Возникновение нового машиностроения

Давая общую картину развития машин, Маркс писал: "Простые орудия, накопление орудий, сложные орудия; приведение в действие сложного орудия одним двигателем - руками человека, приведение этих инструментов в действие силами природы; машина; система машин, имеющая один двигатель; система машин, имеющая автоматически действующий двигатель,- вот ход развития машин"^*.

^* (К. Маркс и Ф. Энгельс, Сочинения, изд. 2, т. 4, стр. 156.)

Развитие техники подошло к последнему пункту предусмотренной Марксом картины развития машин, который он сформулировал как "систему машин, имеющую автоматически действующий двигатель".

Первые автоматические устройства возникли еще в работах Леонардо да Винчи, были применены Ползуновым и Уаттом для паровых машин, получили теоретическую основу в работах И. А. Вышнеградского, но подлинное развитие автоматизации производственных процессов могло наступить и действительно наступило в середине XX в., когда развитие радиотехники вызвало к жизни электронику и вместе с нею разнообразные электронные приборы и аппараты исключительной точности и гибкости, свободные от инерции механических устройств.

Электронная автоматика сейчас уже привела к осуществлению полностью автоматизированных энергетических и технологических комплексов. У нас в СССР имеются гидростанции, работающие "на замке", т. е. без присутствия на этих станциях обслуживающего персонала. В нашей же стране сооружены и успешно работают заводы-автоматы, в которых расположенный определенным образом комплект технологических машин и соединяющих их транспортных машин без участия человека производит изготовление автомобильных поршней - от получения сырого материала до укупорки готовой продукции.

Широко внедряемая комплексная автоматизация освободила рабочего от выполнения производственного цикла в качестве "соучастника" машин. Человеку остаются только функции контролера машин, их "опекуна" и наладчика, в связи с чем от него уже не требуется ни особой ловкости рук, ни физической силы и тренировки, но зато необходим новый уровень знаний, приближающийся к уровню знаний инженера.

Широкое внедрение автоматики стало совершенно неизбежным на современном уровне развития техники. Отмеченная в начале книги интенсификация технических процессов, в особенности увеличение скоростей, сделала в ряде случаев совершенно неосуществимым контроль за производственными процессами, основанный на показаниях органов чувств человека. Техника уже давно начала заменять органы чувств в тех многочисленных областях, где эти органы оказались несостоятельными. Их несостоятельность начала прежде всего проявляться в неточности оценок тех или иных явлений. Оценка температуры "на ощупь" была заменена оценкой "на глаз" по положению уровня столбика ртути в термометре. Оценка "на слух" вызвала к жизни камертон. Оценка "на ощупь" твердости, мягкости, упругости давно была заменена рядом приборов, сводящих оценку этих состояний тел к оценке "на глаз" по стрелкам на шкалах приборов.

Постепенно техника овладевала новыми процессами и явлениями, совершенно недоступными непосредственному восприятию. Величина тока, его напряжение, направление, плотность магнитного или электростатического поля и т. д. непосредственно не могут восприниматься органами чувств человека. Поэтому и контроль за изменением этих величин осуществляется по показанию стрелки, движущейся по шкале измерительного прибора. Но с ускорением течения процессов, с ускорением их изменений в зависимости от ряда других явлений, с осложнением этих зависимостей даже глаз человека оказывался все более и более не в состоянии выполнять контрольные функции.

А потребности контроля все возрастали. Для их удовлетворения механические приборы заменялись электронными.

Наука нашла методы "метить" атомы несмываемой меткой и посылать их на глубокую разведку в самые недоступные области: в глубь толщи металла через толстую стальную стенку, в почву, в расплавленный металл, в растения, в живой организм.

Это так называемые "меченые атомы".

Свойства "меченых атомов" открывают новые возможности в области научных исследований и в области технического контроля и автоматизации. С их помощью можно организовать автоматическую дефектоскопию - обнаружение дефектов в толще металлических конструкций. Можно легко контролировать уровень жидкости в замкнутом сосуде. Можно вести автоматический контроль за составом содержания грунта в грунтово-водяной смеси (пульпе) землесосных снарядов. Можно организовать автоматический контроль не только толщины стальной ленты, выходящей с громадной скоростью из валков прокатного стана, но даже контроль толщины оловянного покрытия жести, непрерывной лентой выходящей из машины, автоматически покрывающей ее оловом. Можно организовать автоматический контроль за выгоранием футеровки доменной печи, работающей при температурах свыше 1000°С. Можно наблюдать за ростом пленки ржавчины на внутренней стенке парового котла, давление пара в котором выше 100 ат и температура около 600°С.

Слово "автоматический", неоднократно повторенное в указаниях на возможности, открываемые "мечеными атомами", говорит о том, что эти возможности заключаются не только в контроле - констатации, но и в контроле - управлении, когда контролирующая система не только следит за изменениями заданной величины, но сама, без участия людей (а это называется "автоматически") изменяет режим установки так, чтобы возвратить отклонившуюся величину к заданному значению.

В середине XX в. открылось чрезвычайно широкое поле деятельности для ученых и техников в области замены контрольных функций работающего человека контрольными машинами, сочетающими контроль с управлением - автоматическими машинами. В этом отношении формулировка Маркса о "системе машин, имеющей автоматически действующий двигатель", полностью оправдывается. Правда, действительность ушла дальше предвидения Маркса. Автоматическим стал не только двигатель, т. е. машина энергетическая, автоматически поддерживающая заданный ей режим работы. Автоматической стала и транспортная машина, как например ряд транспортных устройств, автоматически передающих детали и изделия со станка на станок. Автоматической стала и технологическая машина, как например упоминавшийся стан холодного проката, автоматически выдерживающий толщину прокатываемой ленты с точностью до сотых долей миллиметра. Иными словами, автоматической стала та сложная система машин, которую Маркс называл "развитой совокупностью машин", состоящей из двигателя, передаточного механизма и рабочей машины.

Рис. 7-27. Автоматическая линия

Комплексная полная автоматизация энергетических и технологических процессов - второе новое качество возникающей в середине XX в. новой техники (рис. 7-27).

Но в современном машиностроении, кроме того, возникает и быстро развивается принципиально новое направление - построение машин, выполняющих наиболее сложные функции человека - логические функции.

Возникновение и использование процессов, протекающих с исключительной быстротой, потребовало принципиально новых методов управления и контроля. Использование быстродействующих электронных приборов, усложнение их комбинаций, возникновение целых сложных систем привело к открытию новых возможностей. Сначала машина начала считать. Но это были не костяшки счетов, не рычажки и зубчатые колесики арифмометров. Электроника создала машины, не помогающие человеку в процессе счета, а заменяющие его. Здесь, как это ни парадоксально, ограниченные возможности человека перестали тормозить почти неограниченные возможности машины, и освобожденная машина начала производить тысячи, десятки и сотни тысяч вычислений за секунды и минуты. Одна счетная машина заменяет большой коллектив счетных работников и выполняет работу быстрее и точнее, чем этот коллектив.

Это напоминает имевшую уже место в истории замену искусных рук человека, и нас теперь не удивляет, что машина может сделать в тысячи раз больше предметов, чем человек. А в свое время технологические машины удивляли людей не меньше, чем теперь нас удивляют электронные машины, выполняющие логические функции. Они удивляют нас тем, что, заменяя человека в процессе труда, высвобождают не мускулы, не руки, а мозг человека.

Развитие счетно-решающих машин позволило освоить решение сложных дифференциальных уравнений высшей математики при помощи так называемых интеграторов. Развитие счетно-решающих машин все сильнее и сильнее отходило от помощи человеку, приближаясь к его замене, как это было и в случае развития других машин, например технологических. В конечном счете и в тех, и в других машинах роль человека сведена к распорядителю, дающему машине задание и наблюдающему за ее работой вне зависимости от того, задано ли машине изготовление автомобильных поршней (технологическая машина) или решение сложных дифференциальных уравнений (счетно-решающая машина).

Развивающаяся счетно-решающая техника начинала постепенно вторгаться в выполнение более сложных логических функций. Машине было поручено запоминание уже очень далекое от ранних форм в виде записи или откладывания косточек. Машина начинала запоминать не только числа, но и сложные комбинации чисел, формулы и уравнения. А ведь в каждом уравнении заключено понятие, выражена та или иная связь, та или иная взаимозависимость.

За запоминанием новые машины начали осваивать выполнение таких логических функций, как отбор, систематизация, классификация, а усложнение этих функций дало возможность поручать машине такие операции, как перевод текста с одного языка на другой, сочинение стихов. Так, усложненная машина начинает показывать наличие некоторых черт суждения и знания, начинает выбирать наикратчайшие пути при повторении раз сделанной операции и, таким образом, в процессе своей работы создает в известной степени свои правила. Для выполнения подобных логических функций такого рода машины должны содержать и содержат в себе большое количество информации, сведений или отрывочных знаний, одни из которых придаются машине извне, другие возникают в процессе работы машины, а возникнув, запоминаются навсегда, но так, чтобы при первой необходимости их можно было использовать.

Практика построения машин, выполняющих логические функции человека, развивалась параллельно с теорией их действия, сложившейся в новую науку - "кибернетику" (от греческого слова "кибернео", что значит - рулить, управлять), науку управления. Один из основателей этой науки, американский ученый Н. Винер в своей книге "Кибернетика" показал, что новая отрасль математики, называемая "теорией информации", объединяющая математику, электронику и технику связи, связана с физиологией нервной системы и с самой психологией человека.

Середина XX в. характеризуется возникновением и начальным развитием новой области применения машин. Машине поручаются логические функции человека. Таким образом, во второй из главнейших отраслей техники - в машиностроении - возникает громадная качественная перемена, заключающаяся в широкой автоматизации и внедрении кибернетических машин.