История развития автоматизации на производстве

Что такое автоматизация производства

Автоматизация производства представляет собой ключевой этап в эволюции машинного производства, характеризующийся передачей функций управления и контроля от человека к специализированным приборам и автоматическим системам. Этот процесс является важнейшим элементом промышленной революции, начавшейся в XX веке, и продолжает играть решающую роль в современной промышленности, обеспечивая повышение эффективности и качества производства.

В эпоху до массового внедрения автоматизации основное внимание уделялось механизации труда. Механизация позволяла заменять физический труд человека при помощи различных механических устройств и машин, тем самым увеличивая производительность и снижая физические нагрузки на рабочих. Однако интеллектуальный труд, включая задачи управления и контроля, оставался за пределами механизации и требовал непосредственного человеческого участия.

С развитием технологий и науки, возможности механизации расширились, и многие операции, как физического, так и интеллектуального труда, стали поддаваться формализации и, как следствие, автоматизации. Современна

я автоматизация производства включает в себя не только автоматическое выполнение рутинных физических задач, но и сложные процессы принятия решений, которые ранее требовали участия квалифицированных специалистов.

Введение автоматизации на производство имеет ряд значительных преимуществ:

Автоматизация производства измеряется уровнем (степенью) автоматизации, который отражает глубину и широту внедрения автоматических систем в производственный процесс. Существуют различные уровни автоматизации, начиная от частичного контроля производственных операций до полного автономного управления всем производственным процессом без непосредственного участия человека.

В современном мире тенденция к автоматизации производственных процессов только усиливается, поскольку стремление к повышению производительности и оптимизации затрат становится все более актуальным для предприятий в условиях глобальной конкуренции.

История автоматизации производства

Автономные механизмы, предшественники нынешних автоматизированных систем, были известны с давних времён. Тем не менее, до XVIII века они не находили широкого применения в мелкомасштабном производстве, служа скорее интересными экспонатами, демонстрирующими мастерство их создателей, нежели практическими инструментами. Развитие инструментов и методов труда, а также интеграция машин и механизмов для выполнения задач, традиционно отведенных людям, привели к значительному прогрессу в производстве в конце XVIII и начале XIX веков, что стало основой для промышленного переворота.

Этот переворот заложил основу для механизации различных отраслей производства, включая текстильную, металлообработку и деревообработку. Карл Маркс выделил этот процесс как кардинальное изменение в техническом развитии, отметив переход к использованию систем машин, которые автоматизировали процессы, оставив человеку роль наблюдателя и регулятора. Ключевыми достижениями этого времени стали создание И. И. Ползуновым автоматического регулятора для парового котла и разработка Дж. Уаттом центробежного регулятора для паровых машин, что сыграло важную роль в промышленной эволюции.

С развитием железнодорожного транспорта в XIX веке возникла потребность в автоматизации для повышения безопасности движения поездов, что привело к созданию автоматических устройств контроля скорости. В России одними из первых таких устройств стали разработки инженера С. Прауса и команды В. Зальмана и О. Графтио, внедрение которых свидетельствует о раннем признании важности автоматизации в железнодорожной отрасли.

До XIX века тематика автоматических устройств ограничивалась классической механикой, рассматривая их как отдельные единицы. Новый этап начался с работ Дж. К. Максвелла и И. А. Вышнеградского, которые легли в основу теории автоматического управления, рассматривая регуляторы и машины как единую систему. Это направление развития теории поддержали и развили другие ученые, в том числе А. Стодола и Н. Е. Жуковский.

Появление механических генераторов и электродвигателей открыло путь для централизованной генерации и распределения электроэнергии, что потребовало разработки систем автоматического контроля за напряжением, ставших неотъемлемой частью промышленного использования электричества.

С начала XX века, благодаря изобретению регуляторов напряжения, электричество начало активно применяться в качестве источника энергии для производственного оборудования. Это открыло дорогу электроприводу, который сперва заменил паровые машины в системах трансмиссии, а затем и в индивидуальном использовании, обеспечивая работу станков собственными электродвигателями.

В 1920-е годы переход к использованию индивидуальных электроприводов значительно улучшил технологические процессы и экономическую эффективность механической обработки. Это способствовало не только энергетической механизации станков, но и усовершенствованию их управления. Благодаря этому процессу начали развиваться станки-автоматы и автоматические линии, что в 1930-е годы привело к широкому внедрению автоматизированного электропривода в различных отраслях промышленности, заложив основу для современной автоматизации производственных процессов.

В Советском Союзе начало внедрения автоматизированных технологий совпало с развитием тяжелой промышленности и машиностроения, идя в ногу с политикой индустриализации и механизации. Уже в 1930 году был создан комитет по автоматике при Главэнергоцентре ВСНХ, способствующий автоматизации в энергетической отрасли. К 1932 году появилось специализированное бюро автоматизации, что стимулировало применение автоматического оборудования в различных секторах экономики, от тяжелой промышленности до пищевой. Важным шагом стало создание Всесоюзного объединения точной индустрии для производства контрольно-регулирующих приборов.

НИИ различных отраслей активно развивали отделы автоматики, а в Академии наук СССР функционировала Комиссия телемеханики и автоматики, что способствовало координации исследований в этой области. Появление журнала «Автоматика и телемеханика» стало значимым событием для научного сообщества.

В США в 1936 году Д. С. Хардер определил автоматизацию как процесс автоматической обработки и перемещения деталей на различных этапах производства, что отразило эволюцию понимания термина от простого связывания оборудования до охвата всех операций в производственном процессе.

Широкое внедрение автоматизации в различных сферах, таких как промышленность, транспорт, связь, торговля и обслуживание, обусловлено её высокой экономической выгодой, технологической необходимостью и операционными преимуществами. Ключевые аспекты автоматизации включают более эффективное использование ресурсов, таких как энергия, сырьё, оборудование, трудовые ресурсы и инвестиции, улучшение качества и стандартизацию продукции, а также повышение надёжности работы оборудования.

Социалистические страны активно продвигали автоматизацию производства как ключевой элемент развития экономики, реализуя её в соответствии с централизованными планами, подкрепленными финансовыми и материальными ресурсами.

С начала реализации первых пятилеток (1928—1941), были основаны заводы по производству оборудования для автоматизации, играя критическую роль в поддержке военных усилий и нужд оборонной промышленности во время Второй Мировой войны. Послевоенный период (1946—1950) ознаменовался дальнейшим развитием автоматизации, особенно в энергетике, химической и нефтегазовой отраслях, включая внедрение автоматизированного электропривода.

Программа развития автоматизации, принятая на XIX съезде КПСС для периода 1953—1958 годов, предусматривала механизацию и автоматизацию производственных процессов в ключевых отраслях, включая металлургию, горную промышленность и машиностроение, а также полную автоматизацию работы ГЭС.

1950-е годы стали временем, когда автоматизация активно внедрялась по всему спектру ведущих отраслей советской экономики. В машиностроении запускались автоматические производственные линии, а электростанции переходили на автоматизированное управление. Металлургическая промышленность достигла высокого уровня автоматизации процессов выплавки, а нефтеперерабатывающая и химическая отрасли внедрили автоматические установки. Развитие телемеханики позволило автоматизировать управление газопроводами и системами водоснабжения.

К 1953 году объём автоматизированного оборудования вырос вдесятеро по сравнению с 1940 годом, включая появление металлообрабатывающих станков с программным управлением и роторных автоматических линий для массового производства, а также телемеханическое управление в взрывоопасных химических производствах, подчёркивая стремительное развитие и значительное влияние автоматизации.

Ключевые компоненты в автоматизации производственных процессов

В современных производственных системах, поддерживающих высокую адаптивность в условиях автоматизации, используются следующие элементы:

Основы устройства автоматизированного производства

Эффективная организация производственных процессов в любом предприятии или отдельном цехе строится на умелом распределении всех основных, вспомогательных и обслуживающих операций как в пространстве, так и во времени. Хотя конкретные подходы к этому распределению могут варьироваться в зависимости от уникальных условий производства, существуют общие принципы, применимые практически везде:

• Специализация задач и процессов
• Соответствие и пропорциональность производственных мощностей
• Работа процессов в параллельном режиме
• Организация прямоточного производства
• Минимизация времени простоя и перерывов в работе
• Обеспечение ритмичности и непрерывности процессов
• Приоритетная автоматизация рутинной, не требующей квалификации работы
• Упрощение сложных процессов путем их разделения на более простые и понятные операции

Глобальные тенденции в области автоматизации производственных процессов

В последние годы мир наблюдает значительные изменения в подходах к производственным процессам, основанные на активном внедрении автоматизации. Этот тренд охватывает различные страны и отрасли, но его темпы и масштабы различаются в зависимости от экономического развития, научно-технической базы и стратегических приоритетов государств.

Пример Китая ярко иллюстрирует амбициозные планы и быстрый рост числа промышленных роботов на производствах. Сегодня на каждые 10 000 рабочих в КНР приходится 36 роботов, что в несколько раз меньше, чем в технологически развитых странах, таких как Германия, Япония и Южная Корея. Тем не менее, учитывая динамику роста, Китай стремится не только догнать, но и превзойти лидеров к своему столетию в 2049 году, сделав акцент на автоматизации как на краеугольном камне увеличения производительности труда и улучшения качества продукции.

Глобальная карта автоматизации производства выявляет важную тенденцию: стремление к технологическому лидерству и повышению конкурентоспособности зачастую связано с активной автоматизацией. Это не только позволяет значительно повысить производительность труда, но и решить проблему низкой эффективности производства, а также улучшить качество выпускаемой продукции.

Автоматизация становится не просто технологическим трендом, а необходимым условием для успешного экономического развития в условиях современной глобализации и постоянно растущих требований к качеству и экологичности продукции. Она представляет собой ключевой фактор, способный обеспечить странам преимущество на международной арене, ускорить технологическое обновление отраслей и сформировать основу для перехода к экономике нового типа.

В этом контексте стратегическое планирование и государственная поддержка исследований в области автоматизации, разработка мер по стимулированию внедрения роботизированных систем на предприятиях, а также обучение и переподготовка кадров становятся приоритетными задачами для многих стран, стремящихся занять достойное место в новом технологическом укладе мировой экономики.

Отзывы и возражения на тему автоматизации производства

Автоматизация производственных процессов – явление, вызывающее жаркие дебаты в современном обществе. С одной стороны, технологический прогресс предлагает возможности для повышения эффективности и качества работы, с другой – порождает опасения и критику, касающуюся влияния этих изменений на рабочую силу и общественное благополучие.

Одним из основных аргументов критиков автоматизации является риск "технологической безработицы". Под этим термином понимается потеря рабочих мест в результате замещения человеческого труда машинами и роботами. Действительно, появление автоматизированных систем способно сократить потребность в определённых категориях работников, особенно в тех областях, где задачи монотонны и хорошо структурированы.

Другой важный аспект касается экономических последствий автоматизации для широких слоёв населения. Сокращение числа рабочих мест ведёт к уменьшению доходов и покупательной способности, что, в свою очередь, может негативно отразиться на общем уровне благосостояния в обществе. Такие изменения вызывают обеспокоенность по поводу увеличения неравенства и усиления социального разделения между "технологическими элитами" и теми, кто потерял возможность быть частью производственного процесса.

Также поднимается вопрос о качестве рабочей жизни тех, кто остаётся вовлечённым в производственный процесс. С автоматизацией повышаются требования к квалификации и ответственности оставшихся сотрудников, при этом рабочий день и интенсивность труда зачастую остаются на прежнем уровне или даже увеличиваются из-за необходимости управления и надзора за автоматизированными системами. Это приводит к росту рабочего напряжения и ухудшению условий труда для некоторых категорий работников.

В ответ на критику сторонники автоматизации указывают на потенциальные преимущества, включая повышение производительности труда, снижение издержек производства и улучшение качества продукции. Они также подчёркивают возможности для создания новых рабочих мест в секторах, связанных с разработкой, обслуживанием и управлением автоматизированными системами.

Несмотря на эти аргументы, важно признать сложность вызовов, стоящих перед обществом в связи с автоматизацией. Решение этих проблем требует комплексного подхода, включая разработку политики в области образования и переподготовки рабочей силы, создание механизмов социальной поддержки для пострадавших от технологических изменений и разработку стратегий по стимулированию создания новых рабочих мест в высокотехнологичных и инновационных отраслях экономики.

---

Источники