AUTOMAZIONE

AUTOMAZIONE

Premessa. - L'a. è la branca della moderna ingegneria che si occupa della risoluzione dei problemi che hanno la finalità di sostituire, nei diversi campi applicativi, l'opera dell'uomo con congegni suscettibili di fornire prestazioni completamente equivalenti, e talvolta anche meglio rispondenti dal punto di vista della regolarità e della precisione.

L'a., anche se considerata da molti come una recente conquista tecnica e scientifica, ha in realtà origini abbastanza remote che risalgono almeno all'epoca dell'introduzione della macchina a vapore e dei primi telai tessili. Essa sfrutta principî e metodi che erano già noti da tempo e che avevano trovato applicazione in alcuni procedimenti, attuati già negli anni che precedettero la seconda guerra mondiale. Occorre però rilevare che, se la moderna a. non ha introdotto principî fondamentalmente nuovi, essa ha tuttavia assunto in questi ultimi anni una fisionomia tutta particolare e ciò per la circostanza che essa può oggi utilizzare componenti, la cui realizzazione è stata resa possibile solamente in base a recentissime conquiste scientifiche e tecniche, acquisite specialmente nel settore elettronico.

Per potersi rendere conto delle possibilità pratiche offerte oggi dall'a. nei diversi campi applicativi e dei numerosi problemi che essa pone, è necessario esaminarne sommariamente gli aspetti più importanti di carattere scientifico e tecnico, nonché i riflessi di carattere economico e finanziario.

L'automazione nei varî campi applicativi. - Prima di passare ad esporre la costituzione delle moderne catene di a. e i principî in esse sfruttati, è necessario dare un'idea dei varî campi nei quali l'a. viene oggi applicata, indicando inoltre le finalità che sono normalmente perseguite con essa.

La situazione attuale può essere riassunta tenendo presente che l'a. trova generalmente applicazione: a) nei procedimenti relativi alla produzione industriale; b) nei procedimenti utilizzati per i servizi pubblici e privati; c) nei metodi relativi all'organizzazione di aziende commerciali, creditizie e di vario genere; d) nei procedimenti miranti a garantire la salvaguardia della vita umana; e) nella risoluzione di numerosi problemi di carattere militare, missilistico e di vario genere.

Le finalità che si cerca di conseguire nel settore industriale sono molteplici, ma le più importanti sono certamente quelle che mirano ad accrescere la produttività, a migliorare la qualità e l'uniformità dei generì prodotti, ad accrescerne la durata, a classificarli in base alle relative caratteristiche ed infine a ridurne i prczzi di produzione. Le finalità che si cerca di conseguire nel campo dei servizí pubblici mirano a migliorarne la qualità, la rapidità di risposta, la sicurezza di funzionamento e a ridurne i costi globali. Le finalità nei riguardi dell'organizzazione delle grandi aziende di credito e commerciali si concretano nella ricerca delle soluzioni atte ad accrescere la funzionalità dei diversi servizî in modo da rispondere sempre meglio alle esigenze degli utenti, fornendo loro tutte le informazioni desiderate, senza accrescere, se possibile, i costi o cercando almeno di contenerli in limiti accettabili. Per quanto si riferisce alla salvaguardia della vita umana, l'a. mira a ricercare tutte le soluzioni che diano le maggiori garanzie della sicurezza di funzionamento, selezionando quelle che, a parità di caratteristiche, risultano meno onerose. Nei riguardi dell'applicazione dei procedimenti automatici alla soluzione dei varî problemi di carattere militare, missilistico e di altro genere, le finalità che si perseguono mirano ad ottenere precisione e sicurezza di risposta non conseguibili in altro modo, o anche ad eliminare l'intervento dell'uomo in quanto si tratta spesso di operazioni rischiose.

Classificazione delle catene automatiche. - Per classificare i varî tipi di catene automatiche che sono oggi realizzabili ed i principî che in esse vengono utilizzati, occorre anzitutto osservare che una catena automatica può essere costituita da uno solo o da più stadî, che possono essere collegati tra loro in varî modi. Per poter individuare i tipi fondamentali, conviene cominciare a riferirsi a catene che siano costituite da un solo stadio, destinate cioè a compiere una sola operazione principale, ed esaminare le modalità con cui tale operazione viene eseguita.

Da questo punto di vista, si possono distinguere: a) catene in cui si ha un numero finito di sequenze operative possibili, ciascuna delle quali viene avviata da un opportuno segnale di comando; in tal caso i segnali di comando sono segnali di individuazione della sequenza operativa; b) catene in cui la sequenza operativa viene modificata in relazione all'andamento dell'operazione stessa; in tal caso i segnali di comando sono utilizzati come segnali di riferimento e ad essi vengono confrontati o parametri relativi al risultato o grandezze operative del processo.

Le catene del tipo a), che verranno dette non controllate, possono essere distinte ulteriormente in due gruppi, secondo che la sequenza delle varie fasi operative è rigida nei riguardi del numero, dell'ordine dì successione e delle modalità di attuazione delle fasi stesse, ovvero che una o più delle caratteristiche della sequenza (numero, ordine di successione e modalità di attuazione delle fasi) variano con le circostanze in cui la catena agisce.

Esempi di catene non controllate del primo tipo sono le distributrici automatiche, nelle quali la manovra del pulsante, della leva o di dispositivi analoghi di comando dà inizio alla sequenza delle diverse fasi dell'operazione: prelievo, trasporto e presentazione dell'oggetto scelto. In tali macchine la sequenza delle fasi è rigida e dipende solo dal segnale di comando.

Come esempio di catene non controllate del secondo tipo si può citare un sistema di commutazione telefonica con marcatore; in questo i segnali di comando vengono inviati dall'utente attraverso il disco combinatore e indicano qual'è il collegamento desiderato. La sequenza delle fasi attraverso le quali l'operazione viene effettuata dipende però dalla situazione degli organi di commutazione ed il marcatore ha appunto la funzione di individuare la più conveniente tra le varie possibilità del collegamento desiderato.

Le catene del tipo b), che verranno dette controllate, possono essere distinte in due tipi fondamentali, a seconda delle modalità di attuazione del controllo, cioè a seconda che questo si effettui mediante l'accertamento della rispondenza alle tolleranze del prodotto e la successiva selezione, con lo scarto dei prodotti non soddisfacenti, ovvero mediante la correzione degli eventuali errori durante l'operazione stessa.

Questi due tipi di catene controllate sono ad un livello crescente di a., in quanto nel primo tipo gli eventuali errori non vengono corretti e si procede solo a scartare il prodotto non soddisfacente.

Tale tipo è tuttavia molto diffuso, soprattutto nel campo della produzione industriale in serie, per la sua semplicità; esso consente infatti, con mezzi generalmente semplici, di avere prodotti le cui caratteristiche rientrano nei limiti delle tolleranze prefissate.

Le catene controllate del secondo tipo vanno ulteriormente distinte a seconda che in esse si effettua la correzione in base all'errore presunto, valutato attraverso la misura degli scostamenti di una variabile operativa rispetto al valore di riferimento, ovvero in base all'errore effettivo, rilevato come scostamento tra il segnale di riferimento ed un segnale che corrisponde a quello di uscita della catena.

In quest'ultimo caso nella catena automatica viene applicato il principio della controreazione. Questo consiste appunto nel confrontare la grandezza di uscita di un sistema a quella di comando o di riferimento e nell'utilizzare la differenza per agire sugli organi controllati del sistema stesso: in questo modo l'azione di controllo dipende direttamente dagli scarti del risultato dell'operazione rispetto all'andamento desiderato.

Lo schema a bloochi di una catena automatica controllata a controreazione si presenta come in fig. 1 a, dove si vede appunto che la grandezza di uscita y viene confrontata continuamente a quella di riferimento x da un organo (rappresentato simbolicamente dal cerchio) che fornisce l'errore ε, il quale agisce poi come segnale di comando sugli organi che devono compiere l'azione desiderata. È chiaro come l'azione di controllo che si realizza con tale schema ha il vantaggio di proporzionare il comando allo scarto tra l'andamento desiderato e quello effettivo, in maniera da ridurre lo scarto stesso. Se si confronta la catena di fig. 1 a con quella di fig. 1 b, in cui la grandezza x agisce direttamente sugli organi che devono effettuare l'operazione, si può dimostrare che la prima presenta due vantaggi fondamentali: consente di ottenere elevate precisioni pur impiegando per gli organi che devono effettuare l'operazione componenti con tolleranze di costruzione minori; si oppone all'azione dei disturbi che agiscono sulla catena, in particolare agli effetti delle variazioni di carico.

La controreazione presenta altri vantaggi (quali, ad es., l'aumento di rapidità di risposta), che insieme con i due precedenti la rendono uno dei mezzi più efficaci per la realizzazione di procedimenti automatici. La tecnica della controreazione è infatti largamente impiegata sia per mantenere il sistema in una determinata situazione, sia per far in maniera che il sistema si evolva secondo una legge desiderata. Al primo caso si riconducono tutte le applicazioni della regolazione automatica (di tensione, di velocità, di pressione, di temperatura, ecc.) ed al secondo le varie applicazioni dell'asservimento automatico (di posizione nei problemi di puntamento, di guida, ecc.: v. anche controlli automatici, in questa App.).

La classificazione presentata nelle pagine precedenti è, come si è detto all'inizio, relativa a catene automatiche ad un solo stadio e cioè a catene che compiono una sola operazione principale. In effetti una catena automatica è generalmente costituita da più stadî che possono essere connessi tra loro in diversi modi.

In molti casi i singoli stadî sono connessi in cascata per quanto riguarda l'esecuzione delle operazioni principali: questo avviene ad esempio nelle catene transfer della produzione automobilistica (fig. 2) in cui il pezzo subisce una serie di lavorazioni meccaniche successive.

In ciascuno degli stadî della catena complessiva l'operazione può essere effettuata con una delle modalità elencate; le azioni di controllo relative a uno stadio possono essere indipendenti, e spesso lo sono, da quelle relative agli altri stadî o possono essere tra loro coordinate con schemi diversi da quelli di connessione delle operazioni principali.

Costituzione delle catene automatiche. - L'esame dei tipi fondamentali di catene automatiche, e dei compiti che i varî organi devono svolgere in relazione alle diverse modalità di attuazione dell'operazione principale, permette di raggruppare gli organi stessi nei seguenti tre gruppi fondamentali:

a) organi per la raccolta, l'elaborazione ed eventualmente la memorizzazione di informazioni relative ai segnali di comando e, nelle catene controllate, ai segnali che caratterizzano l'andamento dell'operazione; questi organi possono svolgere azioni molto diverse; trasduzioni da un segnale ad un altro di natura fisica diversa, conversione dalla forma continua a quella quantizzata e codificata o viceversa, modulazione, esecuzione di operazioni di calcolo, ecc.;

b) organi che, a partire dai segnali contenenti le informazioni relative all'operazione da eseguire, forniscono le grandezze di comando della parte esecutiva della catena; in tali organi viene quindi normalmente effettuata un'amplificazione e spesso una trasduzione per fornire la grandezza della natura fisica richiesta (per es. di natura meccanica a partire da segnali di informazione di tipo elettrico);

c) organi di attuazione dell'operazione principale; questi, naturalmente, variano da caso a caso, in dipendenza della natura di tale operazione.

Da quanto precede risulta che ciascun gruppo di organi è caratterizzato dalle funzioni che gli organi stessi svolgono ed è indipendente dalla loro costituzione tecnologica. Questa può essere, ed è, molto varia; in effetti nelle catene automatiche trovano impiego dispositivi elettronici, elettrici, meccanici, pneumatici, idraulici, ecc. Si può però dire che la particolare semplicità con cui la tecnica elettronica consente di raccogliere, memorizzare, elaborare e trasmettere le informazioni fa sì che nel primo gruppo di elementi i dispositivi elettronici si vanno sempre più largamente diffondendo.

Panorama delle applicazioni dell'automazione. - Esaminando i varî campi applicativi dell'a., si sono precisate le finalità che con l'introduzione dei procedimenti automatici si perseguono in ciascuno di tali campi. Si ritiene utile esaminare ora le caratteristiche che i procedimenti di a. presentano nei diversi campi applicativi.

Analizzando anzitutto il vasto campo della produzione industriale conviene distinguere, dal punto di vista dell'a., due tipi fondamentali di produzione, quello a carattere continuo e quello a carattere iterativo. Del primo tipo sono le produzioni in cui si ha un flusso continuo di materiale sottoposto a una serie di trattamenti successivi, mentre del secondo tipo sono le produzioni in cui si ha una successione di cicli di lavorazione distinti che hanno luogo su elementi distinti. Sono di tipo continuo le produzioni dei settori chimico, petrolifero, siderurgico e metallurgico, cartario, tessile, del cemento, ecc. mentre sono di tipo iterativo le produzioni dei settori meccanico ed automobilistico (fig. 2), elettrotecnico ed elettronico (fig. 3), alimentare, dei laterizî, ecc.

Le differenze tra questi due tipi di produzione sono notevolissime, per la natura stessa del processo e di conseguenza per le caratteristiche che i procedimenti di a. vengono ad assumere.

Nel considerare tali procedimenti, conviene distinguerli a seconda che la loro introduzione ha lo scopo di: a) aumentare la produzione; b) eseguire un controllo di qualità dei prodotti; c) migliorare, durante il processo stesso, la qualità del prodotto; ovvero ha lo scopo di perseguire più di una di tali finalità contemporaneamente.

I procedimenti introdotti per le finalità a e c incidono sulla fase di produzione vera e propria: essi riguardano quindi la struttura delle catene di produzione e sono notevolmente diversi a seconda che la produzione sia di tipo iterativo o continuo. Infatti nel primo caso ha importanza fondamentale il concatenamento delle diverse operazioni da eseguire su ciascun elemento, mentre nel secondo ha importanza il comportamento dinamico delle singole parti dell'impianto nelle quali il materiale che fluisce con continuità subisce i diversi trattamenti. Nella produzione di tipo iterativo si hanno perciò generalmente catene automatiche di tipo sequenziale, caratterizzate da una successione coordinata di operazioni, mentre nella produzione di tipo continuo si hanno catene caratterizzate dal controllo (spesso a controreazione) delle variabili operative (ad. es., temperatura, pressione, ecc.).

Per quanto riguarda i procedimenti introdotti per la finalità b, occorre osservare che essi incidono sulla fase successiva a quella di produzione, alla quale si può dare il nome di fase del "controllo di qualità". Tale fase è ovviamente tanto più necessaria quanto meno spinto è l'impiego nella fase di produzione di procedimenti automatici, che assicurino una costanza soddisfacente delle caratteristiche del prodotto.

Spesso nella produzione di tipo iterativo il compito della selezione e del raggruppamento dei varî beni prodotti è affidato alla fase del controllo di qualità ed è proprio in tale fase che l'automazione ha consentito di introdurre, in questi ultimi anni, procedimenti rapidi e precisi. Nelle produzioni di tipo continuo ovviamente il problema del controllo di qualità non si pone nello stesso modo; infatti in questo caso è molto più diffusa l'introduzione di procedimenti automatici che assicurino proprietà ben definite e costanti del prodotto agendo sul processo stesso. Tuttavia, poiché allo stato attuale il controllo si effettua sui singoli stadî separatamente, le qualità del prodotto possono modificarsi durante il processo per l'intervento di varî fattori; ne consegue la necessità di controlli di qualità tra gli stadî e all'uscita dell'ultimo stadio, per poter intervenire modificando i valori di riferimento dei singoli controlli automatici. Allo stato attuale queste modifiche vengono effettuate generalmente da operatori umani con l'ausilio di un'accurata e pronta strumentazione di misura; è chiaro però che l'evoluzione degli impianti a flusso continuo consisterà nell'eliminazione di tali operatori, attraverso un impiego sempre più largo della controreazione nel senso della sua estensione a complessi via via crescenti di stadî.

Passando ad analizzare il campo dei servizi conviene, come si è già fatto all'inizio, considerare separatamente quei servizî che sono contraddistinti dall'impiego di macchine calcolatrici automatiche e cioè i servizî amministrativi, commerciali e creditizi. Questi infatti sono tutti caratterizzati dalla necessità di sottoporre a una serie di operazioni ben definite una quantità spesso rilevantissima di dati; è proprio relativamente a questo processo che negli ultimi anni l'automazione ha fornito uno strumento efficacissimo mediante le calcolatrici automatiche.

Più propriamente in queste applicazioni sarebbe opportuno parlare di elaboratori automatici di dati, in quanto tali complessi, pur appartenendo per struttura logica e realizzazione costruttiva alla famiglia delle calcolatrici, hanno alcune caratteristiche proprie che li rendono particolarmente adatti all'elaborazione contabile. Tali complessi sono tutti di tipo numerico in ragione della forma dei dati da trattare, del tipo di operazioni da compiere, della precisione richiesta e della forma in cui i dati devono essere forniti.

Passando a considerare gli altri tipi di servizî, quelli che si sono indicati come servizî pubblici e privati, si nota subito che, a somiglianza di quanto avviene per la produzione, si ha anche qui un campo vastissimo di applicazioni per l'a.: basta pensare al settore telefonico e telegrafico, a quello postale, a quello del traffico, ecc.

Così, nel settore telefonico e telegrafico, in cui l'introduzione di procedimenti automatici per la selezione si è imposta fin dall'inizio e quindi risale a qualche decennio fa, si stanno ora effettuando importanti realizzazioni e si presentano interessanti prospettive. Si ha anzitutto un'estensione delle utenze raggiungibili con la selezione automatica, via via dal settore urbano a quello interurbano e internazionale. Per i problemi della selezione automatica si prospettano soluzioni tecnologiche elettroniche in sostituzione di quelle elettromeccaniche; già è disponibile qualche impianto pilota e già diverse soluzioni si presentano come attuabili. Naturalmente nascono notevoli problemi economico-finanziarî in connessione con la sostituzione degli impianti.

Anche nel settore postale sono in sviluppo studî e ricerche e si delineano soluzioni per sostituire gli operatori umani nel lavoro di selezione della corrispondenza in relazione agli indirizzi. Sono già funzionanti varie soluzioni semiautomatiche (fig. 4) che richiedono all'operatore il solo lavoro di interpretazione degli indirizzi; lo smistamento si effettua con il comando di una tastiera (o per altre vie simili). Per l'a. completa si prospettano due tipi di soluzione, quello basato sulla codificazione da parte dell'utente degli indirizzi in modo che la selezione possa effettuarsi con mezzi oramai disponibili nel campo dell'elaborazione numerica dei dati, e quello basato, invece, sull'interpretazione diretta degli indirizzi scritti a mano. La difficoltà di richiedere agli utenti la codificazione, nelle soluzioni del primo tipo, e quella della lettura diretta, nelle soluzioni del secondo tipo, sono una prova della complessità del problema. Su questa incidono poi naturalmente l'aspetto economico-finanziario, nonché le caratteristiche proprie del servizio in ogni paese; in particolare, per esempio, in Italia le caratteristiche geografiche del paese comportano la necessità di molti centri di smistamento e quindi la suddivisione della massa di corrispondenza in più parti, ciascuna delle quali può risultare di volume inferiore a quello necessario perché il procedimento di a. risulti economico.

Anche nel settore del traffico l'a. ha trovato molte applicazioni.

Così, nel traffico ferroviario si ha un impiego sempre più largo di sistemi automatici di segnalazione, di blocco e di controllo, di moderni sistemi di trasmissione di dati in codice, ecc. È anche notevole l'impiego di sistemi d'elaborazione automatici, per rendere più efficienti e rapidi i servizî per gli utenti; ad esempio si va diffondendo l'impiego di grandi elaboratori automatici di dati presso le compagnie di traffico aereo per la rapida individuazione delle rotte e la soluzione dei problemi di prenotazione, tariffazione, ecc.

Nel concludere questo breve panorama, che ha soprattutto lo scopo di voler puntualizzare la diffusione delle applicazioni nei varî settori e mettere in luce le caratteristiche spesso diverse da settore a settore ma riconducibili altrettanto spesso a processi funzionalmente simili (elaborazione di dati, selezione, ecc.), si vuol ricordare che molteplici e spesso molto spinte realizzazioni dell'a. si hanno nel campo militare. Si possono citare i sistemi di allarme e di difesa antiaerea automatici e i sistemi di guida automatica per missili; sia gli uni che gli altri sono caratterizzati dall'impiego di tecniche altamente specializzate, di calcolatrici speciali e di servomeccanismi di elevata rispondenza.

Per esempio, nel campo della guida automatica, si presenta il problema di progettare servomeccanismi che conservino le loro prestazioni in un campo molto ampio di condizioni di funzionamento e ciò sta portando allo sviluppo di servomeccanismi cosiddetti "di tipo adattativo", per la capacità di modificare automaticamente le caratteristiche degli organi controllanti in relazione alle mutate condizioni di lavoro. È in questi settori di interesse militare e scientifico che trovano il loro primo impiego sistemi automatici di avanguardia.

Aspetti scientifici dell'automazione. - Dal punto di vista scientifico, lo sviluppo dell'a., collegato all'introduzione di tecniche e sistemi di tipo nuovo, ha creato l'esigenza di affrontare nuovi e complessi problemi.

Questi riguardano sia l'analisi sia la sintesi delle catene automatiche.

In sede di analisi si tratta di stabilire se, realizzata la catena con una certa struttura e con componenti di determinate tolleranze, il suo comportamento soddisfa a quello desiderato rispettando i limiti di tolleranza imposti. In sede di sintesi, si tratta di individuare la struttura della catena, selezionare i componenti e procedere al loro "assiemamento", in modo che il comportamento della catena stessa fornisca le prestazioni desiderate.

La necessità di affrontare e risolvere i problemi di analisi e di sintesi relativi alle moderne catene automatiche ha portato allo sviluppo di alcuni importanti nuovi capitoli dell'ingegneria. Tra questi vanno menzionati in modo particolare quello della teoria dei sistemi di tipo continuo e quello della teoria dei sistemi di tipo sequenziale.

La teoria dei sistemi continui si è sviluppata partendo dalla teoria dei circuiti elettrici con metodi e procedimenti particolari adatti a questo nuovo campo di applicazioni. Essa si serve soprattutto di metodi operazionali, basati sull'impiego delle trasformate di Fourier e di Laplace, che si prestano in modo efficace per impostare e risolvere i problemi di sintesi (v. anche circuito elettrico, in questa App.).

Nello studio dei sistemi continui ci si accontenta in genere di valutare il comportamento del sistema dal punto di vista che interessa e cioè da quello della fedeltà di risposta. Questa può essere valutata in base all'entità degli scostamenti tra la grandezza di risposta e quella d'ingresso; in generale in tale valutazione ci si basa sulle due caratteristiche funzionali, la precisione e la prontezza, che determinano la fedeltà stessa.

Uno dei mezzi più efficaci per conseguire valori elevati per la precisione e la prontezza consiste nel ricorrere alla controreazione. Questo è nello stesso tempo uno dei mezzi più economici; infatti esso comporta. come si è già detto, l'impiego di componenti con tolleranze dello stesso ordine di quelle imposte per la precisione dell'intero sistema soltanto per gli organi relativi alla raccolta delle informazioni, mentre consente l'adozione di componenti a tolleranza più larga per gli organi di amplificazione e di attuazione. L'impiego della controreazione può portare però a fenomeni di instabilità, che devono essere naturalmente evitati. Spesso l'instabilità è dovuta alla forte amplificazione imposta dall'esigenza di soddisfare alle prestazioni richieste; diventa allora necessario accettare un compromesso tra le prestazioni richieste da un lato e il margine di stabilità dall'altro.

Pur essendo largamente sviluppati metodi efficaci per l'analisi e per la sintesi, è largamente diffuso, soprattutto per la fase di progetto, l'impiego di macchine calcolatrici, che risultano di validissimo ausilio. Per i sistemi di tipo continuo che si stanno esaminando, si può osservare che, comportando il loro studio la soluzione di equazioni differenziali, si prestano particolarmente bene le calcolatrici di tipo analogico, che sono effettivamente le più diffuse in questo tipo di applicazioni.

La teoria dei sistemi sequenziali ha ormai assunto uno sviluppo notevole, soprattutto in rapporto alla diffusione delle calcolatrici numeriche; essa permette oggi di affrontare in modo sistematico i problemi di analisi e di sintesi relativi ai cosiddetti "circuiti di contatti", che vengono impiegati in moltissimi campi diversi, da quello della commutazione telefonica a quello dei sistemi di sicurezza e blocco degli impianti di controllo del traffico ferroviario e stradale.

Lo strumento matematico più adatto per trattare questi problemi si è dimostrata l'algebra logica e in particolare l'algebra booleana.

Questa consente di interpretare il funzionamento dei sistemi, anche molto complessi, attraverso operazioni logiche semplici (somma e prodotto logico, negazione, ecc.) e di progettare un sistema che abbia una funzione logica assegnata mediante componenti semplici (relè meccanici, elettronici, ecc.), il cui funzionamento sia descritto in termini logici.

Il problema fondamentale che si incontra nella progettazione è quello della scelta del sistema più economico tra quelli che possono avere il comportamento assegnato; si tratta del cosiddetto "problema di minimizzazione delle funzioni logiche". Per risolverlo sono stati messi a punto diversi procedimenti, alcuni dei quali programmabili su macchine calcolatrici numeriche. Il ricorso a queste ultime diventa naturalmente conveniente quando le dimensioni del problema, determinate dal numero delle variabili, diventano notevoli; è il caso, per esempio, del progetto dei circuiti logici di una calcolatrice numerica.

Aspetti tecnici dell'automazione. - I principali aspetti tecnici connessi all'introduzione delle catene di a. riguardano: a) la sicurezza del funzionamento; b) l'ampliamento degli impianti; c) il superamento tecnico. Per quanto riguarda il primo punto, va sottolineato che la sicurezza di funzionamento, importante per ogni tipo di impianto, assume una rilevanza particolare nel caso delle catene di a. in quanto anche il guasto di una parte secondaria può determinare l'arresto dell'intera catena e quindi del processo produttivo o del servizio, con danni economici spesso rilevanti. Bisogna inoltre osservare che la sicurezza di funzionamento va esaminata con particolare cura e attenzione nei problemi di a., anche in ragione dell'impiego di tecniche nuove e procedimenti nuovi, che spesso sono ancora lontani dall'aver raggiunto un assetto a carattere definitivo.

La sicurezza di funzionamento può essere valutata cercando di stabilire per ognuna delle diverse soluzioni prospettate un indice fondamentale, che si potrebbe chiamare "grado di sicurezza funzionale". Per valutare tale grado di sicurezza, occorre individuare, per ciascuna soluzione, il grado di criticità di funzionamento dei diversi elementi impiegati e il numero di quelli che hanno lo stesso grado di criticità.

Per esempio, se in una catena di a. vengono impiegati elementi di tipo diverso, quali tubi elettronici, transistori, amplificatori magnetici, macchine elettriche per l'alimentazione, ecc., un primo passo consiste nel raggruppare gli elementi di funzionamento ugualmente critico e nell'attribuire a ciascun gruppo un indice che consente di valutare, in senso relativo rispetto agli altri, il grado di criticità. Così nell'esempio citato si potrebbe attribuire un indice maggiore alle macchine elettriche con collettore rispetto a quelle senza collettore, agli amplificatori a tubi elettronici rispetto a quelli magnetici, ecc.

Procedendo in tal modo, sulla base di criterî precisi anche se convenzionali e dell'esperienza acquisita nel campo pratico, si può stabilire per le varie soluzioni il grado di sicurezza funzionale. Questo è un indice importantissimo per giudicare delle varie soluzioni; è chiaro infatti che tra queste si possono senz'altro scartare quelle che non danno sufficiente garanzia dal punto di vista della sicurezza di funzionamento nel tempo, limitando quindi il successivo problema di scelta e di decisione a quelle che invece hanno un buon grado di sicurezza funzionale.

L'analisi del problema ora discusso consente anche la valutazione delle spese di esercizio e di manutenzione, che sono ovviamente maggiori per le soluzioni con minor grado di sicurezza funzionale, nonché delle spese per la costituzione delle scorte di elementi a funzionamento più critico.

Quest'ultimo aspetto va tenuto ben presente anche in dipendenza della rapida evoluzione delle tecnologie, che spesso porta al superamento tecnico di certi elementi e quindi alla difficoltà di reperimento in occasione di guasti.

Passando a considerare il problema dell'ampliamento degli impianti, occorre osservare che nell'esame delle varie soluzioni automatiche va tenuta particolarmente in evidenza la possibilità di procedere a un aumento della potenzialità dell'impianto.

Per facilitare la soluzione di questo problema, si va sempre più diffondendo nella realizzazione delle catene automatiche la tendenza all'adozione di "unità modulari", che possono essere collegate tra loro in numero più o meno elevato fornendo impianti di varia potenzialità.

Il terzo aspetto tecnico, quello della suscettibilità di superamento tecnico, pur manifestandosi in tutti i tipi di impianti, assume un peso particolare nel quadro dell'a., a causa della rapidità di evoluzione delle tecniche e dei procedimenti automatici.

La suscettibilità di superamento tecnico porta alla necessità di prevedere sia la svalutazione di costo che si può manifestare in dipendenza di una rapida diffusione del nuovo tipo di impianto, sia il superamento dell'impianto dal punto di vista economico. È questo ultimo il fenomeno dell'"obsolescenza", che consiste appunto nel fatto che, spesso entro breve tempo, diventano disponibili soluzioni con prestazioni più spinte e tali da rendere finanziariamente giustificabile la sostituzione completa dell'impianto. In definitiva si manifesta nel caso delle catene di a. la necessità di prevedere un periodo di ammortamento inferiore alla durata dell'impianto, valutandolo in base a previsioni sul superamento tecnico ed economico dell'impianto stesso.

L'automazione dal punto di vista economico-finanziario e sociale. - L'introduzione di procedimenti automatici nei diversi campi applicativi, della produzione e dei servizî, solleva complessi problemi sia di carattere economico e finanziario sia di carattere sociale. Ne consegue la necessità di procedere ad analisi approfondite ed accurate perché le decisioni relative all'adozione dei procedimenti automatici corrispondano a un'impostazione razionale dell'organizzazione della produzione e dei servizî. Si può anzi affermare che lo sviluppo rapido dell'a. e il moltiplicarsi, ad esso strettamente connesso, delle difficoltà di valutare l'influenza di tutti i fattori che entrano in gioco nei problemi di decisione economica e finanziaria, hanno portato allo sviluppo di una nuova scienza, denominata "ricerca operativa" (v. operativa, ricerca, in questa App.), che si propone appunto di interpretare i problemi di decisione in termini matematici e di fornire i metodi di risoluzione di tali problemi. Data la complessità di questi ultimi, la ricerca operativa si avvale in larga misura delle moderne macchine calcolatrici.

Occorre però tener presente che l'impiego deí metodi della ricerca operativa richiede una visione chiara dei problemi in gioco, per poter giungere a modelli matematici sufficientemente approssimati dei problemi economici. Inoltre risulta, in generale, difficile individuare le diverse variabili che influenzano la soluzione e i pesi da attribuire alle variabili stesse. Tali difficoltà sono legate al fatto che l'esperienza nel campo dell'a. è attualmente scarsa e i dati relativi alle soluzioni da confrontare sono spesso poco attendibili o addirittura mancanti. Ne consegue la necessità di ricercare soluzioni di compromesso, dopo aver esperito indagini di carattere economico-finanziario e di carattere tecnico.

Queste ultime sono fondamentali, in quanto è proprio attraverso tali indagini che si perviene all'individuazione delle soluzioni da prendere in esame per le decisioni di carattere economico-finanziario. Le indagini tecniche devono essere fatte tenendo presenti i tre fattori illustrati in precedenza e precisamente il grado di sicurezza funzionale, le possibilità di ampliamento degli impianti e la suscettibilità di superamento tecnico.

Una volta individuate le soluzioni da prendere in considerazione, si tratta di scegliere quella più conveniente dal punto di vista economico. Per questa scelta occorre prendere in considerazione non solo i costi degli impianti e delle apparecchiature, ma anche le spese di manutenzione e di esercizio, nonché le quote di ammortamento valutato tenendo presente le questioni di superamento tecnico sia nei riguardi della durata del periodo di ammortamento sia nei riguardi dei valori residui di realizzo dell'apparecchiatura da rinnovare.

La scelta economica comporta in definitiva la ricerca dei limiti di convenienza economica per l'introduzione dei varî procedimenti automatici in relazione al livello di a. È chiaro che tali limiti crescono al crescere del livello di a. per un certo volume di produzione, mentre per un certo livello di a. diminuiscono al crescere del volume di produzione.

Dall'analisi di tali andamenti, si può determinare il limite di convenienza economica. Prima però di prendere decisioni definitive, sono necessarie accurate indagini per accertare se il volume di produzione, di beni o di servizî, corrispondente al limite di convenienza economica può trovare assorbimento da parte del mercato, per il caso di beni, o degli utenti, per il caso dei servizî.

Non si deve infine dimenticare che, esperite le indagini tecniche ed economiche, occorre prendere in esame gli aspetti finanziarî e sociali connessi all'introduzione del procedimento automatico. Così, per quanto riguarda le questioni finanziarie, la disponibilità di mezzi incide in modo determinante sulla decisione e può portare a scegliere soluzioni diverse. Analogamente, l'esame dei riflessi sociali, soprattutto dal punto di vista dell'occupazione, può portare a graduare nel tempo l'introduzione dell'a. o a ripiegare su soluzioni meno automatizzate.

Infatti occorre tener presente che l'a. di un impianto o di un servizio porta a una diminuzione dell'occupazione, almeno in una prima fase e nell'ambito dell'impianto o servizio considerato. Ne consegue che, anche se lo sviluppo di procedimenti automatici della produzione di beni o di servizî può portare, in una fase successiva e nell'ambito dell'intera organizzazione produttiva, a nuove fonti di lavoro, tuttavia occorre che vengano tenuti in opportuna evidenza i riflessi sociali dell'a. e vengano presi adeguati provvedimenti per la fase transitoria. Considerando il problema in una prospettiva a lunga scadenza, si può prevedere che l'assestamento finale si avrà sulla base di una riduzione delle ore lavorative, a somiglianza di quanto si è già manifestato in altre fasi del progresso industriale. Nascerà allora il problema, anch'esso importante, dell'impiego del tempo libero e conseguentemente la necessità dell'organizzazione della società in rapporto a una sana soluzione di tale problema.

Un altro importante riflesso sociale dell'a., connesso peraltro a quello della disoccupazione, è il trasferimento della mano d'opera da un'attività ad un'altra. Ne nasce la necessità di affrontare in maniera adeguata il problema della riqualificazione professionale. Va anche osservata, a proposito di tale questione, l'evoluzione dell'attività professionale verso gradini in cui la fatica diminuisce mentre aumentano le attività di carattere più elevato (sorveglianza, condotta, manutenzione, ecc., di impianti automatici).

Bibl.: Institution of production engineers. Automatic factory: what does it mean? (Relazione di un congresso tenuto a Margate, 16-19 giugno 1955), Londra 1956; Atti del Convegno Internazionale dei problemi dell'automatismo, Milano 8-13 aprile 1956, Roma 1958; Actes du Congrès International de l'Automatique, Paris 18-24 Juin 1956, Bruxelles 1959; Associazione Nazionale Italiana per l'Automazione, Automazione e strumentazione, rivista mensile; Istituto per l'Automazione, Automazione e Automatismi, rivista mensile.