Proses Endüstrilerinde Bilgisayar Denetiminin Geleceği

J. Melville Stein, Başkan
Leeds and Northrup Company
Philadelphia, Pa.

(21 Ocak 1959'da Texas Ziraat ve Makine Koleji, College Station, Texas'ta düzenlenen Proses Endüstrileri için Enstrümantasyon Sempozyumu'nda verilen bir konuşmaya dayanmaktadır)

Öncelikle, bilgisayar denetiminin geleceği konusunda iyimser olduğumu belirtmek isterim. Bunu şimdi söylüyorum ki, sözlerimin başında vermek istediğim bazı uyarı ifadelerini yanlış anlamayasınız. Sağlam ve temkinli bir iyimserliğin, sağlıksız ve dizginlenemez bir aşırı coşkuya kapılmadan da mümkün olduğuna inanıyorum.

Sürekli proseslerin otomatik denetimi alanına ancak yakın zamanda girmeye çalışan bazı bilgisayar üreticileri, benim kanaatime göre, çok kısa sürede çok fazla şey vaat etmektedir. Otomatik proses denetimi alanına yeni girenler arasında, bilgisayar teknikleri konusunda yetkinliği mükemmel olan şirketler bulunmaktadır; ancak sürekli proseslerin otomatik denetimi, sağlam bilgisayar tekniklerinden çok daha fazlasını gerektirir.

Çok kısa sürede çok fazla vaat edilmesi sonucunda, gerçek performansta çok sayıda hayal kırıklığı yaşanırsa, bilgisayar denetiminin ciddi bir gerileme yaşayabileceğinden büyük ölçüde endişe duyuyorum. Bu durum, bilgisayarların büro işlemlerine uygulanmasında zaten ortaya çıkmıştır. Bilgisayarların bazı teknik, istatistiksel ve askerî uygulamalardaki olağanüstü başarısına rağmen, büro uygulamalarında çok sayıda başarısız örnek yaşanmıştır. Bu vakalarda, hazırlık çalışmalarına çok zaman ve para harcanmasına ve pahalı donanımların satın alınmasına rağmen, vaat edilen tasarruflar ya da diğer yararlar gerçekleşmemiştir.

Erken İddialar Elektronik Yükselteçlere Zarar Verdi

Belki de yalnızca birkaçınız, elektroniğin, özellikle vakum tüplerinin, radyo alıcı seti kullanıcılarına hizmet veren dükkânlarda ilk kez yaygın olarak bulunur hâle gelmesinden sonra uygulamada yaşanan gerilemeyi hatırlayacak yaştadır. Vakum tüplerinin yükseltme özelliği nedeniyle, birçok kullanıcı ve ölçüm aletleri ile kontrol cihazları tedarikçilerinin bir kısmı, ölçüm ve kontrol devrelerinde yeni bir duyarlılık düzeni olduğuna yanlışlıkla inanarak bundan yararlanmak için acele ettiler. Sonuç iyi olmadı. Bunun bir sonucu olarak, vakum tüpleri ve bunlarla ilişkili devreler yeterli güvenilirlik düzeyine geliştirildiğinde, elektronik aygıtların kullanımından yarar sağlayabilecek pek çok alıcı, erken iddialar ve vaatlerin onlara kazandırdığı kötü ün nedeniyle bu aygıtlardan uzak durdu.

Gerçekte, elektronik aygıtlar yaygın olarak kullanılmadan birçok yıl önce, optik ya da termal yükseltmeli galvanometreler, asılı sistemdeki Brown hareketi tarafından belirlenen doğal duyarlılık sınırına kadar ve yaklaşık 0,01 saniyelik bir tepki süresiyle kullanılıyordu. Elektronik aygıtların, sözde Johnson gürültüsü tarafından belirlenen eşdeğer doğal duyarlılık sınırına kadar kullanılabilmesi ise ancak birçok yıl sonra mümkün olmuştur.

Elbette elektronik yaklaşımı bu kadar çekici kılan şey, görece kompakt ve ucuz donanımlarla yüksek duyarlılığın elde edilebileceği yönündeki ilk izlenimdi; ancak kararlılık ve güvenilirlik eksikti. Bu alandaki birçok çalışanın katkıları sonucunda, elektronik algılayıcılar ve yükselteçler sonunda kararlı hâle getirildi ve başka açılardan da güvenilir kılındı. Bu kararlılık ve güvenilirliği sağlamak için gerekli özellikler eklendiğinde, elektronik aygıtlar artık o kadar kompakt ya da ucuz değildi. Bununla birlikte, başka birçok avantaja sahip olduklarından, kullanımları yalnızca yaygınlaşmakla kalmamış, hem boyutları hem de maliyetleri kayda değer ölçüde azalmıştır.

Hassas Yükselteçler Yavaş Geliştirildi

Uygun özelliklere sahip, kararlı doğru akım yükselteçleri, uzun bir geliştirme sürecinin sonucu olarak, birçok bilgisayar türünde yaygın kullanıma girmiştir. Bilgisayarlarda kullanılmaya elverişli özelliklere sahip, yüksek derecede kararlı yükselteçler günümüzde mevcuttur ve özellikle analog türdeki bilgisayarlarda geniş ölçüde kullanılmaktadır. Proses endüstrilerindeki birçoğunuz bunları, işlemsel yükselteçler olarak adlandırılan aygıtlar şeklinde tanıyacaktır. Bu tür bilgisayarlar analiz, otomatik denetim ve diğer amaçlar için kullanılmaktadır.

Buradaki önemli nokta şudur: Vakum tüplerinin ilk kez yaygın olarak kullanılabilir hâle gelmesinden bu yana, hassas ölçüm ve otomatik denetim alanında gerekli kararlılık, güvenilirlik ve esnekliğe sahip elektronik algılayıcılar ve yükselteçlerin geliştirilmesi neredeyse kırk yıl almıştır. Bu tür çalışmalar için ilk doğru akım, sıfırı kararlı elektronik aygıtın kullanılabilir hâle gelmesinden bu yana ise neredeyse otuz yıl geçmiştir. Ve hâlâ geliştirmeye açık alanlar bulunmaktadır.

Gelecekte ilerlemenin daha hızlı olacağını varsayabiliriz; bu nedenle dijital bilgisayar denetimlerinin tam olgunluğa ulaşmasının bu kadar uzun süreceğini beklemiyorum, ancak bunun bir ya da iki yıldan fazla süreceğinden de pratik olarak eminim. Bu bilgisayar denetimlerinin geleceği konusunda iyimser olmamın tam da bu nedenle, çok kısa sürede çok fazla vaat edilmesi sonucunda kolaylıkla ortaya çıkabilecek gerilemeler yüzünden tam olgunluğa ulaşma süresinin gereksiz yere uzamasını istemiyorum.

Gelişmiş Otomatik Denetimde Önemli İlerlemeler

Muhtemelen bilgisayar denetiminin geleceğine ilişkin görüşlerimi hemen açıklamamı istersiniz. Ancak, gelişmiş otomatik denetimlerin geliştirilmesindeki en önemli adımlardan birkaçını kısaca gözden geçirirken biraz daha sabırlı olmanızı rica etmeliyim. Bilgisayar denetimlerinin rolünü doğru bir perspektif içinde görebilmek için bu önemli adımlardan bazılarının akılda tutulmasının gerekli olduğunu düşünüyorum.

Son yıllarda uzmanlar tarafından benimsenmiş daha kesin ve özgül terminoloji yerine, biraz eski moda genel terimler kullanırsam beni bağışlamanızı umarım. Ayrıntılı teknik tartışmalar için bu yeni terminolojiden yanayım ve aslında onun yerleşmesine katkıda da bulundum; ancak bazı durumlarda, mevcut amacım için daha genel terminolojinin daha uygun olduğunu düşünüyorum.

Hız Regülatörleri

Hepinizin bildiğini varsayıyorum ki, yaygın kullanıma giren en erken otomatik düzenleyici denetimler, önce buhar makinelerinde, daha sonra buhar türbinlerinde kullanılan hız regülatörleriydi. Daha sonra fırınlar için daha basit damper denetimleri ortaya çıktı. Salınımı ya da "avlanma"yı önlemek için, bu denetimlerin tümü, eskiden sarkma karakteristiği dediğimiz bir özellik verilerek kararlı hâle getirildi. Yani, hız denetimi durumunda, makineye ya da türbine uygulanan yük arttıkça, regülatör kademeli olarak daha düşük bir hızı koruyordu.

Yükle birlikte hızdaki bu değişimi azaltmak için, izokron olarak adlandırılan regülatörler geliştirildi. Sözcük sabit zaman anlamına gelir ve adlandırma, sabit hızı koruduklarını ima eder—ancak gerçekte öyle değildir. Onları çalıştırmak için yeterli güç mevcut olduğunda ve mükemmel tasarım sayesinde, bu izokron regülatörler seleflerine göre çok daha duyarlıydı ve bu nedenle hafif yükten tam yüke geçerken hız aralığı büyük ölçüde azalmıştı. Ancak kararlılığı sağlamak için sarkma karakteristiği hâlâ mevcuttu.

Kendi dönemlerinde çok iyi hizmet verdiler, ancak üretilen frekansa duyarlı çok hassas elektriksel aygıtlar tarafından gereken frekans kararlılığının denetlendiği modern, büyük ölçekli elektrik güç sistemleri için tamamen yetersiz kalırlardı. Birinci Dünya Savaşı yıllarına kadar, sarkma karakteristiğinin sağladığı kararlılığı korurken, sarkma karakteristiğini etkili biçimde ortadan kaldıran ve böylece yük değişimleri ya da diğer değişkenlerden bağımsız olarak sabit bir değerde otomatik denetim sağlayan düzenekler geliştirilememişti.

Leeds'in Katkısı

Bu gelişmenin nasıl gerçekleştiği ilginizi çekebilir. 1910 civarında, Morris E. Leeds, endüstriyel tesislerde sıcaklık ölçümü için sağlam, makine benzeri kayıt aygıtları geliştirmeyi başarmıştı. Bu kaydediciler, potansiyometre ve Wheatstone Köprüsü devrelerini kullanan null ya da denge tipindeydi. Bu arada, bunun, günümüzde yeni bir proses aygıtının devreye alınmasıyla bağlantılı olarak sıkça duyduğumuz "laboratuvarı tesise taşıma" anlayışının başlangıcı olduğuna inanıyorum.

Bu duyarlı, geniş grafikli kaydedicilerin endüstriyel proseslerde kullanılması, daha önce ihmal edilmiş ve günümüzde sıklıkla proses gecikmeleri olarak adlandırılan olguları ortaya çıkardı. Leeds bu etkileri eleştirel biçimde analiz etti ve bunların endüstriyel proseslerin gelişmiş denetimi açısından önemli sınırlamalar getirdiğini çok hızlı bir şekilde fark etti. Otomatik denetime yönelik öncü katkısı kısa sürede geldi.

1912'de ilk Leeds Potansiyometre Kaydedicisinin sanayiye tanıtılmasını izleyen kısa süre içinde, bu makine benzeri endüstriyel ölçüm aygıtlarının, endüstriyel proseslerin otomatik denetimini sağlamak üzere belirli yardımcı düzeneklerle donatılabileceği açıkça ortaya çıktı. Bu aygıtların, otomatik denetim sağlamak için basit açma-kapama elektriksel kontaklarla donatılması yönündeki, kendi kuruluşunun içinden ve dışından gelen önerilere Leeds oldukça mesafeli yaklaştı.

O, endüstriyel kayıt aygıtlarının kendi başlarına da oldukça gelişmiş bazı otomatik denetim problemlerini içerdiği için, otomatik denetim üzerine zaten önemli ölçüde düşünmüştü. Basit açma-kapama denetiminin, birkaç oldukça temel uygulama dışında iyi sonuçlar vermesinin beklenemeyeceğinden emindi.

Daha zor endüstriyel kontrol uygulamaları için, bir dizi ölçüm cihazını izleyen ve istenen koşulları sürdürmek için gerekli ayarlamaları yapmaya çalışan zeki bir operatörün zihinsel süreçlerini ve uyanık manipülasyonlarını gözünde canlandırdı. İyi bir operatörün dikkate aldığı tüm etkenleri, ağırlıkları ve zamanlamaları hesaba katmadıkça bir otomatik kontrol aygıtının başarılı olamayacağına inanıyordu; ancak tüm bunları hesaba katan bir otomatik kontrol aygıtının da en iyi operatörün yapabileceğinden daha iyi bir iş çıkarabileceğine de ikna olmuştu.

Sağlam otomatik kontrole ilişkin bu tasavvuru, 1917 yılında öncü otomatik kontrol patenti (No. 1,332,182) için başvurduğu sırada matematiksel formüllere ve deneysel donanım tasarımına indirgenmişti. Bu ilkeler, bugün tüm gelişmiş otomatik kontrolün temelini oluşturmaktadır. Leeds’in patent başvurusundan bu yana geçen 40 yılı aşkın sürede otomatik kontrollerde daha ileri geliştirmeler yapılmıştır; ancak ilginçtir ki bu geliştirmeler, Leeds’in vazgeçilmez gördüğü herhangi bir unsuru çıkarmak yerine, yeni etkenler ve işlevler eklenmesiyle elde edilmiştir.

"Geri Besleme" İlkesi

Leeds kontrolündeki başlangıç eylemi, düşen karakteristiğin kullanılmasıyla kararlılık sağlama yönündeki önceki uygulamayı izliyordu; ancak bu başlangıç eylemi, kontrol devresinde neredeyse eşzamanlı olarak, yük ve diğer koşullardan bağımsız olarak sıcaklığı sabit bir değere geri döndürmek üzere kontrol devresine geri beslenen yardımcı bir elektromotor kuvvet oluşturuyordu.

Bu yardımcı elektromotor kuvvet, her zaman mevcut olan süreç gecikmelerinin izin verdiği ölçüde, sıcaklığı sabit ya da normal bir değere mümkün olan en hızlı şekilde geri döndürecek biçimde uygulanıyordu. Bu, geri beslemenin yalnızca normalden sapmanın büyüklüğüne değil, aynı zamanda normale dönüş hızına da duyarlı hale getirilmesiyle sağlanıyordu.

Dolayısıyla, sıcaklığın kontrolünde ve herhangi bir nedenle sıcaklığın normalin altında olduğu varsayıldığında, sıcaklıktaki daha fazla düşüşü önlemek için ısı uygulanırdı; fakat buna ek olarak kontrol, aşma ya da salınıma neden olmaksızın tolere edilebilecek en yüksek hızda sıcaklığı tamamen normale geri getirmek amacıyla daha fazla ısı eklemeye başlardı. Burada da vurgulamak isterim ki bu azami hız esas olarak süreç gecikmeleri tarafından belirleniyordu.

Geri besleme kontrolü terimi günümüzde sıkça duyulmaktadır ve uzmanlar geri beslemenin çeşitli biçimlerini tanımlamaktadır; ancak geri besleme kontrolünün temel kullanımı, geri besleme terimi ortaya atılmadan yıllar önce Leeds’in bu katkısıyla başlamıştır.

Süreçteki Gecikmeler ve Sınırlamalar

Kapsamlı ve koordineli otomatik kontrol sistemlerinin büyük kazan fırınlarına ve benzeri diğer kontrol uygulamalarına ilk kez uygulanmasında, kontrollerdeki iyileştirmeler süreçteki gecikmeler ve diğer sınırlamalar nedeniyle tam anlamıyla etkili hale getirilememiştir. Bu hiç de şaşırtıcı olmamalıdır; çünkü çoğu durumda süreç düzeni ve süreç ekipmanı, gelişmiş otomatik kontrolün gereksinimlerine neredeyse hiç dikkat edilmeden tasarlanmıştır.

Günümüzde yeni bir proses tesisinin tasarımında kontrol gereksinimleri en baştan itibaren dikkate alınmakta ve bu da elbette en uygun kontrolün elde edilmesi için zorunludur.

Bu, gelişmiş otomatik kontrollerdeki ilerlemeleri gözden geçirirken vurgulamak istediğim iki noktadan birincisidir; yani gelişmiş kontrol biçimlerinin tüm avantajları, süreç tesisinin kendisi bu tür bir kontrole elverişli olmadıkça gerçekleştirilemez. Bu noktayı burada özellikle vurguluyorum, çünkü bilgisayar kontrolünü tartışırken buna yeniden değinmek istiyorum.

İlk Elektronik Kaydediciler

Sözünü ettiğim geri besleme kontrolleri, uzun yıllar boyunca çoğu durumda bir kaydedicinin eki olarak sağlanmıştır. Grafik kağıdı çıkarılsa ve cihaz yalnızca bir gösterge olarak kullanılsa bile, kontrol esasen bir kaydedici mekanizma üzerinden çalışıyordu. Bu düzenleme, kontrol işlevine kaydedici mekanizmasındaki bazı hataları ve belirli bir zaman gecikmesini dahil ediyordu.

Daha önce de belirttiğim gibi, Williams tarafından geliştirilen çok yüksek hızlı ve hassas elektronik kaydediciler, cihaz gecikmesini ve hatasını büyük ölçüde azaltmıştır; ancak ilk kez piyasaya sürüldüklerinde bu elektronik kaydediciler oldukça büyük ve pahalıydı ve bu etkenler, çok sayıda kontrolün söz konusu olduğu yerlerde kullanımlarını sınırlıyordu. O zamandan bu yana hem boyutları hem de maliyetleri büyük ölçüde azaltılmıştır.

Doğrudan ya da "Kör" Kontrolörler

Bu arada, gelişmiş otomatik kontrolün avantajları daha iyi anlaşıldıkça ve süreç tesisleri gelişmiş kontrole daha elverişli hale getirildikçe, kaydedici mekanizmasındaki hata ve zaman gecikmesi, ortadan kaldırılması arzu edilen sınırlayıcı etkenler haline geldi. Bu durum, kontrol işlevlerini doğrudan—yani bir kaydedici mekanizma üzerinden geçmeden—yerine getiren doğrudan ya da kör kontrolörlerin geliştirilmesine yol açtı.

Williams, bu türden yüksek hızlı elektronik geri besleme kontrollerini vana konumlandırma ve benzeri düzenleyici aygıtlar için ve ayrıca elektrik motorlarının hız kontrolü için tanımlamıştır. Kaydedici, bu tür sistemlere eklendiğinde, kontrolün sürece uyarlanmasına ve kontrol sisteminde ya da sürecin kendisinde meydana gelebilecek herhangi bir bozucu etkenin hızla saptanıp analiz edilmesine değerli katkılar sağlayan bir ek unsur haline gelmiştir.

Bilgisayarlardan Doğrudan Kontrol

Bu tür kontrol sistemleri, günümüz gereksinimlerine daha uygun hale getirilmek ve geleceğin gereksinimlerine uyarlanmak amacıyla hâlen geliştirilmekte ve iyileştirilmektedir. Bu bağlamda, yaklaşık iki ya da üç yıl önce bazı teknik gelişmeler rapor edilmiştir.

Trans. AIEE, Cilt 57, 1938

Computers and Automation, Mayıs 1959

Süreç kontrolleri alanında etkin olan teknologlar, bu tür doğrudan kontrol sistemlerini daha fazla iyileştirmenin anlamlı olmadığını, çünkü bunların yakında bilgisayarlardan doğrudan kontrol kullanımıyla geçersiz hale geleceğini ileri sürmüşlerdir. Hemen söylemeliyim ki bu görüşü ciddiye alanlardan biri ben değildim. Büyük ölçekli sürekli süreçlerde, temel kontrolün tek bir karmaşık birime emanet edilmesi ve bu tek karmaşık birimde bir şeyler ters giderse tüm kontrolün kaybedilmesi bana akla yatkın görünmüyordu. Süreç kontrollerinde uzmanlaşmış teknologlardan oluşan kadromuzun çoğunun benim görüşlerimle hemfikir olduğunu söyleyebilmekten memnuniyet duyuyorum.

Bir süre sonra, Büyük Britanya’dan bir grup kontrol teknolojisi uzmanıyla bir konferans yapma şansına sahip olduk. Birçoğunuzun bildiği gibi, İngilizler otomatik kontrol kuramı alanında çok ilerici olmuşlardır; her ne kadar zaman zaman bu kuramları uygulamada ilk olma fırsatını diğer ülkelere bırakmış olsalar da. Bu seçkin İngiliz teknologların, doğrudan ya da "kör" kontrolör sistemlerinin bilgisayarlardan doğrudan kontrolle geçersiz hale gelmeyeceği görüşünde oybirliği içinde olduklarını öğrenmek son derece rahatlatıcıydı.

Aynı görüş, bu tür kontrol sistemlerinin ilk yatırım maliyetinin ve bakım maliyetinin önemli bir bölümünün, bilgisayar kontrolü ikame edilmeye çalışılsa bile zaten gerekli olacağı gerçeğiyle de desteklenmektedir. Teknik basında yakın zamanda yayımlanan bir dizi makaleden, doğrudan ya da "kör" kontrolün bilgisayar kontrolüyle değiştirilmesi fikrinin büyük ölçüde ortadan kalktığı izlenimini ediniyorum.

Bu, otomatik kontroldeki ilerlemeleri gözden geçirirken vurgulamak istediğim iki noktadan ikincisidir. Başka bir deyişle, bireysel süreç değişkeni kontrolörleri kalıcıdır ve bilgisayar kontrolleri ek bir iyileştirme niteliğinde olacaktır; böylece bilgisayar düzgün çalışamazsa yalnızca onun sağladığı ek iyileştirme kaybedilecek, geleneksel kontrol sistemi ise bilgisayar iyileştirmesi eklenmeden önce olduğu gibi kararlı çalışmayı sürdürmeye devam edecektir.

Bilgisayar Kontrolünün Geleceği

Yukarıdaki gelişmiş otomatik kontrol alanındaki ilerlemelere ilişkin kısa gözden geçirmenin, bilgisayar kontrolünün mevcut geleneksel kontrolün yerine geçen bir unsur değil, ona eklenerek elde edilen bir iyileştirme sunduğunu; ve bu ek iyileştirmenin tam anlamıyla gerçekleştirilebilmesinin, sürecin kendisinin bu ek iyileştirmeye ne ölçüde elverişli olduğuna bağlı olduğunu açıkça ortaya koyduğunu umuyorum.

Bilgisayar kontrolüne yönelik ara bir adım olarak, tatmin edici bir bilgisayar; sürecin statik ve dinamik özelliklerini analiz etmek, kontrol açısından süreç işletiminin nerelerde iyileştirilebileceğini belirlemek ve bilgisayar kontrolü eklenmesiyle elde edilebilecek avantajların olasılıklarını değerlendirmek için büyük değer taşıyabilir.

Bir kayıt sistemi, tüm süreç değişkenlerinin dijital biçimde periyodik bir çıktısını sağlar ve ayrıca kontrol noktalarından herhangi birindeki anormal performansın ya da diğer herhangi bir süreç değişkeninin dijital biçimde yardımcı bir çıktısını sunar. Bu ikinci özellik, tesis operatörünün mevcut süreç koşulları altında elde edilebilecek en iyi performansı sağlamak üzere bireysel kontrol noktalarını ayarlamasına olanak tanır. Buna ek olarak, bilgisayar karmaşık ilişkileri hesaplamak ve "işletme kılavuzu" bilgilerini yazdırmak için kullanılabilir.

Bilgisayarın Programlanması

Kuşkusuz bildiğiniz gibi, sürekli endüstriyel süreçlerin kontrolünü iyileştirmek amacıyla bilgisayarların hem ara hem de nihai kullanımında, bilgisayarın "programlanması" olarak adlandırılan işlem gereklidir. Bu, sürecin statik ve dinamik özelliklerinin belirlenmesini ve ardından bilgisayarın programlama öğesinin bu özellikleri dikkate alacak şekilde ayarlanmasını gerektirir.

Programlama ayarlamalarının makul bir süre boyunca geçerli olabilmesi için, ortam sıcaklıklarının değişmesi ve sistemin temizliği gibi etkenlerden bağımsız olarak, sürecin kendi özelliklerinin bu süre boyunca kararlı olması gerektiği açıktır. Bazı kontrol teknolojistlerinin "uyarlamalı kontrol" olarak adlandırdığı yöntem kullanılarak, bilgisayarın kendi programlamasını süreç özelliklerinden birindeki ya da birkaçındaki değişimleri dikkate alacak şekilde otomatik olarak yeniden ayarlaması mümkündür; ancak çok sayıda özelliğin bu tür bir işleme gereksinim duyması durumunda, uyarlamalı kontrolün kullanımı bir ya da başka bir nedenle kolaylıkla uygulanamaz hale gelebilir.

Süreç Kontrol Bilgisayarının Güvenilirliği

Tam bilgisayar kontrolünün başarılı bir şekilde uygulanmasının, bilgisayarda çok yüksek bir güvenilirlik düzeyi gerektirdiğini söylemeye gerek yoktur. Leeds & Northrup Company’nin yaklaşık bir yıl önce Philco ile, yeterli güvenilirliğe sahip ve diğer uygun özellikleri taşıyan bir bilgisayar geliştirmek üzere işbirliğine gitmesinin nedeni, bu amaç için tamamen tatmin edici görünen bilgisayarların mevcut olmamasıydı.

Temel Philco bilgisayarı, önemli askeri uygulamalarda zaten olağanüstü bir güvenilirlik düzeyi sergilemişti. İşbirliğine dayalı geliştirmenin amacı, temel düzeni, temel güvenilirlikten ödün vermeksizin sürekli süreçlerin otomatik kontrolüne uyarlamaktır. Philco Laboratuvarları’nda ve L&N Ar-Ge Departmanı’nda yürütülen geliştirme çalışmaları istikrarlı bir ilerleme göstermiştir ve istenen sonuca ulaşma konusundaki görünüm oldukça cesaret vericidir.

Süreç Dinamiklerinin İncelenmesi

Sürekli endüstriyel süreçlerin kendileriyle ilgili olarak, işletici şirketlerin teknologları süreç dinamikleri üzerine kapsamlı çalışmalar yapmış ve yapmaktadır; ancak tam bilgisayar kontrolü olasılıklarının sağlıklı biçimde değerlendirilebilmesi için bu alanda yapılması gereken çok iş bulunmaktadır. Kontrol kuramı alanındaki ileri İngiliz çalışmalarına daha önce değinmiştim. Onlar aynı zamanda süreç dinamikleri konusunda da ileri düzeyde çalışmalar yürütmektedir.

Yakın zamanda, İngiltere’de Kimya Mühendisliği alanında bir dereceye aday olanların çoğu için süreç dinamikleri konusunda yeterli bir dersin tamamlanmasının kesin bir gereklilik olduğu bilgisi bana iletildi.

Bilgisayar Kontrolünün Nihai Sınırı

Sürekli endüstriyel süreçlerin bilgisayar kontrolünde nihai sınırın ne olacağını düşünmek ilginçtir. Bu sınırı bilgisayar kontrollerinin sınırlamaları mı, yoksa sürecin kendisinin sınırlamaları mı belirleyecektir? Süreç endüstrilerindeki önde gelen bazı teknologlar, sınırlayıcı etkenin süreç özelliklerinden ziyade bilgisayar kontrolleri olacağı kanaatindedir.

Bilgisayar kontrollerinin geliştirilmesi ve üretimiyle uğraşan bir iyimser olarak, nihai sınırın kontrollerde olmayacağını düşünüyorum. Az önce çok genel hatlarıyla gözden geçirdiğim gelişmiş kontrollerin geliştirilmesine ilişkin geçmiş deneyimlere dayanarak, hem kontrollerin hem de süreç tesislerinin sürekli olarak iyileştirildiği ve sınırlamanın zaman zaman birinden diğerine kaydığı bir tür "tahterevalli" düzeni bekliyorum.

Elbette herhangi bir anda, kontrollerin yeteneği belirli bir sürecin ya da tesisin bu yeteneğe tam olarak yanıt verebilme kapasitesinin önünde olabilirken, başka bir süreçte ya da tesiste bunun tersi geçerli olabilir. Büyük olasılıkla nihai sınır ekonomik olacaktır; yani hem kontrollerde hem de süreçlerde yapılan iyileştirmeler azalan getiri noktasına ulaşacak ve her ikisinde de daha ileri iyileştirmeler ekonomik olarak haklı gösterilemeyecektir. Her durumda, her iki kategoride de nihai başarıdan çok uzakta olduğumuzu hissediyorum.

Sürekli süreçlerin bilgisayar kontrolü gibi nispeten yeni bir alandaki geliştirmelerine paralel olarak, Leeds & Northrup Company uzun yıllardır üretmekte olduğu süreç kontrol sistemlerinin iyileştirilmesi ve genişletilmesini oluşturan birkaç büyük geliştirme çalışmasını da sürdürmektedir. Bilgisayar kontrolü bu geliştirmelere şimdiden önemli ölçüde girmiştir; ancak bunun ne ölçüde haklı bulunacağı henüz net değildir. Ayrıca, nihai geliştirmelerde kullanılacak bilgisayarların dijital mi yoksa analog mu olacağı da henüz açık değildir. Büyük olasılıkla her ikisine de gereksinim olacaktır.

Analog Bilgisayarların Kullanımları

Uygulanabildikleri tesislerde, analog bilgisayarlar, en azından günümüzde, dijital bilgisayarlara kıyasla daha basit, daha güvenilir ve daha düşük maliyetli olma eğilimindedir. Ayrıca analog bilgisayarlar "oran" ve "kaskad" kontrol sistemlerinde çok yararlı olup oldukça yaygın biçimde kullanılmaktadır.

Hem giriş hem de çıkış devreleri için doğru akım sinyalleri kullanan elektronik analog bilgisayarlar, büyük bir esneklik sağlar ve çeşitli hesaplama işlemleri için bilgisayar sinyallerinin birleştirilmesine olanak tanır. Bu aynı esneklik, bu bilgisayarları uygun analiz cihazlarından nihai ürün kontrolünde kullanıma özellikle elverişli kılar. Bu, etkin ve büyüyen bir alandır.

Koordineli Kontrol Sistemleri

Birleşik ya da eşgüdümlü kontrol sistemlerinin kullanımı yoluyla kontrolün seçkin bir örneği olarak, elektrik enerjisi sektöründe yer alan kapsamlı ve karmaşık sürekli süreçleri gösterebilirim. Burada otomatik kontrol sorunları üç genel kategoriye ayrılır: ısı üretimi, elektrik enerjisi üretimi ve elektrik enerjisinin nihai kullanım noktalarına iletimi.

Bu kategorilerin her biri için kontrol sistemleri az ya da çok ayrı varlıklar olarak geliştirilmiş olsa da, halihazırda bir ölçüde tek bir kapsamlı sistem içinde birbirine bağlanmaktadırlar ve nihai gelişimde üç kategorinin de tam olarak eşgüdümlü olması beklenmektedir. Söylemeye gerek yok ki, bu durum mümkün olan en geniş ölçüde, herhangi bir arızayı kendi alanıyla sınırlayacak ve diğer kontrol alanlarında rahatsızlıklara neden olmayacak biçimlerde gerçekleştirilmelidir.

Mecazi olarak konuşursak, bu durum "kömür yığınından müşterinin tesislerindeki lamba duyuna kadar" uzanan kapsamlı bir otomatik kontrol sistemini içerir. Bu mecazi bir ifadedir; çünkü birçok elektrik şirketi kömür yerine petrol ya da gaz veya bunların bir kombinasyonunu kullanmaktadır ve çok uzak olmayan bir gelecekte yeni santraller, fosil yakıtlar yerine giderek artan ölçüde nükleer yakıtlardan ısı üretimine yönelecektir.

Nükleer yakıtlı santraller için kontroller, fosil yakıtlı santrallerinkinden zorunlu olarak çok daha farklı bir nitelik taşır. Bununla birlikte, önümüzdeki uzun yıllar boyunca kurulan yeni kapasitenin büyük bölümü fosil yakıtların kullanımını içerecek ve bunların birçoğu, halihazırda yapım aşamasında olanlar ve gelecekte inşa edilecek olanlar, sayısı giderek artan ve kritik ya da süperkritik basınçlarda çalışacak olan "tek geçişli" tip kazanlardan yararlanacaktır. Bu tür yüksek basınçlı kazan santralleri için yeterli kontrollerin geliştirilmesi, nükleer enerji santralleri için kontrollerin geliştirilmesi kadar ilgi çekici ve zorludur.

Karmaşık Bir Sürecin Bölümlere Ayrılması

Büyük, kapsamlı ve sürekli sistemlere ilişkin geliştirme programlarımızdan size söz etmemin nedenlerinden biri, tam bilgisayar kontrolünün büyük, karmaşık ve sürekli endüstriyel süreçler için geliştirilmesinde gerçek başarıya ulaşmak adına ana hatlarıyla belirttiğim genel yaklaşımın izlenmesi gereken sağlam bir yol olduğuna inanmamdır.

Başka bir deyişle, mümkün olan durumlarda—ve bu her zaman mümkün olmayabilir—tüm karmaşık süreci birkaç ayrı ana parçaya ayırmak ve ilk adım olarak bütün kapsamlı sistemi kontrol etmeye çalışmak yerine bu parçaların her birini çok ayrıntılı biçimde kontrol etmek daha iyidir. Bu tür her bir ayrı ana parça için gerçekten tatmin edici bir kontrol sağlandığında, özellikle bu nihai hedef en baştan akılda tutulmuşsa, genel olarak sağlam bir kontrol elde etmek üzere bu parçaların eşgüdümünü sağlamak zor olmamalıdır.

Bu yöntemin, nihai başarıya ulaşma süresini kısaltmakla kalmayıp, kapsamlı bir sistemin genel kontrolünü de daha güvenilir hale getireceğine inanıyorum.

Bir Kurulumda Bilgisayar Kontrolünden Sağlanan Gerçek Tasarruf Tahmin Edilenin %1000 Üzerine Çıktı

Bilgisayar kontrolü, elektrik enerjisi sisteminin işletiminde üretim ve iletim kategorilerinde halihazırda kullanılmaktadır. Analog tipte bir L&N bilgisayarı yaklaşık beş yıl önce Southern Company ağında kurulmuş ve bu sistem ileride tam bilgisayar kontrolünü karşılayacak şekilde tasarlanmıştır.

Yakın komşu eyaletlerinizin birçoğuna enerji sağlayan bu ağın tam bilgisayar kontrolü şu anda kurulum aşamasındadır. Bu kontrol, en uygun iletim verimliliği için çeşitli kaynaklardaki üretimi belirlemek amacıyla kurulmuş ve kurulum maliyetinin tamamını bir yıl içinde karşılayacağı tahmin edilmiştir.

Ünitelerin bilgisayar talimatlarına uygun olarak yüklenmesi sayesinde elde edilen gerçek tasarrufların, tahmin edilen tasarrufları yaklaşık %100 oranında aştığını söyleyebilmekten mutluluk duyuyorum. Tam otomatik işletim tamamlandığında ek tasarruflar beklenmektedir.

Kadranla Programlanan Bir Bilgisayar Kontrolü

"İstenen Üretim Bilgisayarı" olarak bilinen bir başka analog bilgisayar kontrolü, Eylül 1958’de Southern California Edison sistemine kurulmuştur. Bu düzenlemede programlama, operatörün bilgisayara "talimat vermek" için bir dizi kadranı ayarlamasıyla yapılır ve bundan sonra kontrol tamamen otomatik hale gelir. Bu tür bilgisayar kontrolleri, şu anda birkaç başka enterkonnekte güç sistemi için inşa edilmektedir.

Endüstriyel süreç kontrolüne uygulanan dijital bilgisayarlar alanında, bir yıldan biraz daha az bir süre önce Leeds & Northrup Company ilk kurulumunu komşu eyaletiniz Louisiana’da, özellikle Baton Rouge’daki Esso Rafinerisi’nde gerçekleştirmiştir. Ön ayarlamalar tamamlandıktan sonra bu birim 1 Temmuz 1958’de 24 saatlik hat işletimine geçmiştir.

Tam otomatik kontrole uyarlanabilir olmasına rağmen, bu bilgisayar operatörlere rehber olarak ve tam kontrole girişmeden önce gerekli olan sistem çalışmaları için kullanılmaktadır. 24 saatlik hat işletimi, bir bilgisayar bileşeni arızalanmadan önce yirmi dört gün sürmüştür. Aynı türden ek arızalar da meydana gelmiştir. Bu arızalar, kusurlu bileşenlerin değiştirilmesiyle derhal giderilmiş ve bilgisayarın mevcut kullanımında ciddi nitelikte olmamıştır.

Ancak daha önce de belirttiğim gibi, tam bilgisayar kontrolü için daha güvenilir bilgisayarlara ihtiyaç vardır.

Bu, bilgisayar kontrolünün geleceğine ilişkin sunumumu tamamlamaktadır; ancak bitirmeden önce oldukça önemli olduğunu düşündüğüm iki yan konuya çok kısaca değinmek istiyorum.

Kontrol Üreticileri ile Kullanıcı Kuruluşlar Arasında İşbirliği

Sürekli endüstriyel süreçlere bilgisayar kontrolünün uygulanmasından daha fazla işbirliği gerektiren bir girişimin, kullanıcı kuruluşlar ile kontrol üreticileri arasında hiç olmamış olduğunu düşünüyorum. İlgili herkes için, özellikle de kontrol üreticileri için şanslı bir durum olarak, bu alandaki en parlak beyinlerin birçoğu ilerici kullanıcı kuruluşlarla ilişkilidir. Onların tam işbirliği olmadan, kontrol üreticileri gerçek başarı için gerekli olan incelemeleri ve geliştirmeleri yürütmekte son derece zorlanır, hatta bunu başarmaları imkânsız hale gelebilir. İlerici kullanıcı kuruluşların personeli ile önde gelen kontrol üreticilerinin personeli arasında var olan mükemmel işbirliği büyük ölçüde, bilgisayar kontrolünün geleceği konusunda iyimser olmamın nedenidir.

Süreç Kontrolünde Kariyerler

Çoğunuzun, enstrümantasyon ve süreç kontrolü alanında, ya süreç kontrol ekipmanlarını kullanan kuruluşlarla ya da bu tür ekipmanların üreticileriyle ilişkili olduğuna inanıyorum. Birkaçınızın ise hâlâ lisans ya da lisansüstü düzeyde üniversite öğrencisi olduğunu düşünüyorum. Birkaç kişi daha öğretim üyesi olabilir ve sanayide olan bazılarınız da öğretim kariyerlerini değerlendirmekte olabilir.

Söylediklerim, eğer zaten bilmiyorsanız, tam bilgisayar kontrolü olsun ya da olmasın, modern kapsamlı kontrol sistemlerini de içeren otomatik süreç kontrolü alanının son derece ilgi çekici ve zorlu bir alan olduğunu hepiniz için ortaya koymuş olabilir. İlgili sorunların, bu iş için gerekli temel eğitime sahip teknologlar arasındaki en yetkin beyinleri bile zorlayacak düzeyde olduğundan eminim.

Sanayi, enstrümantasyon ve kontrol alanında kapsamlı biçimde yetişmiş seçkin teknologlara ihtiyaç duymaktadır; ve bu alanın parlak geleceği göz önüne alındığında, ana hatlarını çizmeye çalıştığım üzere, bu ihtiyaç giderek artacaktır. Bu tür dersler, süreç kontrolünde uzmanlaşanların yetkinliğini artırmada büyük fayda sağlar; ve bu dersleri başlatan ve yürüten destekleyiciler takdiri hak etmektedir. Ancak, geleceğin gereklerini karşılamak için bundan daha fazlasına ihtiyaç vardır.

Kontrol Teknoloğunun Eğitimi

Enstrümantasyon ve kontrol alanında kapsamlı biçimde yetişmiş daha fazla teknoloğa duyulan mevcut ve gelecekteki gereksinimi dikkate alan Instrument Society of America, 1951 yılında bu tür bir eğitimi ilerletmek amacıyla bir Vakıf fikrini ortaya koymuştur. Birkaç yıllık çalışmanın ardından, böyle bir Vakfı planlamak üzere sanayiciler ve eğitimcilerden oluşan bir Komisyon atanmıştır. 1956’da Instrument Society, Komisyon raporunu kabul etmiş ve Vakfı başlatmak için önemli bir başlangıç bağışı yapılmasına karar vermiştir. Adı, Foundation for Instrumentation Education and Research (FIER) olarak belirlenmiştir. Onun Mütevellilerinden biri olarak görev yapma ayrıcalığına sahip olduğumu söylemekten memnuniyet duyarım. Birçoğunuzun tüm bunlara aşina olduğunu ve belki de Vakfın programının gerçekten yürürlüğe girmiş olduğu gerçeğini de bildiğini biliyorum.

Diğer etkinliklerin yanı sıra, Vakfın amaçlarından biri de kendi alanında lisansüstü düzeyde bursları desteklemek ve finanse etmektir. Bu ödüllerin koşulları, işbirliği yapan üniversitelerin enstrümantasyon ve kontrol alanındaki ileri düzey çalışmalara ayrılmış öğretim kadrolarını ve müfredatlarını güçlendirmelerini sağlayacağı umuduyla belirlenmiştir.

İngilizlerin süreç dinamiğinde kapsamlı eğitime verdikleri önemi dile getirmiştim. Bildiğim kadarıyla bazı üniversitelerimiz bu tür dersler sunmaktadır; ancak bu derslerin ne kadar yaygın ve yoğun olduğu ya da gelecek için neler planlandığı konusunda yeterince bilgi sahibi değilim. Süreç dinamiğinde lisansüstü derslere duyulan gereksinimi vurgulamak ve sanayinin uygun desteğiyle üniversitelerin bu tür ileri çalışmalara yeterli biçimde olanak sağlamasını umduğumu ifade etmek istiyorum.

İster üniversitede ister sanayide olsun, enstrümantasyon ve kontrolün bu ilgi çekici ve hızla ilerleyen alanında, ilgili ve yetkin teknologlar için son derece tatmin edici ve ödüllendirici kariyerlerin bulunacağına inanıyorum. Söylediklerimden herhangi biri, üniversite düzeyinde ve enstrümantasyon ile süreç kontrolü alanında öğretim kariyerlerine yönelmenizi sağlarsa, bundan büyük memnuniyet duyarım.