Автоматизация производства автомобилей

В настоящее время большинство автоматизированных предприятий в развитых капиталистических странах имеют «жесткий» характер, то есть ориентированы на производство одних и тех же деталей в крупных масштабах. Жесткие автоматические линии не допускают смену номенклатуры изделий. Поэтому все большее распространение получают «секционные» линии, составленные из группы станков, что позволяет повысить гибкость автоматизированных систем.

По уровню автоматизации ряда производств автомобильные концерны США уступают своим японским конкурентам. Благодаря высокому уровню отраслевой специализации японские компании производят более качественные, более экономичные и более экологически чистые автомобили при более низких издержках производства и, следовательно, более низких ценах.

Гибкие производственные системы (ГПС) завершают процесс автоматизации промышленных предприятий, начавшийся в 50-х годах. Сначала полнились станки с цифровым управлением, автоматически выполняющие различные операции в соответствии с закодированными командами на перфоленте. Затем стали привычными частично компьютеризованные системы проектирования и производственные системы, в которых чертежные доски замен?V??}U?V??}Up???}U@???}U(W??}U?V??}U@?V??}U>Отличительная черта автоматизации современного промышленного производства — создание так называемых гибких производственных систем, легко перестраиваемых на выпуск той или иной продукции. При этом их эффективность не зависит от величины партий, которыми выпускаются изделия.

Создание подобных систем стало возможным на базе последних научно-технических достижений: они основаны, в частности, на использовании микропроцессоров, ЭВМ и роботов, оснащенных чувствительными элементами.

Определенных успехов во внедрении гибких производственных систем в промышленное производство добилась Япония, значительно опередившая в этом отношении США и страны Западной Европы.

Гибкую производственную систему можно быстро заново перепрограммировать на производство новых деталей и изделий. Она может заменить несколько обычных механических линий, давая большую экономию за счет меньших капиталовложений и производственных площадей.

Самый большой потенциал ГПС заложен в их способности дешево изготавливать товары, небольшими партиями. Автоматические же станочные линии при жесткой автоматизации гибкостью почти не обладают.

Итак, мечта людей «руками» машин создавать новые машины начинает сбываться. Автоматизация процессов сборки автомобилей и изготовления деталей создает благоприятные условия для таких технологий.

Современный этап развития машиностроения характеризуется интенсивным внедрением научно-технических и организационных новшеств с целью повышения эффективности промышленных предприятий. Пионерами в области автоматизации производственных процессов были автомобильные концерны США. В конце 40-х годов автомобильная промышленность этой страны стана широко внедрять автоматические линии станков по механической обработке деталей и узлов в массовых масштабах. Использование новейших достижений научно-технической революции — ЭВМ, промышленных роботов, микропроцессоров и т. д.— подняло автоматизацию на качественно новый уровень.

В настоящее время автоматизация производства превратилась в важнейший фактор повышения производительности труда, качества и надежности, снижения издержек производства и, следовательно, повышения эффективности производства и, таким образом, является основным направлением технического прогресса. Автоматы или их системы берут на себя функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, освобождая его от монотонного, однообразного труда. Автоматизация производства открывает перед человеком беспрецедентные возможности преобразования природы, создания огромных материальных богатств и умножения творческих созидательных сил человека. Однако капитализм использует эти огромные возможности для увеличения прибыли, то есть для достижения основной цели капиталистического производства. Но объективно погоня за наживой ведет к тому, что предприниматель вынужден внедрять научно-технические достижения в производство. Поскольку автоматизация производства сулит высокую прибыль, в автомобилестроении внедряются автоматы, роботы, микропроцессоры, которые выталкивают рабочих из сферы производства, ибо их содержание обходится монополиям дешевле.

Современная автоматизация характеризуется созданием и внедрением микропроцессоров — миниатюрных устройств обработки информации, собранных в виде одной интегральной схемы, способной управлять отдельными узлами и приборами систем. Сферы их возможного применения безграничны. Главные их преимущества: сочетание логических возможностей ЭВМ с быстротой действия, компактностью, высокой надежностью и низкой стоимостью. Высокая эффективность использования микропроцессоров предопределила бум их внедрения в развитых капиталистических странах. К примеру, только в США в 1980 году было выпущено около 100 миллионов микропроцессоров, в то время как в 1976 году их количество ненамного превышало два миллиона. По американским данным, стоимость изготовления одного микропроцессора за короткий срок сократилась с 90 долларов до одного доллара и менее, а количество их превысило миллиард.

Автомобильные концерны США с середины 80-х годов все автомобили снабжают микропроцессорами для контроля над основными функциями двигателя. Широкое внедрение микропроцессоров для автоматизации процессов производства, комплектования и сборки имеет особо важное значение.

Основная задача автомобилестроительных монополий — создать комплексные автоматизированные системы заводов-автоматов и даже сети взаимосвязанных заводов. По мнению специалистов различных стран, продукция комплексно-автоматизированных предприятий в ближайшие годы окажется более конкурентоспособной, чем продукция неавтоматизированных заводов, где по-прежнему будут трудиться рабочие.

Новый этап автоматизации производства автомобилей, помимо использования микропроцессоров и роботов, базируется на внедрении систем автоматического проектирования и производства с помощью ЭВМ. Как видим, технология автомобилестроения за последние 10 лет изменилась больше, чем за предыдущие 50 лет.

Наибольших успехов в автоматизации процессов, в повышении производительности труда при сборке автомобилей добились японские компании, в первую очередь такие, как Toyota, Nissan, Toyo Kogyo. Именно в японском автомобилестроении разработана система «Канбан», или «Точно в срок». Суть системы в том, что поставщики комплектующих изделий точно вовремя поставляют соответствующие детали и узлы на автосборочные конвейеры, минуя традиционные склады, которые нередко занимают до 70 процентов производственных площадей. Огромное преимущество этой системы заключается в том, что снижение до минимума запасов изделий на различных производственных участках позволяет оптимально организовать производственные процессы. Как правило, за накоплением запасов, выдаваемых за предусмотрительность и рачительность, скрывается избыток или недостаток рабочей силы, неорганизованность, плохая работа транспорта, некомпетентность руководства и снабженцев.

Система «Канбан» показала себя настолько эффективной, что, стремясь повысить конкурентоспособность, американцы усиленно внедряют систему «Точно в срок» в Мичигане.

В целом японские компании обладают многими преимуществами перед автомобильными компаниями других капиталистических стран, но эти преимущества они создали сами. И с этим трудно не согласиться. Практически, будучи вынуждена импортировать и сырье, и энергетические ресурсы, Япония благодаря трудолюбию и высокой организации производства сумела обойти такие государства, как США и страны Западной Европы.

Одно из последних новшеств в области сборки, внедренное японскими продуцентами, заключается в том, что при поступлении кузова в цех окончательной сборки двери с него сразу снимаются и передаются на отдельную линию для проведения дополнительных сборочных работ. Во-первых, это облегчает доступ внутрь автомобиля, во-вторых, упрощает сборку дверей, и в-третьих, уменьшает риск их повреждения. В конце сборочной линии двери снова навешиваются. Это само по себе мелочь. Но из продуманности этих «мелочей» складывается самая эффективная автомобильная отрасль в капиталистическом мире.

Начиная с 70-х годов такие автомобильные компании Западной Европы, как шведские Volvo и Saab Scania, стали использовать так называемый бригадно-кустовой метод сборки автомобиля.

Шведские автомобилестроители отказались от традиционного американского конвейера и стали собирать автомобили на специальных стационарных установках. При этом каждый член бригады получил возможность выбирать тот или иной участок работы, на котором он будет трудиться. Это снизило утомляемость рабочих и повысило интерес к работе, поскольку создало иллюзию свободы творчества. Именно как забота о рабочих и рекламировался в западной прессе этот метод, который на первых порах значительно повысил производительность труда и качество выполняемых работ.

Однако внедрение этого метода в мировом автомобилестроении революции не совершило. У конвейера можно поставить любого, включая и робота, и то время как бригадный метод требует мастерства, квалификации, разносторонности и т. д. А мастерство оплачивается дороже. Следовательно, в век роботов наиболее рациональным представляется конвейер, на котором операции можно расчленять до тех пор, пока они не станут доступны неквалифицированным рабочим. Когда речь идет о производстве прибыли, разговоры о гуманизации труда являются или социальной ширмой, или благими желаниями отдельных филантропов от науки и бизнеса.

Не лишне сказать и о том, что понятие «покупка автомобиля» несколько не совпадает с общепринятым значением этого слова. Покупатели по каталогам выбирают модель автомобиля, его цвет, форму кузова, тип двигателя, определяют набор дополнительного оборудования — кондиционер, холодильник, отделка и т. д. Все это фиксируется у дилера и оформляется в надлежащей форме.

Индивидуальные заказы, полученные д?V??}U?V??}Up???}U@???}U(W??}U?V??}U@?V??}Uторые в соответствии с полученными заказами программируют объем, очередность и типы модификаций, необходимые, чтобы поставить клиентуре «персонифицированные» автомобили.

Питание конвейера соответствующими узлами и компонентами осуществляется под эгидой ЭВМ. Они программируют порядок, в котором детали по линиям питания поступают к пунктам сборки разноцветным потоком. Это позволяет собирать автомобили разных модификаций, соответствующих индивидуальным запросам покупателей, без остановки и переналадки конвейера. Как правило, эта процедура — от заказа до получения клиентом готового автомобиля — занимает две-четыре недели, а сроки поставки служат также фактором конкурентоспособности той или иной фирмы.

Эффективность внедрения гибких производственных систем очевидна. Сверхмашины способны не только повысить производительность труда, но и создавать более совершенные автомобили.

Промышленные роботы в мировом автомобилестроении сегодня составили конкуренцию рабочим, которым приходится доказывать свою уникальность и незаменимость перед лицом бездушных машин.

К примеру, система роботов общим числом 20, используемая японской фирмой Toyo Kogyo, в окрасочном цехе за две смены выполняет работу 40 человек. В камерах для нанесения краски: фирма вынуждена создавать сменные бригады: два робота и пять операторов.

Участие людей, по свидетельству специалистов, только снижает производительность труда. Но, учитывая «слабую обученность» роботов, еще не представляется возможным обходиться без сноровки и таланта рабочих.

Бесспорно, роботизация производства — важнейшая отрасль научно-технического прогресса, но одновременно ее необходимо рассматривать как одну из главных сфер применения микропроцессорной техники.

За последнее десятилетие эффект эксплуатации роботов как на головных предприятиях автомобильных монополий, так и на заводах зарубежных филиалов был столь высок и рост их внедрения столь экспансивен, что это явление получило название «революция роботов».

Широкое внедрение промышленных роботов в автомобилестроение США, Японии, ФРГ, Франции, Италии и других развитых стран капиталистического мира — явление новое, и анализ всего спектра проблем, связанных с роботизацией автомобильной промышленности, выходит за рамки данной работы, ибо это потребует целой монографии. Но, учитывая актуальность и новизну проблемы, следует наметить некоторые аспекты широкого применения промышленных роботов в мировом автомобилестроении.

Следует отметить, что в различных странах критерии определения роботов не совпадают. В Японии к роботам относят различные манипуляторы, в то время как в США манипуляторы, управляемые людьми, роботами не считаются. Это создает определенные трудности при сравнении парка роботов в различных странах. Но эти трудности, в принципе, преодолимы.

Современные промышленные роботы выполняют самые различные работы: дуговую сварку прочных металлов, точечную сварку кузовов автомобилей, проверку стыков, штамповку и сборку основных узлов рамы, транспортировку и техническое снабжение, полную окраску автомобильных кузовов. Они также обладают необходимой «сноровкой» для открывания дверей автомобилей, капота и крышки багажника, окраски кузова с внутренней стороны, ящиков для инструментов и прочих деталей.

В последнее десятилетие ученые и конструкторы во многих странах мира интенсивно работают над созданием более совершенных и надежных в эксплуатации промышленных роботов.

Основными производителями роботов являются компании «Unimation» в США, «Nachi» в Японии и компания «Эйси» в Швеции. Благодаря экономичности, высоким технико-эксплуатационным характеристикам и относительной дешевизне наибольшее распространение получили роботы американской компании «Unimation» и шведской «Эйси». Продукция этой фирмы пользуется спросом во всех странах мира.

В Западной Европе ведущее положение по применению промышленных роботов занимает итальянский концерн Fiat, который начал устанавливать их на своих предприятиях в 1973 году. И настоящее время на предприятиях концерна используется более 400 промышленных роботов различного назначения.

Автоматическая система для сборки с применением роботов дает концерну возможность производить на одной линии до четырех различных моделей автомобилей, не прерывая производственных процессов. Эта система обеспечивает сокращение рабочих на линии от 105 до 25 человек. Применение роботов позволяет повысить производительность, снизить затраты на производство и освободить рабочего от необходимости выполнять однообразную утомительную работу, такую, как сварка, штамповка, пресс-литье и окраска автомобилей, применение промышленных роботов обеспечивает экономию затрат до 40 процентов на каждом рабочем месте. Сегодня промышленные роботы могут быть применены для выполнения более чем трех тысяч различных операций.

Еще одной привлекательной стороной для автомобилестроителей является способность робота выполнять действия по обработке деталей и передавать детали на другие участки для последующих операций, сочетая в себе, таким образом, как функции обработки, так и функции транспортировки.

Можно также создать роботы с двумя, тремя и четырьмя руками для одновременного выполнения простых и сложных, однообразных и разнохарактерных операций.

Если к феноменальной памяти и превосходной обучаемости (легкость программирования), качественно присущим компьютерной технике, прибавить также способность «видеть» и «осязать» (что уже сегодня воплощается на практике), возможности роботов возрастут, а диапазон их применения расширится. Экспериментальные роботы с глазами-камерами и с чувствительным щупом уже способны определять и выбирать необходимые части и компоненты, а также вмонтировать их в автомобиль.

Легкость переориентации (переналадки) роботов делает их особенно удобными для использования в автомобильной промышленности. Если «жесткую автоматику» приходится менять с внедрением каждой новой модели, то роботы могут быстро и легко переучиваться в соответствии с новыми задачами каждый год, а если надо — то и каждый день.

Международная корпорация General Motors использует возможность записи новых программ работ на магнитной ленте в кассетах, которые могут быть отправлены из технического центра для «переквалификации» промышленных роботов, в какой бы точке земного шара они ни находились. Это решение открывает новые горизонты для широкого внедрения промышленных роботов во всех зарубежных отделениях и филиалах.

Робототехника в США сделала первые шаги в 1970 году с внедрением в General Motors 26 сварочных роботов на сборочном заводе в Лордстауне. А в 90-е годы их число достигнет 15 тысяч и более.

Сегодня самый совершенный промышленный робот трудится в Delco Electronics — это зрячий робот, который определяет разрывы в интегральных схемах электронных систем впрыска топлива, устанавливаемых на автомобилях General Motors. За последнее десятилетие работы по созданию как узкоспециализированных, так и универсальных промышленных роботов ведутся всеми промышленными гигантами, но особые успехи достигнуты именно в автомобильной промышленности ФРГ, США и Японии.

Революция роботов не случайно произошла именно в автомобилестроении. Как всякая революция, она имеет объективные и субъективные предпосылки. К основным объективным условиям следует отнести:

• большие финансовые возможности автомобильных концернов, которые позволяют им делать необходимые инвестиции и вести научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы на высоком уровне с привлечением «элиты современной технической мысли»;
• быстрое обновление автомобильной продукции и технологии се изготовления, которая требует постоянной переквалификации рабочей силы, что сопряжено с крупными дополнительными расходами;
• относительно высокая заработная плата рабочих, которая побуждает автопромышленников к интенсивным поискам альтернативных решений.

Объективные предпосылки создали условия, при которых замена рабочей силы промышленными роботами становится технически возможной и экономически выгодной. Стоимость часа работы промышленного робота в США меньше пяти долларов в час, что в пять раз меньше заработной платы одного квалифицированного рабочего. Учитывая, что время простоев по обслуживанию и ремонту составляет менее 20 часов и срок бесперебойной работы 500 часов, можно выявить, что эффективность эксплуатации одного робота значительно превосходит эффективность эксплуатации квалифицированного рабочего.

К субъективным предпосылкам следует отнести, «дух новаторства», подгоняемый бичом конкуренции, и высокий уровень инженерно-технической мысли, сконцентрированной в научно-исследовательских центрах автомобильных компаний капиталистического мира.

В японском автомобилестроении в 80-х годах насчитывалось около 8 тысяч промышленных роботов, а в 1990 году их количество превысило 20 тысяч. Учитывая, что ?V??}U?V??}Up???}U@???}U(W??}U?V??}U@?V??}U?тся по этой причине на 100 тысяч человек. Реальность может превзойти все эти прогнозы.

В Японии уже функционируют целые цехи и заводы, где работают только промышленные роботы, сведенные в функциональные группы и бригады, у которых производительность труда значительно выше, чем в среднем по отрасли.

Производство роботов руками роботов — это качественно новый этап в развитии производительных сил в целом, и автомобилестроении в частности.

Роботостроение так далеко шагнуло за последние годы, что роботы стали «обрастать мышцами». Еще недавно, чтобы «оживить» робота, использовались электрические, гидравлические или пневматические механизмы. В Италии, Японии, Англии и других странах успешно ведутся работы по созданию робота по «человеческому образу и подобию». В частности, по свидетельству роттердамского «Алхемейн Дахблад», английские ученые установили, что, если добавить воду к специальному желеобразному полимеру, он расширяется. Если затем добавить в желе ацетон, полимер сократится. Таким образом, расчетливо дозируя подачу воды и ацетона, можно добиться эластичного сокращения или растяжения искусственных мышц. Если их нарастить на «скелет» из стальных прутьев или композитов, то искусственно созданный человек сможет стать у конвейера и штамповать автомобили, внешне подражая человеку и превосходя его в сущности, как работник. В экспериментальных условиях такие роботы уже работают.

1990