Мне, инженеру-машиностроителю, работающему почти тридцать лет исключительно по специальности, одновременно смешно и грустно читать активно распространяемые сегодня в сети фантазии неспециалистов про «3D-принтеры», «роботов-манипуляторов» и «новом технологическом укладе». Смешно – потому что на основании наблюдения некоторого прогресса в области локальных технологических решений гуманитарные горячие головы делают далеко идущие выводы о якобы грядущем качественном изменении технологий производства, экономики человеческого хозяйства и устройства общества в мировом масштабе. Грустно – потому что редкие грамотные комментарии специалистов свидетельствуют, как мало их, этих специалистов, осталось (по крайней мере, в русскоязычном секторе Интернета).

Начнем с технологического оборудования, реализующего различные виды аддитивных технологий – оборудования, которое неспециалисты не особенно корректно собирательно именуют «3D-принтерами». Аддитивные технологии – это технологии синтеза («выращивания») деталей по их трехмерным компьютерным моделям. Подавляющая часть известных сегодня устройств, реализующих аддитивные технологии, это установки послойного синтеза.

Принцип их работы простой: модель синтезируемой детали разделяется на слои небольшой толщины, деталь изготавливается послойно, последовательным наложением слоев друг на друга. Простейший вариант – наклеивание друг на друга слоев бумаги. Например, если наклеивать друг на друга кружки бумаги одинакового диаметра, то получится цилиндр, если диаметр каждого последующего кружка будет меньше предыдущего на постоянную величину – конус и т.п. Разные типы установок послойного синтеза работают по одному и тому же принципу и отличаются друг о друга только методом изготовления слоев: можно, как было описано выше, вырезать их из листового материала, можно спекать пятно нужной формы из тонкого слоя порошка, наносимого поверх предыдущего слоя, можно формировать слой рядами быстротвердеющей вязкой жидкости, выдавливаемой из маленького сопла, можно засветкой отверждать пятно жидкого фототвердеющего полимера, налитого тонким слоем поверх предыдущего слоя.

Установки послойного синтеза имеют ряд существенных ограничений, вытекающих из самого принципа их работы.

Во-первых, каждая такая установка может изготавливать детали, как правило, только из одного, причем специального, материала. Исключение составляют установки послойного спекания деталей из порошков – они могут изготовить деталь из того порошка, который «заряжен» в установку. Вариантов и тут, кстати, пока немного, порошки дороги, а процесс смены порошка трудоемок. В любом случае, установка послойного синтеза принципиально не может изготовить изделие, состоящее из многих разнородных материалов, обладающих существенно разными свойствами (одновременно металл и пластмасса, например).

Во-вторых, в результате послойного изготовления материал детали имеет особую (рыхлую, слоистую) структуру, с плохими механическими свойствами. Детали той же формы, из того же материала, полученные литьем или механической обработкой, существенно прочнее и долговечнее.

В-третьих, и это самое главное, в самом принципе работы установок послойного синтеза заложено противоречие между скоростью изготовления детали и ее точностью. Чем точнее вы хотите изготовить деталь, тем на более тонкие слои ее надо разбить. Чем тоньше слои, тем их больше. Чем больше слоев, тем больше время изготовления детали. Поэтому даже самые продвинутые установки послойного синтеза тратят на изготовление даже небольших деталей (порядка 200-300 мм) с точностью размеров и формы не лучше одной десятой миллиметра несколько часов или даже десятков часов.

В результате, оборудование, реализующее одну из аддитивных технологий, может изготовить либо очень дорогой, относительно грубый макет (прототип) детали сложной формы из специального пластика, либо еще более дорогую и столь же грубую металлическую или керамическую деталь, внешне похожую на изготовленный более традиционным способом аналог, только намного хуже по механическим свойствам.

Установки послойного синтеза сегодня имеет смысл применять только для единичного изготовления узкого класса деталей – небольших (до полуметра) деталей или заготовок очень сложной формы, к точности и механическим свойствам которых не предъявляется высоких требований.

Гуманитариев, понятно, это нисколько не смущает. Они исходят из того, что безудержный технический прогресс превратит аддитивные технологии в экономически оправданное средство быстрого изготовления любых деталей из любых материалов. Естественные физические ограничения при этом не принимаются во внимание. Странно, что те же люди не берутся утверждать, что через какое-то время автомобили будут ездить по улицам со скоростью две тысячи километров в час, это просто вопрос времени – на основании того факта, что скорость колесных транспортных средств по ровному твердому покрытию за последние двести лет возросла с двадцати до двухсот километров в час. Что там проблемы аэродинамического сопротивления, инерции при перемене направления движения, сцепления с дорогой и т.п. – ерунда!

Тут, к тому же очень кстати подвернулось название, быстро подхваченное дилетантами – «3D-принтер». Имея такое название, человеку, рядом с которым дома стоит обычный принтер, очень хорошо мечтается о том, что на этом же месте скоро будет стоять «3D-принтер», из которого по нажатию кнопки вылезет любое готовое изделие, достаточно только иметь в компьютере модель этого изделия.

Друзья, даже если под «3D-принтером» понимать не собственно 3D-принтер (устройство, имеющее печатную головку, из которой в виде нити тянется быстро твердеющий полимер), а все установки послойного синтеза, такие устройства никогда не будут способны производить изделия, собранные из многих точных деталей, из различных материалов, с термообработкой и покрытиями. Никогда из этого устройства не вылезет сотовый телефон, даже примитивный пылесос или кофеварка не вылезут.

Я не против научной фантастики, но возможность появления устройств, которые вы воображаете себе под именем «3D-принтеры», никак не обусловлена сегодняшним уровнем развития технологий. Сегодня для изготовления большинства известных вам изделий, к примеру, обычного принтера, необходимо использовать десятки различных технологий, реализуемых десятками же разных видов технологического оборудования.
Здесь необходимо перейти к более сложной теме – теме роботов, безлюдных производств и заводов-автоматов.

Завод-автомат в представлении фантазирующих гуманитариев – это тот же «3D-принтер», только большой. В ворота этого завода с одной стороны заезжает сырье и полуфабрикаты (заряжается «картридж»), а с другой стороны – выезжает готовая продукция. Причем – любая, вид этой продукции зависит только от компьютерной модели, которую некто грузит в управляющий компьютер завода-автомата. Гуманитарии согласны, что на первых порах заводы-автоматы будут специализированными: один – для автомобилей, другой – для бытовой техники, третий – для одежды и т.д. Потом, ясное дело, дойдет до одного завода-автомата, способного производить все, что придумают люди, и дополнительно – такие же точно заводы-автоматы. Средство производства будет производить любую продукцию и воспроизводить себя само. Людям останется только проектировать новые виды изделий и засылать задания заводам-автоматам.

Эта фантазия совершенно аналогична фантазии про «3D-принтеры». Как из факта существования сегодня аддитивных технологий совершенно не следует возможность производить по таким технологиям все, что угодно, так и из факта существования современных видов автоматизированного производства совершенно не следует возможность завода-автомата, воспроизводящего себя и производящего хотя бы один вид полезной продукции. Это я утверждаю как специалист в области средств автоматизации, спроектировавший не одну автоматизированную систему.

Современная автоматизированная система – это средство производства повторяющихся единиц продукции одного вида. Переналадка автоматизированной системы на другой (похожий) вид продукции – процесс тем более трудоемкий, чем о более сложной продукции идет речь. Даже такая известная и распространенная штука как станок с ЧПУ не может быть переналажен на другую деталь одним нажатием кнопки. Да – деталь проектируется в CAD-системе, да – программа обработки детали может быть автоматически сгенерирована в CAM-системе на основе данных из CAD-системы. Но тот, кто воображает, что этим ограничиваются функции человека по переналадке станка с одной детали на другую, никогда не имел дела со станками с ЧПУ. Контроль и доработка автоматически сгенерированной программы обработки, базирование детали, наладка инструмента, «привязка» инструмента к детали – исключительно «человеческие», плохо автоматизируемые или вообще не автоматизируемые операции.

Современная гибкая производственная система или даже завод-автомат после первоначального программирования и наладки, при периодической загрузке, может серийно производить одну и ту же продукцию. Смена продукции влечет за собой либо переналадку, либо полную смену автоматизированной системы человеком. Снятие с производства одной модели современного легкового автомобиля и постановка на производство другой влечет за собой демонтаж одних автоматических роботизированных линий, проектирование, изготовление и монтаж других.

Вообще, я не вижу принципиального отличия механизации производства от его автоматизации, это просто формы повышения производительности труда одного производственного работника. Из того, что в результате развития технологий для производства одинакового количества продукции требуется меньшее, чем раньше, число работников, вовсе не следует, что со временем это число будет равным нулю. Любое средство производства, даже «безлюдное» – это только конечный во времени инструмент в руках человека. Гибкая производственная система может проработать некоторое количество времени без человека, но при этом она изнашивается, переносит свою стоимость на произведенную продукцию и исчезает (выходит из строя). При этом мне неизвестна ни одна автоматическая система, которая кроме производства изначально заложенного вида продукции могла бы сама себя воспроизвести хотя бы один раз, не говоря уже о воспроизводстве в течение бесконечного времени.

Гуманитарии, объявляющие о переходе на новый технологический уклад и о наступлении постиндустриального этапа в развитии экономики, по меньшей мере, сильно опережают события. Нет, я не против деления процесса развития технологий производства на этапы. Важно только понимать, что такое деление условно и является результатом договоренности людей между собой. При этом они могут и передоговориться. Но, к сожалению, иногда историк, который хорошо осознает, что деление непрерывного исторического процесса на исторические эпохи исключительно условно, почему-то склонен делить непрерывный процесс технологического развития на какие-то «циклы» и «уклады», приписывать им заданную свыше периодичность и ожидать в назначенное время наступления нового цикла (уклада). Типа пресловутых циклов Кондратьева.

Имея представление о развитии технологий производства промышленной продукции в последние 150 лет, зная современное состояние этого развития и экстраполируя его на ближайшее будущее, не вижу никаких оснований для объявления наступления или ожидания наступления «нового технологического уклада» и, иже с ним, постиндустриального общества. В котором люди будут исключены из процесса производства и производственных отношений. Скорее соглашусь с некоторыми пессимистами, которые прогнозируют возврат в доиндустриальное общество.

Хотел бы обратиться с просьбой к добросовестным гуманитариям, экономистам etc., рассуждающим на технологические темы. Друзья, ограничивайтесь, пожалуйста, темами, по которым вы имеете профессиональные знания. Можно представить себе, что инженер понимает терминологию финансового рынка. Но понимать чужие термины и грамотно оперировать ими, а уж, тем более, генерировать на их основе новые идеи – некоторая разница. Со стороны может получиться смешно. Вроде логической цепочки от «3D-принтеров» к новому классовому обществу.

P.S. Уважаемые инженеры! Приношу свои извинения за некоторые грубоватые упрощения и искажения корректной технической терминологии, которые я допустил в тексте ради краткости изложения и адаптации материала к возможностям адресата.