Голосования

В эпоху какого руководителя России Вы предпочли бы жить?




О том как всё устроено

Тема Третья Промышленная Революция . Формация людей . Расстановка профессий.

Мировой кризис

07.01.2014 07:06

yakovlev-4.

216

Статьи приняты за основу как вводная часть структуры к организованному переходу на новый архитип цивилизации .

Хватит ныть по поводу деградации экономики . Всё начинается с падения для бурного прогресса .

Снаружи широко раскинувшегося Frankfurt Messe, приюта для бесчисленных немецких торговых выставок, стоит «Человек с молотком», 21-метровая кинетическая статуя, которая постоянно поднимает и опускает свою руку, ударяя по куску металла молотом. Джонатан Борофски, построивший «Человека» скульптор, говорит, что «Человек» чествует рабочего, создавшего с помощью разума и рук окружающий нас мир. Это знакомая история. Но сегодня методы производства меняются с помощью ряда примечательных способов, которые преобразят будущее промышленности.
Одной из больших выставок, проводящихся во Франкфурте, является EuroMold. На ней демонстрируются прототипы продуктов, инструменты, необходимые для запуска этих вещей в производство, и все виды прочего производственного оборудования. Инженеры старой закалки работали с токарными станками, дрелями, штамповочными прессами и фрезерными станками. Они всё ещё существуют, но на EuroMold демонстрируются не замасленные машины, за которыми следят люди в спецовках. Зал за залом заполнены идеально чистыми американскими, азиатскими и европейскими станками. Большая часть их операторов, мужчины и женщины, сидят за компьютерными дисплеями. Вы нигде не найдёте молотка.
На самой последней выставке EuroMold, в прошлом ноябре, демонстрировался иной тип станков: трёхмерные (3D) принтеры. Вместо ударов, сгибания и разрезания материала, как это всегда было, 3D-принтеры создают вещи путём их нанесения, слой за слоем. Это и есть причина, почему этот процесс вернее называть аддитивным [add — добавлять, прим. переводчика] производством. Американская фирма, 3D Systems, использовала один из своих 3D-принтеров, чтобы напечатать молоток для вашего обозревателя, завершив [его изготовление — прим.переводчика] искусной рукояткой, выглядящей как дерево, и металлизированной головкой.
Это то, как будет выглядеть производство в будущем. Запросите сегодня завод изготовить вам один молоток по вашему дизайну, и вам будет выставлен счёт на тысячи долларов. Создатели должны будут изготовить образец, отковать головку, отделать её поверхность так, чтобы она стала удобной, обточить деревянную рукоятку, а затем собрать детали. Проделать это для одного молотка будет стоить чрезмерно дорого. Если вы делаете тысячи молотков, каждый из них будет значительно дешевле благодаря эффекту массового производства. Для 3D-принтера, однако, эффект массового производства играет значительно меньшую роль. Его программное обеспечение может постоянно модифицироваться, и он может изготовить практически всё. Стоимость экземпляра отпечатки одинакова, неважно, делает ли принтер одну вещь, или так много, сколько может уместиться внутри него; как и двухмерный офисный принтер, который продолжает печатать одно письмо или много разных, пока картридж и бумага не потребуют замены, 3D-принтер будет продолжать печатать вещи примерно с одинаковой стоимостью для каждой копии.
Аддитивное производство ещё недостаточно хорошо для того, чтобы сделать автомобиль или iPhone, но оно уже используется для изготовления специализированных деталей для машин и кастомизированных чехлов для iPhone. Хотя это ещё относительно молодая технология, большинство людей скорее всего уже обладают чем-то, что было изготовлено с помощью 3D-принтера. Это может быть пара обуви, отпечатанная в твёрдой форме в качестве прототипа до начала массового производства. Это может быть слуховой аппарат, индивидуально подогнанный под форму ушной раковины клиента. Или же это может быть ювелирное изделие, отлитое в форму, сделанную 3D-принтером, или же изготовленное напрямую, с использованием растущего числа материалов, пригодных для печати.
Но аддитивное производство — это лишь один пример из ряда прорывов, которые приведут к созданию фабрики будущего, обычное технологическое оборудование тоже становится более умным и гибким. У Volkswagen есть новая производственная стратегия под названием Modularer Querbaukasten (или MQB). Стандартизируя параметры определённых деталей, такие как опорные точки двигателей, немецкий производитель автомобилей надеется добиться возможности изготавливать все свои модели на одной и той же производственной линии. Технология была представлена в этом году, но наберёт темп по мере того, как новые модели будут запущены в следующем десятилетии. В конечном итоге это позволит его (концерна Volkswagen — прим.переводчика) фабрикам в США, Европе и Китае изготавливать на месте любое транспортное средство, которое будет востребовано на каждом из рынков.
Они больше их так не делают
Фабрики становятся намного более производительными благодаря автоматическим фрезерным станкам, которые могут заменять свои собственные инструменты, резать в нескольких направлениях и «чувствовать», если что-то идёт не так, вместе с роботами, обладающими зрением, и другими сенсорными системами. Британский завод Nissan в Сандерленде, открытый в 1986 году, теперь является одним из наиболее эффективных в Европе. В 1999 году он произвёл 271 157 автомобилей при помощи 4594 людей. В прошлом году он произвёл 480 485 машин — больше любого другого автомобильного завода в Великобритании — с помощью всего лишь 5462 человек.
«Вы не можете изготовить часть из некоторых этих современных штучек, используя старые ручные инструменты» — говорит Колин Смит, директор отдела конструирования и производства Rolls-Royce, британской компании, которая делает реактивные двигатели и другие силовые установки. «Дни больших заводов, заполненных людьми, уже прошли» (как и дни партий и идеологий, ориентированных на рабочий класс — прим. редакции).
По мере того, как число людей, принятых на работу непосредственно для производства вещей, идёт на убыль, стоимость труда (как доля общей стоимости производства) также будет уменьшаться. Это поощрит производителей вернуть часть их производства назад в страны первого мира, не в последнюю очередь из-за того, что новые технологии дадут возможность быстрее и дешевле реагировать на изменение местных вкусов.
Материалы, которые используются для изготовления предметов, тоже меняются. Композиционные материалы из углеродного волокна, например, заменяют сталь и алюминий в горных велосипедах и авиалайнерах. И иногда не станки, а генетически сконструированные для [определённой — прим. переводчика] задачи микроорганизмы будут заниматься производством.
Всё на заводах будущего будет управляться умным программным обеспечением. Каждая часть (игра слов — bit означает как и часть, кусочек, так и бит, единицу информации — прим. переводчика) дигитализации в производстве будет обладать разрушительным эффектом, таким же мощным, как и в других отраслях промышленности, которые стали цифровыми: сфера офисного оборудования, телекомов, фотографии, музыки, издательского дела и кино. И эффект не будет ограничен лишь крупными производителями; действительно, им нужно остерегаться, так как многое из того, что появится, придаст сил небольшим и средним фирмам и индивидуальным предпринимателям. Запуск новых продуктов станет более лёгким и дешёвым. Сообщества, предлагающие 3D-печать и другие услуги по производству, слегка напоминающие Facebook, уже создаются в онлайне — новое явление, которое может быть названо общественным производством.
Как мы покажем в дальнейших материалах этой серии, последствия всех этих изменений будут представлять собой третью промышленную революцию. Первая началась в Великобритании в конце 18-го столетия с механизации текстильной промышленности. В последующие десятилетия использование станков для изготовления вещей распространилось по всему миру. Вторая промышленная революция стартовала в США в начале 20-го века, с конвейерной линии, которая открыла эру массового производства.
По мере того, как производство становится цифровым, набирает темп третий большой сдвиг. Он позволит выгодно производить вещи в намного меньших количествах, с большей гибкостью и более низкой долей труда, благодаря новым материалам, абсолютно новым технологиям, таким, как 3D-печать, простым в использовании роботам, и сервисам совместного производства, доступным в онлайне. Колесо почти сделало полный оборот, поворачивая от массового производства к намного более индивидуальному. И этот поворот принесёт часть рабочих мест назад в страны первого мира, которые давно уступили.

Заводы и рабочие места: назад к производству
На протяжении более 100 лет Америка была мировым лидером производства, но сегодня она идёт ноздря в ноздрю с Китаем . В США за прошедшее до 2010 года десятилетие число рабочих мест на производстве упало примерно на треть. Рост аутсорсинга и офшоринга, а также увеличение сложных каналов поставки заставили компании всего мира использовать как мастерские Китай, Индию и другие страны с низкой заработной платой. Побуждённые мировым финансовым кризисом, некоторые западные политики считают, что для их стран пришло время заняться производством, чтобы создать рабочие места и предотвратить дальнейший экспорт профессиональных навыков. Это предполагает два пункта: что производство важно для государства и его экономики, и что новые формы производства создадут новые рабочие места.
Было проведено немало исследований, показывающих, что производство полезно для экономики, но в последние годы некоторые экономисты утверждали, что в создании вещей нет ничего особенного, и сфера услуг точно так же может быть продуктивной и инновационной. Это люди и компании, не страны, разрабатывают, производят, и продают товары; и, как и хорошие, так и плохие работы есть и на производстве, и в сфере услуг. Но в среднем, работники производства зарабатывают больше, согласно докладу Сюзанны Хэлпер из Западного резервного университета Кейса, Кливленд, для Брукингского института, аналитического центра в Вашингтоне, округ Колумбия (см. иллюстрацию 2).
Фирмы-производители также намного чаще, чем другие компании, представляют новые и инновационные продукты. Производство создаёт лишь около 11% ВВП США, но оно отвечает за 68% внутренних расходов на исследования и разработку. Согласно Хэлпер, производство в среднем предоставляет более высокооплачиваемые рабочие места, чем сфера услуг, и, как крупный источник инноваций, помогает снизить торговый дефицит и создаёт возможности по росту «чистой» экономики, такие, как переработка отходов и зелёная энергия. Всё это — хорошие причины для страны, чтобы переориентироваться со сферы услуг на индустрию.
Несмотря на быстрый рост Китая, Америка остаётся значительной производственной силой. Американский объём производства в пересчёте на доллар сейчас примерно такой же, как у Китая, но он достигается при помощи лишь 10% от той рабочей силы, что работае в Китае, утверждает Сюзанна Хокфилд, президент Массачусетского технологического института (MIT) и сопредседатель Партнёрства передовых технологий (созданного Бараком Обамой).
«Человек с молотком» вызывает приступ ностальгии по тому типу занятости в сфере производства, который вряд ли ныне существует в развитом мире. Заводские цеха сегодня зачастую выглядят заброшенными, в то время как офисные здания наполнены дизайнерами, специалистами по IT, бухгалтерами, экспертами по логистике, персоналом по продажам, менеджерам по работе с клиентами, поварами и уборщиками, которые все вместе разными способами вносят вклад в производство. А за воротами ещё больше людей вовлечены в разные занятия, помогающие снабжать фабрику. Определение «работы на производстве» становится всё более расплывчатым.
Тем не менее, шаги США по увеличению эффективности поднимают вопросы о том, сколько рабочих мест на производстве, особенно для «белых воротничков», будет создано. И некоторые из производственных прорывов, которые сейчас находятся на стадии разработки, уменьшат количество необходимых людей ещё сильней. «Это правда, что когда вы смотрите на ряд производственных технологий, которые выпускает MIT, многие из них не требуют рабочих мест, или же незначительно повышают занятость» — говорит мистер Хокфилд. «Но это не является причиной отказываться от такого типа производства в США, потому что поддержка jobs-light производства является важным звеном в огромной цепочке, содержащей множество рабочих мест и немало экономических преимуществ».
Компании также оптимистично смотрят на возрождение производства. «Мы стоим рядом с потенциальной революцией в производстве» — утверждает Майкл Идельчик, глава отдела по исследованию передовых технологий в GE Global Research, исследовательского подразделения гигантской корпорации General Electrics. Идеи, которые помогут случиться производственной революции, могут появиться откуда угодно, и это причина, по которой его лаборатория находится в пасторальной Нискияне, в пригороде Нью-Йорка, а исследовательские центры расположены в Бангалоре, Мюнхене, Рио-де-Жанейро и Шанхае. По поводу рабочих мест, которые, скорее всего, будут созданы, Идельчик считает, что люди близоруко смотрят на занятость в сфере производства: «Если вы посмотрите на всех, кто вносит вклад, то увидите очень большую занятость»

Дух в машине
«Многие из рабочих мест, которые останутся в производственном цехе, потребуют более высокой квалификации» — говорит мистер Смит, глава производства Роллс-Ройс. «Если производство важно, значит, мы должны проверить, что соответствующие составляющие присутствуют в системе образования». Его обеспокоенность простирается и до поставщиков компании, так как фирмы во многих странах урезали расходы на подготовку вследствии экономического спада. Чтобы получить людей, которые им нужны, компания Роллс-Ройс открыла новую Академию стажёров, удвоив количество людей, обучаемых Роллс-Ройсом каждый год, до 400.
В США компании сокращают расходы на подготовку столь беспощадно, что «стажировка может быть мертва», считает Сюзанна Бергер, одна из лидеров нового исследовательского проекта MIT, «Производство в инновационной экономике», который изучает то, как конкурируют фирмы. Многие компании думают, что не стоит тренировать людей, которые скорее всего покинут их, чтобы работать на кого-то ещё. Бергер и её коллеги полагают, что одной из многообещающих альтернатив стажировке будет сотрудничество между муниципальными колледжами и местными фирмами по разработке программ подготовки. Иногда фирмы дарят производственное оборудование колледжам.
Оцифровка производства сделает подготовку ещё проще. Компании не могут оправдать приостановку работы оборудования, работающего 24 часа в день тем, что стажёрам надо поиграть с ним. Но компьютеры способны воспроизвести систему производства в виртуальном окружении. В Уорикском университете в Британии комната с огромными дисплеями с высоким разрешением используется как камера виртуальной реальности, чтобы смоделировать продукцию, находящуюся в разработке, такую, как автомобили, в трёх измерениях.
Новый автомобиль сегодня будет создан в трёхмерном «цифровом прототипе» задолго до того, как он будет фактически сделан. Около него можно будет пройтись, сесть внутрь, устроить тест-драйв в симуляторе, разобрать на части и поместить на виртуальный завод, чтобы разобраться, как изготовить этот автомобиль. То же самое программное обеспечение может быть использоваться другими людьми из компании, включая отдел по рекламе. «Изображения, созданные из цифровых прототипов, сегодня настолько высококачественны, что они часто используются, чтобы делать брошюры и рекламные объявления до того, как новая машина будет сконструирована» — говорит Грант Рошель, глава Autodesk, компании по разработке ПО из Кремниевой Долины.
Многие люди, работающие на заводах, предоставляют услуги, критически важные для производства. «В будущем большинство товаров будут продаваться на условиях оказания услуг»- говорит Кумар Бхаттачария, председатель производственной группы Уорикского университета. «Если вы продаёте машину с десятилетней гарантией, вам надо убедиться, что она проработает десять лет, и что у вас будут местные сервисные центры, чтобы заботиться о ней. Несмотря на высокий уровень безработицы, многие производители считают, что слишком мало людей выбирают карьеру по конструированию и производству, но новые технологии, такие, как 3D-печать, помогут этой ситуации» — предсказывает Бхаттачария. «Если вы можете создать что-то, то люди радуются созданию вещей. Затем люди идут и основывают компании».

Подходя ближе
Одним из наиболее успешных инкубаторов для новых фирм и производственных кластеров является Кремниевая Долина, как наиболее известный и наиболее часто копируемый пример. Фирмы образуют кластеры по ряду причин: доступность навыков в определённом месте, доступность услуг специалистов и присутствие венчурного капитала от инвесторов с хорошим пониманием своего рынка. Обычно здесь неподалёку присутствуют университеты и исследовательские центры, так что процесс рождения новых идей и способов превращения этих идей в продукты сильно связан. Это отношения созданы, чтобы познакомиться ещё ближе с новыми производственными технологиями. «У нас есть технологии, которые мы можем использовать, только если производственные мощности находятся в некоторой близости к этим инновациям» — говорит Бергер. Вам не надо выходить далеко из её офиса, чтобы найти примеры.
Бостонский кластер биотехнологий состоит из фармацевтических компаний, больших и маленьких, привлекаемых в большинстве случаев исследованиями, которые проводятся в местных больницах и университетах. «В биологических науках развитие производственных возможностей тесно связано с её продуктами» — Филлип Шарп, Нобелевский лауреат и сооснователь Biogen Idec, биотехнологической компании из Массачусетса с годовой выручкой в 5 миллиардов долларов. То, что сейчас воодушевляет индустрию, как говорит Шарп, — это нанотехнологии. Название этой области знаний взято из слова, обозначающего миллиардную долю метра. Когда материалы рассматриваются на наноуровне, они часто имеют уникальные свойства, которые часто могут быть использованы выгодным путём.
Нанотехнология делает возможным производство новых терапевтических средств, действующих в крохотном масштабе; таких, которые будут нести информацию на своей поверхности, используемую, чтобы направлять частицы лекарства в определённые клетки тела. Препараты, доставляемые с помощью таких средств, могут быть ценными при лечении серьезных заболеваний вроде рака. «Сейчас они производятся в небольших количествах» — говорит Шарп; задача заключается в том, чтобы увеличить масштабы этого производства, как только клинические исследования будут завершены. И это тоже будет зависеть от инноваций как в сфере и продуктов, так и производства, работающих совместно.
Создание лекарств по большей части остаётся старомодным серийным производством. Этот процесс включает в себя смешивание ингредиентов, зачастую из разных стран, их переработку в партию лекарственного вещества на химическом заводе, затем превращение этого вещества в таблетки, жидкости или кремы на другом заводе, который может быть в совершенно другой стране. Всё это включает в себя немало перемещений ёмкостей и контейнеров, и немалое количество инвентаря просто простаивает. Это занимает много времени и дорого обходится.
Но лаборатория в Кембридже, штат Массачусетс, разработала другой способ изготовления лекарств. Сырьё помещается в один конец машины, состоящей из большого количества трубок, шестерёнок, лент и электроники, а таблетки выпрыгивают с другого конца. Эта опытная линия производства, которая является совместным предприятием MIT и Novartis, гигантской швейцарской фармацевтической компанией, впервые открывает возможность непрерывного производственного процесса перед фармацевтической индустрией. Она производит копию стандартного препарата Novarts, хоть и не для реального использования, так как система будет введена в промышленную эксплуатацию через пять-десять лет. Она основывается на сочетании химии и инженерного дела, ускоряя некоторые процессы, и замедляя другие, чтобы заставить их работать вместе.
Результаты вселяют надежды, утверждает Стивен Софен, глава проекта. Число отдельных операций, выполняемых при производстве препарата, упало с 22 до 13; время обработки (даже включая все перемещения, касающиеся материалов) уменьшилось с 300 часов до 40. И вместо тестирования каждой партии материалов за каждой таблеткой велось наблюдение, чтобы убедиться, что она соответствует требуемой спецификации.
Непрерывное производство может преобразить фармацевтическую индустрию. «Вместо гигантских, специально построенных заводов, предназначенных для снабжения мирового рынка, можно представить себе небольшие, местные заводы» — говорит Софен. Такие заводы могут быстрее отвечать на местный спрос, особенно если начнётся пандемия. Опытная линия в Кембридже поместится в грузовой контейнер, так что она может быть размещена где угодно. Она может произвести 10 миллионов таблеток в год, работая круглосуточно. Она может быть использована для того, чтобы делать особые дозы препарата для определённых пациентов. Непрерывное производство может сделать лечение редких болезней рентабельным.

Сравнительное преимущество: эффект бумеранга
Тридцать лет назад Шэньчжень являлся немногим больше, чем деревня, примыкающая к Новым Территориям Гонконга. Когда в начале 80-х была создана первая китайская специальная экономическая зона, число фабрик стало увеличиваться, и вокруг начали расти сверкающие небоскрёбы. Население Шэньчженя сейчас составляет около 12 миллионов, включая до 6 миллионов приезжих рабочих. Они часто живут в общежитиях рядом с заводами, которые помогли сделать этот город одним из богатейших в Китае.
Одна из этих фабрик известна как Город Foxconn. Будучи в собственности Hon Hai Precision Industry, тайванской компании, она является одним из самых больших производственных комплексов в Китае, занимая работой почти 230 000 человек. Часть Apple iPhone и iPad собираются тут. В марте Apple согласилась улучшить условия труда на китайских фабриках, после того, как внешняя проверка обнаружила нарушения трудового законодательства, включая чрезмерную сверхурочную работу.
Страны, которые изготавливают вещи намного дешевле, чем другие, зачастую обвиняются в использовании потогонного производства, и труд в Китае, несомненно, дёшев: поэтому фабрики Гонконга по производству одежды и игрушек были перенесены на континент. Но по мере увеличения благополучия китайские рабочие хотят всё большую плату, меньше рабочих часов и больше преимуществ, точно так же, как тайваньские, японские и южнокорейские работники хотели этого до них. Стоимость трудозатрат в Китае в последнее время растёт приблизительно на 20% в год.
Некоторые трудоёмкие производства сейчас перемещают из прибрежных зон во внутренние регионы Китая, где затраты ниже, хотя инфраструктура может и не соответствовать должному уровню. Ряд компаний, особенно тех, что изготавливают одежду и обувь, спешно снялись с места и переехали в Бангладеш, Камбоджу, Индонезию и Вьетнам. Nike, например, обычно производила большую часть своих кроссовок в Китае, но многие из её крупных поставщиков сменили своё местоположение, и в 2010 году Вьетнам стал самой большой производственной базой компании в мире. До тех пор, пока обувь и одежда не будут изготавливаться без использования ручного труда (что, как будет показано в докладе дальше, вполне возможно), в будущем эти предприятия будут перемещаться снова; привлекательно выглядит Мьянма, при условии, что там будут продолжены реформы.
Несмотря на это, для части производителей невысокие расходы на зарплату становятся менее важной составляющей, так как труд является лишь малой частью из общих расходов по созданию и продаже их продуктов. Исследователи из Центра индустрии персональных компьютеров Калифорнийского университета, Ирвайн, разобрали iPad и узнали, какое происхождение имеют различные детали, и сколько стоили их производство и сборка (см. иллюстрацию 3). Они обнаружили, что 16-гигабайтный iPad 2010 года, стоящий 499 $, содержал на 154 $ материалов и деталей от американских, японских, южнокорейских и европейских поставщиков (Apple имеет всего более 150 поставщиков, многие из которых изготавливают или дорабатывают свои детали в Китае). Исследователи оценили общемировые расходы на оплату труда для изготовления iPad-а в 33 $, доля Китая в которой равнялась лишь 8$. Apple постоянно дорабатывает свои продукты, так что эти цифры постоянно меняются, но не сильно.
Если доля Китая составляет такую небольшую часть общих издержек на рабочую силу, значит, Apple может позволить себе производить iPad в США? Оказывается, что низкие зарплаты не являются единственным привлекательным моментом. Что может предложить Шэньчжень, так это более 30 лет опыта в производстве электроники. В нём есть сеть фирм с развитыми цепочками поставок, ассортиментом инженерных и конструкторскими навыков, глубоким знанием своих технологических процессов и готовностью вступить в дело, как только понадобится увеличить масштаб производства.
Другими словами, Шэньчжень предоставляет успешный промышленный кластер. Это подходит Apple, так как многие из электронных деталей, которые они используют, не являются уникальными. Настоящие инновации состоят в разработке продукта и создании «умного» программного обеспечения, что является особенностью другого успешного кластера, в Кремниевой Долине, где расположена Apple.

Где выигрывает Китай
Li & Fung, гонконгская фирма, которая помогает компаниям находить поставщиков в Азии, в своём последнем исследовании указывает, что такие кластеры как Шэньчжэнь являются «неотъемлемой частью признанного во всём мире опыта Китая в производстве». В Китае насчитывается более 100 промышленных центров — включая один в Чжути, в провинции Чжэцзян, который производит исключительно носки. Он состоит из более чем 3000 малых и средних предприятий, которые входят в цепочку поставки для производства носков. Пока китайские кластеры сохраняют своё преимущество, эти рабочие места, на которых изготавливают или iPad-ы, или носки — неважно, не вернутся назад в Америку или в Европу.
Тем не менее, некоторые рабочие места возвращаются в развитые страны. По мере того, как затраты на зарплату в Китае растут, американские успехи в увеличении производительности могут помочь сдвинуть баланс, особенно если американские фирмы будут инвестировать в увеличение уровня автоматизации. Роботы, чтобы снизить стоимость трудозатрат, могут быть использованы где угодно. Например, Терри Гоу, руководитель Hon Hai, говорит, что он планирует использовать больше роботов для работ по сборке в Китае. Он также строит заводы в некоторых внутренних провинциях.
Опять-таки, расходы на заработную плату не являются тем единственным фактором, который принимается во внимание при перемещении производства из Китая назад в США. Компания Chesapeake Bay Candle ранее доставляла свои ароматизированные свечи для американского рынка из Китая, и затем и из Вьетнама, когда США подняли таможенные сборы на импорт свечей, произведённых в Китае. В июне 2011 компания открыла автоматизированную фабрику около своей базы в Мэрилэнде, отчасти из-за роста стоимости трудозатрат в Азии и увеличенной стоимости доставки, но также из-за того, что возможность иметь центр по разработке и исследованиям на американской фабрике позволяет компании реагировать на новые тенденции намного быстрее.
Производитель свеч оставляет свой завод в Китае, чтобы обслуживать там большой местный рынок. Многие фирмы перенимают стратегию «Китай плюс один», обычно помещая дополнительную производственную базу в азиатской стране с более дешёвым трудом. Эта идея сейчас расширяется до возврата производственных мощностей в богатые страны. Это также даёт возможность компаниям не класть все яйца в одну корзину. Ряд стихийных бедствий в последние годы показал, что слабые цепочки поставки могут порваться слишком быстро.
Для Peerless AV, компании, располагающейся в Авроре, штат Иллинойс, перемещение производства назад из Китая началось с заботы о защите своей интеллектуальной собственности. Peerless изготавливает металлические крепления и стойки для всех видов телевизоров, начиная от экранов, висящих в офисах, до информационных дисплеев на железнодорожных станциях и гигантских «видеостенах», используемых в музыкальных и спортивных событиях. Для того, чтобы сделать более лёгкие подставки с лучшим дизайном для более тонких экранов, которые, как предвидела компания, были на подходе, компания в 2002 году решила изготавливать свой ассортимент из алюминия вместо стали. Не имея возможности найти американскую фирму, которая могла бы снабжать их подходящими профилями и литьём по подходящей цене, они обратились в Китай. Как только бум плоских экранов набрал силу, продажи подскочили — но затем компания стала находить, что копии их продуктов заполоняют весь мир.
«Как раз эти подделки и привели к решению вернуть производство обратно в США» — говорит Майк Кампанья, президент фирмы. За этим последовали иные преимущества. По стечению обстоятельств, автомобильная индустрия погрузилась в депрессию, и компания смогла достать производственное оборудование, в котором она нуждалась, по невысокой цене. Компания также смогла найти людей с производственным опытом. Впервые за всё время со своего старта в 1941 году компания взяла деньги в долг: 20 миллионов долларов, чтобы построить и оборудовать новый завод, открывшийся в 2010 году в помещении, где все операции выполняются под одной крышей.
«Общая стоимость производства в Китае не так уж и мала, как может показаться» — говорит Кампанья. Транспортные расходы растут, контейнеры недешёвы, и нужно содержать штат в обоих странах, чтобы управлять работами. Также трудно быстро реагировать на изменения конъюнктуры. Обычно это минимум 30 дней для оборудования на каждой стадии цепочки поставки: складских запасов на китайском заводе, оборудования фабрики, содержимого грузового контейнера на его пути в США и так далее. Смена дизайна может занять до шести месяцев. Теперь же компания может доставить прототип к клиенту за несколько недель.
Кампанья был бы счастлив, если бы экономия была более впечатляющей, но он утверждает, что изготовление 95% его продукции вместо 65% в США преобразило фирму. Компания использовала труд 250 рабочих в Америке и 400 в Китае; теперь у неё 350 работников в США, и на горячих и грязных работах, таких, как розлив расплавленного алюминия и лазерная резка стали, работу выполняют роботизированные станки. Новая схема, как считает Кампанья, «делает нас очень гибкими». Это не только ускоряет производство кронштейнов, изготовленных по индивидуальному заказу, но также помогает и со стандартными товарами. Обычная продукция компании имела десятилетний период эксплуатации, но с новыми телевизорами, чей модельный ряд обновляется всё быстрее, её подставки и кронштейны теперь требуют обновления примерно каждые 18 месяцев.

3D-принтеры: слой за слоем
Пользоваться 3D-принтером — всё равно что распечатать письмо; жмёшь «распечатать» на экране и файл отсылается, например, на струйный принтер, который выдавливает слой чернил на поверхность листа бумаги, чтобы создать двумерное изображение. Однако при 3D-печати программное обеспечение делает серию цифровых разрезов в программе компьютерного моделирования, и отправляет описание этих разрезов в 3D-принтер, последовательно добавляющий тонкие слои, пока не появляется твёрдый объект. Разница в том, что «чернила» в случае 3D-принтера — это материал.
Cлои могут соединяться разными способами. Некоторые 3D-принтеры используют струйный процесс. Objet, израильская компания, производящая 3D-принтеры, использует струйную головку для распыления сверхтонкого слоя жидкого пластика на формовочную поверхность. Этот слой затвердевает под воздействием ультрафиолетового излучения. Затем поверхность немного опускается, и добавляется следующий слой. Другой способ — это формовка с помощью наплавки, используемый Stratasys, компанией, которая располагается в Миннеаполисе. Он заключается в расплавлении пластика через экструзионную головку, чтобы выдавить тонкую нить материала для построения слоёв.
Другие системы в качестве материала для печати используют порошкообразные составы. Порошок может быть распределён по поддону в виде тонкого слоя и затвердевать от струи жидкого связующего вещества. Он также может быть расплавлен по требуемому шаблону с помощью лазера, посредством процесса, называемого лазерным запеканием, эту технологию использует немецкая компания EOS в своих станках аддитивного производства. Arcam, шведская фирма, расплавляет порошок в своих принтерах при помощи пучка электронов в вакууме. И это лишь несколько из вариантов.
Для изготовления сложных конструкций с пустотами и выступами добавляют гели и другие вспомогательные материалы, а пустое пространство может быть заполнено неплавящимся порошком. Этот вспомогательный материал потом можно смыть или выдуть. Список материалов, которыми сейчас можно печатать, варьируется от различных видов пластика до металлов, керамики, и резиноподобных веществ. Некоторые принтеры могут сочетать материалы, изготавливая объект, который будет твёрдым с одного конца и мягким с другого.
Некоторые исследователи уже используют 3D-принтеры для изготовления несложных живых тканей, таких, как кожа, мышцы, и короткие отрезки кровеносных сосудов. Существует вероятность того, что крупные внутренние органы, такие как почки, печень и даже сердце, однажды тоже смогут быть распечатаны — и если биопринтеры смогут использовать стволовые клетки самого пациента, то вероятность отторжения его телом распечатанных органов после трансплантации будет значительно снижена.
Даже еда может быть напечатана. Исследователи из Корнуэльского университета уже преуспели в распечатке кексов. Настоящим прорывом для печати еды, как все соглашаются, станет возможность печатать шоколад.

Автоматизация: создание будущего
В 80-ых, когда американские автопроизводители опасались разорения из-за конкуренции с японскими, многие в Детройте мечтали, что они смогут победить своих соперников с помощью производства «с выключенным светом». Идея заключалась в том, что заводы станут настолько автоматизированными, что можно будет отключить освещение и оставить роботов в темноте изготавливать автомобили. Однако это не стало реальностью. Преимущество японцев, как оказалось, заключается не в автоматизации, а бережливом производстве, в основном зависящем от людей.
Многие из новых производственных методов в грядущей революции потребуют меньшего людского присутствия в заводском цехе. Благодаря более умным и сообразительным роботам некоторые виды производства «с выключенным светом» теперь вполне реальны. FANUC, крупный японский производитель промышленных роботов, автоматизировал часть своих производственных линий до такой степени, что они могут работать без присмотра неделями. На множестве других заводов такие методы, как лазерная резка и литьевое формование, производятся без какого-либо человеческого вмешательства. Станки аддитивного производства также могут быть предоставлены сами себе, печатая самостоятельно сутки за сутками.
Хотя производственный процесс по-прежнему будет требовать человеческого контроля, но не в таком объёме в виде непосредственного присутствия на производстве. Автоматизированные станки по-прежнему будут нуждаться в обслуживании и программировании. Какая-то часть рабочих превратится уже в «операторов» станка, что, как правило, требует большего объёма знаний и умений. А некоторые задачи, такие, как сборка деталей, остаются слишком сложно автоматизируемыми, и по этой причине сборку часто отдают на откуп субподрядчикам в странах с низкой стоимостью ручного труда.
Хотя промышленные роботы всё лучше справляются со сборкой, они дороги и требуют экспертов в установке и настройке (чьи услуги могут обойтись ещё дороже, чем сам робот). До момента, когда они смогут полностью заменить людей во многих производственных сферах, пройдёт ещё немало времени. Инвестирование в роботизацию может иметь смысл для крупных производителей, таких как автозаводы, по-прежнему остающихся основными пользователями подобной техники, но даже на высокоавтоматизированных заводах люди выполняют основную часть финальной сборки. А для небольшого и среднего бизнеса роботы в целом слишком дороги и недостаточно гибки в настройке.
Но следующее поколение роботов будет иным. Они будут не только дешевле и проще в настройке, но и работать совместно с людьми, вместо того, чтобы их заменять. Они будут подносить детали, поднимать инструменты, сортировать предметы, убирать и находить себе полезное применение мириадами других способов.
На стадии разработки находятся различные пути создания таких роботов, особенно активно работают в этом направлении маленькие компании. Немецкий институт Фраунгофера, к примеру, принимает участие в европейской инициативе по разработке роботов, которые будут достаточно безопасны, чтобы работать среди людей (в данный момент зону работы промышленных роботов приходится отгораживать, во избежание причинения случайного вреда человеку) и быть способными понимать простые инструкции, включая голосовые команды.
«Существующее поколение промышленных роботов напоминает первые образцы мэйнфреймов» — считает Родни Брукс, сооснователь iRobot, американской фирмы, в ассортимент продуктов которой входят как Roomba, робот-пылесос, так и боевые роботы. Эти большие компьютеры управлялись экспертами, которые были далеко от большинства пользователей, до тех пор, пока не появились персональные компьютеры. «Но ПК не привели к исчезновению офисных работников, они изменили их задачи» — говорит Брукс. Часто это означало возможность заняться более сложной работой. В 2008 году он основал Heartland Robotics, чтобы приступить к производству машин, которые послужат эквивалентом ПК в робототехнике.
Брукс не распространяется о том, какими будут эти машины, хотя его взгляды на будущее роботов дают подсказку. Как обнаружила Toyota в рамках экономичного производства, работники конвейера, если им предоставить возможность, могут дать много полезных советов о том, как повысить эффективность труда. «Если работников цеха или мастерских снабдить простыми в использовании роботами, они смогут работать более эффективно» — говорит Брукс. Добавьте к этим роботам инновационные производственные технологии и вы получите производственный Ренессанс.
Это облегчит жизнь для стартапов, но увеличение масштабов производства, как известно, довольно сложная задача, так как капитальные вложения в оснащение завода часто слишком высоки для потенциальных инвесторов, или же срок окупаемости слишком долог. В некоторых сферах бизнеса продвинутые производственные технологии помогут снизить эти расходы, считает Мартин Шмидт, эксперт в электротехнике из MIT. Шмидт создал несколько компаний, которые производят небольшие устройства, к примеру, миниатюрные сенсоры. Он считает, что производственное оборудование для таких устройств может уменьшиться и в размерах, вплоть до настольного, снижая капитальные вложения. В сферах, где это случится, как говорит Шмидт: «Думаю, мы увидим кое-какие перестановки».
Товары массового производства продолжат изготавливать на заводах, используя традиционные технологии, в течение ещё долгого времени, хотя и с ростом автоматизации и гибкости, как это было доказано на практике автопроизводителями. Такими компаниями, как GE и Rolls-Royce, будут построены несколько сверхвысокотехнологичных фабрик для производства ограниченного числа узкоспециализированных продуктов, таких, как реактивные двигатели. Миллионы небольших компаний и фирм среднего размера получат выигрыш от использования новых материалов, дешёвых роботов, умного ПО, изобилия онлайн-сервисов, а также 3D-принтеров, которые могут выгодно печатать товары небольшим тиражом. Появится бесконечное количество предпринимателей, надомных, в небольших мастерских, и, разумеется, в гаражах, которые смогут выполнять такие вещи, которые они никогда не смогли бы раньше.

Как 3D-технологии приведут к культурной революции !

Методы 3D-печати развиваются с огромной скоростью. То, что еще несколько лет назад казалось невозможным, сегодня воплощается в конкретных технологиях. Архитекторы упорно создают образ новой жизни города, в котором напечатать можно будет все: от женских украшений до целых кварталов.

3D-печать — это разговорное название современных цифровых аддитивных технологий, которые являются частью нового типа производства. Чтобы лучше понять суть этого метода, необходимо иметь представление о том, что существует два основных способа производить что-либо. Первый — при помощи механической обработки, постепенно избавляясь от всего лишнего: отрезая, отбивая, высверливая. Второй — аддитивный, постепенно добавляя материал и наращивая необходимую форму.

Полтора года назад в своем прогностическом исследовании «Эластичный город» я попытался представить, как будут меняться различные сферы городской жизни, в том числе производство и экономика, с развитием аддитивных технологий. Одна из получившихся в работе схем отражает последовательность изменений, которые происходят и будут происходить с переходом на 3D-печать. Из схемы понятен постепенный переход от промышленного поточного производства к индивидуальному производству в домашних или офисных условиях. Примерно такие же изменения человечество наблюдало, когда появились офисные и домашние принтеры.

Возможность печатать изделия прямо дома или в соседнем офисе изменяет саму культуру владения и избавит от необходимости в накоплении вещей. Ценным станет владение не вещью, но ее информационной моделью и возможностью напечатать ее с помощью каких-то уникальных по свойствам материалов. Владение цифровой информацией позволит в любой момент воспроизвести изделие вновь и вновь. В конечном счете, может сформироваться экономическая и окружающая среда, которая будет действовать подобно природной биосфере — когда устаревший объект будет тут же переработан с учетом новых требований. В этом случае важнее становится не количество изделий, которые обуславливают современное понимание уровня жизни, а количество переделок, связанное с потраченной энергией и амортизацией станков.

В статье журнала The Economist под названием The Printed World приведены слова Терри Уолерса, исследователя в области 3D-печати. Он говорит, что в настоящий момент более 20% произведенных на 3D-принтерах изделий — окончательные продукты, а не прототипы, для изготовления которых и была придумана технология. Уолерс предсказывает, что уровень производства окончательных продуктов вырастет до 50% к 2020 году.

Можно предположить, что рост будет гораздо интенсивнее: это связанно с внедрением новых способов производства из разного рода материалов и захватом новых областей промышленности. Чтобы технология трехмерной печати стала доступна как атрибут дома или офиса, необходимо, чтобы она была дешевой, простой в использовании и давала то, что нельзя получить другим способом. Но одним из главных преимуществ 3D-печати является ответ на потребности в реальном времени.

Например, Европейский аэрокосмический и оборонный концерн (EADS) использовал процесс аддитивного послойного изготовления, объединяющий 3D-печать с лазерной технологией, для создания Airbike — готового к поездке напечатанного нейлонового велосипеда. Прототип демонстрирует полностью функциональный транспорт — настолько же хороший, как и тот, который можно купить в магазине.

Недавно HP запустили линейку собственных 3D-принтеров , что отражает интерес мелких фирм к данным технологиям — компании покупают аппараты, несмотря на немалую цену в $17500. В противовес таким гигантам, как HP и Z Corporation , существуют альтернативные open-source проекты типа MakerBot или [email protected] . Они выпускают наборы для сборки принтера, которые стоят всего от $1225.

В сравнении с промышленными 3D-станками такие принтеры, конечно, обладают менее высоким качеством детализации изделий, но отличаются большой универсальностью в выборе материала. Например, с их помощью можно печатать пластиком, силиконом, цементом, тестом для печенья или даже сыром! Таким образом, область 3D-печати захватывается с двух сторон: глобальных компаний и глобальных идей.

Следующее направление, которое ведет нас в напечатанное будущее, связано с появлением такой студии, как Freedom Of Creation (FOC), которая была основана Янне Киттаненом 10 лет назад в Амстердаме. Они одни из первых стали создавать свой дизайн, который не мог быть произведен ни одним другим способом, кроме аддитивного. «Когда мы начинали, все думали, что я лунатик», — рассказывает сейчас Янне, у которого берут интервью не реже, чем раз в месяц. Метод работы студии заключается в том, что она дает задание на проектирование, а решение может предложить любой дизайнер. После этого будет оформлен договор на использование его проекта, и продукт будет воплощен в реальность. Технология 3D-печати позволяет избавиться от долгого процесса инженерной и производственной доводки изделия.

Огромным шагом в этом направлении стало появление сайтов типа Shapeways и I.materialise , которые позволяют любому человеку загрузить на сайт трехмерный файл, тут же изменить масштаб изделия и выбрать материал, из которого он будет изготовлен, а потом заказать свой товар и ждать, когда он придет по почте. По похожему принципу работает дизайн-студия Nervous System , специализацией которой является создание украшений. Дизайн бижутерии генерируется на компьютере, а производство осуществляется с помощью цифровых технологий, в том числе аддитивных. В онлайн-магазине компании можно выбрать как готовые решения, так и прототипы, которые настраиваются под любой вкус, используя простые интерактивные приложения. По сути, покупатель получает уникальное украшение, напечатанное эксклюзивно для него.

Детали интерьера и мебель — также одно из основных направлений использования 3D-печати. Нельзя не отметить пионеров нового отношения к созданию мебели — студию FRONT и их концепт Sketch Furniture , созданный в 2006 году. Он показывает новый способ проектирования мебели: пользователь рисует ее прямо в воздухе специальным пером, траектория движения которого захватывается при помощи технологии motion capture. Далее цифровая информация передается в компьютер, который дает команду принтеру распечатать полученные объекты на основе сгенерированной модели.

Уже упомянутый FOC тоже выпускает множество интерьерных изделий, но действительно большой прорыв студия сделала, когда Янне Киттанен создал прототипы 3D-ткани. Концепция быстро производимого текстиля была разработана еще в 1999 году Иржи Ивенхуйсом, а трехмерная печать позволила создать непрерывные рисунки плетения, невозможные в традиционном текстиле.

Принтеры позволяют любому создавать собственные механизмы и тут же воплощать их в жизнь, в связи с чем появляются приложения, упрощающие процесс проектирования. Sneak Peek — небольшая программка моделирования любого механизма для последующей распечатки элементов на MakerBot.

Но более интересное свойство трехмерной печати заключено в том, что она позволяет создавать механизмы сразу — без необходимости собирать их из отдельных деталей! В напечатанных механизмах все детали находятся уже на месте и готовы к работе, как только будет удалено лишнее сырье. Это позволяет создавать сцепки, не имеющие аналогов в традиционных механизмах, и избавляет от необходимости изобретать изощренные процедуры сборки. Такое свойство незаменимо, например, при создании подвижных протезов конечностей, разрабатываемых Bespoke .

Трехмерная печать также повлияла и на архитектуру. Многие годы архитекторы для поиска формы экспериментировали на масштабных моделях, используя цифровые производственные процессы. Фабио Грамацио и Матиас Колер из Швейцарского федерального технологического института исследуют архитектурные артефакты, построенные с помощью индустриального робота, обычно используемого для сборки автомобилей и выполняющего разные высокоточные задания. Его точность, сила и скорость позволяют им выстраивать архитектурные формы беспрецедентной сложности. В настоящее время в работе Грамацио и Колера исследуется потенциал техники мобильного цифрового производства, которое позволяет производить объект в масштабе один к одному прямо на строительной площадке. Место классического 3D-принтера тут занимает робот: вместо печатной головки мы видим манипулятор, последовательно добавляющий материал к изделию.

Кирпич, наиболее распространенный материал для строительства, становится сырьем для самых современных цифровых строительных экспериментов. Нью-Йоркский проект Pike Loop — это структура 22-метровой длины, выстроенная на строительной площадке с помощью индустриального робота R-O-B, установленного на подвижном грузовом прицепе. Более чем 7000 кирпичей образуют форму бесконечной петли, вьющейся вдоль пешеходного островка безопасности.

Современное программное обеспечение позволяет архитекторам быстро придумать и спроектировать конструкции, но существующие строительные методы не дают реализовать полный потенциал новых программ. Это заставляет архитекторов и инженеров задумываться о поиске иных производственных решений. Доктор Бехрох Хошневис из Университета Южной Калифорнии занимается развитием технологии, позволяющей печатать целые здания. Contour Crafting — это способ послойного изготовления зданий из керамического материала, который имеет большой потенциал для автоматизации строительства целых конструкций или отдельных конструктивных элементов. Используя эту технологию, можно строить каждый отдельный дом или серию домов по собственному индивидуальному проекту. При этом все может быть построено в автоматическом режиме в один заход — с учетом всех необходимых трубопроводов для электрической проводки, канализации и вентиляции.

Наиболее инновационным на сегодняшний момент в деле печати зданий можно считать систему D-Shape , разработанную Энрико Дини. Этот новый механизм делает возможным создание полноразмерного здания из песчаника без человеческого вмешательства с использованием стереолитографического печатного процесса, для которого требуется только песок и специальное неорганическое связующее вещество. Эта составляющая трансформирует песок в минерал с микрокристаллическими характеристиками, работающий на сжатие и растяжение значительно лучше портландцемента, что делает излишним использование арматуры для усиления конструкций. Такой материал неотличим от искусственного мрамора и химически на 100% дружелюбен окружающей среде.

Система рассчитана на четырехкратное ускорение сроков строительства относительно традиционных строительных методов. Ежегодный производственный объем первой (маленькой) модели аппарата — 2500 квадратных метров, что эквивалентно 1220-этажному зданию. Несмотря на более высокую цену связующего в сравнении традиционными материалами, окончательная стоимость конструкции, напечатанной D-Shape, на 30-50% ниже, чем при ручном методе строительства. На изображении показан элемент, напечатанный D-Shape, который станет частью виллы на Сардинии

В самых прогрессивных университетах мира разрабатываются альтернативные способы печати зданий. В Архитектурной Ассоциации в Лондоне группа студентов разрабатывает подводный метод. Основанный на изучении поведения материалов в логике цифрового производства, проект Fluid Cast исследует технологию, которая может помочь осуществить переход материалов к другому агрегатному состоянию — с использованием воды как катализатора, приводящего к их затвердеванию. Цель проекта — разработка строительной системы с цифровым управлением, с помощью которой в воде будут мгновенно формироваться конструкции. В проекте также заложен потенциал для размышлений о море как среде развития, открывающей широкий диапазон возможных применений.

Существуют творческие группы, которые пытаются заглянуть далеко вперед и оценить то, как будет развиваться технология 3D-печати в будущем. В архитектурной школе GSAPP Колумбийского Университета вот уже несколько лет работает лаборатория (N)certainties под руководством Франсуа Роше — одного из самых футурологичных архитекторов современной эпохи.

В лаборатории разрабатывают новые системы строительства, которые не просто позволят производить здания дешевле и быстрее, но должны повлиять на структуру социума в целом. Это городские суперобразования, которые постоянно наращиваются строительными роботами, изменяя и дополняя мегаструктуры и согласуясь с потребностями людей. Этот постоянно меняющийся организм в каждый момент времени представляет собой сиюминутный сплав социального договора жителей и чем-то напоминает технологии web 2.0, по которым формируются wiki-сайты.

Сегодня доля энергопотребления на транспорт составляет треть мировой структуры экономики. А доля логистических издержек в цене товара в разных странах варьируется от 10 до 40%. Развитие технологий трехмерной печати — это как минимум неплохая возможность сократить расходы, убрав ненужных посредников. Дешевле будет скачать файл, подкорректировать параметры, пойти в маленькую фирму рядом с домом и отпечатать нужный предмет. А чтобы построить дом, не надо вызывать рабочих и строительную технику, но всего лишь вызвать одного строительного робота, который из материала, найденного неподалеку, напечатает дом по проекту, который вы с друзьями создали в интернете. Получается эдакая глобализированная локальность, которая приведет к большим и увлекательным изменениям в обществе.

закрыть...


Оцените статью