СЕРВИС ПО ВЫБОРУ ДАТЧИКОВ

Часть 9. Глобальные изменения в промышленности. Волны Кондратьева. «Индустрия 4.0». Part 9. Global changes in the industry. Kondratiev waves. "Industry 4.0".

28.06.2022

С. Н. Рыжов

Часть 9. Глобальные изменения в промышленности. Волны Кондратьева.  «Индустрия 4.0».

Очевидны следующие тенденции в сенсорной технике, электронике:
а). Миниатюризация.
б). Снижение стоимости.
в). Стремление к сетевой структуре.
г). Функциональное усложнение.

Миниатюризация. Во 2-й половине XX века технология производства твёрдотельных полупроводников очень быстро «упёрлась» в ограниченность возможностей корпусного производства отдельных транзисторов. Быстро осознали и пришли к необходимости интегральной технологии производства значительного количества полупроводников на одном кристалле. За полвека схемотехнических и технологических усовершенствований достигли чрезвычайно высокой степени интеграции: в начале XXI века на одном кристалле располагают уже несколько миллионов транзисторов.

Практически достигнут уровень, когда чрезвычайно сложное, функционально законченное устройство можно скомпоновать в очень малом корпусе. Настолько малом, что приходится останавливаться в дальнейшей разумной миниатюризации, поскольку не вполне удобно, не вполне комфортно пользоваться такими малогабаритными устройствами. Достигнуты разумно приемлемые, малые размеры мобильных телефонов, планшетных и иных носимых компьютеров, электронных часов и т.д.

Снижение стоимости. Интегральная технология (и как следствие - массовое производство), а так же миниатюризация (и как следствие - существенная экономия материалов), сделали доступными по цене все современные электронные изделия, включая сенсорику. Особенно наглядно это видно по музейным экспозициям электроизмерительных приборов XIX века [34].

Электроизмерительный прибор того времени – это полированное дерево, отличное стекло, обработанное ручным способом, полированные сталь, латунь и другие металлы, внушительные размеры и масса прибора. Другими словами, электроизмерительный прибор того времени – это индивидуальное изделие мастера, практически, произведение инженерной мысли, произведение искусства с огромной трудоёмкостью, а значит, высокой ценой.

Современный электронный прибор, состоящий из пластика, печатных плат, имеющий минимум металлических материалов, скорее всего, без стекла и точно без дерева, будет гораздо меньше по размерам и массе прибора антикварного, но, скорее всего, превосходит антикварный по точности, функциональным возможностям и доступности цены.

Стремление к сетевой структуре. Развитие электроники и сенсорной техники, прогресс и существенное удешевление компьютеров привели к тому, что стало возможным измерить, собрать, обработать немыслимое ранее количество сигналов от технологических устройств, машин и автоматов. К примеру, на современном прокатном стане, расположенном в одном цеху, по изготовлению стальных труб большого диаметра работают тысячи устройств управления (датчики, контроллеры, компьютеры, источники питания, конвертеры сигналов, электродвигатели, гидроустройства, пневмоустройства, устройства защиты персонала и т.д.). Система управления таким сложным производством представляет собой многоуровневую, структурированную, протяжённую, разветвлённую, сеть. Технические возможности такой сети таковы, что через интернет (тоже сеть, теперь глобальная) имеется реальная возможность анализировать конкретный электрический сигнал от конкретного датчика, определять работоспособность датчика, считывать все настройки датчика, перенастраивать датчик на контроль новой задачи.
Сравнительный описание трёх сетевых интерфейсов дано в части 11.

Функциональное усложнение.
(Следует оговориться, что описываемый здесь прогресс техники на Земле пока никак не учитывает и не объясняет факты создания чрезвычайно сложных, даже с позиций 21-го века, древних объектов: пирамиды на разных континентах Земли, рисунки огромных размеров на южноамериканских плато, находки изделий из чрезвычайно твёрдого, нержавеющего, железо-подобного материала в Индии и Армении и множество других фактов и археологических находок.)  
Техника, управляющие устройства усложняются. Однако это совсем не означает удорожание, не означает ухудшение удобства применения. Как раз, наоборот. Сложные устройства могут обладать адаптивной функцией, могут учитывать особенности пользователя.

Прогресс и усложнение сенсорной техники иллюстрируют рисунки 12, 13, 14. На примере сенсорной техники источник [62] выделяет четыре этапа развития промышленности, начиная с конца 18 века. Эти четыре этапа, наблюдаемые в последние 200 лет, есть техническая революция, коренным образом изменившая повседневную жизнь и продолжающая её менять.

На основе работ по теории длинных волн русского экономиста  Николая Дмитриевича Кондратьева (1892 - 1938 гг.)
академик Глазьев, наш современник, выделяет несколько основных технологических укладов и даёт понятия о фазах развития укладов, рис. 14.
[63, 64]

Нынешний этап,  именуемый  “Sensor 4.0”  или в более общем смысле  “Индустрия 4.0”, радикально отличается по степени автоматизации от всех предыдущих этапов. Собственно, на этапе  “Sensor 1.0” никакой автоматизации ещё не было. В то время начиналась лишь механизация труда. И начиналась она с текстильных машин – сначала на текстильных мануфактурах, затем, на текстильных фабриках. Точности изготовления промышленных изделий порядка 0,1 мм вполне хватало для потребностей текстильной промышленности, самой передовой в то время.

По-настоящему перевооружил промышленность и транспорт паровой двигатель. Технология пара создала механические устройства управления, механические датчики. Точность изготовления первых паровых поршней и цилиндров была даже хуже, чем 0,1 мм. Но для работоспособности тогда хватало. Однако, со временем требования к точности повышались, поскольку повышались требования к надёжности, мощности промышленных механизмов. Развитие металлургии, появление станкостроения, стремление к стандартизации в 19-м веке привело к повышению требований точности промышленных изделий. Точность 0,01 мм и лучше стала нормальной.

20-й век стал веком электричества и ДВС, хотя многие важные изобретения, законы были сделаны и открыты ещё в конце 19-го века. Развитие электроники, станкостроения, особенно станков с ЧПУ, привело к тому, что точность изготовления
порядка 1 микрон стала вполне достижимой и даже обыденной.

На рубеже 21-го века микроэлектроника широко вошла в ежедневную жизнь. Производство полупроводников вплотную подошло к точностям сотни и даже десятки нанометров. По диаграмме (рис. 14) академика Глазьева прогнозируется бурный рост нанотехнологий и энергетических установок, не связанных с переработкой углеводородного сырья.

Таким образом, рисунки 12, 13, 14 охватывают, поясняют, а рисунок  14  объясняет возникновение, тенденции, временнЫе рамки главных технологических достижений, технологических укладов в промышленности.

                       

                       

                        

                              Источник: С.Ю. Глазьев.  Современная теория длинных волн в развитии экономики.  [63, 64].
                           Рис. 14. Смена технологических укладов в ходе современного экономического развития. [63]

Полезные ссылки:

Сайт разработан командой SESESE.org

Копирование материалов сайта возможно только с указанием ссылки на первоисточник.