книги из ГПНТБ / Обухов В.И. Человек и автоматика рассказ о больших системах

т.

е.,

о с у щ е с т в л я я

расчет

р е ж и м а ,

они в ы д аю т

и н ф о р м ац и ю

д л я

о п ер ато р а , которы й

п р о и зв о ­

дит р е гу л и р о в а н и е

и у п р а в л е н и е б л о к а м и

и си с ­

те м а м и н еп осредствен н о

с

п ул ьта .

Т а к и е « со ­

ветчики » н а х о д я т

больш ое

п ри м ен ен и е в

э н е р ­

гетике,

где особен но н еоб ходи м а б ы ст р а я

о ц ен ­

ка

си туац и й

и в ы д а ч а

п р ав и л ь н о го

реш ен и я во

и зб е ж а н и е к р у п н ы х авари й .

О чен ь часто вы чи сл и тел ьн ы е м а ш и н ы

через

р а зл и ч н ы е п р о м е ж у т о ч н ы е

у стр о й ства

н еп о ­

средствен н о

у п р а в л я ю т

п рои зводствен н ы м и

б л о к а м и и

си стем ам и .

В

этом с л у ч а е

т а к ж е

м о ж н о

постепенн о от

у п р а в л е н и я

отдел ьн ы м и

б л о к а м и

и

э л е м е н т а м и

перейти

к созд ан и ю

б ольш ой систем ы ,

к о т о р а я

м о ж е т о с у щ еств л ять

у п р а в л е н и е с л о ж н о й

эн ергетической

системой,

в к л ю ч аю щ ей

ц ел ы й

р я д

тепловы х ,

гидро- и

а том н ы х э л е к тр о с та н ц и й ,

п одстан ц и й .

Ф ункции

д и сп етчерского

у п р а в л е н и я

к а к д л я отдельной

стан ции , т а к

и

д л я систем ы

сл о ж н ы .

О ни т р е ­

бую т о су щ е с т в л е н и я

в с е в о зм о ж н ы х

п е р е к л ю ч е ­

ний с оцен кой

р аб о ты

агрегатов . В С Ш А

в п е р ­

вы е в м и р е

все

ф ун кц и и д и сп етчерского у п р а в ­

л ен и я

на

од н ой

из

эн ергоси стем

в ы п о л н я ет

э л е к т р о н н а я с ч е т н а я м аш и н а .

В

А н гл и и

эл е к т р о н н ы е

вы ч и сл и тел ьн ы е м а ­

ш ины

п р е д п о л а г а е т с я

у стан о ви ть в

б л и ж а й ш е е

в р е м я

д л я

у п р а в л е н и я

всем

п рои зводствен н ы м

ц и клом

н а

11

теп л о вы х

и

ато м н ы х

стан ц и ях .

В ооб щ е

в А н гл и и

д л я

у п р а в л е н и я

п р о и зв о д с т ­

венн ы м и п р о ц ессам и

у ж е

и сп ользуется

около

340 э л е к т р о н н ы х вы чи сл и тел ьн ы х м аш и н .

Во Ф р а н ц и и т а к ж е п р е д п о л а г а е т с я у с т а н о в ­

ка

счетны х

м а ш и н

на

теп л о в ы х

и

атом н ы х

э л ек тр о стан ц и ях .

лей у п р а в л е н и я

техн ол оги ческ и м

процессом .

В Ч С С Р ,

н ап рим ер , м аш и н ы

п одобн ого

типа

и сп ользую тся

на м ета л л у р ги ч е ск о м

заводе.

В С оветском

С ою зе вы ч и сл и тел ьн ы е м а ш и ­

ны т а к ж е

ш ироко

п р и м ен я ю тся д л я

п р о и зв о д ­

ствен ны х

целей

в

кач естве « советчиков »

и д л я

неп осредствен ного у п р а в л е н и я си стем ам и ,

а г р е ­

гатам и , ц ехам и

к а к

н а з а в о д а х м е т а л л у р г и ч е ­

ского, хи м и ческого

и н е ф т е п е р е р а б а т ы в а ю щ е г о

х а р а к т е р а ,

т а к

и

на эл е к т р о с т а н ц и ях .

В

этом

отнош ен ии

п ри м ен ение м аш и н

у ж е не я в л яе т с я

исклю чен ием ,

а

стан ови тся п рави лом .

О т д е л ь н ы е

м аш и н ы постепенн о

подготовят

основу д л я

с о зд ан и я вы ч и сл и тел ьн ы х

и

б о л ь ­

еш ение з а д а ч

м ассового х а р а к ­

тера, у п р а в л е н и е

отдел ьн ы м и

техн ол оги чески м и

п роц ессам и ,

и а г р е га т а м и

м о ж е т вы полни ть

э л е к т р о н н а я

вы ч и с л и те л ь н а я

м а ш и н а какой -то опред ел ен н ой

п р о и зв о д и те л ь ­

ности. Н о

по

м ере у с л о ж н е н и я

з а д а ч ,

а т а к ж е

в б ольш и х

си стем ах н е л ь зя

об ойтись

у ж е

о д ­

ной м аш и н о й

и во зн и к ает необ ходи м ость в

со ­

зд а н и и к о м п л ек са вы ч и с л и те л ь н ы х

м аш и н

или

ч и слительн ую

систему. Р е ш а ю щ и м

ф ак то р о м

п ереход а

к

вы чи сли тельн ой

систем е

м о ж ет

быть

о п ред ел ен н ы й

уровен ь

п р о и зв о д и те л ь н о ­

сти,

которы й

и

п ри води т

к системе,

подобно

тому,

к а к совокуп ность вагон ов п ри вод и т к п о ­

езду.

К а к

у ж е

отм еч ал ось ,

вы ч и с л и те л ь н а я м а ­

ш ина

состоит

из

блоков. В се

они

к о м п а к т н ы и

гарм он и ч н о с л и в а ю т с я в одн у м аш и н у

п р и м ер ­

но т а к

ж е ,

к а к

если п р о д о л ж и т ь

в ы ш еп р и в е ­

ден ную

ан ал о ги ю :

н есколько

куп е при

о п р ед е ­

ленной п роп орц и и

со с та в л я ю т

один

вагон . О д ­

н ако

ф ун кц и и

и

р а зм е р ы

б локов

в ы ч и сл и тел ь ­

ных

м аш и н

при

вы п олн ен и и

о п р ед ел ен н ы х р а ­

бот

и

при

н ал и ч и и

сл о ж н о сти

и зн ач и тел ьн о й

п рои зводи тел ьн ости

п е р е р а с т аю т

н екоторы е

гран и ц ы

и

в этом

с л у ч а е

к а ж д ы й

б л о к с тан о ­

вится

р а в н ы м

м аш и н е .

Э то

об стоятел ьство

в свою очеред ь

т о ж е

м аш и ной ,

ко то р ы е вм есте

и с о с та в л я ю т

вы чи сл и тел ьн ую

систем у .

П ри

этом

в ы ч и с л и те л ь н а я

м аш и н а ,

к а к

у ж е

отм е ­

чалось, о тл и ч а е тс я

от вы чи сл и тел ьн ой

системы

так и м и

п а р а м е т р а м и , к а к прои зводи тел ьн ость ,

к о т о р а я

д о л ж н а

бы ть

равноД

или

вы ш е

10э

двоичн ы х единиц ,

о п ред ел ен н ы м и к о н с тр у к ти в ­

ными

п р и з н а к а м и

и

нали чи ем

д оп ол н и тел ьн ы х

устройств.

В ы ч и с л и т ел ь н а я

систем а в

основн ом

состо ­

ит

из

трех частей :

во-первых,

эл ем ен тар н ы х ,

т.

е.

н еб о л ьш о й

прои зводи тел ьн ости ,

п р о ­

стых

эл е к т р о н н ы х

вы чи сл и тел ьн ы х

м аш и н ,

во-

вторых,

систем

о б м ен а

и н ф о р м ац и и

и у п р а в л е ­

ния вн утри вы чи сл и тел ьн ой систем ы и,

наконец ,

в-третьих, систем

о б м ен а и н ф о р м ац и и

с

в н е ш ­

ними источн икам и .

В И. Обухов

81

С в я зь м е ж д у в ы ч и сл и тел ьн ы м и м аш и н ам и

м о ж е т

о су щ еств л я ться

неп осред ствен н о

с п о ­

м ощ ью

п ровод н и ков и

соответствую щ и х

у с т ­

ройств

или с

пом ощ ью р а д и о с в язи . В к ач естве

вн еш н и х источников м огут

бы ть

и сп ользован ы

д р у ги е

вы чи сл и тел ьн ы е

систем ы , в с е в о зм о ж ­

ны е и н ф о р м ац и о н н ы е

сети, отд ел ьн ы е

э л е к ­

трон н ы е в ы чи сл и тел ьн ы е

м аш и н ы , р азл и ч н ы е

устр о й ства ,

п р е о б р а зу ю щ и е

и н ф орм ац и ю ,

и т. д.

В ы ч и сл и тел ьн ы е систем ы

то л ь к о н ач и н аю т

п о я в л я ть с я .

П о сущ еству

в

э то м

п л ан е ,

к о то ­

с ч и ты в аю тся

единицы . И хотя н у ж д а

в

них в

св я зи

с п оявл ен и ем с л о ж н ы х з а д а ч

и

б ольш и х

систем о гром н а , они не п о л у ч а ю т ещ е д о ст а т о ч ­

ного

р а зв и т и я всл едстви е того,

что

при

их с о ­

зд а н и и п о я в л я е тс я

м ного трудн ы х ,

а

порой

просто нереш ен н ы х ещ е п роб л ем . П р е ж д е всего

это к а с а е т с я

п р о г р а м м и р о в а н и я .

В ы ч и с л и т ел ь ­

н а я си стем а

под обн а

в к а к о й -то

степени

о р к е ­

стру,

где к а ж д ы й м у зы к а н т свою

игру

с о г л а ­

сует,

к а к известно,

с ко л л ек ти в о м .

В

этом

ми, т.

е. с в о е о б р а зн а я п а р т и т у р а . П р и

реш ении

этой

з а д а ч и у ж е

и м еется

д о стато ч н о

разви ты й

м а тем ати ч еск и й

а п п ар а т ,

как , н ап р и м ер ,

л и н е й ­

ное и д и н ам и ч еск о е п р о г р а м м и р о в а н и е .

Н о в

вы чи сл и тел ьн ой

систем е

в о зн и к а ю т и т а к и е з а ­

д ач и ,

к а к расп р ед ел ен и е

потоков и н ф о р м ац и и

м е ж д у к а н а л а м и

связи , в ы б о р систем ы к о м а н д

вы чи сли тельн ой

м аш и н ы

й

всей

совокупности

м аш ин , реш ен и е

которы х

за т р у д н ен о

в с л е д с т ­

вие того,

что

в п р а к ти к е

они

е щ е в с т р е ч а ­

лись

редко

и

п оэтом у тр ебую т

особого

п од ­

хода.

В

свою

о ч еред ь п р о г р а м м и р о в а н и е

с в я за н о

с р а з р а б о т к о й

соответствую щ и х

систем ,

кото ­

ры е т а к ж е им ею т свои трудн ости .

П р и п р о ек ти ­

рован и и вы ч и сл и тел ьн ы х

систем

п ред стои т

р е ­

ш ить

не

то л ь к о

п р о б л ем ы

п р о г р а м м и р о в а н и я

и со зд ан и я

систем , но и

р а з р а б о т а т ь

методы

р еш ен и я

з а д а ч

н а вы чи сл и тел ьн ой

систем е,

ее

о п ти м ал ьн ую с т р у к ту р у и, кр о м е

того, ф и зи ч е ­

ские и техн ол оги ческ и е основы п остроен и я

п о ­

д обн ы х систем.

К а ж д а я

из

н а зв а н н ы х

проб л ем

и м еет

о п р е ­

д ел ен н ы е

трудн ости , р а зр е ш е н и е

к о торы х

н е ­

редко

с в я за н о

с р а зв и ти е м

новы х

н ау ч н ы х

н а ­

правл ен и й .

В

частности ,

а н а л и зи р у я вы ч и сл и ­

тельн ую систему,

не тру д н о

о б н а р у ж и т ь

н ек о ­

нии и н ж ен ер н ы х

за д ач .

М о зг

ч ел о в ек а

т а к ж е , к а к

в ы ч и сл и тел ьн ая

систем а,

состоит

из р азл и ч н ы х

частей . И зв е с т ­

ю тся

спинной

и головной

мозг. П о с л е д н и й в

свою

очеред ь

состои т из

п о л у ш ар и й

и ст в о л о ­

вой части . Л ю б о п ы т н о отм етить, что,

н ап ри м ер ,

обе си м м етр и ч н ы е половин ы м о зг а

с в я за н ы

м е ж д у собой

группой волокон , к о т о р а я

п р е д ­

с т ав л я е т собой « к аб ел ь » из 300 м и л л и о н о в

п р о ­

водников .

Т олько этот

ф а к т

п о зв о л я е т суди ть О

больш ой

сл о ж н о сти

о р г а н и за ц и и м озга

и м е х а ­

н и зм а

его

работы .

К р о м е того,

с т в о л о в а я

часть

м озга

в к л ю ч а е т

зад н и й , сред н и й

и

п р о м е ж у ­

точный

мозг.

К

этой

ч асти

относится

и

м о з ­

ж ечок .

В

свою

очередь

к а ж д ы й

отдел

с о ­

стоит из

целого

р я д а

своих

о б л а с т е й

и

м н о ­

ж е с т в а

н ервн ы х

клеток.

Все это ещ е

и ещ е

раз

п о к а зы в а ет ,

что

с т р у к ту р а

м о зг а ч резвы ч ай н о

с л о ж н а .

В ы я в л ен н ы е за к о н о м е р н о с ти в о р га н и за ц и и

м озга ,

его структуры , м е х а н и зм а р аб о ты

п о зв о ­

л и л и бы и сп о л ь зо в ать

их при п р о ек ти р о ван и и и

к о н стр у и р о ван и и

вы ч и сл и тел ьн ы х

систем .

В

п р о ш л о м

м о зг

н ередко

с р а в н и в а л и

с

а в т о м а т и ­

ческой

телеф он н ой

стан ц и ей ,

вы чи сли тельн ой

м аш и н ой

и т. д.

Н о л и ш ь

т еп ер ь

видно,

что

то л ь к о

вы ч и с л и те л ь н а я

си стем а

по своей с л о ж ­

ности в

как ой -то

м ере

п р и б л и ж а е т с я к

ц ен т ­

р ал ьн о й

нервн ой

системе,

к

м озгу ,

и их

со п о ­

с т ав л ен и е

б езусловн о

о к а ж е т

в

б уд ущ ем

п о л ь ­

зу д л я

техники.

В ы ч и с л и т ел ь н а я си стем а т а к ж е ,

к а к вы чи с ­

л и т е л ь н а я

м аш и н а ,

м о ж е т

б ы ть и сп о л ьзо в ан а

д л я р а зн ы х

целей, т.

е.

л и б о д л я

р еш ен и я с л о ж ­

ных

з а д а ч ,

т р еб у ю щ и х

огром н ой

п р о и зв о д и ­

тельн ости

( за д ач и

ядерн ой

ф и зи ки ,

д и н а м и ч е ­

ской

м етеорологи и ,

н ек оторы х

вопросов

освое ­

ния

косм оса ,

теп л о м а сс о о б м е н н ы х

проц ессов

и т. д .),

л и б о

д л я

у п р а в л е н и я

б ольш и м и

си с ­

тем ам и .

О сновн ое п ри м ен ен и е

вы ч и сл и тел ьн ы х

систем

будет,

вероятн о ,

со вр е м е н е м

все

б о л ь ­

Р о ж д е н и е б о л ь ш и х с и с т е м

щ е за д о л г о до п о я в л е н и я э л е к ­

тронной

вы чи сл и тел ьн ой

м а ­

ш ины

и больш ой

систем ы

ис­

сл е д о в а н и я

п о к а за л и ,

что ав то ­

м а т и з а ц и я

о тдел ьн ы х

просты х

агр егато в д а е т

н езн ачи тел ьн ы й

эконом ический

эф ф ек т . В ы ход б ы л най ден

в ком п л ек сн ой

а в ­

то м ати зац и и ,

к о т о р а я

о х в а т ы в а л а

не

одну, а

целую группу

м аш и н ,

агрегатов . Н а

этой

с т а ­

дии р а зв и т и я

а в т о м а т и за ц и и

б ы ло

н есколько

этапов , и по су щ еств у б ольш ую

си стем у м ож н о

р а с с м а т р и в а т ь

к а к последний

эт а п

в к о м п л ек с ­

ной а в т о м а т и за ц и и .

П осл едн и й

не

в

см ы сле

полной зак о н ч ен н о сти

р а зв и т и я ,

а в отнош ении

счи тать

тот п ери од ,

ко гд а а в т о м а т и за ц и е й был

вп ервы е

охвачен

весь ко м п л ек с м аш и н , о б ъ е к ­

тов или

агр е га т

о в ,

в к л ю ч а я тр а н с п о р т и р о в к у

Х а р а к т е р н ы м

при м ером

н а ч а л а

к о м п л ек с ­

ной а в т о м а т и за ц и и

является ^ а в т о м а т и ч е с к а я

линия,

к о т о р а я в

об щ ем п р е д с т а в л я е т группу

м аш и н или стан ков ,

к а ж д ы й

из к о то р ы х в свою

очередь и м еет а в то м ати ч еск о е устройство .

К р о ­

м е а в т о м а т и за ц и и

отдельн ого а г р е га т а ,

вся

груп п а

м аш и н и

стан ков с в я з а н а

д р у г с

д р у ­

устройством .

К о м п л е к с

м аш и н

или

стан ков

иногда

б ы в ае т

н а с то л ь к о

полны м , что все о п е ­

рац и и о б р аб о т к и , к о н тр о л я и д а ж е

уп ак овки

и зд ел и я

м огут

б ы ть вы п олн ен ы

на

а в т о м а т и ­

рее всего

ц ел о е а в т о м а т и зи р о в а н н о е

п р о и зв о д ­

ство по и зготовл ен и ю порш ней .

Н а тако й лини и

все проц ессы ,

в к л ю ч а я

за г р у з к у

сы р ья ,

п л а в л е ­

ние

м е та л л а ,

терм и ческую ,

хим и ческую ,

м е х а ­

ническую

о б р аб о тк у ,

кон троль,

уп ак о в к у , в ы ­

п ол н ял и сь

ав том ати ч ески .

К а к

известно , п е р в а я

в

С С С Р а в т о м а т и ч е ­

с к а я л и н и я

б ы л а с о зд а н а

в

1936

году

на В о л ­

го гр ад ск о м

т р а к т о р н о м

за в о д е

И . П .

И ночки -

ным.

П отом

т а к и е линии

строи л и сь

во

в р ем я

войны .

О д н а к о н аи б о л ьш и й

р а з м а х в п остройке

а в то м ати ч еск и х л и н и й

р а зв е р н у л с я

после во й ­

ны. В

это

в р е м я бы ло

с о зд ан о

м ного

в с е в о з ­

м о ж н ы х авт о м а т и ч е с к и х

лини й

из

станков,

м аш и н , прессов. С о зд а в а л и с ь

л ини и

д л я

о б р а ­

ботки

п одш ипни ков , р азл и ч н ы х д е т а л е й

с а м о ­

летов,

вагон ов ,

автом об и л ей ,

котлов ,

с т и р а л ь ­

ных

м аш и н ,

р ад и о п р и е м н и к о в

и т. д.

В

н асто ящ и й п ери од

в С С С Р

в э к с п л у а т а ­

ции

н а с ч и т ы в ае т с я н есколько

ты сяч

а в т о м а т и ­

ческих

линий .

Б о л ь ш и н ств о

^из

них

п о к а за л и

вы сокую эк он ом и ч ескую

эф ф ек ти вн ость .

В ч а ­

стности, п р о и зво д и тел ьн о сть

у в е л и ч и в а е тс я в

4— 6

раз,

себестои м ость

п род укц и и

с н и ж а е тс я

на 20 — 40

проц ентов .

П о л о ж и т е л ь н ы м ф а к т о р о м в р а зв е р т ы в а н и и

ком п лексн ой

а в т о м а т и за ц и и я в и л с я

пересм отр

о б о р у д о ван и я ,

м аш и н ,

технологии . П о т р е б о в а ­

лись

новы е

стан ки , м аш и н ы ,

устр о й ства . Все

это н ам н о го

п о д н я л о техн ологи чески й

уровень

п рои звод ства

и постепенно п ри вело к той с л о ж ­

ности, к о т о р а я

н а ч и н а е т

п овсем естн о

с к л а д ы ­

ваться .

Т ак ,

по

м ере о с н ащ ен и я

п р о м ы ш л ен н о ­