Śląsk komputerem sterowany

Nie była to przysłowiowa kariera amerykańskiego pucybuta, lecz nieoczekiwany amerykański sukces polskiego informatyka. Pod koniec lat 60. zabrano się na Śląsku z wielkim rozmachem do budowy komputerowych systemów sterowania procesami produkcyjnymi, zwłaszcza w górnictwie i hutnictwie. Jednym z czołowych specjalistów z dziedziny automatyki przemysłowej był tam dr inż. Jerzy Pilch-Kowalczyk. Gdy wyemigrował do USA, przez długi czas bezskutecznie szukał pracy - zgodnie z uprawianym dotąd zawodem, w informatyce. Nie zrażając się kolejnymi niepowodzeniami, trafił w końcu do wielkiej firmy Sun. Odsyłany od kierownika do kierownika, od dyrektora do dyrektora, ostatecznie stanął przez obliczem jednego z głównych szefów. – Zrobiło mi się ciemno przed oczyma, gdy padło pytanie, jak zorganizować produkcję maszyn cyfrowych – pisał do przyjaciół w kraju. – Jedyne, co mi przyszło na myśl, to opisać doświadczenia z pracy w Tychach. Osłupiałem, gdy po wysłuchaniu mojej odpowiedzi potężny boss, nie zastanawiając się długo, zakomunikował: - Jest pan przyjęty. Zaproponowana wysokość poborów zaparła mi dech w piersiach.

Tychy ze swoim Zakładem Elektroniki Górniczej były w tamtych latach – obok Gliwic, Katowic, Zabrza i Sosnowca – jednym z głównych punktów na mapie szybko rozwijającego się śląskiego ośrodka informatyki. Jego charakter określały potrzeby regionu, na którego stosunkowo niewielkim obszarze skupiało się gros wielkoprzemysłowej produkcji całego kraju. Zaczęło się od nawiązania wspólpracy przede wszystkim z ośrodkiem wrocławskim, zwłaszcza z Elwro - producentem uniwersalnych komputerów Odra. Wkrótce jednak uznano, że niezbędne jest opracowanie i wdrożenie do seryjnej produkcji komputerów wyspecjalizowanych, odpowiadających konkretnym zadaniom automatyzacji np. wydobycia i transportu węgla czy wytopu stali. Nie ma powodu ukrywać, że odbywało się to też w pewnej opozycji do ogólnych koncepcji i programów forsowanych w warszawskiej centrali.

„Pierwszą, początkową domeną zastosowania maszyn cyfrowych były obliczenia naukowo-techniczne oraz przetwarzanie danych gospodarczych i administracyjnych” – przypominał w artykule z roku 1974 prof. Stefan Węgrzyn, naukowy promotor ośrodka śląskiego. – Idea wykorzystania ich do bezpośredniego (bez udziału operatora) sterowania procesami produkcyjnymi zaczęła być realna dopiero na bardziej zaawansowanym etapie rozwoju, a mianowicie wtedy, gdy dzięki postępowi technologii uzyskano stopień niezawodności maszyn cyfrowych zbliżony do niezawodności urządzeń obiektu przemysłowego, który miał być przedmiotem automatyzacji kompleksowej”. I dalej wyjaśniał, że jest to „system, w którym procesor liczący, połączony z odpowiednim zbiorem urządzeń zewnętrznych, steruje złożonym procesem produkcyjnym i jest również wykorzystywany przez operatora do innych celów, np. do łatwego otrzymywania informacji o aktualnym stanie procesu lub jego istotnych składowych, sporządzanie wydruków, zarządzania otoczeniem materiałowym, energetycznym i urządzeniowym, w którym dany proces przebiega”.

Prace w tym kierunku rozpoczęły się jednocześnie w Głównym Instytucie Górnictwa i w Zakładach Konstrukcyjno-Mechanizacyjnych Przemysłu Węglowego. „Przełom lat 1969/1970, z burzliwym rozwojem techniki komputerowej,rozpoczął erę komputerowych systemów dyspozytorskich - oceniał w kilka lat później dr inż. Krystian Żymełka. – Początki były nieśmiałe, chociaż w zakresie zamierzeń przekraczały ówczesne możliwości techniczne i technologiczne”. I tak w roku 1970 w zautomatyzowanej doświadczalnej kopalni „Jan” wprowadzono do eksploatacji dwa rozwiązania. Pierwsze zostało oparte na maszynie cyfrowej Odra 1325 i miało na celu skomputeryzowanie zarządzania kopalnią, drugie - na „śląskim” minikomputerze MKJ 25 i stanowiło system kompleksowej automatyzacji typu S. Razem wzięte, składały się na pierwowzór modelu nowoczesnej kopalni, opracowany pod kierunkiem inż. Jana Mitręgi, nb. ówczesnego ministra górnictwa, przez dr Andrzeja Grzywaka, inż. Edwarda Mikułę i inż. Andrzeja Marcinkiewicza, który jako dyrektor „Jana” miał zbierać pierwsze doświadczenia.

W systemie „S” niższy poziom stanowiły lokalne ogniwa procesu wydobycia i transportu węgla, odbierające sygnały z czujników rozmieszczonych w głębi kopalni i na taśmociągach, a następnie przekazujące te informacje na wyższy poziom sterowania. Inżynier ruchu komunikował się ze stacjami lokalnymi poprzez pracujący w czasie rzeczywistym komputer i mając pod ręką przyciski tzw.bufora priorytetów wydawał dyspozycje, wykonywane automatycznie. Mógł w ten sposób uruchomić lub zatrzymać proces technologiczny, stosownie do sytuacji na ścianie czy podszybiu lub na przenośnikach taśmowych, mógł także natychmiast reagować na sygnały alarmowe, uzyskiwać dodatkowe informacje, sterować ruchem załogi.

Równolegle wprowadzony w kopalni „Jan” skomputeryzowany system zarządzania polegał na elektronicznym przetwarzaniu danych w zakresie przygotowania produkcji i zbytu, gospodarki materiałowej, finansów, administracji. Tysiące informacji napływające do kopalnianego ośrodka obliczeniowego dawały nieporównanie szybciej i lepiej niż kiedykolwiek przedtem obraz bieżącej i zmieniającej się sytuacji, pozwalając dyrekcji i poszczególnym służbom na podejmowanie trafniejszych i skuteczniejszych decyzji operatywnych.

Realizacji nowatorskich rozwiązań towarzyszyły niejednokrotnie wielkie emocje. Niezawodność sprzętu była jeszcze raczej dość odległa od ideału, co wynikało z nie najlepszej jeszcze jakości krajowych elementów i podzespołów, zawodziło też oprogramowanie, dla jego autorów będące z reguły wyprawą w nieznane. W kilka lat po kopalni „Jan” zautomatyzowano kopalnię „Siersza”, co przy tym ciekawe, węgiel był tam dostarczany bezpośrednio do miejscowej elektrowni. I otóż w parę dni po uroczystym i z wielką pompą otwarciu, dr Grzywak otrzymuje od dyrektora kopalni, inż.Słupskiego, gniewny telefon: - Kopalnia stanęła! Albo wrzucę pana do szybu, albo natychmiast przyjedzie pan do mnie! Istotnie, awarie powtarzały się co kilka godzin, a jedną z głównych przyczyn była stosowana wówczas taśma papierowa, oczywiście bardzo zawodna w użyciu.

Można powiedzieć, że pierwsze koty za płoty, bowiem „rezultaty nie były rewelacyjne, ale pozwoliły uzyskać bezcenne doświadczenia - oceniał po latach dr inż. Żymełka. - Wykorzystując zebrane doświadczenia GIG wdrożył system z komputerem Odra 1325 i kanałem przemysłowym SMA w kopalni „Zofiówka” (wówczas „Manifest Lipcowy”), a w ZKMPW zaprojektowano urządzenie sprzężenia komputera z obiektem UZO 4(...) Zmodyfikowany system „S” jako system kontroli i nadzoru dyspozytorskiego, już z UZO 4, ale jeszcze z MKJ 25, wdrożono do przemysłowej eksploatacji w kopalni „Siersza” w grudniu 1973”.

UZO 4 był to tzw. kanał przemysłowy, który zbierał informacje analogowe, cyfrowe czy licznikowe i wysyłał sygnały sterujące. Co do MKJ 25, wyprodukowano ok.150 takich minikomputerów, jednakże ze względu na swoją szeregową strukturę arytmometru pracowały wolno i ponadto dysponowały dość skąpym oprogramowaniem. Tymczasem system „S” wymagał szybkiego minikomputera, niezawodnego i łatwego w dostępie, o bogatym oprogramowaniu zarówno operacyjnym, jak i wyższego poziomu. Ponieważ aż 70 proc. kosztów przypada w informatyce na opracowywanie software‘u, zdecydowano się zaprojektować jedynie sprzęt i to tak, by mógł on akceptować gotowe już oprogramowanie jednego ze znanych minikomputerów zagranicznych. Rozwiązanie oparto na modelu HP2100 firmy Hewlett-Packard i w roku 1975 zaprezentowano minikomputer MKJ 28, później nazwany SMC 3, którego głównymi autorami byli prof. Andrzej Grzywak i wspomniany dr Jerzy Pilch-Kowalczyk. Zakład Elektroniki Górniczej w Tychach wyprodukował kilkanaście jednostek, po czym zespół dr inż. Krystiana Żymełki zaprojektował przemysłowy minikomputer, wykorzystując doświadczenia MKJ 25 i technologię krajowych elementów podstawowej i średniej skali integracji. Ten minikomputer został jednak nazwany... programowanym rejestratorem PRS 4, bowiem - szczegół o posmaku anegdotycznym - termin „komputer” był w owym czasie oficjalnie zarezerwowany dla produktów wrocławskiego Elwro i warszawskiej Mery. Co zresztą nie przeszkodziło, by z zakładu w Tychach wyszło ponad 150 egzemplarzy tego urządzenia.

Taki rozwój zdarzeń prowadził do decyzji organizacyjnych mieszczących się w logice ówczesnego myślenia. W marcu 1977 powstała w Katowicach wielka struktura, w urzędowej nomenklaturze: Centrum Naukowo-Produkcyjne Systemów Sterowania. W jego skład wszedł naukowo-badawczy instytut sterowania, biuro projektowe, zakład doświadczalny oraz biuro generalnych dostaw, oferujące „pod klucz” systemy wraz z oprogramowaniem, serwis, poradnictwo, obsługę klientów. W ten sposób zamierzano objąć cały proces powstawania i wdrażania systemów automatyki – zaczynając od definicji konkretnego zadania, poprzez przygotowywanie dokumentacji projektowej, wykonywanie modeli i prototypów niezbędnych urządzeń wraz z opracowaniem technologii wytwarzania, nadzór nad wdrożeniem instalacji.

O zamierzeniach Centrum wypowiadał się jego nowo mianowany szef, prof. Ryszard Pregiel, skądinąd jeden z głównych organizatorów śląskiego ośrodka informatyki :

„Zgodnie ze swoją nazwą i miejscem działania będziemy automatyzować te gałęzie przemysłu, które posiadają w naszym rejonie największe tradycje i doświadczenia. Szczególnie będziemy tworzyć systemy automatyki linii technologicznych (...) Na początek planujemy automatyzację w hutnictwie czarnym - walcowni i pieców wgłębnych, w górnictwie węgla kamiennego – systemów zagrożeń górotworowych i gazowych oraz systemów wentylacji w kopalniach, kontrolę parametrów wydobycia węgla (miejsce wydobycia i składowiska), a także parametry ruchu załogi w transporcie kolejowym – stacje rozrządowe i śledzenie ruchu pociągów”.

Te zapowiedzi były realizowane w następnych latach. Nawet z naddatkiem, przysłowie bowiem mówi, że apetyt rośnie w miarę jedzenia. Rozwinęła się małoseryjna produkcja sprzętu pomiarowego stosowanego w sterowanym procesie technologicznym. Jednym z przykładów były transparentne tablice, umożliwiające odczyt danych z każdego miejsca hali hutniczej. Co więcej, po górnictwie, hutnictwie i kolei przyszła kolej m.in. na gazownictwo i energetykę. Jednocześnie wydłużała się lista produkowanych na Śląsku urządzeń peryferyjnych.

Charakterystycznym przykładem jest fabryka Elzab w Zabrzu, istniejąca od końca lat 60. zrazu jako filia zakładów mechaniki precyzyjnej w Błoniu. W następnej dekadzie przystąpiono tam do produkowania monitorów ekranowych oraz urządzeń wejścia i wyjścia dla komputerów, najpierw serii Odra 1300, później również IBM 360/370 i Riad. Zakup licencji szwedzkiej firmy Stansaab na produkcję szerokiej gamy systemów monitorowych otworzył nowy rozdział rozwoju Elzabu. „Ze względu na prostotę obsługi i czytelność komunikatu – podawał Informator Zakładowy z roku 1979 – ułatwiają dostęp do zbiorów i programów maszynowych (...) np. stany magazynowe, kartoteki osobowe, konstrukcje i technologie wyrobów, umożliwiają ich listowanie, sprawdzanie, modyfikację. Znajdują idealne zastosowanie w systemach sterowania produkcją, systemach wprowadzania danych, systemach konwersacyjnych, prowadzeniu obliczeń naukowo-technicznych i dydaktyce”.

Tymczasem we wspomnianym katowickim Centrum Systemów Sterowania skonstruowano model mikrokomputera Mera 60, wzorowanego na radzieckim Elektronika 60, odpowiedniku amerykańskiego LSA 11 firmy DEC. Ta modularna konstrukcja została zbudowana z elementów wielkiej skali integracji, produkowanych w Związku Radzieckim, a także elementów produkcji krajowej. Krajowego pochodzenia były też współpracujące z mikroprocesorem urządzenia peryferyjne i urządzenia sprzężenia z obiektem. Autorzy, prof. Andrzej Grzywak i dr Ryszard Pregiel, przewidzieli zróżnicowane, trojakie zastosowania, stąd też trzy wersje rozwiązań konstrukcyjnych i funkcjonalnych: odpowiednio dla przemysłowych i laboratoryjnych układów pomiarowych oraz dla działających w czasie rzeczywistym systemów dyspozytorskich i systemów sterowania procesami technologicznymi. Po raz pierwszy system Mera 60 zademonstrowano w grudniu 1979 w Katowicach na wielkiej wystawie produktów zjednoczenia Mera.

Ten opis ośrodka śląskiego byłby niepełny, gdyby nie powrócić do osoby cytowanego już nieco wcześniej prof. Stefana Węgrzyna. Kierowany przez niego Zakład Automatyki Kompleksowej PAN w Gliwicach wnosił bowiem wiele nie tylko na polu badań, ale i zastosowań w zakresie APT – automatyzacji procesów technologicznych. Jak to napisał po latach Andrzej Targowski, „profesor wywiązał się z zadania znakomicie”. W pierwszej połowie lat 70. patronował on mianowicie opracowaniu 18 pilotowych programów komputerowych, opartych na połączeniu wysokiej klasy technik automatyzacji i informatyki. Zainstalowano je w różnych dziedzinach gospodarki, jak przemysł hutniczy, chemiczny, górniczy, energetyczny, cementowy czy żegluga morska.