Привет, Хабр!
На текущий момент начальные технологии шестого технологического уклада сформировались в отдельную отрасль со своим технологическим стеком. Однако пока что эта отрасль не обрела устоявшегося названия.
В данной статье рассмотрены пройденные этапы становления нового уклада, и дан прогноз следующего витка его развития.
Технологические уклады
В ходе развития производственных отношений технологии изменяются количественно и качественно. Количественными изменениями являются углубление технологического знания и повышение эффективности использования технологий, их совершенствование. Качественные изменения происходят во время так называемых «промышленных революций».
Каждая из этих революций снабжала производство совершенно новыми технологиями. Однако основанием этих технологий всегда является новое миропонимание. Новые технологии рождают новые производственные отношения, а вслед за ними - общественные. Вместе они определяют миропонимание соответствующего технологического уклада.
За последние десятилетия человечество освоило пятый технологический уклад и начало формирование нового миропонимания шестого уклада. Точно о нём можно сказать только одно: шестой техноуклад - это технологии, которые в штатном режиме должны работать без участия человека.
Каждый этап становления уклада соответствует новой области внедрения его технологий. Например, паровой двигатель сначала расширял зону применения от "изобретения для подъёма воды всех видов мельниц" до паровозов и пароходов. Но с развитием технологий следующих укладов он утратил значительную часть позиций. Сейчас использование пара осталось только в таких технологических операциях, которые выгоднее всего осуществлять с его помощью.
Например, пар используется для перевода тепла атомной электростанции в движение её турбин, которые вырабатывают электроэнергию. Более эффективного способа перевода огромных объёмов тепла в электричество пока что не придумано.
Становление шестого технического уклада
В начале своего становления каждое новое миропонимание стремится объять собой все сферы жизни. Так происходит потому, что придумывать гораздо проще, чем производить. Из-за этого реальному внедрению нового уклада предшествует множество иллюзий.
Следствием этих иллюзий в наше время были, например, проекты полностью автоматизированных фабрик, которые отрицали все промежуточные этапы накопления технологий. В реальности оказалось, что каждый новый этап внедрения охватывает довольно ограниченную область. И эта область определяется исключительно экономической целесообразностью.
Первый качественный переход в миропонимании дали нейросети. Они позволяют заменить часть человеческих действий за счёт автонастройки огромного числа связей. С человеческим сознанием они имеют мало общего, однако длительное время многие считали их универсальным решением всех проблем человечества.
Практика показала, что нейросети хорошо классифицируют и обобщают информацию, но на этом сфера их применения заканчивается. Коммерчески оправданная сфера внедрения нейросетей в целом стала понятна, и рынок перешёл к поиску следующей сферы внедрения.
Вторым этапом внедрения стали беспилотные автомобили. Сначала общество было полно энтузиазма. Но сейчас выяснилось, что беспилотные технологии хороши только там, где нет людей. В противном случае возникают сложности с правовой ответственностью.
Третьим этапом внедрения технологий шестого уклада является текущий. Это – автоматизированные склады. Причём складские операции сами по себе не являются простыми. Но стек технологий предыдущего этапа внедрения был очень близким. Полностью автоматизированная система хранения представляет собой систему стационарных автоматических ячеек и беспилотных роботов-транспортировщиков, перемещающихся между ними.
Четвёртый этап внедрения технологий нового уклада ещё не известен, но уже можно определить его общие контуры. Набор его технологических операций не должен сильно отличаться от набора операций автоматизированного склада. При этом должно быть значительное расширение круга решаемых задач, и все они должны выполняться автоматически.
Обрабатывающие центры
Предполагаю, что самой близкой сферой к складской является сфера обрабатывающей промышленности. Автоматический обрабатывающий центр качественно отличается от склада только тем, что транспортировщики должны перемещать грузы не только между ячейками хранения, но и между станками ЧПУ.
Для этого необходимо автоматизировать все этапы производства от оформления заказа до отправки готовых деталей заказчику транспортной компанией. Основная сложность будет заключаться в первичном накоплении чертежей и соответствующих им программ управления центром.
Для масштабирования можно разработать ряд типовых проектов автоматических центров и внедрять их в соответствии с условиями размещения. При этом необходимо закладывать гибкость уже на этапе проектирования центра, чтобы новый центр мог повторить детали из других, уже работающих, без потери качества.
Спрос в обрабатывающей промышленности хорошо прогнозируем. Это означает, что составление эффективного плана развития является посильной задачей, которую можно решить в обозримые сроки. При росте масштабов появляется возможность экономить на закупке сырья, а также снижать транспортные издержки и перераспределять нагрузку на центры.
Прототип
Помимо непосредственного производства, необходимо организовать систему хранения. Причём в отличие от классической концепции производства 4.0, здесь нет необходимости делать условно произвольным размер ячеек хранения. Любое изделие ограничено размером рабочей области обрабатывающего его станка с ЧПУ. А значит, и размер ячеек будет сильно ограничен.
Также нужно разработать систему автоматической приёмки. Задача приёмки тоже полностью прогнозируема и формализуема. По сути, во время приёмки необходимо убедиться, что произведённая деталь действительно соответствует чертежу.
Схема работы с автоматическим обрабатывающим центром может быть следующей:
После заключения договора заказчику предоставляется доступ в личный кабинет. По умолчанию от него требуется только загрузить чертёж и оплатить автоматически сформированный счёт.
Помимо счёта, должна выводиться информация о том, когда деталь поступит в работу и когда будет изготовлена. При этом, когда деталь обрабатывается тем или иным центром, заказчик может наблюдать с помощью веб-камер непосредственный процесс производства. При производстве серии можно добавить отображение процента общей готовности заказа.
Спасибо за внимание.
Комментарии (14)
saege5b
09.06.2023 06:44А спустя год эксплуатации, приходит срок ТО... а потом наступают сроки опережающей блочной замены узлов. ...эх....
aok-buran Автор
09.06.2023 06:44По-хорошему, нужно параллельно развивать своё производство станков. Если загрузка будет стопроцентной, то износ оборудования может случиться и раньше. Мне кажется, что такой загрузки вообще ни одна ЧПУ станция не испытывала. Ведь простой оборудования будет минимизирован. Но если будет свой цикл разработки станков, то можно постепенно переводить слабые узлы с кооперации на внутреннее производство. Т.к. будет гарантированный внутрекорпоративный спрос, то за лет 5-10 упорного труда, думаю, можно выработать технологию производства гарантированно надёжных станков. А такие станки и на открытом рынке будут сильно востребованы.
nikhotmsk
09.06.2023 06:44+1Будущее здорового человека. Единственная проблема в том, что живые люди дешевле, чем роботы. Машины пока не научились обслуживать сами себя. Понадобится армия людей.
В Китае это поняли, поэтому там симбиоз людей и роботов. Вот передача Галилео на немецком про китайский центр сортировки посылок.
Arhammon
09.06.2023 06:44После заключения договора заказчику предоставляется доступ в личный кабинет. По умолчанию от него требуется только загрузить чертёж и оплатить автоматически сформированный счёт.
Материал видимо СПП(сталь первая попавшаяся)))) по этому проблем с исходным сырьём не предусмотрено.
Хотя в какой-то мере это все уже реализовано при заказе печатных плат. Если что-то относительно простое - загрузил проект, протравили, склеили нарастили переходы, просверлили, отфрезеровали, залудили и через неделю у тебя посылка. Но это если что-то совсем простое, чуть влево-вправо и здрасте общению с технологом, промышленный ценник итп.
aok-buran Автор
09.06.2023 06:44Это всего лишь прототип) Думаю, знающие люди из многих из затронутых сфер могут хорошо его уточнить или дополнить. Он играет скорее иллюстративную роль.
avl33
09.06.2023 06:44Вы пропустили очень важный шаг эволюции - это планирование.
Я не знаю, как Вы замените наладчика и человека, который пишет и корректирует программы ЧПУ (допустим) под переточенный инструмент с измененной геометрией - опустим эти "мелочи".
Но, станок с ЧПУ просто не получит никакого заказа, если система планирования не будет совершенна:
деталь готовы делать, но не поступила заготовка
деталь готовы делать, но не поступил инструмент
деталь готовы делать, но не поступила оснастка
деталь готовы делать, но не поступил материал
деталь готовы делать, но программа выдала отладочную партию после переналадки с браком
и... вишенка - деталь на станок на данный отрезок времени не запланирована.
и ещё одна вышенка - ваша деталь запланирована к производству на... вчера (в недодел), потому что цикл изготовления с учетом циклов готовности сопутствующих ресурсов длиннее, чем согласованный в договоре срок сдачи изделия (невидимая рука рынка - в котором мы все живем).
Приведенный Вами пример с заказом и просмотром через web камеру, как делается деталь - это "гаражный" вариант предприятия. Но предприятия со станками ЧПУ всегда имеют планы загрузки на месяцы вперед.
И... - нет норм для загрузки ЧПУ в 100 или 90% - такое возможно только на "короткой дистанции производства".
aok-buran Автор
09.06.2023 06:44Переточенный инструмент можно измерить цифровыми средствами контроля и по мат. модели скорректировать программу. В крайнем случае, можно задействовать нейросети.
Речь не о том, что работа со станками ЧПУ проста, отнюдь. Автоматизация задач оператора требует серьёзных исследований (RND), участия многих специалистов, но она решаема в обозримые сроки. Если бы все было просто, это уже сделали бы.
Если говорить о системе планирования, то да, это очень сложная задача, но посильная для профессиональных математиков и программистов. Самая главная сложность в этом смысле, на мой взгляд, будет в том, чтобы перевести на язык математики и алгоритмов все события на производстве. Если всерьёз составлять модели, то примерно с Вашего описания всё и должно начинаться.
Складские задачи с точки зрения планирования тоже не так просты, как кажутся на первый взгляд, но они сейчас решаются, и многие уже решены.
Про веб-камеры: интерактивное исполнение заказа, конечно, не обязательно. Но как "фича", на мой взгляд, полезна. Я считаю, что работать с системой должно быть приятно и наглядно. Но это, конечно, вкусовщина.
avl33
09.06.2023 06:44Складские задачи - в том виде, как используются на производстве, не решаются по принципу запланировать поступление на склад. В то время как производство - именно так и работает: запланировать деталь-операцию в работу.
Но даже самый совершенный план не может учесть ошибочных сроков кооперации и логистики, поэтому - нейросети и хорошие математики дадут эффект только тогда, когда весь ринок окажется вовлечен.
А до этого момента от математиков и программистов, как и от нейросетей ждут умения научить систему планирования реагировать на отставание или несостоявшиеся поставки - оперативно и с минимальными затратами для предприятия.
А эта задача - куда сложнее, чем прямое планирование, даже с учетом зависимых ресурсов.
aok-buran Автор
09.06.2023 06:44Согласен, адекватное планирование с учётом нештатных ситуаций просто необходимо. Без него ничего надежного не построишь. Думаю, даже сами по себе эффективные модели такого планирования для обычного "человеческого" производства будут очень полезными.
uvic
Как-то очень узко.
Сначала все сведено к промышленности. А есть ещё сельское хозяйство, строительство и т.п.
Не говоря уже о нематериальной сфере ( которая давно уже больше материальной ).
Потом вся промышленность сведена к машиностроению.
Потом из 100500 способов изготовления деталей в машиностроении взят только один - изготовление на станках ЧПУ...
Замах на целый технологический уклад. А все свелось к ячейке хранения ;)
aok-buran Автор
Цель статьи и была узкой: показать, как развивается отрасль. Она сейчас является движущей силой шестого технологического уклада. Но для обоснования вывода я посчитал нужным ввести принципы, согласно которым я строю прогноз. Новый уклад внедряется постепенно. Говоря про сельское хозяйство, Вы имеете в виду беспилотные комбайны? Если да, то это частный случай беспилотников. Возможно, развитие отрасли пошло дальше, и есть какое-то логическое продолжение, но я о нём не знаю.
О нематериальной сфере шестого технологического уклада, я считаю, говорить ещё рано. Подавляющая часть нематериальной сферы построена на технологиях пятого технологического уклада (компьютеры и интернет).
Если Вы считаете, что уже можно выделить нематериальные сферы, в которые внедрён шестой технологический уклад, т.е. нематериальные сферы, в которых участие человека штатно не требуется, с удовольствием, с Вами это обсужу.
Станки с ЧПУ взяты не просто так. Идея не в том, чтобы автоматизировать всю отрасль обрабатывающей промышленности, а в том, чтобы выделить в этой сфере, как и в сфере хранения, ту область, которую можно дёшево перевести на стандарт индустрии 4.0, имея стек технологий автоматизированного склада.
Методология работы с ЧПУ полностью проработана, не хватает только объединить это в единый кластер, который штатно не будет требовать участия человека. Если Вы приведёте другие средства производства, которые также не требуют качественной перестройки под полностью автоматизированное управление, то буду рад добавить эту информацию в статью.
Замах не на уклад, а на описание первых этапов его становления и того, каким будет следующий. Об этом написано в первом предложении статьи.
uvic
Ну раз изначально цель была узкой - снимаю замечание.