Системы автоматизации научных исследований

 Эффективность создания и эксплуатации автоматизированных производственных систем обеспечивается интеграцией таких автоматизированных систем как АСНИ,САПР ,САПР ТП,АСУ,АСУ ТП. За рубежом эти системы получили название CIM (Computer Integrated Manufacturig).Опыт создания информационно-измерительных систем и информационно-управляющих систем на основе широкого использования ЭВМ показал, что проблемы создания систем автоматизации в науке, технике и производстве решаются на основе разработки общих методов и средств автоматизации в виде информационно-вычислительных систем с магистрально-модульной структурой. Этим обеспечивается создание систем автоматизации измерения, управления, сбора и анализа данных в реальном масштабе времени с требуемыми характеристиками.

Опережающий уровень развития и решения задач автоматизации в фундаментальных научных исследованиях по сравнению с автоматизацией технологических процессов предъявляет повышенные требования к системам автоматизации и стимулирует их развитие.

При этом требуется обеспечивать такие параметры как:

высокое быстродействие сбора данных,

высокая точность средств измерения,

большая плотность монтажа (микроминиатюризация)в целях увеличения числа каналов измерений,

высокая производительность средств сбора и анализа данных и т. д.

В свою очередь результаты законченных НИР часто открывают новые возможности в технологии микроэлектроники, в развитии средств связи, систем сбора и анализа данных.Это можно характеризовать как регенеративный цикл развития.

Этапы автоматизации исследований.

В научных исследованиях обычно выделяют десять основных этапов, подлежащих автоматизации (рис. 9.1).

На основе теоретических расчетов и гипотез (1) эксперимента­тор планирует проведение эксперимента (2), выбирает необ­ходимые методы и средства автоматизации измерений, а также определяет потребности в разработке новых средств (3).Создание систем автоматизации ведется специалистами в соответствии с требованиями эксперимента и в тесном контакте с заказчиками.

Этап настройки аппаратуры (4), ее проверки осуществляют совместно с заказчиком на примере типовых задач из дан­ного класса. После отладки системы проверяют ее инстру­ментальные характеристики и калибруют. На этапе измерений и накопления экспериментальных данных (5) требуется текущий контроль за информацией (6), ко­торый осуществляют на экранах дисплеев с помощью ЭВМ. В отдельных задачах осуществляют оперативную обработку и принятие решений (7) в целях отбора и сжатия данных для последующего анализа, в других — вводят ре­жим управления ходом эксперимента по результатам об­работки. На следующем этапе систематизируют экспери­ментальную информацию (8), сравнивают с теоретическими расчетами и гипотезами. На последнем этапе получают научную информацию, которую используют в качестве выводов и рекомендаций для техники, технологии и произ­водства (в прикладных областях исследований), или систе­матизируют и вводят в информационно-поисковые системы (банки данных) (10) для хранения и последующего доступа (в фундаментальных исследованиях). Затем на основе по­лученной информации строят новые гипотезы и т. д.

Рис. 9.1. Этапы научных исследований (а) и структурная схема мо­дульной системы автоматизации (б):

М — функциональный модуль (прибор для измерения или управления); КС-контроллер секции для сопряжения с машиной; НМД — накопители на

магнит­ных дисках; НМЛ — накопители на магнитных лентах.

Таким образом, осуществляется замкнутый цикл реге­неративного развития и получения новых знаний, в кото­ром в настоящее время автоматизация играет решающую роль. Законы физики и другие количественные законы природы и их адекватность предсказываемым моделям не могут быть окончательно установлены и проверены без систем автоматизации измерений, результаты которых от­крывают пути:

создания новых средств (в технике, техно­логии и в прикладных областях физики), исследованиях ок­ружающей природы,

создания и исследования образцов новой техники и автоматизации технологических процессов.

Для успешного решения таких задач требуется разработ­ка дорогостоящих средств измерительной и вычислитель­ной техники, средств сопряжения, связи и управления, что привело к необходимости разработки методологии созда­ния систем автоматизации при широкой унификации и стан­дартизации технических и программных средств.