Tuesday, September 24, 2013

Этапы эволюции автоматизации. Переход к тотальной автоматизации

История автоматизации - это очень интересная тема. Как это не странно звучит, этой истории уже тысячи лет. К сожалению, практически никто не занимается этой тематикой. А зря… Не осмыслив свое прошлое, тяжело смотреть в будущее. Давайте же сами немного задумаемся и попробуем осмыслить известную нам историю.

Чтобы сконцентрироваться непосредственно на автоматизации, давайте вспомним её определение. Звучит оно так: “Использование технологий (машин, управляющих систем и информационных технологий) для повышения эффективности или полного устранения ручных операций”.

Это довольно широкое определение, и попадает под него много чего. Еще в первобытном состоянии человек использовал палки, камни, кости в качестве инструментов для повышения эффективности своего труда. Он также приручил животных - собаку, кошку, лошадь, которые еще более расширили круг решаемых им задач. Но все эти вещи еще не автоматизацией, поскольку они не являются технологиями. Эти средства были заимствованы человеком у природы и использованы с минимальными измениями. Технология же предполагает нечто нетривиальное, созданное самим человеком. Т.е. можно сказать, что это продукт человеческой деятельности, используемый для создания других продуктов.

Первыми примерами автоматизации в широком смысле этого слова стало применение технологий, таких как лук, колесо, мельница, доменная печь. Это случилось тысячелетия тому назад и положило начало 1му этапу автоматизации. Эти средства автоматизации все еще были очень примитивны, и многие могут не согласиться называть их таковыми. Однако, давайте разберемся...

Во-первых, автоматизация по-большому счету может выполняться двумя способами - через использование и делегирование. При использовании средство автоматизации само по-себе определенную функцию исполнить не может. Человек должен быть вовлечен в процесс работы на всем его протяжении, от начала и до конца. Такое средство автоматизации правильно называть “инструментом” или “пассивным ресурсом” (иногда просто “ресурсом”). При делегировании же человек может лишь поставить тем или иным способом задачу, которую требуется выполнить, затем удалится и прийти лишь для получения конечных результатов. Средство автоматизации должно исполнить последовательность в несколько операций само по-себе. Такие средства мы будетм называть “активными элементами” или “активными ресурсами”. Несложно заметить, что технологии на 1-м, начальном этапе являлись лишь инструментами и сами по себе последовательности действий совершать не могли. Можно, конечно, вспомнить, что приручив животных, человек смог делегировать им очень сложные функции - например: собака выполняла охрану жилища, кошка уничтожение грызунов, а лошади перевозили тяжести и самого человека. Но, как мы уже говорили, животные - это часть природы. Человек их не создал, а лишь заимствовал у природы. Поэтому в качестве средств автоматизации они рассматриваться не могут. По имеющимся у нас инсторических фактам, человек начал производить технологии - активные элементы лишь несколько тысяч лет назад создавая нетривиальные механизмы, использующие и трансформирующие энергию воды, а затем ветра и пара.

Во-вторых, первоначально технологии автоматизации создавались лишь для функций действия из цикла управления. Перенести, поднять, опустить, убить, разрезать - вот перечень операций, для которых использовались первые созданные человеком инструменты. Автоматизация функций наблюдения началась много позднее. Увеличительные стекла для просмотра мелких деталей, песочные и солнечные часы для измерения времени, флажки для определения скорости и направления ветра. Прошли тысячилетия, прежде чем человек подошел к автоматизации функций ориентирования / анализа. Случилось это, пожалуй, с изобретением Лейбницем арифмометра в 1692 году. Но применяться это средство стало лишь с 1820 года, когда был налажен серийный выпуск этих устройств. Прошло еще более ста лет, прежде чем человек подошел, наконец, к автоматизации последней функции решения / планирования. Случилось это с появлением компьютеров во время 2й мировой войны.

Таким образом, 1й этап автоматизации, который я называю “примитивной автоматизацией”, длился тысячи лет и закончился в 40х годах прошлого XX века. Характеризуется он автоматизацией отдельных функций цикла управления отдельных взятых людей.

Изобретение компьютеров позволило человеку покорить все функции цикла управления и начать создание автономных, самостоятельных активных элементов. Но при этом, системы управления, все еще базировались на ручном труде и автоматизация внедрялась лишь отдельными островками. Оставалась масса неавтоматизированных участков и были работники, которые занимались исключительно ручным трудом. Этот этап я называю “частичной” или “узкой автоматизацией”. Завершился 2й этап на наших глазах, где-то в самом конце прошлого века. И то, произошло это лишь в развитых странах запада, которые начали массировано внедрять компьютерные технологии во все сферы деятельности человека. В других уголках мира прогресс еще, может быть, не зашел настолько далеко.

В настоящее время развитые страны перешли на 3й этап автоматизации. Я называю его этапом “полной”, “масштабной”, “широкой автоматизацией”. В этих странах в большинстве организации сегодня сложно найти человека совершенно не использующего автоматизацию в той или иной мере. Даже такие работники как уборщица, грузчик, сантехник  могут использовать компьютеры или другие автоматизированные инструменты в своей работе.

Автоматизация таким образом достигла уровня, когда практически все активные элементы системы покрыты автоматизацией в большей или меньшей степени. Взаимодействия, тоже очень часто происходят через компьютерные системы. Общее количество работников в организациях значительно снизилось, а их продуктивность возрасла. Некоторые профессии, вообще, исчезли без следа. Их заменили технологии.  Неавтоматизированными остаются лишь некоторые функции, которые все еще требуют когнитивных или креативных способностей человека.

Сегодня основными барьерами для дальшего внедрения автоматизации являются определяются несколькими факторами:
  1. Техническая сложность или даже невозможность автоматизации на современном уровне технологий. Обычно это встречается в областях с высокой неопределенностью и/или многовариантностью, отсутствием стандартных вариантов решения проблем. Обычно такие области связаны с исследованиями, разработкой новых технологий, управлением бизнесом, работой в плохоуправляемой, хаотичной среде - такой как современный мегаполис.
  2. Экономическая нецелесообразность. Некоторые работы, такие как уборка, приготовление и продажа гамбургеров стоит относительно дешево для бизнеса из-за наличия низкооплачиваемых работников. Однако внедрения замещающих технологий может быть все еще через чур дорого.
  3. Взаимодействие с людьми. Современные системы продолжают испытавают сложности в общении с людьми на их языке. Да и не все люди могут легко общаться с компьютеризированными системами используя техническими средства. В таких у людей возникает чувство недоверия к компьютерам. Поэтому, в ситуациях когда необходимо взаимодействовать с другими людьми, как например: управлять работой людей, общаться с клиентами, все еще используются люди в качестве своеобразных посредников между другими людьми и компьютерными системами.

Однако, все перечисленные барьеры исчезают практически у нас на глазах. Успехи в области робототехники и искусственного интеллекта, широкое внедрение сложных сенсорных технологий многократно повышают технические возможности автоматизации. Стоимость систем снижается с рекордной скоростью. Интерфейсы компьютерных систем становятся все более продвинутыми, а люди - технически грамотными. Уровень доверия компьютерам неуклонно возрастает.

Сегодня мы стоим на пороге перехода к 4му, и возможно, последнему этапу - этапу “тотальной автоматизации”. На этом этапе технологии смогут практически полностью заменить человека в работе. Остаются под вопросом некоторые области которые требуют “креативности” человека. Но стандарные вещи, наверное, все в скором времени будут автоматизированы. По мере устранения естественных барьеров, могут возникать искусственные барьеры созданные политическими методами. Остро встанет проблема с высвобожденными людьми, с обеспечением их занятости. Это не является областью моих исследований, и никакого вразумительного ответа на эти проблемы я предложить не могу.

Однако, мы посчастливилось (с точки зрения специалиста-автоматизатора, конечно) работать в индустрии, которая в ближайшем будущем просто не сможет существовать без тотальной автоматизации, и поэтому не имеет и не должна иметь сильных политических барьеров. Я говорю о горнодобывающей индустрии. Дело в том, что полезные ископаемые в доступных областях исчерпываются, а потребности общества все возрастают. Для того, чтобы добывать ресурсы, уже в ближайшие два-три десятилетия намечается переход глубоко под землю и на шельфы под водой. Далее, в перспективе не столь далекой, начнется добыча полезных ископаемых на других планетах и на метеоритах в космосе. Обеспечение комфортного и безопасного существования человека в таких средах чрезвычайно сложно и затратно. Да и поверьте мне, желающих там работать вряд ли найдется достаточное количество. Поэтому альтернативе полной замены человека автоматизацией просто не существует. И речь здесь идет не только о простых операциях. Представьте себе удаленную шахту где-нибудь на крупном метеорите на границе солнечной системы. Там автоматизации прийдется решать такие задачи как строительство, добыча, обогащение, отгрузка, техническое обслуживание, даже решать вопросы долговременного развития производства и кризисного управления. Т.е. речь идет о покрытии всех областей деятельности и всех уровней управления, вплоть до стратегического. Именно решение этой задачи стало толчком моим исследованиям по целеориентированному управлению и тотальной автоматизации.

Для сравнения различных этапов развития автоматизации я свел информацию в таблицу:

Сравнительная характеристика
Примитивная
автоматизация
Частичная
автоматизация
Полная автоматизация
Тотальная
автоматизация
Примерное время окончания
40е года XX века
80-90е года XX века
20-30 года XXI века??
-------
Основная характеристика
Автоматизация отдельных функций управления
Островки автоматизации, доминирование ручного труда
Доминирование автоматизации, островки ручного труда
Полная замена рутинного ручного труда автоматизацией
Примеры
Станки, простые сенсоры, счетные машины
Автоматизированные конвейеры, SCADA, информационно-поисковые системы, системы дистанционного управления
Интегрированные системы управления огранизацией, автономные роботы
Полностью автоматизированные производства или сервисные огранизации
Анти-примеры
Рабочие, счетоводы
Бумажный документооборот, клерки, контроллеры
Обслуживание клиентов, стратегическое планирование, дешевый труд
Искусство, научно-исследовательские организации

Итак, мы (я имею ввиду все общество) находимся накануне появления систем тотальной автоматизации. Потребности общества и критическая масса технологических решений уже подходят к необходимому уровню. Меня лишь тревожит непроработанность общих подходов, теории автоматизации. За свою недолгую жизнь я был свидетелем перехода от частичной к полной автоматизации. И должен сказать, что хаос в головах создателей автоматизации и ее эксплуататоров не самым лучшим образом сказывался на результатах. Становится немного страшно, если такой хаос будет продолжаться, когда человек доверит себя машинам. Было бы неплохо немного подумать о том, что, как  и почему следует делать, прежде чем прыгать.

Собственно на этом я сегодня и остановлюсь. В следующих постах я более подробно рассмотрю некоторые аспекты тотальной автоматизации, начиная с новых методов моделирования.

1 comment:

  1. Этот пост настолько информативен и делает очень приятный образ на моей теме. Это первый раз, когда я посещаю ваш блог, но я был очень впечатлен. Продолжайте публикацию, поскольку я собираюсь читать ее каждый день! станки б/у из Германии

    ReplyDelete