Третий вид потоков
Связь полка с батальонами и ротами (вниз) и с дивизией (вверх) — необходимое условие управления ходом боя, взаимодействия частей и подразделений.
Эта связь реализуется средствами информации: приказами, как действовать, отчетами о том, что сделано, какова обстановка (а меняется она беспрерывно).
А может ли вообще существовать какой-нибудь порядок в любой организации, если ее части действуют, не сообразуясь с другими? Есть ли какое-либо средство, чтобы скрепить части в целое, кроме информации, переданной устно, письменно, по телефону, телетайпу, телевизору, в записи на ленту?
Конечно, информация в управлении производством отличается от многих других случаев ее применения. Часы информируют о текущем времени, иллюминация и фейерверк — сигналы праздника, и только. Но светофор на перекрестке, дорожные знаки управляют движением транспорта и пешеходов.
Связи через информацию в производстве представляют собой средства управления и объединения предприятия в единое целое, подобно нервной системе в живых организмах.
Еще в мануфактурный период понимали, что в производстве образуются потоки материалов. С появлением электродвигателей и сетей, проводящих энергию, в XIX— XX веках возникли новые потоки — потоки энергии. Современные предприятия нельзя себе представить без потоков и третьего вида — потоков информации в системе управления. Для переработки материалов служат станки, энергии — двигатели, трансформаторы, информации — ЭВМ и разные специальные аппараты.
Наш век называют веком информации. Не только потому что развилась специальная информационная техника и наука, но и по другой причине: теперь стало понятно, что без информационных процессов невозможны никакие виды сложной совместной деятельности многих людей — пи уличное движение, ни производство, ни торговля, ни государственная, политическая и общественная жизнь, потому что информация устанавливает и закрепляет связи между людьми.
Потоки материалов в производстве сопровождаются потоками информации, пронизывающими всю систему. Между «материалами» и «информацией» существует такая же связь, как между кровообращением и нервной системой, и так же как у человека здоровье, основывается на равновесии между ними. И так же как болезни нервной системы ослабляют организм человека, дефекты системы управления («врожденные» или приобретенные) разлаживают ход работы предприятия, не дают ему действовать в полную силу.
Поток информации почти невидим, но он имеет не меньшее значение, чем потоки материалов и энергии. Растрата ресурсов предприятия может происходить из-за технических недостатков, когда, например, партия изделий оказывается браком. Но причиной может быть и недостаток информации, когда, например, неизвестно, что нужные изделия находятся на складе, и их изготовляют повторно. Рабочий простаивает не только из-за поломки станка, но и если он не знает своей очередной работы, не имеет о ней информации.
Рабочие места оснащают сигнализацией для вызова наладчика, электрика, транспортника, что тоже относится к информации.
Технические недостатки исправляют техническими мерами, а недостатки в информации — в большинстве случаев только мерами в управлении, в том многосложном невидимом сплетении связей, которое пронизывает предприятие и в конечном счете все народное хозяйство.
Между управлением и производством циркулируют чертежи и технические условия, планы, приказы и инструкции, заявки и требования, отчеты о поступлении и расходе материалов, выпуске продукции и ее качестве, о персонале и отработанном им времени, о затратах на каждом участке и многие другие сообщения, документы, т. е. циркулируют потоки информации.
Такие потоки образуются и в самой системе управления — между службами, отделами и т. д., а также и с внешним миром.
На автозаводе им. Лихачева объем ежемесячной исходной информации составляет около 250 млн. знаков. При ее обработке выполняется более 100 млн. арифметических операций. При расчетах заработной платы в течение 2— 3 дней обрабатывается до 40 млн. знаков. Без электронно-вычислительных машин с этими потоками не справиться. Машины должны собирать информацию, принимать ее там, где она рождается, направлять ее, обрабатывать на различных уровнях — в цехе, на заводе, в министерстве, в Совете Министров, между которыми текут по своим каналам потоки информации. Подсчитано, что на разных уровнях управления, от предприятия и его цехов до высших государственных органов, за год проходит свыше 4 млрд, документов.
Информация, документы необходимы, но их стало так много, что обрабатывать их прежним «чернильно-перьевым» способом на крупных предприятиях стало невозможным. К середине нашего века число работников управления во всех развитых странах стало расти значительно быстрее, чем рабочих. Дело в том, что производительность труда в производстве повышалась благодаря новой технологии, механизации и автоматизации труда, а труд инженеров, техников, экономистов оставался мало оснащенным (арифмометры, счетные линейки и другие довольно простые приспособления). В то же время объем их работы возрастал. Ученые подсчитали, что при этих условиях численность аппарата управления росла пропорционально квадрату темпов роста объема и разнообразия производства. В шутке: «Скоро всего населения не хватит для комплектования контор» — была доля правды.
Первый этап — автоматизация управления машинами
Новые решения пришли из области автоматизации производства и военной техники (зенитной артиллерии). Управлять тихоходными станками и станом, прокатывающим стальную проволоку со скоростью 20—30 м/с, автоматическими линиями, высокопроизводительными прессами, современными энергоагрегатами нельзя одинаково. Человек не в состоянии не только вовремя изменить, направить процесс, но нередко даже заметить возникшее отклонение от заданного режима или размера (толщины проволоки, листа) в действии быстроходного агрегата, его неисправность, что грозит остановкой, если не аварией.
Чтобы справиться с управлением машинами, действующими с подобными скоростями при огромных мощностях, давлениях, температурах, требуются автоматические приборы. «Научить» автоматы действовать должна программа, разработанная специалистами.
В экспериментальном цехе токарь работает по чертежу, в котором указано, что сделать, а как действовать, оп додумывает сам. В серийном производстве токарь получает карту технологического процесса, т. е. программу действий, из которой он узнает порядок обработки и требуемый инструмент. При наладке токарно-револьверного станка наладчик устанавливает инструмент в гнезда головки, настраивает станок на нужные подачи и скорости и этим задает станку программу обработки. Токарю-оператору нужно лишь вставлять (заряжать) в патрон очередной пруток материала, подводить и отводить каретку с револьверной головкой и проверять качество деталей. Если подобный станок изготовлен как полуавтомат, то оператор только наблюдает за его работой, проверяя детали, вовремя заряжает прутком, так как программа действий, заданная станку, здесь более полная, чем в предыдущем случае. Программу составляют и на операции по контролю качества изделий.
А нельзя ли управление станком полностью передать машине, заложив в нее программу, например, в виде перфорированной ленты? Можно. На ленте записывают числа, служащие «командами» механизмам станка для выполнения обработки определенной детали. Этих станков с числовым программным управлением все больше выпускают наши станкостроительные заводы.
Так управлять можно и группами оборудования, даже в нескольких цехах. На трех линиях главного конвейера Волжского автомобильного завода собирают одни и те же машины, но с разнообразными особенностями и окраской. Каждому кузову требуется только определенная «начинка». Поэтому движение всех деталей и узлов на сборку запрограммировано так, что они встречаются со своим кузовом точно по расписанию.
Программа действий и обратная связь
Здесь «команды» механизмам исполнить определенное действие подают уже управляющие автоматические устройства по заложенной в них программе. Однако десятки разнообразнейших причин могут помешать правильному их выполнению: износ или поломка частей механизмов, неточность, просто загрязнение их или обрабатываемых (собираемых) изделий и т. д. Тогда очередная «команда» не будет выполнена. Автомат, «не зная» об этом, будет продолжать подавать их, что теряет всякий смысл, вернее, наносит вред. Нужны сообщения-сигналы о том, как выполняются команды, что происходит в действительности, т. е. то, что называется «обратная связь».
Принцип обратной связи, в автоматике по крайней мере, так же стар, как регулятор вращения вала паровой машины; при превышении скорости вращения вала шары регулятора под действием центробежной силы расходятся, поднимают рычаг и прикрывают клапан, уменьшая подачу пара, что снижает скорость вращения, или наоборот.
Если можно заранее продумать линию поведения совокупности аппаратов и машин, то ее можно нанести на программную ленту, которая будет управлять ими в соответствии с показаниями приборов, регистрирующих выполнение предыдущих команд и состояние всей системы.
Такой режим уже установлен на нефтеперегонных заводах и других предприятиях с непрерывными процессами (прокатка проволоки и белой жести, бумажные и химические производства и др.). На автоматической линии непрерывной сборки, например на 1-м ГПЗ, где применена подобная техника, опробование изделий, анализ результатов и команды, исправляющие ошибки, поручаются электронной вычислительной машине.
В преддверии современной научно-технической революции появилось важнейшее изобретение — электронная лампа. Изобретение ее привело к созданию универсального устройства, способного лучше и дешевле, чем с помощью механических и электромеханических средств, регулировать большие токи слабыми. Достаточно такого энергетического уровня, как в обычных радиоприемниках, чтобы управлять тяжелейшими машинами, например, прокатными станами.
Новый вид машин
Обратная связь, электронная лампа и программирование сделали возможным создание автоматических устройств самых различных типов.
Мощность первых паровых насосов равнялась мощности десяти волов. Автомобиль передвигается примерно в 10 раз быстрее лошади, а самолет — в 10—15 раз быстрее железнодорожного экспресса. Использование ЭВМ знаменует еще более крупный шаг в техническом развитии. Считается, что механические средства, двигатели увеличивают физические силы рабочего в среднем в тысячу раз, а электронная техника усиливает умственные возможности в миллион раз. Если все созданные до этого автоматические устройства осуществляли усиление энергии: громкоговоритель усиливает слабый сигнал, лебедка помогает человеку поднимать грузы, токарные станки увеличивают способности человека направленно и точно прикладывать энергию к обрабатываемому материалу, — то теперь появились новые виды машин, усиливающие возможности умственной работы. Так, например, при управлении линией поточной сборки машина может теперь «заботиться» о повседневном контроле качества, как и о производственном процессе. Данные учета, поступающие из машины или со сборочной линии, можно послать прямо в вычислительную машину.
Другие данные могут вводиться в вычислительную машину время от времени человеком, однако большая часть расчетных, счетных и подобных работ может выполняться машинами.
Можно сказать, что использование вычислительной техники во всех областях есть один из определяющих факторов современной научно-технической революции. Высказывается мнение, что без усиления умственной деятельности с помощью электронной техники люди не будут в состоянии справиться со сложностью задач (включая управление предприятиями), возникающих при современном развитии техники и экономики.
АСУП — это новое в управлении
Три фигуры олицетворяют три стадии, которые прошла организация предприятия: мастер с записной книжкой в кармане; инженер со счетной линейкой, арифмометром и телефоном на столе; высокообразованный руководитель, за которым стоит вычислительный центр, оснащенный современной вычислительной техникой и системой связи.
Первый из них распоряжался в цехе всем. Назначал работы и распределял их по станкам и рабочим, руководствуясь чертежами и своим опытом, нередко сам принимал на работу и увольнял рабочих. Это стадия зарождения заводов, фабрик.
Вторая фигура характерна для крупной промышленности, с развитым разделением труда и в производстве и в управлении, когда в цехи приходило задание, предварительно разработанное в части технологии, норм и др. Рядом с технологом появился специалист, распределяющий работы по участкам (рабочим местам) и назначающий сроки ее выполнения.
В третьей, современной стадии все большую роль в управлении производством играет оснащение машинами не только цехов, но и тех органов, которые руководят ими и всем предприятием. Однако как самый лучший станок принесет пользу в том случае, если правильно определят его место в производственном процессе, так и новое, главным образом электронное оборудование должно вписаться в процесс (систему) управления, стать его необходимой частью.
Самолеты, поезда, суда действуют успешно только тогда, когда разработаны маршруты, планы, расписания движения, налажена связь между портами, станциями и другие стороны организации. А от дорогой автоматизированной вычислительной техники можно получить большой эффект, лишь если продумана вся система управления и место в ней этой техники. Ее называют «автоматизированной системой управления производством» — АСУП.
Когда начинают применять современную технику при руководстве производством, то внешне схема меняется мало. Добавляется, конечно, новый орган — вычислительный центр — и уточняется круг работ каждого звена управления. Но методы работы отделов изменяются. Так, расчет годового плана завода приборов прежним способом занимает у 5—7 экономистов не менее 3—4 недель, а на ЭВМ примерно 2 часа. Чтобы найти решение, отвечающее нуждам народного хозяйства и наиболее экономичное для предприятия, нужно просчитать два, три или больше вариантов плана, и тогда лишь останавливаются на наилучшем, т. е. оптимальном, варианте.
Откуда же электронная счетная машина «знает», как вести сложные плановые расчеты? Нужна, как и для станков-автоматов, программа, но еще более сложная. Составляют ее программисты — новые специалисты, владеющие математикой, знающие устройство ЭВМ и ее действие, язык программы должен быть понятен машине.
Обычный станок «слушается» команды, когда токарь передвигает рычаги, меняя скорость или подачу, вращает маховичок, подвигая каретку суппорта, — это «язык» управления станком. Текст телеграммы передают кодированными электрическими импульсами. ЭВМ слушается команд, записанных на ленте с пробитыми отверстиями. Комбинации этих отверстий отвечают определенным командам — сложить или перемножить введенные в машину данные, сравнить числа между собой, передать полученные величины из одного блока машин в другой, выдать результат, остановить машину.
Отметим попутно появление новых специальностей — операторов по пробивке отверстий на ленте и карточках и контролеров этих документов, не говоря уже о техниках по эксплуатации ЭВМ и некоторых других работниках нового профиля.
Все команды, выполняемые машиной, обозначают кодами. Они и составляют «язык», на котором пишут программу, «понятную» машине.
Алгоритм
Но программисты — не экономисты, у них нет знаний и опыта разработки планов. Для того чтобы выдать машине программу, нужно связать тех и других, что поначалу совсем не легко. Связующим звеном служит алгоритм, он содержит правила и последовательность решения задачи расчета плана, так же как технологи дают программистам предписание, как изготовить детали на станке с программным управлением.
Под алгоритмом понимают точное предписание, определяющее процесс преобразования исходных данных в искомый результат (поэтому, например, таблица умножения — не алгоритм, так как результат уже дан, а правила умножепия многозначных чисел «столбиком» — алгоритм).
Когда мы описываем кому-нибудь порядок выполнения любого процесса, будь то обработка изделия или составление плана, то, вольно или невольно, опускаем подробности, полагая, что наш слушатель сам сообразит, как выполнить то, о чем мы недосказали. Но машина ничего не «думает», и любой пропуск или неточность в описании всех элементов процесса вызовет ошибку в работе машины. Вот почему алгоритм и затем программа ЭВМ должны быть тщательно продуманы.
Машинная программа — это описание алгоритма решения задачи на языке машины в терминах тех элементарных операций, которые она может понимать и выполнять. Основная трудность заключается в расчленении сложных операций, входящих в алгоритм, на простые машинные операции.
Вспомним далее, что, прежде чем составлять порядок (алгоритм) изготовления детали, технолог получает все необходимые сведения о материале, который нужно обработать. Так же и экономист; его материал — это данные, исходя из которых строят план производства. Таких материалов требуется немало: кроме программы выпуска продукции, нужны нормы расхода материалов и труда, цены и расцепки, состав оборудования цехов, сведения о кадрах и ряд других.
Уже появляются такие ЭВМ, которые обладают новым свойством — совершенствовать программу с учетом опыта расчетов по предыдущим программам, — самонастраивающиеся системы машин. Новые ЭВМ сами разрабатывают программу для ЭВМ.
Банк информации
Эти данные в определенной системе хранят и постоянно обновляют, они образуют информационный, т. е. нормативно-справочный, фонд. Место ему — в вычислительном центре; он содержит исходные данные не только для планово-экономических, но и для технических расчетов.
Только часть информационного фонда относится к одному предприятию, некоторые другие данные, хранимые в фонде, одинаково годятся и нужны многим предприятиям и отраслям промышленности. Таковы, например, цены на топливо, металлы, другие материалы, а также изделия общего применения, их технические характеристики; тарифы на провоз грузов и др. Поэтому подготавливается создание центральных организаций «банков информации», выдающих данные с помощью мощных ЭВМ через специальные или общие каналы связи. Производство информации значит теперь то же, что производство энергии; питать ею предприятие следует не только из малых местных баз, но и из мощных центров, подобно ГЭС или ГРЭС, связанных общегосударственными сетями.
АСУП представляет собой большую систему (само предприятие, как мы видели, является большой сложной системой). Каждая большая система включает ряд подсистем; с одной стороны, это цехи, с другой — отделы или функциональные службы, с третьей — сам вычислительный центр — душа автоматизированной системы управления производством.
Наш организм — тоже большая система: с одной стороны, такие его части, как руки, ноги, корпус, голова, с другой стороны, функциональные системы — кровеносная, пищеварительная, нервная, которые связаны с деятельностью всех частей тела. Так же и функциональные службы, и вычислительный центр предприятия связаны со всеми цехами, отделами и службами.
Принципы автоматизации включают систему обратной связи. Она применяется и в АСУП — ход выполнения планов, рассчитанных с помощью ЭВМ, регулярно сообщается управлению в виде отчетов, сводок о выполнении заданий, сигналов, что позволяет вносить поправки в последующие задания, учитывая эти сообщения которые и служат обратной связью в системе управления производством.
Итак, применение математических методов и вычислительных средств облегчает и ускоряет расчеты, составление и анализ отчетов, выбор вариантов. Но эти методы и средства не заменяют продуманного суждения, хорошего решения, которые доступны только людям — руководителям, опирающимся на совет и помощь коллектива.
