Автоматизация: создание будущего

Представляем вам последний из цикла переводных текстов из The Economist, рассказывающий о «заводах без людей», которые скоро заменят традиционные производства.

Предыдущие статьи цикла - 3D-портрет фабрики будущего , Большой «китайский откат» ,  Материалы: продвигаясь вперед и Кооперативное производство.

В 80-ых, когда американские автопроизводители опасались разорения из-за конкуренции с японскими, многие в Детройте мечтали, что они смогут победить своих соперников с помощью производства «с выключенным светом». Идея заключалась в том, что заводы станут настолько автоматизированными, что можно будет отключить освещение и оставить роботов в темноте изготавливать автомобили. Однако это не стало реальностью. Преимущество японцев, как оказалось, заключается не в автоматизации, а бережливом производстве, в основном зависящем от людей.

Многие из новых производственных методов в грядущей революции потребуют меньшего людского присутствия в заводском цехе. Благодаря более умным и сообразительным роботам некоторые виды производства «с выключенным светом» теперь вполне реальны. FANUC, крупный японский производитель промышленных роботов, автоматизировал часть своих производственных линий до такой степени, что они могут работать без присмотра неделями.

На множестве других заводов такие методы, как лазерная резка и литьевое формование, производятся без какого-либо человеческого вмешательства. Станки аддитивного производства также могут быть предоставлены сами себе, печатая самостоятельно сутки за сутками.

Хотя производственный процесс по-прежнему будет требовать человеческого контроля, но не в таком объёме в виде непосредственного присутствия на производстве. Автоматизированные станки по-прежнему будут нуждаться в обслуживании и программировании. Какая-то часть рабочих превратится уже в «операторов» станка, что, как правило, требует большего объёма знаний и умений. А некоторые задачи, такие, как сборка деталей, остаются слишком сложно автоматизируемыми, и по этой причине сборку часто отдают на откуп субподрядчикам в странах с низкой стоимостью ручного труда.

Хотя промышленные роботы всё лучше справляются со сборкой, они дороги и требуют экспертов в установке и настройке (чьи услуги могут обойтись ещё дороже, чем сам робот). До момента, когда они смогут полностью заменить людей во многих производственных сферах, пройдёт ещё немало времени. Инвестирование в роботизацию может иметь смысл для крупных производителей, таких как автозаводы, по-прежнему остающихся основными пользователями подобной техники, но даже на высокоавтоматизированных заводах люди выполняют основную часть финальной сборки. А для небольшого и среднего бизнеса роботы в целом слишком дороги и недостаточно гибки в настройке.

Но следующее поколение роботов будет иным. Они будут не только дешевле и проще в настройке, но и работать совместно с людьми, вместо того, чтобы их заменять. Они будут подносить детали, поднимать инструменты, сортировать предметы, убирать и находить себе полезное применение мириадами других способов.

На стадии разработки находятся различные пути создания таких роботов, особенно активно работают в этом направлении маленькие компании. Немецкий институт Фраунгофера, к примеру, принимает участие в европейской инициативе по разработке роботов, которые будут достаточно безопасны, чтобы работать среди людей (в данный момент зону работы промышленных роботов приходится отгораживать, во избежание причинения случайного вреда человеку) и быть способными понимать простые инструкции, включая голосовые команды.

«Существующее поколение промышленных роботов напоминает первые образцы мэйнфреймов» — считает Родни Брукс, сооснователь iRobot, американской фирмы, в ассортимент продуктов которой входят как Roomba, робот-пылесос, так и боевые роботы. Эти большие компьютеры управлялись экспертами, которые были далеко от большинства пользователей, до тех пор, пока не появились персональные компьютеры. «Но ПК не привели к исчезновению офисных работников, они изменили их задачи» — говорит Брукс. Часто это означало возможность заняться более сложной работой. В 2008 году он основал Heartland Robotics, чтобы приступить к производству машин, которые послужат эквивалентом ПК в робототехнике.

Брукс не распространяется о том, какими будут эти машины, хотя его взгляды на будущее роботов дают подсказку.

Как обнаружила Toyota в рамках экономичного производства, работники конвейера, если им предоставить возможность, могут дать много полезных советов о том, как повысить эффективность труда. «Если работников цеха или мастерских снабдить простыми в использовании роботами, они смогут работать более эффективно» — говорит Брукс. Добавьте к этим роботам инновационные производственные технологии и вы получите производственный Ренессанс.

Это облегчит жизнь для стартапов, но увеличение масштабов производства, как известно, довольно сложная задача, так как капитальные вложения в оснащение завода часто слишком высоки для потенциальных инвесторов, или же срок окупаемости слишком долог. В некоторых сферах бизнеса продвинутые производственные технологии помогут снизить эти расходы, считает Мартин Шмидт, эксперт в электротехнике из MIT. Шмидт создал несколько компаний, которые производят небольшие устройства, к примеру, миниатюрные сенсоры. Он считает, что производственное оборудование для таких устройств может уменьшиться и в размерах, вплоть до настольного, снижая капитальные вложения. В сферах, где это случится, как говорит Шмидт: «Думаю, мы увидим кое-какие перестановки».

Товары массового производства продолжат изготавливать на заводах, используя традиционные технологии, в течение ещё долгого времени, хотя и с ростом автоматизации и гибкости, как это было доказано на практике автопроизводителями. Такими компаниями, как GE и Rolls-Royce, будут построены несколько сверхвысокотехнологичных фабрик для производства ограниченного числа узкоспециализированных продуктов, таких, как реактивные двигатели. Миллионы небольших компаний и фирм среднего размера получат выигрыш от использования новых материалов, дешёвых роботов, умного ПО, изобилия онлайн-сервисов, а также 3D-принтеров, которые могут выгодно печатать товары небольшим тиражом. Появится бесконечное количество предпринимателей, надомных, в небольших мастерских, и, разумеется, в гаражах, которые смогут выполнять такие вещи, которые они никогда не смогли бы раньше.

Достигая цели

Производственные революции никогда не случались за ночь, но эта уже действительно близка. В биологических науках и нанотехнологии ведётся достаточное количество исследований, способных создать абсолютно новые сферы деятельности, такие как создание аккумуляторов на базе вирусов. И если использование композитных материалов из углеволокна распространится от спортивных авто к более повседневным моделям, большие штамповочные прессы и роботизированные сварочные линии могут исчезнуть из автозаводов.

Аддитивное производство, как и любая другая цифровая технология, становится всё более дешёвой и более эффективной . Качественные изменения уже на подходе. В настоящее время 3D-принтеры изготавливают один предмет за раз или небольшой партией. Но если они смогут работать в режиме непрерывного производства, как машина по производству таблеток в лаборатории Novartis-MIT, они могут быть использованы в рамках мобильной производственной линии. Целью будет являться скорее более быстрое и более гибкое изготовление товаров, нежели достижение экономии на объёмах производства. Такая линия сможет быть использована для того, чтобы создавать продукты размера, который слишком велик, чтобы поместиться в существующие 3D-принтеры и, так как у станка будет цифровое управление, каждый из них может изготавливать своё собственное изделие, таким образом делая возможной массовую кастомизацию. Это предпосылки для успеха технологии.

Насколько же это реально? На недавно прошедшей выставке EuroMold независимая исследовательская группа TNO, расположенная в Нидерландах, продемонстрировала новую машину, с сотней платформ, непрерывно двигающихся вокруг карусели. Множество головок 3D-печати будут выдавливать пластики, металлы или керамику на каждую платформу по мере того, как они будут двигаться, чтобы создать готовое изделие, слой за слоем. Масштабируйте идею, представьте карусель в виде прямого конвейера, и вы получите производственную линию с разнородными печатными головками.

«Человек с молотком» под стенами Мессе Франкфурт всё ещё куёт свой брусок металла.

Но через десятилетие или два посетители будущих промышленных выставок могут перестать понимать смысл этой скульптуры.