От жесткой автоматизации к гибкой

В 50-е годы у нас в стране, как и в других промышленно развитых странах, начался интенсивный процесс автоматизации промышленного производства. Ускоренными темпами в производство внедрялось новое высокопроизводительное оборудование, на основе которого создавались цехи и заводы-автоматы. Опыт такой комплексной автоматизации показал, что она не дала тех экономических результатов, которых от нее ожидали. Прежде всего, она не обеспечила резкого повышения производительности труда, не позволила в достаточно короткие, экономически выгодные сроки окупить затраты на создание цехов и заводов-автоматов. Почему это так произошло? Причин тому много. Назовем только главные из них. Во-первых, проблему комплексной автоматизации во многих случаях решали на базе не всегда достаточно совершенной техники и технологии.

Во-вторых, автоматические линии и участки, цехи и заводы-автоматы оснащали в основном станками прерывного действия. Как показал опыт, такое оборудование, входящее в автоматические комплексы, оказалось конструктивно сложным, дорогим в изготовлении, ненадежным в работе. Оно занимает большие площади и, следовательно, не полностью отвечает тем повышенным требованиям, которые предъявляются сегодня к комплексно-автоматизированному производству.

У такого оборудования есть и другой, весьма существенный, недостаток. Оно не универсально, т. е. на нем нельзя обрабатывать изделия различных форм. Ведь практически невозможно создать огромное количество типов узкоспециального автоматического оборудования, охватив им изготовление всех видов деталей даже одной отрасли промышленности. Практически нужны такие условия, при которых для перевода линии на другое, разумеется, технологически подобное изделие, было бы достаточно лишь сменить рабочий инструмент. А для серийного и особенно для мелкосерийного производства сегодня стоит проблема создания такого оборудования, которое позволило бы одновременно изготавливать несколько типов изделий, не тратя для этого много времени на переналадку оборудования.

Одним из главных условий технического прогресса является постоянное обновление выпускаемой продукции. Необходимо, чтобы, например, автомобиль, трактор, комбайн, холодильник или какой-либо другой вид продукции одной и той же модели не оставались в производстве неизменными по десять-пятнадцать лет, чтобы промышленность постоянно и в короткие сроки осваивала выпуск новых, более совершенных моделей. Для этого необходимо иметь возможность быстро и без больших производственных издержек осуществлять перестройку всего оборудования предприятия на выпуск новой продукции. Только при таких условиях можно добиться действительно высоких темпов развития технического прогресса и выполнения главной задачи - удовлетворения растущих потребностей общества.

Чтобы избежать затрат на коренную перестройку производства, иногда на некоторых предприятиях шли на частичную модернизацию продукции. На одном и том же конвейере собирали, например, легковые автомобили с разной окраской, с улучшенной отделкой салона и установкой дополнительного оборудования, улучшающего комфорт автомобиля. На том же конвейере выпускали и грузовые автомобили с небольшими отличиями в конструкции, учитывающими, например, особенности эксплуатации. Все это, безусловно, приносило определенный экономический эффект, но не позволяло осуществлять быструю переналадку оборудования для перехода к производству новой продукции. При такой автоматизации, в отличие от полной, комплексной, и рабочий не освобождается от необходимости вмешиваться непосредственно в производственный процесс. Он должен постоянно контролировать качество продукции, и управлять оборудованием, и выполнять работу, связанную с загрузкой, разгрузкой и транспортировкой материалов и готовой продукции.

Весьма сложная ситуация сложилась на предприятиях с мелкосерийным характером производства, на долю которых приходится до 75-80 процентов машиностроительной продукции, номенклатура которой весьма значительна. Это самолеты и вертолеты, суда, тепловозы, станки, энергетическое, химическое и металлургическое оборудование. Годовой выпуск таких изделий не превышает нескольких сотен единиц. Соответственно и детали для них изготовляются мелкими партиями. Естественно, в таких условиях на первый взгляд кажется, что и автоматизация производства теряет всякий смысл, не дает никаких экономических преимуществ. Поэтому долгое время считалось, что автоматизация и мелкосерийное производство вообще "несовместимы". Но совершенно очевидно, что и здесь высокой производительности нельзя достичь без комплексной автоматизации, без применения специального, а иногда и уникального оборудования. Другое дело, что такое оборудование используется не всегда эффективно. Значительную часть времени оно или простаивает, или подвергается сложной и не всегда оправданной переналадке. Таким образом, перед промышленностью стоят две задачи: наделить надлежащей гибкостью крупносерийное и массовое производство, сохранив при этом все преимущества широкой автоматизации. А мелкосерийное необходимо комплексно автоматизировать с расчетом, чтобы наряду с гибкостью оно приобрело и лучшие черты массового производства: непрерывность, ритмичность, высокий темп выпуска изделий. Обе поставленные задачи можно решить сегодня на единой основе, внедрив гибкое автоматизированное производство.

Гибкие производственные системы (ГПС) должны завершить процесс автоматизации промышленного производства, начавшийся в 50-х годах.

Что же такое гибкие производственные системы?

Гибкость характеризует возможности изготавливать на одном станке, на одной автоматической линии или ином оборудовании разные модификации одного изделия или даже разные изделия и быстро переходить от одного к другому.

Такие возможности особенно важны для производства со сравнительно частой сменой моделей. Гибкие технологии помогут, например, автомобильному заводу менять или радикально совершенствовать выпускаемую модель не раз в 8-10 лет, как это часто бывает, а раз в 2-3 года, как этого требуют изменения технического уровня в мировом автомобилестроении. Сегодня в условиях так называемой "жесткой", "неподвижной" автоматизации переход на новую модель - это колоссальная ломка, радикальная смена чуть ли не всего оборудования, оснастки, инструмента, систем транспорта. При гибком производстве переход на новую модель в основном сведется лишь к переналаживанию действующего оборудования, причем без перерывов в выпуске старой модели. Именно в этом и состоит одно из главных достоинств такого производства.

Когда говорят о гибком производстве, то имеют в виду производство в основе своей автоматизированное. Объединение этих двух тенденций - автоматизации с гибкостью - стало сегодня магистральным направлением прогресса в машиностроении.

Чем же обусловлен сегодня переход на гибкие производственные системы?

Прежде всего, быстрыми переменами в условиях и характере производства. Дело в том, что развитие производства и спроса привело к резкому расширению номенклатуры продукции, ее конструктивной сложности, тогда как время освоения выпуска новых товаров и машин резко уменьшилось. Современная научная и конструкторская мысль непрерывно поставляет обществу массу новых технических решений. Реализация их будет тем успешней, чем быстрее мы научимся эти технические решения не только внедрять в производство, но и создавать для этого необходимую техническую базу путем перехода на гибкие производственные системы.

Какие же основные преимущества гибкой автоматизации? Значительные выгоды она дает в небывалом увеличении производительности и лучшем использовании мощностей. Это обеспечивается круглосуточной работой предприятий фактически без участия людей. Гибкую производственную систему можно молниеносно заново перепрограммировать, чтобы она производила новые детали и изделия.

Большую экономию можно получить и за счет меньших капиталовложений и экономии площадей. Ведь одна гибкая система может заменить несколько обычных автоматических линий.

Самый большой потенциал гибкой производственной системы заложен в ее способности изготавливать товары дешево, небольшими партиями. ГПС обеспечивает и неслыханную ранее возможность разнообразить продукцию. Можно на одной и той же линии изготавливать различные изделия.

Если при негибкой автоматизации наибольшая экономия достигается только при предельной массовости продукции, то при использовании ГПС можно получить аналогичную экономию при самых различных масштабах производства. Они могут производить небольшие партии или даже единичные экземпляры каких-либо изделий с такой же эффективностью, как производственная линия, предназначенная для изготовления миллионов одинаковых изделий.

Современное высокоэффективное производство должно быть всегда готово быстро и безубыточно прекратить изготовление одной продукции и в короткий срок приступить к выпуску новых изделий с лучшими потребительскими свойствами. Эти важные особенности современного производства характеризуются сегодня, как мы уже отметили, словом "гибкость", означающим легкую приспособляемость производства к рынку, постоянно растущим запросам населения и нуждам народного хозяйства.

Гибкие производственные системы наиболее полно отражают и одну из современных тенденций - применение безлюдной технологии, особенно в условиях мелкосерийного производства с его часто меняющейся номенклатурой изделий.

Практика показала, что технология и оборудование, которыми оснащены сегодня предприятия, не приспособлены для безболезненного перехода на быстрый выпуск новой продукции. Выявился, если можно так сказать, своеобразный парадокс. Он состоит в том, что переход на новую продукцию труднее всего дается предприятиям, которые оснащены высокопроизводительным специализированным оборудованием - станками-автоматами и автоматическими линиями, которые действуют по жестким цикловым программам и не поддаются переналадке на изготовление новых изделий. Это в основном относится к предприятиям крупносерийного и массового производства, на долю которых приходится около 20-25 процентов продукции машиностроения.

Наиболее целесообразно гибкое автоматизированное производство строить на основе модулей из унифицированных узлов и блоков, массовый выпуск которых должен быть налажен промышленностью. Из таких типовых гибких модулей предприятия-потребители могут комплектовать у себя на месте нужные им гибкие комплексы.

Применение модулей с использованием широкой номенклатуры унифицированных узлов и блоков позволит быстрее проектировать и внедрять гибкие модули и комплексы. Из унифицированных узлов можно быстро скомпоновать любой станок, сварочную или другую установку с необходимыми техническими характеристиками. При необходимости такие гибкие комплексы можно разобрать на узлы и блоки и из них собрать новое оборудование с необходимыми для производства техническими данными.

Техническую базу гибкой автоматизированной системы составляет оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ), промышленные роботы, вычислительная техника и автоматизированные системы управления технологическими процессами, переналадка которых сводится к замене управляющих программ.