2. «Фабрика будущего»

2. «Фабрика будущего»

Уже в недалеком будущем широкое внедрение совершенно новых методов технологии (информационной технологии) приведет к тому, что если, например, у потребителя возникнет необходимость в паре туфель, то он скорее всего должен будет обратиться не в универмаг, а в автоматический центр по индивидуальному изготовлению обуви. Там с помощью специального компьютерного устройства снимут все необходимые мерки и занесут их на магнитную карту, которая будет использоваться в дальнейшем каждый раз, когда у клиента возникнет потребность в новой паре обуви. Магнитная карта будет передана в автоматизированную систему конструирования. Далее, по изображению на экране компьютера покупатель выберет фасон, цвет, материалы. В случае необходимости внесет индивидуальные изменения в предложенную стандартную модель. Все данные затем вводятся в систему. Она автоматически сделает выкройки, с помощью автоматизированной системы подготовки производства выберет технологию изготовления изделия и составит задания различным станкам с числовым программным управлением и роботам. Весь процесс от появления покупателя до окончания изготовления готовой пары туфель будет контролироваться ЭВМ. Если покупатель не первый раз пользуется услугами центра, то заказ может быть сделан из дома с помощью персонального компьютера, так как исходные мерки уже имеются в памяти системы.

Это описание новых методов обслуживания потребителя воспринимается пока как нереальное, но для претворения их в жизнь уже существуют все принципиальные технические решения. К тому же отдельные упоминаемые системы, такие, как автоматизированные системы проектирования, управления производством, роботы, сети персональных компьютеров и другие, получили уже достаточно широкое распространение. Дело за объединением всех этих систем в комплекс.

Попытки создать комплексное автоматизированное производство уже предпринимаются в разных странах. В последние годы наибольшие усилия в этой области затрачиваются американской промышленностью. Конкуренция на мировых рынках и внутри страны заставляет ведущие фирмы внедрять в производство гибкую автоматизацию.

По оценкам министерства торговли США, из 330 млрд дол. капиталовложений в 1984 г. бо?льшая часть была затрачена создание производств с широким использованием компьютерных средств, робототехники.

Первые шаги к автоматизированной фабрике были сделаны в начале 50?х годов, когда в Массачусетском технологическом институте (США) была разработана технология цифрового программного управления металлообрабатывающими станками. Работа финансировалась министерством военно-воздушных сил США. Это же министерство совместно с Национальным агентством по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) взяло под свою опеку большинство разработок в этой области. Таким образом, первоначально автоматические системы нашли свое применение главным образом в аэрокосмических фирмах при проектировании и производстве двигателей, сложных корпусных узлов.

В тот же период две крупнейшие промышленные фирмы США — автомобильная «Дженерал моторс» и электронная «ИБМ» — совместно спроектировали применение ЭВМ для разработки чертежей изделий. Этим было положено начало процессу автоматизации проектирования и подготовки производства.

По оценкам специалистов, автоматизированные системы производства обладают таким потенциалом воздействия на производительность и эффективность, как ни одно другое изобретение со времен внедрения электричества.

Значительный выигрыш в производительности достигается прежде всего за счет того, что автоматизация на базе ЭВМ дает возможность полностью контролировать весь процесс от разработки изделий до их передачи в серийное производство. Системы автоматизированного конструирования позволяют с помощью специальных программ создавать на экранах компьютеров двух? и трехмерные изображения деталей, узлов и целых изделий. При этом система может в автоматическом режиме производить с ними такие трудоемкие операции, как изменение масштаба, построение изометрических проекций и их различные вращения. Программы автоматически выверяют все возможные проекции и выдают рабочие чертежи изделия, на которых также автоматически проставляются необходимые допуски, посадки, уклоны и т. п. Все это позволяет, по оценкам фирмы «Дженерал моторс», в 3—6 раз ускорить разработку новинок и получить в итоге проект, который потребует минимальных доработок в ходе изготовления.

Вычислительная техника открывает перед конструкторами многие дополнительные возможности. Так, она позволяет уже на стадии конструирования получить, скажем, картину распределения нагрузок, возникающих в материалах в процессе эксплуатации. Этап проектирования новой продукции сокращается при этом до минимума.

И тем не менее, несмотря на значительные выгоды от применения автоматизированных систем проектирования и управления производством, в целом мировая промышленность пока еще только приступает к их освоению. По оценкам Общества производственных инженеров США, к 1990 г. только 25% промышленных фирм этой страны будут иметь системы для разработки образцов новой продукции и инженерной подготовки производства и только около 50% ручного и механического черчения на этих фирмах будет передано на ЭВМ.

Это обусловлено сложностью автоматизации интеллектуального труда, поскольку сама структура творческой деятельности и условия ее эффективного осуществления во многом остаются еще неясными. Из общего объема инженерно-конструкторских задач только незначительная их часть может быть передана компьютерам.

Центральным звеном «фабрики будущего» являются роботизированные комплексы станков, машин, оборудования, как новая более высокая ступень автоматизации. В 1961 г. в США появилась небольшая фирма «Юнимейшн», приступившая к выпуску нового вида промышленного оборудования, которое позднее получило название «робот»[5]. Первый промышленный робот был установлен на заводах «Дженерал моторс» в 1962 г. Но их дальнейшее внедрение шло медленно. К 1978 г., по данным американского института роботов, только 25 фирм страны отважились установить новое оборудование, было организовано всего 10 фирм-производителей и 3 научно-исследовательские организации, работающие в области роботизации.

Положение меняется с появлением в конце 70?х годов во многих капиталистических странах серьезных проблем в области производительности труда. Интерес к роботам увеличивается.

Современный промышленный робот мало похож на человекоподобные создания, населяющие страницы научно-фантастических романов. Американский институт роботов определяет его как «программируемый многофункциональный манипулятор, созданный для перемещения материалов, деталей, инструментов и специальных приборов с помощью изменяющихся программируемых движений». Как правило, робот обладает одной «рукой», на которой имеется несколько «пальцев». Степень свободы такой «руки» ограничена конструктивными особенностями механизма. Возможность изменять характер ее движений без каких-либо существенных перестроек составляет сущность программируемости. Семейство роботов весьма многочисленно. Они различаются не только своей конструкцией, но и принципами задания рабочей программы. Выделяют несколько типов роботов — от простейших, в которых программа задается электромеханическим путем, до так называемых «интеллигентных», в которых для управления используются программы «искусственного интеллекта». Современные «интеллигентные» роботы наделены специальными «органами чувств», позволяющими контролировать движения рабочих органов, включая бинокулярное цветное зрение.

Робот несет в себе одновременно черты и машины и оператора, который управляет ею. Как и машина, робот с высокой точностью повторяет любое заданное программой движение в течение длительного времени. С оператором его сближает возможность переключения, переналадки на выполнение новых задач путем повторения перемещений, задаваемых оператором, возможность расширять диапазон действий. Поэтому робототехника представляет собой новую, более высокую ступень автоматизации — использование машин для выполнения повторяющихся, стандартных видов работ, которые предписаны программой, а не выбраны самим роботом.

В общественном же мнении роботы — это машины, способные к самостоятельному поведению, то есть определению набора решаемых задач и выбора путей их достижения. Но в современном производстве роботы используются пока лишь благодаря своим машинным качествам — силе, точности, скорости, надежности, сноровке. Они не могут реагировать на непредвиденные обстоятельства, возникающие на производстве, самостоятельно изменять условия задания. Основной сферой их применения остаются производственные задачи, в которых можно заранее предвидеть всевозможные ситуации. Это окраска сложных корпусных деталей, сварка, загрузка-выгрузка станков, резка металлов. В целом же роботам может быть передана довольно значительная часть операций, выполняемых современным рабочим. По оценкам специалистов из университета Карнеги-Меллона (США), с помощью роботов уже сегодня может быть автоматизировано более 7 млн рабочих операций, что позволит выполнять почти треть видов работ, существующих в промышленности США. К 90?м годам эта доля может достичь 65—75%.

Внедрение новых видов технологических процессов с использованием роботов осуществляется во многих отраслях промышленности развитых капиталистических стран. В 1985 г. американские компании затратили на эти цели более 400 млн дол. «Дженерал моторс» объявила о программе полного технического перевооружения своих заводов до 1990 г. стоимостью в 1 млрд дол. На заводах этой фирмы к этому моменту будут «трудиться» 14 тыс. роботов.

Современный промышленный робот — сложное и дорогое оборудование, и тем не менее капиталисты охотно идут на его установку. В чем же дело? Сущность капиталистического предпринимательства такова, что капиталист станет применять машину, замещающую живой труд, только в том случае, если ее стоимость будет меньше стоимости вытесняемой ею рабочей силы. Произведем простой экономический расчет: эксплуатация робота стоимостью 40 тыс. дол. в две смены обходится с учетом технического обслуживания в 3 раза дешевле, чем содержание одного рабочего на конвейере. Если учесть, что роботы не вступают в профсоюзы и не бастуют, то привлекательность их для капиталиста увеличивается еще больше. Поэтому роботизация идет быстрыми темпами во всех промышленно развитых капиталистических странах.

Многие ведущие промышленные фирмы мира объявили о намерении создать у себя «фабрики будущего», в которых как производство, так и управление будут осуществляться без вмешательства человека. В Японии, например, в течение ряда лет действовал крупномасштабный национальный проект, финансировавшийся министерством промышленности и внешней торговли этой страны, целью которого было создание подобной фабрики. Проект завершился в апреле 1984 г. опытным испытанием небольшого завода по производству дизельных двигателей и коробок передач в г. Цукуба. На этом заводе нет конвейеров и каждая деталь обрабатывается на одном рабочем месте с помощью роботизированных производственных комплексов, оснащенных лазерными устройствами. Всем производством управляют 2—3 человека.

В 1981 г. японские производители роботов продали своей продукции на 320 млн дол., а в 1985 г., по сведениям японской ассоциации промышленного роботостроения, в этой стране произведено роботов на 1 млрд дол. По данным американской статистики, 57% мирового парка роботов капиталистического мира внедрено именно в Японии, в странах Западной Европы — 19 и в США — 24%. И хотя американские роботы технически более совершенны, японские фирмы продолжают успешно конкурировать своей продукцией на мировом рынке. Концентрируя свои усилия на производстве относительно простых и недорогих моделей, японские производители, во-первых, обеспечивают себе рынки сбыта и способствуют накоплению у потребителей опыта. Во-вторых, одновременно создается база для производства и использования более дорогих и сложных машин.

Но было бы неверно утверждать, что роботизация стремительно и без особых проблем охватывает отрасль за отраслью. Процесс технической перестройки общественного производства всегда достаточно сложен. Считается, что из трех основных типов производства — единичного, серийного и массового — вычислительная техника и роботы имеют наибольшие перспективы в серийном. По оценкам американских экономистов, более 80% мирового промышленного производства относится именно к этому типу, причем средний размер производственной серии приближается к 50 единицам. Поэтому возможности использования традиционных форм автоматизации здесь сильно ограничены. Стоимость же единицы изделия при современном серийном производстве в 5—20 раз выше, чем при массовом.

Серийное производство характеризуется также специфической организацией технологических процессов — организационно-производственные единицы управления выделяются в нем по видам оборудования (токарное, фрезерное, координатно-расточное и т. п.). Это позволяет на одном и том же наличном парке оборудования эффективно организовать выпуск разнообразной полезной продукции. В массовом же производстве разнотипное оборудование объединяется в поточные линии, нацеленные на производство готового узла, целого изделия. Вопрос о гибкости здесь не стоит. Но жесткое закрепление оборудования позволяет за счет его специализации резко повысить экономичность производства.

Задача компьютеризации и роботизации — совместить преимущества эффективного массового производства с гибкостью серийного. Это достигается за счет использования программ для переналадки управляемых компьютерами станков и роботов и широкого применения информационных систем, для того чтобы усовершенствовать управление технологическим процессом.

Американские специалисты полагают, что наиболее ощутимый выигрыш от компьютеризации и автоматизации, который можно в то же время количественно оценить, будет получен за счет увеличения загрузки оборудования. Он слагается из дополнительной его загрузки в ночные и вечерние смены, в праздники и другие дни, когда рабочие не выходят на работу. В частности, большие надежды возлагаются на роботизацию для борьбы с забастовками. Ведь роботизированные безлюдные комплексы могут функционировать и во время забастовок, сводя к минимуму потери предпринимателей и выбивая из рук рабочих один из главных козырей их борьбы за свои права.

Например, в США крупные заводы простаивают как минимум 80 дней, средние — более 104, малые — более 125 дней. Соответственно средняя продолжительность полной работы в течение рабочего дня составляет 22 часа на крупных заводах, 10,8 часа — на средних и 8 часов — на малых.

В ближайшие 10—20 лет должна произойти радикальная перестройка организации трудовых процессов на производстве. При этом основная масса рабочих будет занята лишь в первую смену, когда они будут налаживать робототехнические комплексы, а выпуск продукции будет осуществляться главным образом во вторую и третью смены на заводах любого размера. Это даст возможность повысить выход продукции на крупных предприятиях в среднем на 30%, на средних — на 200, на мелких — на 330%. Компьютеризация диспетчерской службы производства позволит в дополнение к этому снизить простои, связанные с ремонтом и техническим обслуживанием оборудования.

Второй по величине эффект может быть получен за счет сокращения времени изготовления продукции и уменьшения количества готовой продукции, хранящейся на складах. Это может быть достигнуто исключительно за счет улучшения организации производства в условиях компьютеризации. По данным хронометража, сейчас любое изделие находится в процессе своего изготовления на станках только 5% времени. Остальное время уходит на передачу с одного станка на другой, хранение на промежуточных складах и т. п. Синхронизация работы всего комплекса оборудования должна внести существенный вклад в повышение эффективности производства.

Но эти преимущества компьютеризованного производства возникают только в условиях нормального, стабильного его функционирования. Наиболее же ценным для капиталиста в компьютеризованном и роботизированном производстве является его гибкость, которая стала в современных условиях важнейшим фактором конкурентной борьбы. От того, как быстро может та или иная компания перестраивать выпуск продукции, зависят ее прибыли, а иногда и само существование. Раньше фирмы стремились выпускать как можно дольше изделия определенного типа, поскольку дорого обходилась переналадка оборудования. Изменения в моделях носили в основном косметический характер. Основным фактором, определяющим снижение издержек производства, была экономия на масштабах производства.

Гибкая автоматизация дает возможность на одних и тех же площадях производить разную по своим характеристикам продукцию. Но гибкость важна и имеет смысл там, где существует потребность в быстрой реакции на изменение внешних и внутренних условий производства. Поэтому центр конкурентной борьбы переносится из сферы организации производства и борьбы за снижение издержек в сферу манипулирования рынками и продуктами. И следовательно, широкое распространение «фабрик будущего» приведет не столько к росту эффективности общественного производства, сколько обострит борьбу за потребителя, усилит внешние, показные элементы конкуренции (реклама, мода, неоправданно быстрая сменяемость моделей и т. п.). И значительный положительный толчок развитию общественного производства, который могут дать «фабрики будущего», будет растрачен впустую.