Компьютеризация и комплексная автоматизация
Уже говорилось о том, что ЭВМ следует считать одним из главных (если не главнейшим) символов современной НТР. В самом деле, за несколько последних десятилетий электроника буквально вторглась в человеческую деятельность, а компьютеризация производственной и непроизводственной сфер в той или иной мере охватила уже весь мир. В развитых странах компьютер стал такой же естественной принадлежностью быта, как телефон или телевизор.
Поэтому по степени революционного воздействия электронику иногда сравнивают с такими эпохальными явлениями человеческой цивилизации, как овладение огнем, использование энергии пара, изобретение электричества, расщепление атомного ядра.
Электроника зародилась еще в начале XX в. в составе электротехники. После же начала НТР и изобретения ЭВМ она превратилась в самостоятельную отрасль производства. Благодаря исключительно высоким темпам роста (в 1960– 1980-е гг. на 12–15 % ежегодно) эта отрасль за относительно короткие сроки увеличила выпуск продукции в 40–50 раз. Одновременно в общих чертах сложилась и ее география: лидирующее положение в ней, как и можно было ожидать, заняли США, Япония и Западная Европа. Затем в эту группу вошли также НИС Азии – Республика Корея, о. Тайвань, Сингапур и некоторые другие, где электроника стала главной отраслью международной специализации. Впрочем, и в таких странах с многоотраслевой экономикой, как США и Япония, доля электроники во всем машиностроении уже в середине 1990-х гг. достигла 40–45 %.
В структуре электроники принято выделять четыре группы подотраслей: 1) производство профессиональной аппаратуры (ЭВМ, оборудование связи, электро– и радиоизмерительные приборы и др.); 2) производство бытовой аппаратуры; 3) производство военной и космической аппаратуры; 4) производство электронных компонентов, т. е. комплектующих изделий, которые необходимы для всех перечисленных видов машин и оборудования.
По производству профессиональной аппаратуры мировым лидером были и остаются США.
Именно в США, в Пенсильванском университете, в 1946 г. создали первую в мире ЭВМ. Имевшая 18 тыс. ламп, она занимала 200 м2 и весила 30 т, хотя производила «всего» 5000 операций в секунду. Это была, можно сказать, предыстория мировой электроники, опиравшейся еще на радиолампы. После перехода на транзисторы, а затем на все более усложнявшиеся интегральные схемы и микропроцессоры, одно за другим появились второе, третье, четвертое поколения ЭВМ. Их быстродействие возрастало чрезвычайно высокими темпами: сначала до 200 тыс. (второе поколение), затем до 2 млн (третье поколение), 100 млн (четвертое поколение) и 100 млрд (пятое поколение) операций в секунду. В самом конце 1990-х гг. в США был создан суперкомпьютер, объединяющий в себе 9632 (!) процессора, имеющий более 600 Гбайт оперативной памяти и общую производительность в 3,2 трлн операций в секунду. В начале XXI в. общая производительность суперкомпьютера, созданного в США, была доведена до 7,2 трлн операций. Японцы сконструировали суперкомпьютер с 5100 микропроцессорами, который может производить 35,6 трлн операций в секунду.
В 1980—1990-е гг. на американские корпорации приходилось 40 % всех мировых инвестиций в компьютеризацию. Они расходовали на компьютерные технологии вдвое больше средств, чем европейские компании, и в восемь раз больше, чем в среднем все страны мира. В наши дни именно США достигли самого высокого уровня электронизации общественной и личной жизни. В результате страна прочно заняла первое место по размерам компьютерного парка и его мощности. В середине 1990-х гг. доля США в мировом компьютерном парке составила 43 %, тогда как следующей за ней Японии – 7 %. То же относится и к удельным показателям (табл. 68).
Во вторую десятку стран по этому показателю входят Сингапур, Австрия, Норвегия, Япония, Германия, Франция, Республика Корея, Ирландия, Исландия, Новая Зеландия.
К этому можно добавить, что и количество компьютеров из расчета на одного занятого в США в несколько раз больше, чем в Западной Европе или Японии. И то, что из 20–25 крупнейших компьютерных компаний мира (а всего таких компаний более 1000) примерно половину составляют американские. Среди них особо выделяются: ведущий производитель компьютеров в мире компания ИБМ, главный производитель микропроцессоров компания «Интел», господствующая на рынке программного компьютерного обеспечения компания «Майкрософт», основанная и возглавляемая самым богатым человеком планеты Биллом Гейтсом, личное состояние которого в 2000 г. превышало 60 млрд долл. На этом фоне рейтинг японских («Фуцзицу», НЭК) и западноевропейских («Филипс» и др.) компаний оказывается все же более низким.
Таблица 68
ПЕРВЫЕ ДЕСЯТЬ СТРАН МИРА ПО КОЛИЧЕСТВУ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ ИЗ РАСЧЕТА НА 1000 ЖИТЕЛЕЙ 2005 Г.
В производстве бытовой аппаратуры ход научно-технических достижений также можно проследить достаточно отчетливо. Так, в 1960-е гг. выпускались черно-белые телевизоры, транзисторные радиоприемники, катушечные магнитофоны; в 1970-е гг. появились цветные телевизоры, электронные калькуляторы и часы, кассетные магнитофоны, электронные игрушки и игры, персональные ЭВМ; в 1980-е гг. – видеомагнитофоны, видеокамеры, радиотелефоны; в 1990-е гг. этот ассортимент еще более усложнился. Что же касается соотношения сил в этой сфере, то в ней лидируют Япония и НИС Азии (по 45 % мирового производства), тогда как доля США невелика. Япония и НИС Азии добились наибольших успехов и во внешней торговле бытовой электроникой, которая ныне известна во всем мире.
По производству военной и космической аппаратуры первое место в мире с большим отрывом от других стран удерживают США. Ав производстве электронных компонентов (транзисторы, диоды, интегральные схемы, дисплеи, конденсаторы, реле, печатающие установки) лидируют Япония и НИС Азии, хотя доля США в их производстве достигает 1/4.
С электронизацией непосредственно связано и второе важнейшее направление технико-технологических преобразований, а именно – комплексная автоматизация. Качественно новый ее этап начался с появлением микроЭВМ. На их основе были созданы микропроцессоры – микроэлектронные логические устройства, которые могут быть встроены в любой механизм, чтобы управлять его работой. Начало этой микропроцессорной революции было положено в 1971 г., когда в США появился первый такой прибор. В 1980 г. в мире действовало уже 250 млн микропроцессоров, а ныне их парк исчисляется многими миллиардами. Появление микропроцессоров, в свою очередь, вызвало к жизни целый ряд новых производств и даже отраслей.
К числу важнейших из них относится робототехника. Первый промышленный робот был установлен в 1961 г. на автомобильном заводе концерна «Дженерал Моторс», после чего их производство стало быстро расти. Только в 1980–1990 гг. мировой парк промышленных роботов увеличился с 20 до 400 тыс. штук, в 1995 г. достиг 650 тыс., а к 2000 г. превысил 1 млн штук. Основными сферами применения роботов стали сварка, резание, прессовка, нанесение покрытий, зачистка, полировка. Особенно широкое применение они нашли в отраслях с поточным, конвейерным производством, а также для работы в опасных и вредных для человека условиях.
Первое место и по производству, и по размерам парка роботов занимала и занимает Япония. Роботы в эту страну были завезены в 1967 г. из США, а в следующем году здесь началось их собственное производство. Уже в начале 1990-х гг. парк промышленных роботов в Японии превысил 300 тыс. штук, что составило 60 % общемирового парка, тогда как на всю Западную Европу приходилось 20, а на США – всего 8 % этого парка. По числу промышленных роботов из расчета на 10 тыс. занятых в промышленности Япония опережала США в 10 раз. К тому же значительную часть продукции своей робототехники Япония отправляла на экспорт, тогда как на рынке США 70 % всех роботов имели иностранное происхождение. Правда, к концу 1990-х гг. темпы развития японской робототехники несколько замедлились, в результате чего ее доля в мировом парке роботов сократилась до 50 %. В 2005 г. в пятерку ведущих стран входили Япония (350 тыс.), Германия (135), США (130), Италия (70) и Франция (45 тыс. роботов).
Хотя обычно пишут о промышленных роботах, нужно иметь в виду, что применение роботов давно уже вышло за рамки этой отрасли хозяйства. Роботы все шире используются на транспорте, в складском хозяйстве, при переработке промышленных и бытовых отходов, на дорожных работах, при освоении богатств океанского дна, в космосе, а также в сельском хозяйстве (роботы – стригали овец в Австралии). Большие возможности для их применения открывает и непроизводственная сфера. Роботы используют противопожарная служба, служба ликвидации последствий аварий и стихийных бедствий, их применяют в строительстве, в здравоохранении (включая проведение сложных операций).
Еще одна важная сфера применения микропроцессоров и роботов – гибкие производственные системы (ГПС), являющиеся наиболее эффективным средством комплексной автоматизации производства. Эти системы позволяют быстрее переналаживать производство и переходить на выпуск новой продукции, особенно при серийном выпуске изделий. Они дают возможность технике в течение определенного времени работать в режиме «безлюдного» производства, создавать обрабатывающие центры и целые заводы-автоматы.
В начале 1990-х гг. в мире уж действовало 1200 таких ГПС, из которых на долю Японии приходилось 20 %, США – 17, Великобритании – 10, ФРГ – 9, Франции – 9, СССР – 7, Италии и Швеции – по 4,5 %. К 2000 г. количество металлообрабатывающих станков с ручным управлением должно было сократиться до 25–30 %, тогда как число многоцелевых станков с числовым программным управлением (ЧПУ), большинство из которых встроено в ГПС, и автоматических линий – возрасти.
На рубеже XX–XXI вв. перспективы компьютернизации связывают в первую очередь с принципиально новыми видами компьютеров – квантовыми, молекулярными, оптическими, биокомпьютерами и др.
Россия в последние десятилетия утратила многие ранее завоеванные позиции в области электронизации, робототехники, использования ГПС. В результате уже в середине 1990-х гг. ее компьютерный парк уступал парку США более чем в 60 раз. По доле в мировом компьютерном парке (0,7 %) она находилась на 16-м, а по показателю обеспеченности компьютерами на 100 человек (7 штук) – на 34-м месте в мире. Количество производимых компьютеров в стране не только не возросло, а уменьшилось в несколько раз; выпуск промышленных роботов и вовсе был прекращен. Только к концу 1990-х гг. в этой отрасли стал намечаться некоторый перелом к лучшему. В 2001 г. был создан компьютер, способный производить 1 трлн операций в секунду.