1.2. Этапы развития машиностроения

Развитие современного машино­строения претерпевает новые фундамен­тальные изменения. Начавшие разрабаты­ваться во второй половине 60-х годов гибкие производственные системы стали реальным новым, качественно отличаю­щимся этапом перевооружения машино­строительной промышленности. Это открыло пути решения сложившегося противоречия между высокой производи­тельностью и отсутствием мобильности оборудования массового производства и высокой мобильностью и низкой произ­водительностью универсальных станков единичного и серийного производств.

Опыт внедрения первых гибких про­изводственных систем (ГПС) показы­вает, что они обеспечивают высокую мобильность, практически равную мо­бильности единичного производства, высокую производительность и низкую себестоимость, которые можно сравнивать с теми же показателями массового производства, что практически стирает границы между этими производствами.

Концепция гибкого производства переводит развитие автоматизации производственных процессов в машино­строении на новый очередной виток диа­лектической спирали развития. На первый виток развития автоматиза­ции средств производства в машино­строении — от универсальных станков, специализированных станков, станков-автоматов до автоматических линий и "жестких" заводов-автоматов - челове­чество затратило более двухсот лет. Пер­вый токарно-копировальный станок был создан в 1712 г. А.К. Нартовым (1693— 1756) - механиком и токарем Петра I; токарный станок с суппортом и ходовым винтом, созданный Генри Модслеем в Англии, был запатентован в 1798 г.

Первый автоматический завод в мире был создан у нас в стране в 1951 г. Этот автоматический завод, предназначенный для полного изготовления автомобиль­ных поршней — от чушки, литья в ко­киль, механической обработки, контроля и сортировки по размерам до консерва­ции, комплектации и упаковки в короб­ки — был спроектирован ЭНИМСом. Автоматический цех для производства двух типов шарико- и роликоподшипни­ков также от заготовки до упаковки, включая их полную сборку, вступил в строй в 1956 г. Первый автоматический завод по производству колец подшипни­ков (45 типоразмеров) в западных стра­нах был создан компанией Тимкен (США) в 1960 г. Эта стадия развития ха­рактерна автоматизацией на основе элек­тромеханических устройств. Достигнув значительного повышения производитель­ности труда в 5—10 раз и снижения себе­стоимости на 30—50 %, такие заводы мог­ли применяться только для массового производства деталей, конструкция ко­торых длительное время остается ста­бильной.

Жестким, т. е. предназначенным для производства только одной детали, авто­матическим линиям присущ определен­ный консерватизм, сдерживающий разви­тие новой техники. Создание автоматичес­ких линий может начинаться только тогда, когда изделие полностью отработано и каждая его деталь сконструирована. На создание и отладку жестких автоматичес­ких линий, как показывает практика, тратится до 5 лет, срок их амортизации также значительный и составляет 8 лет и более. Суммарный срок создания и амор­тизации жестких автоматических заводов еще продолжительнее. Конструкция вы­пускаемых на таких заводах деталей дли­тельное время должна оставаться неиз­менной, что и сдерживает внедрение но­вых машин в народном хозяйстве. Кон­серватизм жесткой автоматизации не удовлетворяет требованиям научно-технического прогресса, ускорения сменяе­мости изделий в машиностроении. Если конструкция подшипника долгие годы остается неизменной, то конструкция двигателя автомобиля меняется каждые 4—5 лет. Таким образом, повышение про­изводительности жестких автоматических заводов было достигнуто за счет полной потери их мобильности. Решение этого противоречия — задачи повышения мо­бильности при выпуске новой техники и, наконец, задачи автоматизации единично­го и серийного производства — вернуло машиностроителей снова к универсаль­ным станкам; было создано числовое программное управление (ЧПУ) станками на основе применения электронной техни­ки.

Второй виток развития автоматиза­ции в машиностроении практически пов­торил первый, но на новом принципе управления — электронно-программном, причем наряду с повышением произво­дительности каждого вида оборудования повысилась и его гибкость. На этом этапе были созданы автоматические линии и многошпиндельные автоматы с число­вым программным управлением. На вто­рой виток было затрачено немногим более 30 лет. ЧПУ позволило действительно по­лучить значительный эффект в единич­ном и серийном производствах, но в мас­совом производстве оно не дало каких-либо реально ощутимых результатов; кроме того, индивидуальное ЧПУ для каждого станка оказалось громоздким и дорогим.

Дальнейшее развитие электроники, применение ЭВМ и микропроцессоров раскрыли новые возможности ЧПУ. Соз­данием универсальных машин и станков с ЧПУ, непосредственно управляемых от ЭВМ в режиме разделения времени, на­чался третий виток развития автоматиза­ции производственных процессов в маши­ностроении и других отраслях промыш­ленности. Управление от одной ЭВМ несколькими рабочими машинами, стан­ками с ЧПУ и вспомогательным оборудо­ванием позволило связывать станки уп­равлением и единым автоматическим транспортом в группы, т. е. создать систе­мы машин. Индивидуальные станки с ЧПУ типа CNC, станки типа обрабатываю­щий центр (ОЦ), фрезерно-расточные и токарные — основа гибких производс­твенных систем. На базе ОЦ уже создают­ся гибкие производственные модули, участки, линии. На этом витке началось соединение в единую систему всех про­изводственных функций: конструирова­ния, технологической подготовки произ­водства, обработки, сборки, испытаний и др., т. е. начали появляться гибкие авто­матизированные производства (ГАП). На этом этапе развития автоматизации появляется возможность сочетать преи­мущества универсальных станков, их полной (максимальной) мобильности с высокой производительностью автоматических линий и заводов массового произ­водства.

Четвертый виток начнется созданием автоматизированного производства пол­ностью интегрированного на базе ЭВМ пятого поколения. Это будет на пороге 2000 г. Закончится этот этап развития автоматизации созданием автоматизиро­ванного завода.

Дальнейшее развитие науки и техни­ки, решение проблемы надежности и самодиагностики рабочих машин и ин­теллектуальности систем переведут раз­витие автоматизации средств производ­ства на следующий виток, когда будут созданы безотказные, самовосстанав­ливающиеся рабочие машины, системы, заводы. Создание искусственного интел­лекта будет залогом успешного решения этой задачи.

Развитие безотходной технологии, нетрадиционных, новых технологий формообразования, например сверхточ­ного прессования из порошка или непос­редственно из жидкого металла и т. д., продолжает эволюцию рабочих машин, станков и их автоматизации.

Технология получения почти гото­вых форм из металла в состоянии сверх­пластичности, диффузионной сваркой, применение композиционных материа­лов не только для вспомогательных, но и основных базовых деталей уже перехо­дят из опытных научных лабораторий в производство. Как только базовые дета­ли, например, двигателя, будут изготов­лять из композиционных материалов, то на металлорежущих станках будут вы­полнять только чистовую обработку их отдельных поверхностей.

Все это приведет к новым качествен­ным преобразованиям, совершится новая научно-техническая революция в маши­ностроении; спираль развития будет про­должена на еще более высоком научно-техническом уровне решения задач автоматизации производственных процессов.