Что такое современное предприятие?

С точки зрения человека неискушенного, предприятие будущего представляется этакой "вещью в себе". Что мы знаем о нем? Мы можем лишь утверждать, что это напичканный электроникой и автоматикой завод, у проходной которого висит незамысловатая табличка: "Людям вход строго воспрещен!"

Относительно прочих свойств этого завода будущего мы многого сказать не сможем, это и не удивительно, ведь речь идет о заводе будущего, а мы живем в настоящем. Здесь нам следует без стеснения обращаться к специалистам, профессиональный долг которых состоит, в частности, и в том, чтобы заглядывать в это будущее. Но, обратившись к ним, не стоит удивляться, если их ответы и мнения покажутся нам не совсем понятными, порой странными и претенциозными.

- Современное предприятие должно работать так, чтобы его эффективность не зависела от величины партий, которыми выпускается изделие!

- Современное предприятие - это такое, где материалы практически не лежат без движения!

- Современное предприятие начинается там, где человек покидает непосредственное производство!

Попробуем разобраться в этом конгломерате суждений. Специалисты утверждают, что самая характерная черта современного "завода будущего" - это то, что его эффективность не зависит от величины партии, то есть ему одинаково удобно и выгодно производить и миллион одинаковых шестеренок, и миллион совершенно разных. И тут мы должны вспомнить, что самая характерная черта недавнего прошлого - это ужасающая тенденция к единообразию массового производства, зародившаяся еще в недрах промышленной революции. Только предельная массовость дает максимальную выгоду. Представьте себе, например, что вам нужно отчеканить тысячу одинаковых значков. Сначала следует изготовить штамп - форму для чеканки. Готовится он из твердого металла, и сделать его поэтому довольно непросто, но зато, когда он наконец закончен, дальнейшее представляется удивительно простым, - шлепай медные или алюминиевые кружочки, и порядок. Чем больше мы продадим наших значков, тем быстрее вернется к нам и сумма, заплаченная за изготовление штампа, и тем большую прибыль мы получим.

Представьте себе, что значки наши предназначены не для самой широкой публики, а изготавливаются для какого-нибудь учреждения, скажем, вуза, которому нужна небольшая партия. Может оказаться, что величина этой партии не в состоянии окупить цену, заплаченную за изготовление штампа. Что делать? Поднять цену на единичное изделие и за счет этого добиться рентабельности? Так обычно и делается. Ну а если нужно изготовить всего, скажем, пять значков? Представляете, какую цену нужно заломить за каждый, чтобы "не вылететь в трубу"?

Так вот, современное предприятие, например, по производству значков, должно настолько легко перестраиваться с одного значка на другой, чтобы ему было одинаково выгодно делать и большие и маленькие партии, и даже отдельные экземпляры, и даже все вперемежку: вкрапливать отдельные значки или мелкие партии в поток массового заказа. Возможно ли такое? Нет! - скажет не информированный пессимист. Да! - ответит вдумчивый читатель, поверивший в возможности роботизации. Нужно поручить изготовление штампов роботу, а процесс программирования робота отдать на откуп ЭВМ. Это и будет современная производственная система, которую мы по праву окрестили заводом-роботом. Итак, гибкость - свойство завидное и очень выгодное. Что еще характерно для завода-робота?

"Предприятия, которые сократят время нахождения материалов без движения, впервые можно будет назвать современными предприятиями", - утверждают организаторы производства. Как это без движения? Давайте заставим материалы все время двигаться, добьемся ли мы звания современного завода? Нет! Что же это за проблема? Оказывается, очень серьезная.

Время, затрачиваемое сейчас на предприятии на переработку материалов и обработку деталей, составляет всего лишь от 1 до 2,5 процента общего времени, протекающего от получения заказа до отгрузки готовой продукции. Большая часть времени уходит на перемещение материалов или на то, что они лежат без движения на полу. Утверждают, что, в свою очередь, и из этого мизерного времени обработки и сборки время действительной обработки на станках составляет порядка 15-20 процентов. Пожалуй, специалисты, которые сократят время нахождения материалов без обработки, впервые создадут современное предприятие. Естественно, мощный рычаг процесса сокращения потерь времени - комплексная роботизация.

Роботизация позволяет успешно бороться и с пресловутой "незавершенкой". По данным американских специалистов, 95 процентов своего времени заготовка проводит в ожидании очередной обработки или в транспортировке, а из того, что остается, то есть из пяти процентов, сам процесс обработки на станке занимает менее 30 процентов. Таким образом, для непосредственного изготовления детали используются лишь 1,5 процента времени нахождения ее на заводе. Поэтому, например, одним из центральных элементов японской производственной философии служит концепция "делать все вовремя". Речь идет о системе, при которой материалы и компоненты доставляются в цехи лишь по мере надобности, а не накапливаются там. При этом достигается существенная экономия, так как обычно одна треть заводских площадей используется для хранения материалов и продукции.

Наконец, рассмотрим последний "нечеловеческий" фактор.

Сегодня мы нередко сталкиваемся с ситуацией, когда человек в силу своих ограниченных физических и психических качеств становится тормозом на пути развития производства, вынуждает оплачивать свое присутствие у печи или в цехе круглой суммой на создание приемлемых условий труда. Роботизация снимает эти ограничения и тем самым открывает пути к качественным преобразованиям в сфере производства.

В цехах "безлюдного" завода можно установить станки, не нуждающиеся в эстетическом оформлении, без всяких гладких обводов, которые так "радуют глаз". Это почти на треть сократит себестоимость станков. Понадобится значительно меньше металла, пластмасс, других материалов. Оператор, удаленный от станка, будет находиться в комфортабельных условиях, станки тогда можно располагать прямо на полу, а не поднимать их на "уровень человека", на что сейчас идет немало металла.

В автоматическом цехе можно не только снизить общие чисто человеческие требования к эстетическому оформлению, но и к воздушной среде цеха, существенно сократить и реорганизовать его площадь и объем. Такой цех совсем не обязательно не только проветривать (вспомним дорогостоящую систему вентиляторов), но и освещать - ведь робот может использовать ультразвуковое или инфракрасное зрение.

Все это приведет к резкому сокращению затрат и сроков строительства, сэкономит от 25 до 40 процентов цемента, железобетона, металлоконструкций, электроэнергии и других ресурсов. Резкое сокращение числа рабочих и служащих предприятия уменьшит затраты на соцкультбыт и другие элементы инфраструктуры, как правило, превышающие затраты на строительство предприятий в несколько раз.

Подобный завод-робот можно просто отключить, как пылесос или радиоприемник, когда в нем нет нужды, и снова включить - когда нужда появится. Так на производственную сцену стали выходить участки, цехи и заводы, даже относительно названия которых нет пока единого мнения. Вот некоторые примеры разных названий, в сущности, одного и того же: КАПС - комплексно-автоматизированная производственная система; ПАЛ - производственно-автоматическая линия; ГАП - гибкое автоматическое производство; МАК - механообрабатывающий комплекс; РТК - робототехнический комплекс; ИПС - интегрированная производственная система; ПМП - переналаживаемое многономенклатурное производство; ГПС - гибкая производственная система. Последний термин сейчас, пожалуй, понимается и принимается всеми и более или менее одинаково. И все же всем приведенным выше названиям мы предпочли термин "завод-робот". Что же означает это предпочтение?

Прежде всего такому заводу присуща гибкость, переналаживаемость с одного вида изделия на другой. Во-вторых - адаптивность к новым формам управления. В-третьих - интеллектуальность в проектировании новых изделий, в планировании производства.

Одним из принципов смены поколений роботов является степень участия человека в управлении. Этот принцип с успехом применим и к нашему заводу-роботу.

Завод-робот первого поколения перепрограммировать довольно сложно, каждая его составляющая - свой "орешек" программизма.

Завод-робот второго поколения уже сам отчасти "помогает" себя программировать, он построен из унифицированных блоков технологического и программного обеспечения, управление им централизовано и автоматизировано.

Завод-робот третьего поколения обладает развитым интеллектом, сам проектирует, планирует и управляет производством своих изделий. Сам контролирует точность и свойства инструментов (не затупились ли) и сам подает сигнал на их замену.

Возможна и другая, историческая классификация трех поколений заводов-роботов. Первое поколение характеризуется тем, что на таких предприятиях внедрена массовая автоматизация на базе манипуляторов и станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Второе поколение - заводы, имеющие совершенные обрабатывающие центры и гибкие транспортные системы. Третье поколение - умное конструирование, планирование и управление при помощи ЭВМ.

Гибкие производственные системы завершают процесс автоматизации промышленных предприятий, начавшийся в 50-х годах. Сначала появились станки с числовым 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 заменены электронно-лучевыми трубками, а перфоленты - ЭВМ.

Новые гибкие заводы-роботы объединяют все эти элементы. Они состоят из управляемых ЭВМ, центров механообработки, с большой скоростью обрабатывающих сложные детали; роботов, переносящих их и закрепляющих на станках; тележек с дистанционным управлением, на которых доставляются материалы. Все компоненты связаны единой системой электронного управления для каждого этапа производственного процесса, вплоть до автоматической замены отработавших или сломанных инструментов (сверло, фреза, резец...).

По сравнению с теми станочными комплексами, которые они заменяют, гибкие системы подчас кажутся дорогими. Такая система, включающая аппаратуру управления, пять или более центров механообработки и необходимые манипуляторы, может обойтись в несколько миллионов рублей. Даже сравнительно простая система, созданная на базе одного станка - скажем, управляемый ЭВМ токарный центр, - стоит несколько тысяч, в то время как обычный станок с цифровым управлением, выполняющий те же операции, стоит около тысячи рублей.

Но прямое сравнение - неудачный критерий для оценки той экономии, которую сулит гибкая автоматизация, даже если принять в расчет выгоды в плане производительности и использования мощностей, которые дает круглосуточная работа предприятия фактически безучастия людей.

Поскольку гибкую производственную систему можно "молниеносно" заново перепрограммировать на производство новых деталей и изделий, то одна система может заменить несколько обычных механических линий, давая большую экономию за счет меньших капиталовложений и производственных площадей.

Самый большой потенциал гибких систем заложен в их способности дешево изготавливать товары небольшими партиями. Автоматические станочные линии при жесткой автоматизации почти не обладают такой гибкостью. Но значение массового производства в настоящее время уменьшается по сравнению с производством партиями от нескольких тысяч экземпляров до одного. Сейчас 75 процентов всех механически обрабатываемых деталей изготавливаются партиями по 50 штук или меньше.

Многие виды сборной продукции - от самолетов и тракторов до крупных ЭВМ - выпускаются такими партиями. В прошлом для производства изделий партиями были нужны станки, рассчитанные лишь на одну функцию. Эти станки в случае перехода к выпуску нового изделия приходилось либо реконструировать, либо заменять. Гибкие системы обеспечивают неслыханную прежде возможность разнообразить продукцию. Можно на одной и той же линии изготавливать различные изделия, правда, из одного "семейства". Так, семейство автомобилей "Жигули" вполне может служить примером массового изделия индивидуального заказа. Представьте себе, что наша гибкая система способна выпустить любую модель от ВАЗ-2101 до ВАЗ-2107. При этом на конвейере друг за другом одновременно движутся к "логическому завершению" совершенно разные модели. Тут и пикап малинового цвета, и "Лада" с правосторонним рулевым колесом на экспорт, и утепленный вариант "Нивы" для районов Севера. Вот принят новый заказ: "первая модель с третьим двигателем". Дается команда программирующему компьютеру, конструктивные особенности модели вводятся в память роботов, складской системы, обрабатывающих и сборочных центров - и автомобиль включается в поток технологической реки так же органично, как маленький ручей впадает в большую реку. Проходит одна-две "смены" - и готовый индивидуальный заказ предоставляется потребителю.

Гибкие системы обеспечивают неслыханную прежде возможность разнообразить продукцию

При негибкой автоматизации наибольшая экономия достигается только при предельной массовости продукции. Использование гибких систем делает возможной аналогичную экономию при самых различных масштабах производства. Они могут производить небольшие партии или даже единичные экземпляры с такой же эффективностью, как производственная линия, предназначаемая для изготовления миллионов одинаковых изделий. Энтузиасты называют эту способность масштабной экономией.

Подобные эффекты существенно изменяют принципы, на которых зиждятся традиционные производственные методы. Нет необходимости в длительной подготовке и наладке производства благодаря беспрецедентной "компьютерной" точности, которую такие системы обеспечивают сразу на каждом этапе производственного процесса - от механической обработки до технического контроля. Появляется гораздо больше возможностей строить новые предприятия: гибкие системы избавляют от "тирании" крупных вложений, допуская строительство небольших заводов, расположенных близко к местам сбыта продукции.