Automatyzacja w życiu codziennym

1016

Poza zastosowaniami produkcyjnymi technologii automatyzacji, odnotowano znaczące osiągnięcia w takich dziedzinach jak komunikacja, transport, przemysł usługowy i produkty konsumenckie. Niektóre z bardziej znaczących zastosowań zostały opisane w tej sekcji.

Komunikacja

Jednym z najwcześniejszych praktycznych zastosowań automatyki było przełączanie telefoniczne. Pierwsze aparaty łączeniowe, wynalezione pod koniec XIX wieku, były prostymi mechanicznymi przełącznikami, które były zdalnie sterowane przez użytkownika telefonu, naciskającego przyciski lub przekręcającego pokrętło na telefonie. Nowoczesne elektroniczne systemy komutacji telefonicznej bazują na wysoce zaawansowanych komputerach cyfrowych, które realizują takie funkcje jak: monitorowanie tysięcy linii telefonicznych, określanie, które linie wymagają obsługi, zapamiętywanie cyfr każdego wybieranego numeru telefonu, zestawianie wymaganych połączeń, wysyłanie sygnałów elektrycznych do dzwonienia na telefon odbiorcy, monitorowanie połączenia w trakcie jego realizacji oraz odłączanie telefonu po zakończeniu rozmowy. Systemy te są również wykorzystywane do naliczania czasu i rachunków za połączenia płatne oraz do przekazywania informacji rozliczeniowych i innych danych związanych z działalnością biznesową firmy telefonicznej. Oprócz różnych wymienionych funkcji, najnowsze systemy elektroniczne automatycznie przekazują połączenia na numery zastępcze, oddzwaniają do użytkownika, gdy zajęte linie stają się wolne, a także świadczą inne usługi dla klientów w odpowiedzi na wybierane kody. Systemy te wykonują również testy funkcjonalne własnych operacji, diagnozują problemy, gdy się pojawią oraz drukują szczegółowe instrukcje dotyczące napraw.

Inne zastosowania automatyki w systemach łączności obejmują sieci lokalne, satelity komunikacyjne oraz automatyczne maszyny do sortowania poczty. Lokalna sieć lokalna (LAN) działa jak automatyczna firma telefoniczna w ramach jednego budynku lub grupy budynków. Lokalne sieci lokalne są zazwyczaj zdolne do przekazywania nie tylko głosu, ale także cyfrowych danych pomiędzy terminalami w systemie. Satelity komunikacyjne stały się niezbędne do przekazywania sygnałów telefonicznych lub wideo na duże odległości. Komunikacja taka nie byłaby możliwa bez automatycznych systemów naprowadzania, które umieszczają i utrzymują satelity na wcześniej ustalonych orbitach. Automatyczne maszyny do sortowania poczty zostały opracowane do użytku w wielu urzędach pocztowych na całym świecie w celu odczytywania kodów na kopertach i sortowania kopert w zależności od miejsca przeznaczenia.

Transport

Automatyka jest stosowana na różne sposoby w branży transportowej. Zastosowania obejmują systemy rezerwacji linii lotniczych, automatycznych pilotów w samolotach i lokomotywach oraz systemy miejskiego transportu masowego. Linie lotnicze wykorzystują komputerowe systemy rezerwacji do ciągłego monitorowania statusu wszystkich lotów. Dzięki tym systemom, agenci biletów w szeroko rozproszonych miejscach mogą w ciągu kilku sekund uzyskać informacje o dostępności miejsc na dowolny lot. Systemy rezerwacji porównują zapytania o miejsce ze statusem każdego lotu, przyznają miejsce, gdy jest ono dostępne, i automatycznie aktualizują pliki statusu rezerwacji. Pasażerowie mogą nawet otrzymać przydzielone im miejsca z dużym wyprzedzeniem przed odlotem.

Prawie wszystkie komercyjne samoloty są wyposażone w przyrządy zwane automatycznymi pilotami. W normalnych warunkach lotu systemy te prowadzą samolot po wcześniej wyznaczonej trasie, wykrywając zmiany orientacji samolotu i kierując go z żyroskopów i podobnych urządzeń oraz dostarczając odpowiednie sygnały sterujące do układu sterowania samolotu. Automatyczne systemy nawigacyjne i systemy lądowania według wskazań przyrządów działają z wykorzystaniem sygnałów radiowych z nadajników naziemnych, które zapewniają statkowi powietrznemu wskazówki dotyczące kursu do naprowadzania. Kiedy samolot znajduje się w obrębie schematu ruchu dla kontroli naziemnej, kontrolę przejmuje zwykle jego pilot – człowiek.

Przykładami zautomatyzowanego transportu kolejowego są amerykańskie systemy masowego transportu miejskiego, takie jak BART (Bay Area Rapid Transit) w San Francisco; MARTA (Metropolitan Atlanta Rapid Transit Authority) w Atlancie, Ga.; oraz Metrorail w Waszyngtonie, D.C. System BART służy jako użyteczny przykład; składa się z ponad 75 mil (120 kilometrów) torów, a około 100 pociągów kursuje w godzinach szczytu między około 30 stacjami. Pociągi osiągają czasem prędkość 80 mil na godzinę, a odstępy między pociągami wynoszą zaledwie 90 sekund. W każdym pociągu jest jeden operator, który pełni rolę obserwatora i komunikatora i który w razie awarii może wyłączyć system automatyczny. System automatyczny chroni pociągi, zapewniając bezpieczną odległość między nimi i kontrolując ich prędkość. Inną funkcją systemu jest kontrolowanie tras pociągów oraz dokonywanie korekt w eksploatacji każdego pociągu, aby cały system działał zgodnie z harmonogramem.

Gdy pociąg wjeżdża na stację, automatycznie przekazuje swoją identyfikację, cel podróży i długość, zapalając w ten sposób tablicę informacyjną dla pasażerów i przekazując informacje do centrów sterowania. Sygnały są automatycznie zwracane do pociągu w celu regulacji jego czasu na stacji i czasu jazdy do następnej stacji. Na początku dnia ustalany jest idealny rozkład jazdy; w miarę upływu dnia porównuje się osiągi każdego pociągu z rozkładem jazdy i w razie potrzeby wprowadza się korekty do eksploatacji każdego pociągu. Cały system jest kontrolowany przez dwa identyczne komputery, tak więc jeśli jeden z nich ulegnie awarii, drugi przejmuje pełną kontrolę. W przypadku całkowitej awarii komputerowego systemu sterowania, system powraca do sterowania ręcznego.

Branże usługowe

Automatyzacja przemysłów usługowych obejmuje asortyment aplikacji tak różnorodnych jak same usługi, które obejmują opiekę zdrowotną, bankowość i inne usługi finansowe, administrację rządową i handel detaliczny.

W służbie zdrowia znacznie wzrosło wykorzystanie automatyzacji w postaci systemów komputerowych w celu poprawy usług i odciążenia personelu medycznego. W szpitalach terminale komputerowe na każdym piętrze opieki pielęgniarskiej rejestrują dane dotyczące stanu pacjenta, podawanych leków i innych istotnych informacji. Niektóre z tych systemów są wykorzystywane do wykonywania dodatkowych funkcji, takich jak zamawianie leków w aptece szpitalnej i wzywanie sanitariuszy. System zapewnia oficjalny zapis opieki pielęgniarskiej nad pacjentem i jest wykorzystywany przez personel pielęgniarski do sporządzania raportów w czasie zmian. System komputerowy jest połączony z biurem biznesowym szpitala, dzięki czemu możliwe jest dokonywanie odpowiednich opłat na konto każdego pacjenta za świadczone usługi i dostarczane leki.

Robotyka będzie prawdopodobnie odgrywać rolę w przyszłych systemach świadczenia opieki zdrowotnej. Praca wykonywana w szpitalu przez pielęgniarki, sanitariuszy i podobny personel obejmuje pewne zadania, które są rutynowe i powtarzalne. Zadania, które mogą być zautomatyzowane przy użyciu robotów, obejmują robienie łóżek, dostarczanie pościeli i przenoszenie zapasów między lokalizacjami w szpitalu. Roboty mogą nawet angażować się w pewne aspekty opieki nad pacjentem, takie jak transportowanie pacjentów do usług w szpitalu, podawanie tac z jedzeniem i podobne funkcje, w których obecność pracownika szpitala nie jest krytyczna. Obecnie prowadzone są badania mające na celu opracowanie robotów, które byłyby w stanie zapewnić pomoc dla osób paraplegicznych i innych osób niepełnosprawnych fizycznie. Roboty te odpowiadałyby na polecenia głosowe i byłyby w stanie tłumaczyć wypowiedzi w języku naturalnym (np. codziennym angielskim) od pacjentów zgłaszających zapotrzebowanie na usługi.

Instytucje bankowe i finansowe wprowadziły do swoich operacji automatyzację – głównie za pomocą technologii komputerowych – w celu ułatwienia przetwarzania dużych ilości dokumentów i transakcji finansowych. Sortowanie czeków odbywa się za pomocą optycznych systemów rozpoznawania znaków, wykorzystujących specjalne znaki alfanumeryczne znajdujące się na dole czeków. Salda bankowe są obliczane i rejestrowane za pomocą systemów komputerowych zainstalowanych przez praktycznie wszystkie instytucje finansowe. Największe banki stworzyły systemy bankowości elektronicznej, w tym bankomaty. Znajdujące się w dogodnych dla klientów miejscach, bankomaty te pozwalają na dokonywanie podstawowych transakcji bez konieczności korzystania z pomocy pracowników banku.

Giełdy papierów wartościowych korzystają z systemów komputerowych do zgłaszania transakcji za pomocą taśmy klejącej lub telewizji przemysłowej. Domy maklerskie korzystają z komputerowego systemu ewidencji do śledzenia rachunków swoich klientów. Miesięczne wyciągi wskazujące status każdego rachunku są automatycznie przygotowywane i wysyłane do klientów. Dyrektorzy kont zatrudniają w swoich biurach monitory wideo, wsparte ogromną bazą danych, aby niemal natychmiast uzyskać aktualne informacje o każdej akcji, podczas gdy oni omawiają możliwe zakupy z klientami. Certyfikaty akcji są zazwyczaj wydawane z identyfikatorami, które można odczytać maszynowo, co ułatwia prowadzenie ewidencji w sprzedaży i na giełdach.

Transakcje kartami kredytowymi również stały się wysoce zautomatyzowane. Restauracje, detaliści i inne organizacje używają systemów, które automatycznie sprawdzają ważność karty kredytowej i zdolność kredytową posiadacza karty w ciągu kilku sekund, gdy klient oczekuje na sfinalizowanie transakcji. Niektóre transakcje kartą kredytową uruchamiają natychmiastowy przelew środków pieniężnych w wysokości równej kwocie sprzedaży z konta posiadacza karty na konto sprzedawcy.

Handel detaliczny doświadczył szeregu zmian w swojej działalności w wyniku automatyzacji. Sprzedaż towarów była zazwyczaj działalnością bardzo pracochłonną, a pracownicy handlowi musieli pomagać klientom w ich wyborze, a następnie finalizować transakcje przy kasie. Każda transakcja wyczerpuje zapasy magazynowe sklepu, więc zakupiony towar musi być zidentyfikowany w celu ponownego zamówienia. Dużo pracy biurowej poświęca się w sklepie, gdy zapasy są prowadzone według ściśle ręcznych procedur. W większości nowoczesnych sklepów detalicznych zainstalowano systemy komputerowe, które przyspieszają transakcje sprzedaży i automatycznie aktualizują ewidencję zapasów w miarę zmniejszania się zapasów każdego artykułu. Systemy oparte są na uniwersalnym kodzie produktu (UPC), pierwotnie przyjętym przez przemysł spożywczy w 1973 roku, który wykorzystuje technologię optycznego kodu kreskowego. Kod kreskowy jest symbolem identyfikacyjnym składającym się z szeregu szerokich i wąskich pasków dołączonych do każdego produktu, które mogą być skanowane i rozpoznawane przez czytnik kodów kreskowych. W kasach fiskalnych czytniki te szybko identyfikują zakupione przedmioty. Ponieważ sprzedawca skanuje symbol za pomocą czytnika wiązki laserowej, produkt jest odpowiednio identyfikowany, a jego cena jest wprowadzana do transakcji sprzedaży. Jednocześnie w aktach magazynowych dokonywany jest zapis sprzedaży, aby można było ponownie zamówić artykuł.

Produkty konsumenckie

Produkty konsumenckie, od samochodów po małe urządzenia, zostały zautomatyzowane z korzyścią dla użytkownika. Kuchenki mikrofalowe, pralki, suszarki, lodówki, magnetowidy i inne nowoczesne urządzenia gospodarstwa domowego zazwyczaj zawierają mikroprocesor, który działa jako sterownik komputerowy urządzenia. Konsument obsługuje urządzenie poprzez zaprogramowanie sterownika do wykonywania wymaganych funkcji, w tym ustawiania czasu (kuchenki, suszarki), poziomów mocy (kuchenki mikrofalowe), kanałów wejściowych (rejestratory wideo) i innych opcji cyklu (pralki). Programowanie urządzenia odbywa się po prostu poprzez naciśnięcie szeregu przycisków w odpowiedniej kolejności, dzięki czemu użytkownik nie myśli o tym zabiegu jak o programowaniu komputera.

Samochód jest przykładem wysoce zautomatyzowanego produktu konsumenckiego. Nowoczesny samochód jest zazwyczaj wyposażony w kilka mikroprocesorów, które obsługują różne funkcje, w tym sterowanie silnikiem (np. stosunek paliwa do powietrza), zegar, radio i tempomat.