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第29章 电脑叩开工业之门

没有工人的工厂

工人为工厂工作,工厂的部分价值要维持工人的生活,剩余价值扩大再生产,并上缴利税,这便是工厂利润的一般分配方法。

现在,有些工人下岗,一部分是因为企业在竞争中不景气,利润维持不了开销,所以,工人才不得不下岗。

你可知道,还有的工厂,经过改进,全部自动化,过去要几千人,现在只要几十人,甚至几个人。那么余下的人就只好自谋出路了。

日本富士通纳克公司,坐落在富士山脚下,工厂生产很红火,但是没有噪音。这座机械厂生产数控机床、电火花切割机床和机械手。走进工厂人们看到的是,机械手在进行装配,自动搬运车按照各自的路线往返穿梭地搬运原料和零件,运行有头有序,互不干扰;在生产线上,许多计算机控制的机器人,能快速而准确地完成各种操作,而且不知疲劳,也不会大意和马虎。

那么,这样的工厂怎样进行自动化生产呢?

在计算机的应用中,有一个领域叫做计算机控制,它主要研究工业生产怎样应用计算机来控制各种生产设备,使自动化程度提高,能够全面自动化生产。

计算机自动化控制系统,一般分为三个部分。

一部分是自动检测,或者叫做数据传感。例如,计算机要控制机床,在机床加工零件时,它不断检查需要的零件形状、尺寸,看看是否达到标准要求。

第二部分是数据处理。计算机将检测的数据进行分析,通过这些数据,来了解零件处于什么状态,然后决定怎样操作。

第三部分是控制操作,就是计算机的控制线。它和机器上的各种开关相连,使计算机能根据不同情况,对机器的操作进行控制。

这座工厂除了一千多名设计、营销和负责技术监督和设备维修的技术人员外就没有别的工人,然而完成的任务却比其他工厂还好。

你瞧,如果工人没有高的素质,根本操作不了,而且将来的工厂用人会越来越少,多余的工人怎么办?

电子出版系统

蔡伦发明了造纸术,毕昇发明了活字印刷。纸的发明,送走了竹简和丝帛记事的时代;活字印刷,改变了雕版印刷的落后局面。这是中国古代对世界的重大贡献。

胶泥活字以后出现了铅字,使出版业大大进步;出现了机器印刷,使出版业迅速发展。

小平版机、轮转机以及现有用的胶印机等,加速了出版业的发展。

现代出版工作包括出版、印刷、发行三个部分,每个部分也都运用了计算机,就是发行,不是也可以用互联网吗?

今天我们说的出版系统,是指报刊图书编辑部门的工作,主要包括组稿、审稿、编辑加工、出版设计和校对等各项工作。

那么电子出版系统是怎样工作的呢?

电子出版系统由电子计算机、图像扫描仪和激光打印机(或精密照排机)等组成。

电子出版系统能够完成从文稿录入、编辑排版,直到在纸张或底片输出符合编辑意图和出版计划要求的版面。

那么,电子出版系统有什么优点呢?

电子出版系统能输出质量高,字体、字号、花边齐全、能满足各种要求的版面。

现在,用电子计算机处理版面,还可以直接印刷,实际上就是一种复印过程。

你看,现代出版系统多么高级啊!

电脑织机

过去,我们穿一件毛衫,要用手工去织。一名熟练的织工制一件毛衫也要三五天的时间。

出现了手工织机以后,编织毛衫的速度快多了。但是,仍旧需要人工拖拉,不但笨重,而且编制的花样也比较单调,同时浪费了劳动力。

电子计算机的出现,在织机上发挥了应有的作用。

电脑控制的织机,速度很快,几十分钟甚至十几分钟就可以织出一件毛衫,而且可以编制任意的图形,并能放大或缩小。这种织机一旦要变换产品花样,只要改变存储信息,立即就可以完成。

不仅如此,电脑织机还可以对生产情况进一步监督,如果发生断线或者不合规格的情况,会立即提出修正。这种织机已广泛用于人造毛皮及毛衫提花等织物。

一些制衣厂采用电脑织机,不仅节约了劳动力,而且使织物更加合乎理想,使生产成本降低,提高了市场的竞争力。

令人眼花缭乱的是,一台计算机可以控制一群(几台到几十台)针织机;每台织机可以编织出不同的织物。例如,有的可以编织袜子,有的可以织帽子,还有的可以编织内衣等等。

缝纫机曾经是制衣厂的主要机器,也是家庭妇女的理想帮手。但是,过去要人工用脚去蹬使其转动。使用机器以后,可以少消耗体力,转速均匀,大大提高了效率。但是,花样品种仍旧需要人控制。

电脑缝纫机问世以后,储存着多种图案和花样,只要触按你所需要的花样键盘,缝纫机就会按要求自动缝制顾客满意的衣服式样,而且,图案可以放大或缩小,还可以相互组合。使用时,只要根据需要,输入缝制方式或花样序号,便可以按人的意愿出成品。

电脑织机不仅在工厂广泛使用,也可以在家庭使用。如果你拥有一台电脑织机,不仅随时为自己缝织一件合体的衣服,而且还可以对外加工,赚得惠利。

电脑的确为人们开辟了生财之道。

飞机制造

如果说工厂完全采用计算机和机器人操作,而不用人工,恐怕在短时间内还很难完成,只是说使用人工少而已。

工业发达的国家,运用电脑使制造自动化程度大大提高,可以节省劳动力,减少废品,提高质量,降低成本,在市场竞争中占有很大的优势。

现在,从飞机制造自动化以及其他一些自动化工厂看,其路线基本是:数控机床—自动装置—计算机辅助设计—计算机辅助制造—计算机辅助管理—计算机集成制造系统。就是说,计算机在飞机制造过程中,也是一种辅助措施。

这其中,计算机辅助设计(简称CAD)就是用计算机帮助设计人员进行产品和工程项目的设计工作。

第一代CAD主要是计算机辅助制图。

第二代CAD系统的开发主要是辅助绘制二维和三维图形。这就需要建立多个工程数据库来存储线框、曲面、实体建模、有限五分析模型和数控编程软件。工程师可以利用数控编程软件,把高精度的复杂零件在数控机床上加工出来。

美国的飞机制造业很早就采用CAD系统。因为存数据和绘图软件的辅助,设计师几笔就可以把飞机图形展现出来。

如果发现有什么地方不妥,例如飞机起落架与机身之间连接不很吻合,便可以再按几个键盘,在屏幕上移动光笔,作一下修改。如果合适了,便存储起来。

计算机辅助制造(简称CAM),是把CAD系统的成果转换成加工机械可以接受的控制指令和数据,把产品制造出来。

CAM系统的主要作用,就是设计数据的转换、计算机控制数控机床、计算机辅助制造过程计划、加工时间安排、工具设计与生产流程、模具的自动制造、材料的自动处理,以及自动装配和对机器的管理等等。

20世纪80年代中期,人们又开始把CAD、CAM等系统连成一种自动化系统,叫做计算机集成制造系统,简称CIMS。它包括管理决策、计算机辅助设计和计算机辅助制造三个部分。它是飞机制造过程最优化的产品大系统,收效很好。

美国的波音公司过去设计新飞机往往要三至五年的时间,采用CIMS这种综合性高技术,只需要几个月,甚至几个星期,就可以设计并制造出一架新型飞机。

汽车制造

汽车诞生以来,使陆上交通工具有了很大的改观,也使人们的生活步入一个新的时代。

世界上第一辆以蒸汽机为动力的木制三轮车是法国的丘纽制造的。世界上第一辆内燃机汽车,是英国人勃朗制成的,它有两个汽缸。

直到1886年,德国人奔驰才制造出第一辆实用汽车,它是以汽油机为动力的自动车。所以,德国人自豪地说:“这才是第一辆汽车!”现在版轿车是德国的高级轿车,也是世界有名的高级轿车“奔驰”。

20世纪80年代,计算机被广泛应用。发达国家推出了“三A”革命,即“工厂自动化”、“办公自动化”、“家庭自动化”。汽车制造业也率先自动化了。

所谓“工厂自动化”,就是指从一条生产线的自动化到设计、生产和管理过程的全面自动化。

工厂自动化的高级阶段就是无人工厂,即工厂从设计到生产全部自动化。这种自动化就是用计算机或机器人控制生产。

20世纪50年代初,人们就开始探索和使用自动化生产流水线,到20世纪70年代以后,逐渐使用计算机来控制数控机床。而后,随着计算机的发展,工厂自动化程度更加提高了。

CAD(计算机辅助设计)和CAM(计算机的辅助制造)在工厂的应用以及20世纪80年代合成的CIMS(计算机集成制造系统),使工厂高度综合自动化。发达国家汽车制造业的生产过程,基本上全面实现了自动化。

当你走进汽车制造厂,可以看到在汽车装配线上,焊接机器人在准确地焊接汽车上的各种零部件。监控机器人在检查和纠正生产线上整车或零部件的安放位置。

当机器人发现差错时,会通知管理工程师,甚至能指出毛病的所在。

有的汽车制造厂,用机器人控制整个装配线。

机器人会记录生产过程中仓库库存零部件的使用情况,在零部件接近用完时,会通知管理人员,甚至可以通过计算机系统把信息通知供货单位。

如果在装配线尽头上放一个机器人,它会监控整车生产的情况并把信息及时通知管理人员或销售人员,或者把信息传给世界各地零售商。

工厂还可以根据零售商的需要,把汽车的类型告诉机器人领班,领班去启动装配线上的不同机器人,按时生产合格的汽车,并交付零售商。

你看,像这样的工厂没有高素质的管理人员行吗?

高炉上料

铁的使用使人类生活发生了翻天覆地的变化。用铁制的工具锋利,不仅可以消灭敌人,捍卫自我,而且使生产力大大提高,用铁制的犁、铲、镐等工具,改造自然,开发农业,比石器和铜器要进步多了。

我国的冶铁技术始于春秋初年,铁的柔性好,又锋利,这使春秋战国农业生产的发展和战国七雄争军队的战斗力大大加强。

冶铁需要铁矿石。我国铁的蕴藏量比较丰富,有赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿和菱铁矿等等。

工业上用的铁是将铁矿和焦炭置于高炉中冶炼而成的。根据铁中含碳量的不同,可分为生铁(含碳2%以上)和工业纯铁(含碳一般在0.04%以下)。含碳量在0.04%~2.3%之间的叫做“钢”。

现代冶炼,一般使用焦炭为燃料。焦炭是煤经过于馏所得的固体燃料。

但是,由于人炉原料称量不准和焦炭含水量不稳定,因而影响了铁的产量和质量,同时浪费了大量焦炭。

计算机的发展使冶炼业插上了腾飞的翅膀。

人们采用电脑监控,就会实现配料称量误差的自动补偿。当计算机发现供料称量不足就可以自动补给。

焦炭的水分更是人力难以控制的。如果使用计算机监控,就可以测出焦炭水分的多少,如果不足,也可以自动补偿。这样,就会提高高炉上料效率,提高冶铁的数量和质量,同时减轻了炼铁工人的体力。

不仅如此,计算机还能在热轧车间大显身手。

根据客户订单的要求,在原料仓库中取出广块尺寸合适的钢坯,送人加热炉加热。计算机可以算出轧制道数、每次压下量和轧制速度,从而控制热轧机轧出符合客户需要的成品,既不浪费,也使客户称心。

近年来,计算机在冶炼方面越来越显示出它的作用。一些先进的工厂,从配料、冶炼、产品加工等,都使用了计算机。有些工厂使用计算机管理和指导生产,例如原料配备、控制炉温和冶炼质量等等。还有的使用机器人搬运,大大减轻了冶炼工人的劳动量。

计算机“探伤”

医生可以通过观察,或者使用仪器透视、拍照等方法,测出病人的伤势和部位,采取有效措施,及时治疗,免去病人的痛苦。

你可知道,各种金属材料的焊接与加工,如果有了“伤”,可以用电脑检测吗?

有些金属材料的焊接工艺,诸如飞机、轮船和汽车体的焊接以及输油管道和其他一些机件的焊接,也是马虎不得的。如果出了差错,造成的损失是不可估量的。

且不说飞机、汽车、轮船,就是输油管道这样简单的工艺和工件,一旦焊接不好,发生漏油,也将造成很大的损失。

但是,这些“伤”用肉眼往往是查不出来的。

计算机的发展和广泛应用给焊接工艺带来了很大的惠利。采用电脑“探伤”可就比人工检测高明多了。

这项技术在国外很早就被采用,并取得了理想的效果。我国在这方面的研究成果也很显著。

我国研制的工业纹理识别系统会使这类检测自动完成。该系统含有光测力学图像分析软件及金相图像分析软件。在电脑的控制下,石油钢管焊缝及压力的质量可以自动判定。

轴承是许多机器的重要部件,如果轴承表面质量不合格会影响机器的使用寿命,甚至容易导致事故。所以对轴承的质量要求是很严格的。如果采用电脑控制和检测,就不容易出现不合格的产品,更不会让次品流向社会。

有些工厂,诸如造船厂、汽车制造厂等,还采用机器人焊接,包括点焊、弧焊无所不能,而且质量很好。例如汽车的驾驶室,主要采用点焊的方法,把各个分离扳件焊成一个整体。人工点焊不仅劳动强度大,而且质量也不容易保证。

如果使用点焊机器人不仅能保证质量,也大大减轻了工人的劳动强度。它可以自动编程,可以调整空间定位,就是工厂要更换汽车的类型,也不用更换机器人。

由于机器人焊接的自动检测系统很完美,所以,也就不容易出现“伤痕”,也就不需要再“探伤”了。

“专家系统”探矿

李四光是我国乃至世界著名的地质专家。他根据我国东部地质构造特点,认为华夏构造体系的三个沉降地带具有广泛的找油远景。结果大庆、胜利、大港等油田相继出现,从而甩掉了我国“贫油”的帽子。

这是科学家根据地质构造科学判断出来的。你可知道,要是把专家的这种理论、经验和推理、判断存储在电脑里,那么电脑就会像专家一样,帮助人们找矿。这在计算机设计中称为“专家系统”。

那么,什么是专家系统呢?

简单地说,就是一类智能系统,即应用人工智能技术,根据一个或几个专家提供的特殊领域的知识、经验,进行推理和判断,模拟人类专家做决定的过程,来解决那些需要专家才能解决的复杂问题。也就是说,让计算机充当“专家”,即让计算机在各个领域中起人类专家的作用。

“专家系统”的研究经过了一个过程。

最初,人们只是想用几条以通用推理规则,加上计算机的计算能力,让计算机求解问题,然而行不通。

于是,研究人员又发现,专家在解决问题时,除了动用一些通用的推理规则和一般的逻辑思维之外,更重要的是会灵活运用专家各自领域的知识,从而引发科学家的奇想:教会计算机掌握和运用某种专业知识,来解决某种专门问题。

于是,人工智能研究人员开始着手模仿专家解决问题的思路,而且仅适用于某一专门领域解题程序系统,例如医学领域中的糖尿病。

那么,专家系统怎样探矿呢?

如果这个“专家系统”是石油勘探智能系统,那么“专家系统”就会对被勘探地区的地质构造、生成油气的可能性进行分析,如果认为有油,还要进一步论证有没有开采价值,如果有开采价值,人们就可以根据“专家系统”的指令,开钻探油。

那么,“专家系统”灵验吗?

1982年,美国一个“专家系统”在美国华盛顿州发现了一处矿藏,“专家系统”认为这里的矿藏价值为几百万元到一亿美元。而勘探工程师却认为,这个地方没有矿藏,结果经过开采,果然有矿,这与“专家系统”分析酌完全吻合。

你看,“专家系统”为美国人立了一大功。

电视机制造

电视机现在已经成为家庭不可缺少的娱乐工具。电视机的发展经过了黑白和彩色两个阶段。

20世纪前期,电视机问世。到20世纪50年代,电视机风靡欧美,数量猛增。

最初,电视机屏幕最大不过12寸。因为是人工吹制,不可能再大。后来采用焊接技术,电视机屏幕才逐渐扩大。

彩色电视机问世以来,因为它具有色彩,所以更受人们青睐。

近年来,科学家又研制出了三维电视,也就是立体电视。立体电视影像更加逼真,具有立体感。日本、美国、澳大利亚等国,都制造出了不用戴眼镜观看的三维电视。它将走进21世纪的普通百姓家。

电视机的制作,最初是靠人工,制造起来很麻烦。随着计算机的发展和应用,电视制造业基本上采用电脑控制了。我们经常在电视上可以看到,电子计算机控制的电视集成电路的制造非常迅速,而且准确无误,令人眼花缭乱。

目前,在集成电路制造业和电视机制造业等领域,大部分人工劳动已被装配机器人、焊接机器人和计算机控制的自动检测设备所取代。计算机装配非常迅速,而且保证质量。一台机器就能在印刷线路板上以每小时72000件的速度组装配件,相当于240名工人一小时的工作量。整个装配线只需要11名工人,就可以操纵整个组装系统了。

这样,不仅节省了大量劳动力,还减少了废品,提高了质量,降低了维修保养费用。因此,也使电视机的价格越来越低。

相信,在计算机控制生产下的电视机,质量会更好,会给人们送来更为清晰的电视信息。