«Озабоченность заключается в том, что мы не обновляем наши образовательные, учебные и политические институты, чтобы не отставать», предупреждает Эрик Брюнхолфссон, директор Инициативы по цифровой экономике Массачусетского технологического института. «Мы можем в конечном счете бросить многих людей».
Брюнхолффсон и Пол Кларк, технический директор Ocado, сходятся в том, что образование в школах и колледжах должно лучше подготовить учеников к миру, в котором искусственный интеллект и робототехника будут широко распространены.
На рабочих местах от сотрудников также будет требоваться постоянное обновление навыков вместо использования одних и тех же на протяжении всей карьеры.
«Разница между работой и обучением может стать расплывчатой», говорит Чоудхри. «В настоящее время мы привыкли к разделению, когда работающим не нужно учиться, а те, кто учится, не работают. Нам нужно подумать о том, чтобы уйти от традиционной пятидневной рабочей недели к той, где я трачу 60% своего времени на выполнение своей работы и 40% - на постоянное обучение».
Для большинства из нас это может стать решающим фактором в мышлении.
Исследование консультантов по менеджменту McKinsey and Company показало, что менее 5% профессий могут быть полностью автоматизированы существующими технологиями. Просто потому, что наши рабочие места слишком разнообразны и изменчивы, чтобы роботы могли выполнять все задачи.
Вместо этого, по их прогнозам, около 60% профессий станут автоматизированы на треть. Значит, большинство из нас сможет уцепиться за свои рабочие места, но изменится сам процесс нашей работы.
Роботы будут дополнять, а не заменять
Изучение того, как работать бок о бок с роботами, будет крайне важно.
«Бывают случаи, когда машины забирают на себя часть повторяющихся работ, чтобы освободить людей, чтобы они могли выполнять другие, более полезные аспекты своей работы», объясняет Джеймс Манника, старший партнер McKinsey, который провел большую часть своих исследований в области влияния автоматизации. «Это может существенно изменить процесс определения заработной платы, потому что машина будет делать всю тяжелую работу. Из этого также следует, что больше людей сможет выполнять эту работу при помощи технологий, поэтому конкуренция возрастет».
Есть также и более широкие проблемы. С понижением доходов среднего класса, правительства могут столкнуться с такими фундаментальными проблемами, как упущенные налоги и неудовлетворенный электорат.
К счастью, есть много дел, которые машины пока делать не в силах.
Одним из хороших примеров стала работа исследователей из Сингапура, которые пытаются обучить два автономных роботизированных манипулятора собирать плоские стулья из «Икеи». Несмотря на применение современного оборудования, машины не могут справиться с простейшими задачами.
Даже вычленение разных объектов из хаотической смеси частей представляет собой сложную задачу для роботов. В последних тестах двум роботам потребовалось больше полутора минут, чтобы успешно вставить кусок шпунта в одну из ножек стула.
И это только одна часть предмета мебели. «Настоящие проблемы начинаются, когда вы хотите, чтобы робот собрал несколько предметов мебели. Робот мог бы собрать комод «Икеи», но не сможет собрать гардероб из той же серии, поскольку детали будут другими, даже если некоторые этапы сборки останутся такими же. У людей нет такой проблемы».
Преимущество человека
От повышенной гибкости до лучших личностных качеств, всегда будут оставаться вещи, в которых мы лучше роботов.
«По мере того, как мы автоматизируем повторяющуюся работу, мы видим растущий спрос на творческие навыки», говорит Брюнхолфссон. «Мы также видим растущий спрос на людей с социальными навыками, навыками межличностного общения, которые воспитывают, заботятся, учат, навязывают свои убеждения, имеют навыки ведения переговоров и хорошо продают».
Фрей считает, что есть несколько областей, в которых у людей будет преимущество.
«Первая - это социальные взаимодействия», говорит Фрей. «Если задуматься о многообразии сложных социальных взаимодействий, которые мы встречаем каждый день, когда ведем переговоры или пытаемся убедить людей, помочь другим или позаботиться о клиентах… Мы управляем командами и все такое. Просто невероятно, что компьютеры смогут заменить людей-работников, которые все это делают».
Еще одна - творчество. Компьютеры отлично справляются с проблемами и не скучая выполняют повторяющиеся действия. Тем не менее люди находят такую монотонную работу утомительной.
Инициатива Массачусетского технологического института поставила задачу на 1 миллион долларов, направленную на то, чтобы побудить предприятия максимально использовать эти «человеческие черты» наряду с технологиями.
«Сумма, которую мы в настоящее время выплачиваем нянькам и сиделкам для пожилых людей, очень низкая», говорит Маниика из McKinsey. «Точно так же есть много художественных и творческих работ, которые никогда не оплачивались. Задача состоит в том, чтобы оплачивать и ценить творческую работу по заслугам, потому что машина никогда не будет способна на нее в полной мере».
Алекс Харви, научный руководитель в Ocado Technology, которая разрабатывает программное обеспечение и технологии для розничного подразделения компании, отмечает, что мир был спроектирован и построен для людей, и заставить роботов функционировать в этой сложной естественной среде - серьезная техническая задача.
Один из проектов Ocado - это робот-помощник по техническому обслуживанию под названием SecondHands. Он показывает, как люди и роботы могли бы сотрудничать.
«Например, у него есть способность поднимать вещи на большую высоту, чем у человека», объясняет Харви. «Это довольно простой робот с точки зрения его поведенческого репертуара, но он может сформировать прекрасную команду, в которой человек-техник будет лидером и они смогут использовать мышечную силу робота».
Но чем теснее люди и машины будут работать вместе, тем мрачнее будет этическая сторона.
Проблемы этики
Около 1,7 миллиона роботов уже используются по всему миру, но чаще всего в промышленных условиях, где людям практически воспрещен вход. Числа растут и роли, которые исполняют роботы, тоже. Выходит, людям придется работать с ними бок о бок, и риск вырастет соответственно.
«Должно быть больше прозрачности, чтобы мы могли понять, как эти штуки делают то, что делают, и как ведут себя», считает Мэди Дельво, заместитель председателя комитета по правовым вопросам Европейского парламента.
Недавно призвала парламент к созданию правил для робототехники и искусственного интеллекта.
В докладе, подготовленном для Европарламента, подчеркивалась настоятельная необходимость в новом законодательстве об ответственности в случае аварий. Аналогичные вопросы ответственности возникают, если робот предпринимает действия, нарушающие закон. Алгоритм искусственного интеллекта, например, может пропустить серию финансовых транзакций в обход запутанной сети правил, управляющих сектором.
Дельво и ее коллеги также призывают к созданию этического кодекса, который урегулирует наши отношения с роботами.
«Должны быть пункты, требующие уважения, вроде автономии человека и неприкосновенности частной жизни», считает Дельво.
Все это выдвигает на первый план еще одну проблему, которая беспокоит многих разработчиков искусственного интеллекта: предубеждение. Системы машинного обучения хороши ровно настолько, насколько хороши данные, которые даются им для изучения. Недавние исследования показали, что искусственный интеллект может развивать сексистские и расистские тенденции.
Между тем Билл Гейтс недавно предложил обложить роботов налогом, чтобы компенсировать упущенные сборы с дохода от сотрудников. Другие предположили, что поскольку роботы берут на себя все больше задач, может возникнуть необходимость в универсальном базовом доходе, чтобы каждый получал государственное пособие.
Машины движутся вперед
На примере мебели из «Икеи» становится очевидно, что ИИ еще нужно долго развиваться.
Возможно, одной из самых больших проблем, стоящих перед машинным обучением и искусственным интеллектом, является понимание того, как работают их алгоритмы. «Такие вещи, как искусственный интеллект и машинное обучение, по большей части остаются черными ящиками», утверждает Маниика. «Мы не можем открыть их, чтобы узнать, как они получили ответ, который получили».
Это создает ряд проблем. Системы машинного обучения и современный ИИ обычно обучаются с использованием больших наборов изображений или данных, которые скармливаются системе, чтобы та училась распознавать закономерности и тенденции. Затем их используют для выявления похожих паттернов при вводе новых данных.
Это может быть хорошо, если нам нужно найти КТ-сканы, показывающие признаки болезни. Но если мы используем подобную систему для идентификации подозреваемого из фрагмента оперативной съемки, нам необходимо понимание работы алгоритма, чтобы обеспечить неопровержимые доказательства.
Даже в области автономных транспортных средств эта способность к обобщению остается серьезной проблемой.
Такео Канаде, профессор робототехники в Университете Карнеги — Меллона, является экспертом в области самоуправляемых автомобилей и компьютерного зрения. Он говорит, что предоставление роботам «подлинного понимания» окружающего их мира по-прежнему представляет собой техническую проблему, которую необходимо преодолеть.
«Дело не только в идентификации местоположения объектов», объясняет он. «Технология должна понимать, что делает мир вокруг нее. К примеру, хочет ли человек перейти дорогу или нет?».
