Автоматизированные системы

Автоматизированная система (АС) — это совокупность управляемого объекта (процесса, оборудования) и автоматических устройств (средств вычислительной техники, программного обеспечения, датчиков, исполнительных механизмов), объединённых для выполнения заданных функций управления, сбора, обработки, передачи и отображения информации, при обязательном участии человека или группы лиц (операторов, диспетчеров). В отличие от полностью автоматических систем, АС предполагает, что часть функций управления или принятия решений выполняется человеком, а часть — техническими средствами. Основная цель внедрения АС — повышение эффективности, производительности, качества и безопасности процессов за счёт частичной автоматизации рутинных операций и предоставления лицу, принимающему решения, достоверной и своевременной информации.

История развития

Предпосылки к созданию автоматизированных систем возникли в середине XX века с развитием электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Первые АС были ориентированы на решение узких задач, таких как обработка данных в бухгалтерии или управление технологическими процессами на предприятиях.

• 1950–1960-е годы: Появление первых систем управления базами данных (СУБД) и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). В СССР в 1960-х годах началась разработка общегосударственной автоматизированной системы учёта и обработки информации (ОГАС), которая, однако, не была полностью реализована.
• 1970–1980-е годы: Широкое распространение автоматизированных систем управления предприятиями (АСУП). В этот период формируются концепции MRP (Material Requirements Planning — планирование потребности в материалах) и MRP II (Manufacturing Resource Planning — планирование производственных ресурсов). Развиваются системы автоматизированного проектирования (САПР/CAD).
• 1990-е годы: Массовое внедрение персональных компьютеров привело к демократизации АС. Появляются ERP-системы (Enterprise Resource Planning — планирование ресурсов предприятия), интегрирующие все аспекты деятельности организации. Развиваются интернет-технологии, что даёт толчок к созданию распределённых АС.
• 2000-е — настоящее время: Переход к облачным вычислениям, большим данным (Big Data), искусственному интеллекту (ИИ) и промышленному интернету вещей (IIoT). Современные АС становятся киберфизическими системами, где физические процессы тесно связаны с вычислительными и сетевыми ресурсами.

Классификация

Автоматизированные системы классифицируются по различным признакам. Наиболее распространённые классификации:

По сфере применения

• Автоматизированные системы управления (АСУ):
• АСУ технологическими процессами (АСУ ТП): Управление оборудованием и режимами работы в промышленности (например, на нефтеперерабатывающих заводах, электростанциях).
• АСУ организационного управления (АСОУ): Управление деятельностью предприятий, учреждений, организаций (например, ERP-системы, системы управления персоналом, бухгалтерские системы).
• Автоматизированные системы управления дорожным движением (АСУДД): Регулирование транспортных потоков.
• Системы автоматизированного проектирования (САПР): Создание конструкторской и технологической документации (CAD/CAM/CAE-системы).
• Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ): Сбор, обработка и анализ данных в научных экспериментах.
• Автоматизированные информационно-справочные системы: Поиск и предоставление информации (например, библиотечные каталоги, правовые базы данных).
• Автоматизированные системы управления войсками (АСУВ): Обеспечение управления вооружёнными силами.

По уровню автоматизации функций управления

• Информационно-справочные системы: Выполняют только сбор и отображение информации, решения принимает человек.
• Информационно-советующие системы: Выдают рекомендации по управлению, но окончательное решение остаётся за человеком.
• Управляющие системы: Автоматически вырабатывают и реализуют управляющие воздействия, человек осуществляет контроль и вмешивается в исключительных случаях.

По масштабу

• Локальные (на одном рабочем месте): Например, АРМ (автоматизированное рабочее место) оператора.
• Локальные (в рамках одного подразделения или предприятия): Локальная вычислительная сеть (ЛВС) с сервером.
• Корпоративные (в масштабах всей организации): Интегрированные системы управления, охватывающие все филиалы и подразделения.
• Глобальные (государственные, международные): Например, система государственных закупок, система управления воздушным движением.

Состав и структура

Любая автоматизированная система включает в себя несколько обязательных компонентов, которые принято называть видами обеспечения:

• Организационное обеспечение: Совокупность документов, регламентирующих деятельность персонала в условиях функционирования АС (инструкции, приказы, штатные расписания).
• Методическое обеспечение: Документы, описывающие технологию функционирования АС, методы выбора и применения технических и программных средств.
• Техническое обеспечение: Комплекс технических средств (КТС), включающий ЭВМ, периферийное оборудование, средства связи, датчики, исполнительные механизмы.
• Математическое обеспечение: Совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, используемых для решения задач управления.
• Программное обеспечение: Системное (операционные системы, СУБД) и прикладное (специализированные программы для решения задач АС) ПО.
• Информационное обеспечение: Единая система классификации и кодирования информации, унифицированные документы, базы данных.
• Лингвистическое обеспечение: Совокупность языковых средств (языки программирования, языки запросов, интерфейсы) для общения человека с системой.
• Правовое обеспечение: Нормативные акты, определяющие правовой статус АС, права и обязанности персонала.

Применение

Автоматизированные системы проникли во все сферы человеческой деятельности. В России и других странах они широко используются в:

• Промышленность: Управление производственными линиями, контроль качества, логистика (MES-системы, SCADA-системы).
• Энергетика: Диспетчерское управление энергосистемами, автоматизация подстанций, учёт электроэнергии (АИИС КУЭ).
• Транспорт: Управление движением поездов (на железных дорогах), система «ГЛОНАСС» для мониторинга транспорта, автоматизированные системы продажи билетов.
• Финансы и банковское дело: Автоматизированные банковские системы (АБС), системы дистанционного банковского обслуживания, процессинговые центры.
• Государственное управление: Система «Госуслуги», автоматизированные системы налоговой службы (ФНС России), казначейства, пенсионного фонда.
• Здравоохранение: Электронные медицинские карты (ЭМК), системы управления больницей, телемедицина.
• Образование: Электронные журналы и дневники, системы дистанционного обучения (LMS), автоматизированные системы управления вузом.

Интересные факты

• Первая в мире автоматизированная система управления предприятием (АСУП) на базе ЭВМ была внедрена в 1954 году на заводе General Electric в США (система UNIVAC I).
• В СССР одной из первых крупных АС стала система управления космическими полётами (ЦУП), созданная в 1960-х годах.
• Современные АСУ ТП на крупных промышленных объектах (например, нефтехимических комбинатах) могут содержать сотни тысяч контролируемых параметров и управляющих сигналов.
• Разработка и внедрение крупной корпоративной АС (например, ERP-системы) может занимать от нескольких месяцев до нескольких лет и стоить миллионы долларов.

Критика и вызовы

Несмотря на очевидные преимущества, внедрение и эксплуатация автоматизированных систем сопряжены с рядом проблем:

• Высокая стоимость: Разработка, покупка лицензий, настройка, обучение персонала и поддержка требуют значительных финансовых вложений.
• Сложность интеграции: Часто возникает необходимость объединения разнородных систем разных производителей, что является технически сложной задачей.
• Человеческий фактор: Сопротивление персонала внедрению новых технологий, недостаток квалификации, ошибки операторов.
• Кибербезопасность: Автоматизированные системы, особенно связанные с критической инфраструктурой, являются привлекательной целью для кибератак. Уязвимости в ПО могут привести к серьёзным авариям и утечкам данных.
• Риск «чёрного ящика»: Сложность современных АС может приводить к тому, что оператор перестаёт понимать логику принятия решений системой, что затрудняет контроль и вмешательство в нештатных ситуациях.