книги / Современная научно-техническая революция. Историческое исследование

Из 8—12 нормализованных элементов можно собирать до 700 типоразмеров емкостных аппаратов объемом от 0,2 до 1000 м3. Применение труб только трех диаметров позволя­ ет компоновать более 800 типоразмеров кожухотрубчатых теплообменников с поверхностью теплообменника от 5 до 500 м2. Проведение унификации и нормализации деталей химических аппаратов позволило специализировать заво­ ды химического машиностроения.

В области механизации и автоматизации тяжелых и трудоемких работ важной проблемой является создание типажа транспортных средств с минимальной номенкла­ турой базовых машин со сменным навесным оборудовани­ ем для выполнения различных работ. Применение в дан­ ном случае метода агрегатирования позволяет собирать из отдельных нормализованных узлов новые машины, исполь­ зующие уже проверенные узлы. Это ускоряет процесс ме­ ханизации и автоматизации производственных процессов.

Развитие комплексно-автоматизированного производства

Рассматривая развитие и становление машины-автомата, мы видели, что ее совершествование неразрывно связано с увеличением непрерывности рабочего процесса. Однако в машине-автомате эта непрерывность локализована в гра­ ницах самой машины, следовательно, распространяется на сравнительно небольшое количество операций. Началом комплексной автоматизации необходимо считать соедине­ ние устройств, автоматизирующих транспортные опера­ ции, с рабочими машинами-автоматами, что резко повыси­ ло непрерывность производства, образовав автоматиче­ скую линию — одну из первых систем комплексной авто­ матизации.

В качестве примера при рассмотрении развития комп­ лексной автоматизации целесообразно использовать об­ ласть машиностроения, так как именно здесь наиболее на­ глядно представлены системы, иллюстрирующие основные этапы этого развития. Машиностроение — отрасль, опреде­ ляющая прогресс почти во всех областях народного хозяй­ ства, на что весьма ясно указывается в Программе КПСС, где говорится, что «на основе развития машиностроения в первом десятилетии осуществится комплексная механи­

5* 131

зация в промышленности, сельском хозяйстве, строитель­ стве, на транспорте, в коммунальном хозяйстве»8.

13 машиностроении созданы автоматические системы, непосредственно обеспечивающие автоматизацию соот­ ветствующих процессов, так как последние очень редко протекают естественным путем (в отличие от химических процессов). В машиностроении автоматизация, как прави­ ло, обеспечивается специальцо созданными, искусствен­ ными устройствами, следовательно, является более харак­ терным примером развития автоматизации. Кроме того, машиностроение выпускает массовую продукцию, поэтому именно здесь автоматизация нашла наиболее полное при­ менение, сравнительно широко используясь при производ­ стве как отдельных деталей (гайки, болты и т. п.), так и целых узлов, а затем и изделий (автомашины, швейные машины, велосипеды и т. п.). Поэтому на примере маши­ ностроения можно наиболее наглядно проследить развитие автоматизации в целом.

Конвейер, автоматизирующий транспортные операции, и машина-автомат каждый в отдельности были известны довольно давно. Однако, прежде чем образовать автомати­ ческую линию, этот комплекс прошел свой «полуавтомати­ ческий» период, при котором некоторые операции, в част­ ности загрузка станков, осуществлялись вручную. Транс­ портный путь (конвейер) и рабочие машины (станки) работали раздельно. Связь между ними осуществлялась через рабочих, которые брали с конвейера детали и встав­ ляли их в соответствующие приспособления станка, вынув перед этим обработанные детали. От рабочего к рабочему заготовки передвигались конвейером. Естественно, что в этом случае непрерывность процесса каждый раз наруша­ лась вмешательством рабочего, являвшегося в данном слу­ чае лишь одним из звеньев всей системы и вынужденного

.подчиняться ритму конвейера и машинному характеру его работы. В этом случае человек выполнял не основные про­ изводственные функции, которые осуществлялись автома­ тами, а вспомогательные — перемещение деталей, их за­ грузка, выгрузка и т. п. Стремление увеличить производи­ тельность труда заставило конструкторов предложить та­ кую систему, при которой рабочий но вмешивался в про­

8 «Программа Коммунистической партии Советского Союза», стр. 70.

132

изводственный цикл обработки детали. Это уже была сле­ дующая ступень в развитии комплексного автоматизиро­ ванного производства, характеризующаяся созданием ав­ томатических линий, где транспортные устройства и рабо­ чие машины стали составлять одно целое, а изготовляемый предмет обрабатывался без вмешательства человека. Про­ изводитель осуществлял в этом случае лишь функции кон­ троля, наладки и управления.

Первая автоматическая линия в Советском Союзе была создана в 1939—1940 гг. для обработки ступицы поддер­ живающего ролика гусениц и запрессовки на нее бандажа на Волгоградском тракторном заводе рабочим И. П. Иночкиным. Линия состояла из четырех металлорежущих станков и одного пресса. Вся линия обслуживалась двумя рабочими: один загружал, изделия, другой следил за ис­ правностью станков. Производительность автоматической линии — 76 обработанных и собранных ступиц в час. Ха­ рактерная особенность системы заключалась в том, что в ней была достигнута максимальная унификация узлов пе­ редачи деталей от станка к станку и широкое использо­ вание гидравлики в работе отдельных механизмов.

Поскольку рабочие не вмешивались в работу системы, а осуществляли только периодическую загрузку и наблю­ дение, процесс происходил непрерывно не в одной маши­ не-автомате, как это было, например, в станках-автома­ тах, а в системе из пяти станков. Конструкция, разрабо­ танная И. П. Иночкиным, подтвердила возможность осу­ ществления непрерывности в целой системе машин. Из отдельных звеньев машин-автоматов образовалась единая цепь — автоматическая линия. Дальнейшее развитие прин­ ципа непрерывности характеризуется удлинением этой це­ пи, увеличением количества операций, которые выполня­ ются на линиях.

В качестве примера дальнейшего развития идей И. П. Иночкина можно привести автоматическую линию, проект которой был разработан по предложению инжене­ ров М'. Ф. Беляева и А. М. Васильева 9. Линия имела нес­ колько участков ио 3—4 станка в каждом. В конце каж­ дого участка был поставлен промежуточный магазин с

9 А. А р с е н ь е в . Создадим автоматические цеха в третьей пяти­ летке.— «Машиностроитель», 1939, № 7, стр. 3.

133

таким запасом деталей, который обеспечивал работу ли­ нии в случае остановки одйого из станков. Перед каждым магазином было устроено контрольное приспособление, сигнализирующее оператору о неправильной обработке и автоматически выключающее участок, если оператором не принимались меры к устранению неполадок.

Во время Великой Отечественной войны многие пред­ приятия стали производить изделия массового характера. Количество типов изготовляемых изделий сократилось, увеличивалась их однородность и стандартность. Поэтому возникла возможность перевести ряд предприятий на по­ точное производство, что позволило осуществить автома­ тизацию некоторых процессов.

Работы по созданию автоматических линий особенно расширились после окончания войны. В 1946 г. завод «Станкоконструкция» изготовил автоматическую линию из 14 агрегатных станков, используемых для сверления и расточки отверстий, а также для фрезерования плоскости прилегания головки блока к блоку цилиндров трактора ХТЗ. Линия обслуживалась двумя рабочими, причем одно­ временно работали 134 рабочих шпинделя. Длина линии составляла 15,7 м. Вслед за этим было (Создано несколько автоматических линий для самых различных отраслей ма­ шиностроительной промышленности. Среди них следует отметить линию, созданную ЭНИМС и заводом «Станко­ конструкция» для полной обработки головок блоков ци­ линдров тракторного двигателя КД-35. Линия состоит из четырех независимых участков. На ней используется 265 инструментов. Управление было централизовано, можно было осуществлять автоматическое, полуавтоматическое и наладочное управление. Линия высвободила 224 рабочих.

В это же время ведутся работы но созданию автома­ тических линий и в других странах. Одной из первых ав­ томатических линий, построенных в США, была линия Остина, предназначенная для обработки передней подвес­ ки автомобиля 10. Головки линии были расположены так, что допускали обработку только сверху и с одной из сто­ рон. Для обработки детали с обеих сторон служили две позиции с поворотом приспособления. Эта конструкция

’? «Справочник американской промышленности и торговли». НьюЙорк, 1948.

134

была удовлетворительной. Однако с точки зрения, оснаст­ ки она занимала слишком много места.

Практика показала, что один из основных недостат­ ков автоматических линий — трудность их переналадки. Между тем развитие машиностроения требует изменения как технологии изготовления деталей, так и их конфигу­ рации, поэтому вопрос быстрой переналадки автоматичес­ ких линий весьма актуален. Наиболее простым и эффек­ тивным методом решения этой задачи было создание агрегатных станков, проектирование которых в СССР на­ чалось в 1933 г. Через год на опытной базе ЭНИМС был выпущен первый агрегатный станок для сверления отвер­ стий в заднем мосте грузового автомобиля ЗИС. Это было начало использования нового принципа построения м2Г- шии-автоматов из отдельных нормализованных узлов, ко­ торый практическое осуществление получил уже после войны. В начале 1946 г. была изготовлена первая в СССР

автоматическая линия из агрегатных станков, предназна­ ченная для обработки блока тракторного двигателя.

После войны для автоматизации ряда процессов в ма­ шиностроении были предложены роторные линии, ини­ циатором внедрения которых был Л. Н. Кошкин. Основ­ ное отличие их в том, что изделие обрабатывается не вб время его остановки около инструмента, как в обычных линиях, а в процессе совместного непрерывного транспор­ тирования изделия и инструмента. Попав на первый ра­ бочий ротор, заготовка начинает обрабатываться и, нигде не останавливаясь, передается на второй, третий и после­ дующие рабочие роторы — и так до конца линии. Транс­ портные и рабочие машины (роторы) связаны здесь бо­ лее органически, поэтому процесс просто не может быть прерван вмешательством человека благодаря особеннос­ тям конструкции линии.

Роторные линин, как правило, узко специализирова­ ны; вся линия представляет собой как бы одну машину. Переналаживать эти линии сложно, но при конструиро­ вании можно предусмотреть роторы, обеспечивающие вы­ полнение операций различного типа.

Системы, способные выполнять несколько разнород­ ных операций, существовали и до появления роторных линий в виде цехов и заводов-автоматов. Правда, до не­ давнего времени создавались автоматические линии по об­ служиванию только одного типа операций — сборки, ме-

133

хаиической обработки и т. п. В этом случае по заверше­ нии соответствующего цикла процесс прерывался, чтобы перейти в следующую стадию. В настоящее время уже довольно широко используются комплексные атоматические линии, предназначенные для обслуживания разнород­ ных операций. Непрерывность процесса здесь тораздо вы­ ше, так как распространяется на несколько операций, ко­ торые до этого осуществлялись при непосредственном участии человека.

Широкое внедрение автоматических линий позволило создать системы, обеспечивающие автоматизацию в пре­ делах целого цеха, где используются самые разнообраз­ ные но назначению автоматические устройства, соединен­ ные в одну автоматическую линию. Одна из наиболее ран­ них систем такого типа была создана для выпуска массовой продукции — шариковых и роликовых подшип­ ников. Цех-автомат позволил сократить время производст­ венного цикла в 10—15 раз, производительность труда повысилась в 2,5 раза, причем были высвобождены 75 чело­ век и значительно улучшены условия труда. В результа­ те было автоматизировано несколько совершенно разно­ родных операций (обработка резанием, термообработка, сборка), тем самым значительно увеличена степень не­ прерывности процесса.

Крупнейшим достижением советской науки и техни­ ки было создание первого завода-автомата по производ­ ству поршней для автомобильного двигателя. Это, по сло­ вам английского исследователя С. Лилли,— выдающийся пример автоматизации, самый автоматизированный завод

вмире и. Завод был создай в 1949 г. (начал работать в 1950 г.). Здесь автоматическая система машин без учас­ тия человека в непосредственном технологическом про­ цессе выполняла полностью весь комплекс обработки из­ делия с момента отливки и до упаковки готовых поршней

вящики. Человек осуществлял лишь контроль и управ­

ление всем заводом. Сравнение показателей завода-авто­ мата и аналогичного производства Московского автоагрегатного завода (филиал ЗИЛ) свидетельствует, что тру­ доемкость сократилась в 5,3 раза, количество работающих уменьшилось в 4,2 раза (в том числе операторов — в 16

П С. Л и л л и . Автоматизация и социальный прогресс, стр. 62, 65.

136

раз), продолжительность производственного циклам В

2раза 12.

Вконце 1954 г. начала работать подобная же автома­

тическая линия в США. Однако процесс на этой линии начинается с обработки грубо обточенной отливки. Сле­ довательно, автоматизируется только часть процесса, а не весь технологический комплекс изготовления изделия На заводе-автомате непрерывность процесса значи­ тельно возрастает, так как увеличиваются количество опе­ раций и длина пути обрабатываемой заготовки. Однако при анализе заводского процесса выявляется весьма су­ щественное уже упомянутое выше обстоятельство, кото­ рое характерно и для некоторых предыдущих систем (автоматических цехов и линий). Дело в том, что про­ изводственный цикл завода не является полностью непре­ рывным, так как прерывается вмешательством человека после накопления межоперационного задела, после хра­ нения задела. Далее идет линия механических операций, где окончательная обработка отверстия осуществляется также с участием человека. Прерывая процесс производ­ ства в автоматических линиях, человек нарушает непре­

рассмотренный завод-автомат представляет собой лишь песколько автоматических линий, расположенных по технологическому процессу. То же самое можно сказать и относительно отдельных автоматических линий: там, где рабочий процесс, обусловленный конечным (целевым) назначением линии, прерывается человеком, следует счи­ тать начало следующей, новой линии, так как в этом слу­ чае нарушается непрерывность и, следовательно, линия перестает работать как одна цельная система.

Установление непрерывности в технологическом про­ цессе имеет большое принципиальное значение, так как речь идет об огромной, все более увеличивающейся кате­ гории рабочих, которые как бы встраиваются в автома­ тические линии, вынуждены подчиняться их ритму, до­ полняя то или другое недостающее звено в этих линиях. Работа в этом случае, как правило, весьма однообразна, утомительна, редко содержит элемент творчества, требуя от человека лишь автоматичности и быстроты, характер-

12 А. Е. П р о к о п о в и ч . Завод-автомат. М., 1951, стр . 31.

137

яых для данной системы машин. В этом случае рабочий

менение характера труда рабочего. При комплексной ав­

что требует не только навыка, но и определенных зна­ ний, заставляющих рабочего повышать свою квалифика­ цию. Однако это возможно только при системах, которые выполняют свое целевое назначение без какой-либо по­ мощи человека в процессе всего производственного цик­ ла, т. е. непрерывно. В противном случае линия не мо­ жет считаться автоматической, так как производственный процесс прерывается вмешательством человека.

В современных технических системах высокая сте­ пень дифференциации операций создает наиболее тяже­ лые условия для рабочего. Например, если при работе в механическом цехе рабочий выполнял разнообразные операции, то теперь он вынужден делать одну и ту же работу, бесконечно повторяя одни и те же движения (вставить болт, затянуть гайку и т. п.). Труд становится тяжелым бременем, увеличивается число заболеваний ра­ бочих, повышаются случаи производственного травмати­ зма и т. п. Отсюда возникает проблема создания автома­ тической" системы, где исключается участие человека не только в самом технологическом процессе, но также в управлении и контроле. Это полностью освободит чело­

Решение данной проблемы, видимо, зависит от степе­ ни использования современных, управляющих машин, ко­ торые автоматизируя фупкции управления сделают весь процесс (конечно, в разумных границах необходимости)

непрерывным. Использование управляющих машин поз­ волит передать все производственные функции человека техническим средствам. Потребности в этом весьма вели­ ки, так как чем производительнее, точнее и совершеннее (с точки зрения разнообразия и количества выполняемых

138

онера ним) такая система , тем Меньше возможностей ис - пользовать в ней человека без ущерба для качества рабо­ ты этой системы. Даже «нажимать кнопки» па пульте уп­ равления при достаточно большом объеме работ окажется не только утомительной операцией, но и непосильной для человека, обладающего сравнительно слабой реакцией, склонного к рассеянности, вследствие чего способного пе­ репутать эти кнопки и т. п. И здесь, в конце концов, его должна заменить управляющая машина.

Н. Винер, например, считал, что автомобильный за­ вод будущего сможет управляться логической машиной, которая будет способна самообучаться, т. е., сталкиваясь с незаарограммяроваиными явлениями, может передавать информацию о них на новую ленту управления, програм­ мируемую самой машиной. Это вычислительное устрой­ ство, являясь центром автоматического завода, будет об­ ладать своеобразными органами чувств, в качестве кото­ рых могут быть использованы фотоэлементы, термопары, аппараты общего типа и т. п., иметь эффекторы, т. е. ком­ поненты, которые способны воздействовать на внешний мир. Такими устройствами могут явиться различные муф­ ты, двигатели с распределительным клапаном и т. п. Это «...все охватывающее управляющее устройство будет со1 ответствовать животному как целому с органами чувств, эффекторами и проприоцепторами...» 13

Системы такого типа сами будут представлять доста­ точно совершенный организм, способный не только само­ обучаться и самонастраиваться, но и обеспечивать необ­ ходимую помощь в случае поломки, осуществлять профи­ лактический ремонт, контролировать качество выпускае­ мой продукции, наконец, осуществлять самопроизводство. В этом случае круг вопросов, решаемых самой машиной без помощи человека, будет настолько широк, что за че­ ловеком останется только самое общее руководство, свя­ занное главным образом с созданием и пуском новых систем.

При переходе от отдельных автоматов, оснащенных конвейерной системой, к комплексной автоматизации (ко­ операции заводов-автоматов, управляемых электронно-вы­ числительной машиной) изменяется место производителя, который по мере расширения автоматизации не нарушает

13 Н. Вине р. Кибернетика и общество, стр. 162.

139