Automatyka vs. Automatyzacja
Mogłoby się wydawać, że automatyka i automatyzacja powinny działać na zasadzie ścisłej współpracy. Jest to pogląd nie tylko naiwny, ale również szkodliwy, ponieważ w prawidłowo działającym systemie rynkowym interesy obu tych dziedzin muszą być przeciwstawne.
Dyscypliną obejmującą całokształt osiągnięć teoretycznych i technologicznych w zakresie wytwarzania i stosowania aparatury pomiarowo-sterującej jest automatyka. Z punktu widzenia automatyki działalność techniczna związana z instalacją aparatury pomiarowo-sterującej w zakładach przemysłowych jest domeną automatyzacji. Automatyka i automatyzacja pozostają w określonej relacji, która jest podstawą do oceny poziomu nowoczesności zakładów przemysłowych.
Automatyka jako dyscyplina wyznacza skalę nowoczesności dla automatyzacji zakładów przemysłowych, przy czym poziom nowoczesności należy rozumieć jako zbiór najnowszych rozwiązań w dziedzinie automatyki. Z punktu widzenia automatyzacji poziom nowoczesności jest granicą, której nie da się przekroczyć bez rozwoju samej automatyki. Mogłoby się wydawać, że automatyka i automatyzacja powinny działać na zasadzie ścisłej współpracy. Jest to pogląd nie tylko naiwny, ale również szkodliwy, ponieważ w prawidłowo działającym systemie rynkowym interesy obu tych dziedzin muszą być przeciwstawne.
Stała motywacja zakładów przemysłowych do inwestowania w automatyzację jest konsekwencją działania konkurencji. W wyniku tych inwestycji zmniejsza się dystans technologiczny konkurentów do wyznaczonego przez automatykę poziomu nowoczesności (PN). Jednak zbyt długie utrzymywanie niezmienionej wartości PN może spowodować, że poziom automatyzacji (PA) konkurujących zakładów zrówna się z tą wartością (PA = PN) i w rezultacie zmniejszy się popyt na aparaturę wytwarzaną w dziale automatyki do poziomu niezbędnego dla konserwacji i bieżących napraw. Zakłady nie są wtedy zainteresowane zakupem nowej aparatury o niezmienionym poziomie nowoczesności, ponieważ takie inwestycje nie dają przewagi nad konkurentami, a poniesione koszty nie zwracają się. Spadek popytu na aparaturę powoduje proporcjonalne zmniejszenie dochodów w dziale automatyki.
Reguła 1.: w warunkach wolnego rynku, przy niezmienionym poziomie nowoczesności wyznaczonym przez automatykę, popyt na aparaturę pomiarowo-sterującą systematycznie maleje.
Jedynym sposobem zmiany tej sytuacji jest podnoszenie poziomu nowoczesności. Zmusza to dział automatyki do ponoszenia kosztów badań naukowych i poszukiwania nowych technologii. Dzięki temu poziom nowoczesności systematycznie podnosi się. Skokowa zmiana poziomu nowoczesności, nazywana rewolucją naukowo-techniczną, jest wynikiem przełomowych odkryć naukowych lub wynalazków.
Reguła 2.: w warunkach wolnego rynku poziom nowoczesności wyznaczony przez automatykę podnosi się nieustannie, systematycznie lub skokowo.
Automatyka, automatyzacja, wolny rynek oraz relacje pomiędzy tymi dziedzinami tworzą system, który działa automatycznie (samoczynnie), dzięki procesom regulacji w pętli sprzężenia zwrotnego. Będzie nazywany rynkowym systemem automatyzacji zakładów przemysłowych (RSA). Pojęcie systemu jest niezwykle prosto i precyzyjnie określone w ujęciu cybernetycznym. Ujęcie to polega na analizie badanych obiektów złożonych z elementów powiązanych ze sobą przez relacje w jedną całość nazwaną systemem. Systemowe podejście do rozpatrywanych obiektów umożliwia efektywne ich badanie, dzięki temu że cybernetyka nie zajmuje się konstrukcjami (z czego coś jest zrobione), lecz funkcjami (jak coś działa).
Do określenia pojęcia systemu w ujęciu cybernetycznym potrzebne są niżej podane definicje.
Definicja 1.: cybernetyka to nauka o sterowaniu. Z definicji tej wynika, że wszystko, co jest związane ze sterowaniem, wchodzi w zakres cybernetyki.
Definicja 2.: system to zbiór elementów i zachodzących między nimi relacji w procesie sterowania.
Definicja 3.: struktura systemu to zbiór relacji zachodzących między elementami systemu.
Uwaga: zapożyczone z cybernetyki definicje systemu i jego struktury (def. 2. i def. 3.) są skonstruowane w oparciu o logikę matematyczną przez powiązanie pojęcia zbioru elementów z pojęciem relacji. Działanie każdego systemu można przedstawić za pomocą schematu ideowego, na którym elementy i zachodzące między nimi relacje są symbolami graficznymi. Przedstawiony na rys. 1. schemat ideowy jest równoważny podanemu wyżej opisowi słownemu rynkowego systemu automatyzacji zakładów przemysłowych.
Definicje elementów systemu RSA
Automatyka jest dyscypliną obejmującą całokształt osiągnięć teoretycznych i technologicznych w zakresie wytwarzania i stosowania aparatury pomiarowo-sterującej. Automatyka obejmuje również zakłady produkujące aparaturę pomiarowo-kontrolną i sterującą.
Automatyzacja jest działalnością techniczną związaną z instalacją aparatury pomiarowo-kontrolnej i sterującej w zakładach przemysłowych.
Komparator poziomu automatyzacji (K) to element porównujący poziom nowoczesności wyznaczony przez automatykę (PN) z poziomem automatyzacji danego zakładu (PA).
Wolny rynek to przestrzeń wymiany dóbr, gdzie kwestie ceny, wielkości i struktury produkcji, konsumpcji, sposobu wytwarzania i adresowania powstałych dóbr są wyłącznie wypadkową nieregulowanych decyzji autonomicznych uczestników tej przestrzeni (producentów i klientów).
System RSA zawiera następujące relacje: PN, PodażA, PopytA, PA1, …PAn, Potrzeby1, …Potrzeby n, Zakupy1, …Zakupy n. Elementy systemu RSA są połączone 3(n+1) relacjami, gdzie n oznacza liczbę zakładów.
Definicje relacji w systemie RSA
PN ? Poziom nowoczesności określa najnowsze osiągnięcia w Automatyce. Informacja ta jest przekazywana z Automatyki jednocześnie do wszystkich komparatorów poziomu automatyzacji (K1-Kn).
PodażA ? Automatyka wprowadza na Wolny rynek aparaturę pomiarowo-kontrolną i sterującą. To relacja zbiorcza i dotyczy konkurujących ze sobą producentów aparatury.
PopytA ? Automatyka otrzymuje informacje z Wolnego rynku o tym, jaki jest popyt zakładów na opracowaną i wyprodukowaną aparaturę w zakresie asortymentu oraz ilości. Informacje te dotyczą również problemów technologicznych, jakie mają zakłady oraz opinii o dotychczas produkowanej aparaturze.
PA ? zakłady przekazują informacje o aktualnym poziomie wprowadzonej u siebie automatyzacji do komparatora K.
Potrzeby ? Informacja o potrzebach danego zakładu w zakresie aparatury jest różnicą między poziomem nowoczesności (PN) wyznaczonym przez Automatykę i aktualnym poziomem automatyzacji.
PA w danym zakładzie, Potrzeby = (PN ? PA). Informacja ta określa dystans dzielący automatyzację danego zakładu od poziomu PN.
Zakupy ? Wprowadzona na rynek aparatura jest kupowana przez poszczególne zakłady w tempie zależnym od indywidualnych potrzeb i możliwości danego zakładu.
Działanie systemu RSA
Struktura systemu składa się z pętli regulacyjnej typu A oraz n pętli regulacyjnych typu Z. Pętla regulacyjna typu A działa w następujący sposób: Automatyka wprowadza na Wolny rynek aparaturę wytwarzaną przez konkurujących ze sobą producentów za pośrednictwem relacji zbiorczej PodażA. Wielkość podaży jest równa sumie Potrzeb wszystkich zakładów w zakresie Automatyzacji: PodażA = Potrzeby1+…Potrzeby n. Informacja o aktualnym poziomie nowoczesności jest przekazywana jednocześnie do wszystkich zakładów za pośrednictwem relacji PN. Relacja ta jest związana z działem naukowo-technicznym w Automatyce. Poziom potrzeb zakładów przemysłowych jest określany w pętlach regulacyjnych typu Z, które we wszystkich zakładach mają identyczną strukturę.
Pętle regulacyjne Z działają w następujący sposób: Komparator K porównuje poziom automatyzacji PA danego zakładu z poziomem nowoczesności PN, a następnie przekazuje na Wolny rynek informacje o aktualnej różnicy PN ? PA za pośrednictwem relacji Potrzeby. Dział Automatyzacji zakładu dokonuje zakupów aparatury na Wolnym rynku za pośrednictwem relacji Zakupy w tempie zależnym od indywidualnych potrzeb i możliwości danego zakładu. W wyniku tych zakupów poziom automatyzacji PA każdego zakładu rośnie. Przy stałym poziomie nowoczesności PN różnica (PN ? PA) określająca Potrzeby maleje, co jest równoznaczne ze zmniejszeniem się popytu na aparaturę produkowaną w dziale Automatyki i jest zgodne z podaną wyżej Regułą 1.
Równowaga przeciwstawnych sił
Działanie Reguły 1. jest niekorzystne z punktu widzenia Automatyki, ponieważ zmniejszanie się popytu jest równoznaczne z proporcjonalnym zmniejszaniem się dochodów. Niekorzystny wpływ Reguły 1. na wielkość popytu musi być skompensowany z inicjatywy Automatyki poprzez podnoszenie poziomu PN w taki sposób, aby różnica (PN ? PA) określająca Potrzeby nie malała. Warunek ten jest spełniony, gdy PN > PA. Metoda systematycznego wzrostu poziomu nowoczesności polega na utrzymywaniu stałej wartości (PN ? PA) > 0 poprzez zwiększanie PN w takim samym tempie, w jakim maleje PA, a więc systematycznie zgodnie z Regułą 1. Systematyczne podnoszenie poziomu PN polegające na udoskonalaniu produkowanej aparatury w ramach aktualnych osiągnięć teoretyczno-technologicznych ma ograniczone możliwości. Radykalnym rozwiązaniem problemu jest skokowe podniesienie poziomu PN poprzez wykorzystanie odkryć naukowych i wynalazków zgodnie z Regułą 2.
Należy zauważyć, że z punktu widzenia Automatyzacji zakładów korzystna jest Reguła 1., zaś niekorzystna Reguła 2. Wynika to z faktu, że Reguła 2. zmusza zakłady do ponoszenia nakładów na automatyzację, zaś Reguła 1. systematycznie zmniejsza te wydatki. Z punktu widzenia Automatyki jest odwrotnie – Reguła 2. jest korzystna, ponieważ zwiększa popyt na aparaturę, zaś Reguła 1. jest niekorzystna, ponieważ zmniejsza popyt. Wniosek: postęp techniczny jest spowodowany równoważeniem się na Wolnym rynku przeciwstawnych interesów Automatyki i zakładów przemysłowych wprowadzających Automatyzację.
Ofiary podporządkowania strukturalnego
W warunkach wolnego rynku postęp techniczny nie wynika z jakiegokolwiek porozumienia między automatyką i automatyzowanymi zakładami. Wręcz odwrotnie, jest rezultatem ostrej walki konkurencyjnej na wolnym rynku, gdzie jedynym celem jest zysk. Nowoczesność procesów technologicznych może być oceniana z wielu punktów widzenia. To powoduje, że proces automatyzacji zakładów przemysłowych danego kraju jest również uwarunkowany wieloma czynnikami subiektywnymi – strukturalnymi, gospodarczymi, politycznymi, geograficznymi, a nawet kulturowymi. Czynniki subiektywne mogą spowodować istotne zniekształcenia struktury RSA, co miało miejsce w procesie automatyzacji zakładów przemysłowych w Polsce w pierwszej połowie lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku. Otwieranie się Polski na Zachód wymusiło racjonalizację produkcji pod kątem obniżania kosztów i podnoszenia jakości. Automatyzacja zakładów przemysłowych odbywała się w oparciu o aparaturę sprowadzoną z Europy Zachodniej. Konieczność przyspieszenia tempa automatyzacji wynikała z potrzeby szybkiego dostosowania zakładów produkcyjnych do pojawiającej się konkurencji na rynku krajowym. Pomimo poniesionych kosztów na unowocześnienie produkcji (poprzez automatyzację) wiele zakładów i tak upadło.
Specyfika automatyzacji w Polsce w całej dekadzie lat dziewięćdziesiątych polegała na tym, że zrealizowano ją w oderwaniu od istniejących struktur automatyki krajowej. W tym okresie nastąpił prawie całkowity upadek zakładów produkujących aparaturę pomiarowo-kontrolną wraz z kompleksem polskiego przemysłu elektronicznego. Bezpośrednim powodem tego upadku był istniejący dystans technologiczny w stosunku do Zachodu, ale równie ważną przyczyną była niczym niehamowana determinacja zakładów w dążeniu do zwiększenia konkurencyjności za wszelką cenę i brak jakiejkolwiek dbałości orozwój rodzimego zaplecza aparaturowego.Procesu tego nie można było zatrzymać, ponieważ scentralizowane w poprzednim okresie struktury branży aparaturowej nie były zdolne dostosować się do warunków rynkowych. W wyniku zaniechania działań w zakresie restrukturyzacji automatyki polskie zakłady przemysłowe znalazły się w sytuacji strukturalnego podporządkowania w systemie RSA. Podporządkowanie polega na tym, że zakłady zależne strukturalnie porównują własny poziom automatyzacji z poziomem automatyzacji zakładów niezależnych, ponieważ nie mają bezpośredniego kontaktu z aktualnym poziomem nowoczesności PN. System na rys 2. przedstawia taką właśnie sytuację. Poziom automatyzacji zakładów zależnych jest zawsze niższy od poziomu automatyzacji zakładów niezależnych. Przy czym różnica ta jest mała w okresie stagnacji poprzedzającym skokową zmianę poziomu nowoczesności. Sytuacja zakładów zależnych zmienia się na bardzo niekorzystną w czasie skokowego wzrostu poziomu nowoczesności, gdy wzmaga się walka konkurencyjna.
Zdzisław Sobczak, specjalista konstruktor, od 1993 r. właściciel Zakładu Aparatury Pomiarowej i Sterującej WISO (www.wiso.pl), zajmującej się opracowywaniem i wdrażaniem do przemysłu aparatury pomiarowo-sterującej. Uprzednio pracownik Politechniki Warszawskiej (Wydział Elektroniki), Zakładu Aparatury Naukowej UNIPAN, Instytutu Geodezji i Kartografii, Instytutu Chemii Przemysłowej, Polskiego Komitetu Normalizacji Miar i Jakości (obecnie Główny Urząd Miar). Osiągnięcia: między innymi dwie nagrody I-go stopnia ?Za wybitne osiągnięcia naukowe i techniczne?.
