Свои закономерности присущи техническому прогрессу — с их учетом составляют пятилетние планы, долгосрочные программы развития экономики нашей страны. Об этом — беседа видного советского экономиста, доктора технических наук, профессора Владимира Семеновича МУЧНИКА и нашего корреспондента А. Спиридонова.
— Все чаще встречаешь термин «технологическая революция». Что это означает?
— Само слово «технология», как известно, составлено из двух греческих слов: «техно» — мастерство, производство, и «логос» — учение, наука. Технология — это наука о производстве вообще и о производстве какого-либо изделия, продукта, например, металла, одежды, кирпича, бумаги... Так вот, наступление эры новой технологии означает, что в скором времени большинство промышленных продуктов будут делать совсем иначе, чем до сих пор, на совершенно новых принципах.
— А почему те же самые вещи, над совершенствованием технологии которых бились инженеры уже много десятилетий, вдруг понадобится делать совершенно иначе? Почему вдруг потребуется делать по-новому такую простую вещь, скажем, как шестерня?
— Что ж, давайте рассудим. Не припомните ли нынешнюю технологию обыкновенной шестеренки?
— Стальную заготовку обточат на токарных станках черновой и чистовой обработки, на фрезерном или зубонарезном станке нарежут зубья, на сверлильном — просверлят отверстие под вал, на долбежном — сделают канавку для шпильки, которой крепят шестерню к валу...
— Не скоро дело делается, не так ли? Да вы еще поторопились — судьба шестерни начинается гораздо раньше. Вначале железную руку найдут геологи и в несколько этапов детально разведают ее месторождение. Несколько операций добавят горняки, извлекая руду. Обогатители истолкут ее в порошок, рассортируют, выделят крупицы минерала железа — железный концентрат. Агломераторщики спекут его в небольшие пористые комочки. Затем домна, где железо восстановят из окислов, сварят чугун. Из чугунной чушки в конвертере или мартене сварят сталь — освободятся от того самого углерода, которым насытила железо домна взамен кислорода. Стальной слиток обожмут на блюминге, отрежут недоброкачественную часть — примерно 20 процентов от общего веса слитка. И только после прокатных станов следует цех металлообработки.
Но и это далеко не все звенья технологической цепочки. Коль есть в ней домна, следует добавить и добычу и обогащение угля, производство кокса, флюсов, огнеупоров. Выпали также многочисленные промежуточные операции складирования, транспортировки, измерения...
Вот какая долгая и многотрудная судьба у самой обыкновенной шестеренки, впрочем, как и у любой другой детали. Процесс проходит много стадий, то есть несколько раз меняется сам предмет труда — РУДа, концентрат, агломерат, чугун, сталь. На каждой стадии выполняется множество операций. Поэтому производство называют многостадийным и многооперационным.
Сколько, допустим, килограммовых шестерен выйдет по такой технологии из тонны руды, поднятой из недр? Неплохо, если... десятка два-три. Остальное — отходы.
Вооружившись простейшими орудиями труда, шестерню мог изготовить и доисторический мастер. Разумеется, если она ему вдруг почему-либо очень понадобилась. С превеликим трудом, почти вручную, но сделал бы. Что изменилось с тех пор? Руку мастера с примитивным инструментом почти на всех операциях заменили механизмы. Механизация еще более углубляла разделение труда, количество операций росло — появлялись все новые специализированные машины, станки. Сама же технология по существу практически не изменилась.
Потолок развития традиционной технологии и техники — конструктивное объединение операций. Появился, например, станочный комбайн, который использует почти сотню разных инструментов. Тут уже не обойтись без автоматизации — станок начинили электроникой. Но опять-таки — комплексные механизмы и автоматы вовсе не меняют состава операций, не вносят в старый процесс ничего принципиально нового. Выигрыш в росте производительности труда автоматы дают в 30—40 процентов. Много это или мало? По меркам будущего — слишком мало.
Действительно, потолок традиционной технологии поднимает увеличение мощности машин. Особенно на крупных, даже гигантских заводах. Однако и здесь начинает проявляться неутешительная закономерность: мощность предприятий растет скорее, чем его экономические показатели. Эти своеобразные ножницы расходятся все шире.
Пример новой технологии, девиз которой — минимум стадий и операций. А теперь переверните страницу...
С другой стороны, мощность традиционного оборудования то- нельзя увеличивать до бесконечности. Здесь свои «потолки». Возьмем, к примеру, металлургию. Седьмой век служит человеку домна. Печи-гиганты в Советском Союзе и Японии достигли объема в 5000 м3. Исследования показывают: они могут расти и дальше, но максимум, на что реально при этом рассчитывать — это рост производительности труда на 20—30 процентов. И всего 1—2 процента добавляет к этому использование на сверхмощной домне ЭВМ. А управление конвертером уже при емкости в 500 тонн становится затруднительным даже для быстродействующей машины. Чрезвычайно сложными и дорогими — примерно треть стоимости самого металлургического агрегата! — становятся установки для пылеулавливания.
— Хорошо, механизация и автоматизация старой технологии кардинальных перемен не приносят. Но ведь на заводах еще немало ручного труда...
— Механизация ручного труда — это большой резерв. Нужно придумывать, изобретать, конструировать новые механизмы и машины. Тут есть над чем поломать голову не только специалистам. Наверняка и ваши читатели, склонные к техническому творчеству, могут принести большую пользу. Поле деятельности здесь и благодарное и благородное.
Однако давайте теперь посмотрим, что получится, если изменить старую технологию принципиально...
...Прямо с поверхности к рудному пласту бурят наклонные скважины и набивают их взрывчаткой. Дрогнула земля. Куски раздробленной руды по наклонному каналу, пробитому в недрах, посыпались на шахтный конвейер — единственную, пожалуй, из обычных горных машин. В этой шахте всего две операции — выпуск руды и ее транспортировка.
Руда поступает в агломерационную установку, но совсем непохожую на прежнюю. В ней идет прямое восстановление железа из руды, выпекаются так называемые металлизованные окатыши, содержащие 92—97 процентов чистого железа. Домна теперь со всем ее многооперационным вспомогательным хозяйством не нужна!
Дальнейшее происходит буквально на глазах. Окатыши непрерывно ссыпают, скажем, в электропечь. Из нее, словно из кокона шелкопряда, вытягивают стальную нить. Полузастывшую в кристаллизаторе печи, ее нарезают и отправляют... в прокатный стан. С валков стана, имеющих на поверхности особую профилирующую насечку, на склад идут готовые шестерни!
Шахта, на которой мы побывали, уже работает в Кузбассе. Производство металлизованных окатышей, установки непрерывной разливки стали, прокатные станы, выпускающие готовые шестерни, втулки, валы, оси, — все это уже внедряют в промышленность. Так что на долю фантазии пришлось немногое — соединить отдельные фрагменты.
Здесь показаны только главные стадии традиционной технологии. Но каждая из них — это еще множество основных и вспомогательных операций.
— Как же назвать эту все-таки необычную технологию?
— Сегодня ее называют — «малооперационная». Запомним этот термин, нам еще предстоит обсудить закономерность, которую он выражает. А сначала кое- что сопоставим.
В новой технологии обошлось без домны, слябинга и блюминга, каскада металлообрабатывающих станков и многого другого. Экономия? Да, и немалая. Ни грамма стали не переведено в обрезки и стружку, а производительность труда на прокатном стане в 15— 20 раз выше, чем в цехе металлообработки. На всем технологическом пути практически нет отходов, которые бы загрязняли окружающую среду. Какую технологию легче механизировать и автоматизировать? Разумеется, ту где процесс идет непрерывно, где отсутствует множество операций — в том числе вспомогательных.
— Владимир Семенович, в науке, скажем в физике, подобные перспективы возникают в результате крупного открытия. А здесь...
— И здесь в самой основе новой технологии — открытие! Даже не одно. Плюс самые важные изобретения. Малооперационной технология становится не просто потому, что из цепочки производства исчезает домна или станки. Она рождается принципиально новыми идеями, открытиями, изобретениями. Например, приготовление металлизс ванных окатышей для бездоменной металлургии стало возможным в результате глубокого раскрытия механизма спекания, химического взаимодействия веществ в различных агрегатных состояниях. Познание закономерностей пластического деформирования горячего стального слитка привело к созданию удивительных прокатных станов, из-под валков которых выходят готовые детали машин, причем более прочные, чем сделанные на станках. В основу «безмашинной» добычи руды легло крупное технологическое изобретение...
Разделение технологического процесса на множество операций было следствием ограниченных возможностей инструмента в руке человека и недостаточных знаний.
«Малооперационное» рождение шестерни подсказывает формулу: число операций обратно пропорционально глубине идей и знаний, используемых технологией.
— Умножение... сокращением! Парадоксальная получается «математика».
— Что ж, и это необычное правило становится справедливым, если в результате многократно растет производительность труда. Практика доказывает эту справедливость. Много лет уже работают гидрошахты, где вся добыча состоит в разрушении угля мощной струей воды из монитора и откачивании угольной пульпы на поверхность. Наверняка известна читателю и бездоменная порошковая металлургия. Большие надежды возлагают в будущем на геотехнологию, которая объединяет в единый процесс горное дело и металлургию (см. «ЮТ» № 5 за 1979 г. — Ред.). На текстильных комбинатах внедряют безверетенное прядение, бесчелночное ткачество, обработку волокна в электростатическом поле для изготовления нетканых материалов.
В энергетике ученые постоянно ищут и совершенствуют пути прямого превращения энергии солнца, атома, глубинного тепла недр в электричество без каких-либо механических посредников. Химики, создавая новые катализаторы, стремятся с их помощью проводить все превращения сырья в готовый продукт в одном реакторе...
— Владимир Семенович, мне сейчас вдруг вспомнилось высказывание одного ученого о том, что к концу XX века молекулы должны стать такими же удобоиспользуемыми, какими были рычаги, зубчатые колеса и цилиндры в прошлом веке.
— Отчасти это пророчество уже сбылось. Достаточно вспомнить, на каком тончайшем уровне научились химики управлять созданием новых материалов. Но в этих словах есть, наверное, особый подтекст. Технология непременно стремится к ведению все более тонких процессов, к использованию все более тонких свойств вещества. В зависимости от глубины проникновения в структуру вещества мы выделяем сегодня пять уровней развития технологии. Первый — макротехнологический уровень, который основан на механическом воздействии на предмет труда. Ковать металл, к примеру, начали очень давно, когда о свойствах его еще мало что знали. Накапливались знания о внутренней структуре металла, его стали обрабатывать еще и штамповкой, прессованием, выдавливанием. Это уже более высокий — микротехнологический уровень. Технология молекулярного уровня используется химией, молекулярной биологией, микробиологией. Использование плазмы, лазеров — это технология атомного уровня. Она создается на основе знаний о строении атома, его свойств, энергетических состояний. Наконец, технология уровня атомного ядра. Ее уже используют атомные электростанции, а на очереди — установки термоядерного синтеза для получения тепловой и электрической энергии.
— Догадаться вроде несложно: чем глубже уровень технологии, тем меньше в ней операций и стадий. Но складывается впечатление, что свмую тонкую технологию всего труднее приспособить для производства, что она годится только для каких-то очень специфических дел.
— Напротив, чем технология глубже, тем она универсальнее!
Возьмем только один пример — с использованием, скажем, электронных пучков высокой энергии. Термостойкость полиэтиленовой изоляции повышается в три раза, если ее облучать во время перемотки кабеля с барабана на барабан. Для покраски машин полностью отпадает необходимость в дорогих растворителях и сушке — краситель в нерастворенном виде наносится пучком электронов. С его помощью можно получать уникальные по составу удобрения, содержащие сразу и азот и фосфор, практически без промежуточных реагентов, а цемент — без традиционных обжиговых печей. Без многократной обработки ядохимикатами, облучая зерно прямо на конвейере, можно избавиться сразу от всех его вредителей. Дезинфекция сточных вод, мгновенная полимеризация полиэфирных смол и, наоборот, перевод износившейся резины в мономер для повторного ее использования, резка и сварка металла... И это наверняка еще не все возможные профессии электронного пучка. Некоторые из них сегодня стали уже рабочими профессиями.
— Выходит, что технологическая революция уже началась?
— Я бы сказал — только начинается. Проведя специальное исследование, мы выявили около 250 изобретений и открытий, которые ведут к принципиальным изменениям в технологии, к сокращению числа операций на пути к готовому изделию. Именно они вкупе с новыми идеями смогут преобразить наше народное хозяйство в ближайшие десятилетия.
Рисунки Г. АЛЕКСЕЕВА