Машина — это механизм или сочетание механизмов, которые совершают управляемые целесообразные движения и осуществляют работу или преобразовывают энергию.
Машина — средство производства, с помощью которого используются природные ресурсы и силы. В эпоху научно-технической революции (НТР) выделяют три главных вида машин с разными функциями:
- машины-двигатели — преобразуют один вид энергии в другой;
- рабочие машины (машины-орудия) — служат для обработки каких-либо продуктов, воздействия на них. Все рабочие машины состоят из нескольких основных механизмов: двигательного, передаточного и исполнительного. Последний является основной частью машины и определяет её специализацию. По исполнительному механизму все машины-орудия можно разделить на технологические (применяются в различных технологических процессах); транспортные (тепло- и электровозы, речные и морские суда, автомобили, велосипеды) и транспортирующие (подъёмные и мостовые краны, конвейеры, эскалаторы, лифты).
- машина-контролёр — контролирует работу других машин. Роль человека в этом случае сводится к наблюдению за работой механизмов.
Машины и механизмы состоят из соединённых между собой деталей. Деталь — это простейшая единица машины. Отдельные машины, например современные самолёты, имеют в составе более 100 тыс. деталей, различающихся по форме, размеру и назначению.
Развитие техники и совершенствование производственных процессов приводит к усложнению машин, их деталей и механизмов. Комбинирование машин, то есть объединение нескольких функций в одном устройстве, приводит к появлению машин-комбайнов: зерноуборочный, картофелеуборочный, угольный комбайны, турбогенератор, комбайны для приготовления пищи. Ещё одно направление развития современных машин — уменьшение их размеров, миниатюризация. Особенно ярко это проявляется в микроэлектронной и электронной промышленности, производстве приборов. Всё большее значение приобретают наномашины — микрочипы, микросхемы, компоненты станков, сверхлёгкие светодиодные панели, а также робототехника и роботостроение. Последние позволяют:
- полностью механизировать и автоматизировать производственные операции на предприятиях;
- максимально исключить брак в машиностроении, связанный с человеческим фактором и квалификацией работника;
- резко увеличить производительность труда на предприятиях.
Современные роботы становятся многофункциональными, способными одномоментно производить разнообразные операции. Основные потребители робототехники — автомобилестроение и производство электроники.
Во всём мире активно разрабатывают беспилотные летательные аппараты, автомобили, тракторы, строительные машины и даже метропоезда. Уже работают сервисные медицинские роботы, роботы-беспилотники, обеспечивающие доступ в интернет в самых удалённых местах, роботизированные механизмы в сельском хозяйстве, роботы-станки.
На рынке робототехники выделяют два основных направления — промышленное и сервисное. В России обе отрасли только формируются и производство роботов пока имеет невысокие показатели: доля на мировом рынке робототехники — 0,2%. В 2018 году в России было продано 860 промышленных роботов, но только 5% из них — отечественного производства. На 10 тысяч работников в России приходится всего четыре робота. Для сравнения: в Европе — 106, в США — 91, в Азии — 75. Низкие показатели отчасти объясняются тем, что разработка промышленных роботов для российских компаний — это не основной, а дополнительный бизнес.
Разработчики и производители робототехники в РФ
Название компании и её местоположение
Направления разработок
География производства и потребления
«Аркодим», Казань
Промышленные роботы-манипуляторы (робот-сварщик, упаковщик, работник конвейера).
Производство: Казань, Новосибирск.
Потребители (пользователи): Москва, Ростов-на-Дону, Рязань, Новосибирск.
«Битроботикс», Москва
Первый российский промышленный дельта-робот — используют в отраслях FMСG (fast moving consumer goods — «товары повседневного спроса»).
В перспективе — роботы для кондитерской, молочной и мясоперерабатывающей промышленности, для производства бытовой химии, парфюмерии и косметики.
Производство: Москва.
Потребители: хлебозаводы «Простор» и «Черемушки» (г. Москва).
Aripix Robotics, Москва
Робот-манипулятор Aripix A1.
Производство: технопарк «Мосгормаш».
Потребители: заводы Ahmad Tea, «Москабель», «Иннотех», АО «ВОЛТАЙР-ПРОМ» — Волжский шинный завод.
Стартап «Экзоатлет», Москва
Российский проект мирового масштаба. Медицинские экзоскелеты для реабилитации людей после травм или инсульта.
Производство: Москва.
Потребители: 26 российских клиник, Южная Корея, ЕС, США, Япония
Promobot
Входит в тройку ведущих мировых производителей роботов для индустрии сервиса. Человекоподобные роботы с функцией общения, распознавания лиц и эмоций.
Производство: Москва.
Потребители: свыше 30 стран в которых роботы работают администраторами, хостес, музейными гидами, консультантами, консьержами в банках, бизнес-центрах, жилых комплексах, торговых центрах.
Ronavi Robotics (группа компаний «ТехноСпарк»), Москва
Робот-логистик, обеспечивающий перемещение больших грузов на складах без участия человека.
Производство: Москва, Нидерланды.
Потребители: РФ и Нидерланды.
ARDN Technology, Казань
Беспилотник Skyf — первый в мире промышленный дрон, поднимающий грузы до 250 кг.
Производство: Казань.
Потребители: Саудовская Аравия (доставка запчастей для нефтегазового гиганта Saudi Aramco), Вьетнам (перевозка грузов в порту), Япония (тушение пожаров в небоскребах и дроны-строители вместо подъемных кранов).
Таким образом, основная мировая тенденция в изменении представлений о современных машинах — усложнение их функций при общем уменьшении объёма, что позволяет им увеличивать КПД (коэффициент полезного действия) и производительность труда.
Состав машиностроительных производств
Машиностроение — сложное образование, включающее множество специализированных видов промышленной деятельности по производству и ремонту машин, механизмов и агрегатов.
Отрасли машиностроительного комплекса используют сходные заводские технологии и сырьё.
До 2003 года использовался Общесоюзный классификатор отраслей народного хозяйства, в котором машиностроение и металлообработку подразделяли на 37 отдельных отраслей и подотраслей, как, например, энергетическое, транспортное, тракторное и сельскохозяйственное, коммунальное, химическое машиностроение, производство подшипников и оборудования для целлюлозно-бумажной, пищевой и лёгкой промышленности, производство бытовых приборов.
В соответствии с современной классификацией (общий классификатор видов экономической деятельности — ОКВЭД), используемой при статистическом учёте работы предприятий, машиностроительный комплекс включает следующие производства:
- производство машин и оборудования, к которому относится производство механического оборудования (двигателей, турбин, насосов), оружия и боеприпасов, станков, оборудования для лесной промышленности и сельского хозяйства, прочих машин специального назначения;
- производство электрооборудования, электронного и оптического оборудования, которое включает производство электронных компонентов для радио, телевидения и связи, медицинские изделия, измерительные приборы и часы, оптические приборы, компьютеры, электромашины (трансформаторы, кабели, электродвигатели) и другое;
- производство транспортных средств и оборудования объединяет предприятия по сборке судов, машин для железнодорожного транспорта, летательных аппаратов, автомобилей, мотоциклов и велосипедов.
В географической науке при изучении территориальной организации машиностроительного комплекса с учётом особенностей, факторов и условий размещения производства применяется следующее деление.
Структура машиностроительного комплекса
Роль и значение машиностроения в экономике страны
Машиностроительный комплекс выполняет важнейшие социально-экономические функции. На его долю приходится более 20% стоимости промышленно-производственных фондов, около 30% объёма выпускаемой промышленной продукции и примерно треть занятого в промышленности населения. Для отраслей комплекса в целом характерен относительно высокий уровень заработной платы.
Машиностроительный комплекс обеспечивает научно-технический прогресс в экономике всей страны, поэтому его отрасли должны развиваться ускоренными темпами. Машиностроение относится к отраслям «авангардной тройки НТР»: производит орудия труда и таким образом обеспечивает комплексную механизацию и автоматизацию процессов производства, способствует повышению уровня и качества жизни населения. Механизация и автоматизация производства, в свою очередь, способствуют росту производительности труда и увеличению конкурентоспособности страны на мировом рынке.
Современная организация машиностроительного комплекса представлена производственными и научно-производственными объединениями, крупными акционерными обществами, корпорациями и машиностроительными холдингами. В начале 2010-х гг. для активизации машиностроительной деятельности по стратегическим направлениям, формированию государственного заказа и усилению контроля за состоянием отрасли в нашей стране были созданы объединённые машиностроительные корпорации: Государственная корпорация «Ростех», ПАО «Ракетно-космическая корпорация “Энергия”», Объединённая промышленная корпорация «Оборонпром», АО «Трансмашхолдинг», ПАО «Силовые машины», ПАО «Объединённые машиностроительные заводы», ПАО «Объединённая авиастроительная корпорация» и другие организации.
Машиностроение отличается широким развитием кооперационных связей с другими отраслями экономики. В результате кооперирования и сочетания основных факторов размещения на территории России сложились локальные машиностроительные комплексы. Особенно выделяются машиностроительные комплексы городских агломераций, сложившихся вокруг городов-миллионеров и крупнейших городов, например Московский, Санкт-Петербургский, Нижегородский, Новосибирский, Пермский, Екатеринбургский, Омский, Самарско-Тольяттинский, Казанский, Ростовско-Таганрогский, Волгоградский, Красноярский.
Основные технологии и сырьё в машиностроительном производстве
Базовые технологические операции на машиностроительных заводах похожи. Основные звенья — заготовка, механическая и термическая обработка, сборка, протекающие в различных цехах заводов. Кроме основных цехов машиностроительные заводы имеют и вспомогательные цеха (модельный, металлургический, ремонтно-механический), склады для сырья и полуфабрикатов и готовой продукции. Современные машиностроительные предприятия универсального типа имеют в составе собственное производство стали и проката, так называемую «малую металлургию», производство электроэнергии и тепла. Примерами могут служить крупнейшие машиностроительные предприятия Ленинградской, Свердловской области, Пермского края.
Структура машиностроительного предприятия
Заводы специализированного типа имеют в составе отдельные цеха и производства. Специализация создаёт условия для дальнейшего кооперирования производства и формирования крупных сборочных заводов, на которых из отдельных узлов и компонентов собирают готовые изделия. Для отраслей машиностроения, продукция которых отличается технологической сложностью, это единственно разумный способ организации производства, поскольку невозможно организовать выпуск всего необходимого для автомобиля или самолёта в рамках одного предприятия.
Основным сырьём для машиностроительных заводов служат чёрные и цветные металлы, их различные сочетания и сплавы. Предприятия металлургии выпускают сотни марок сталей: для отливок, нержавеющую, инструментальную, судостроительную, электротехническую, жаростойкую, низколегированную, конструкционную, подшипниковую. В машиностроении применяют специальные виды стекла, синтетические материалы (пластмассы, резинотехнические изделия), новые конструкционные материалы (керамику, композиты, углепластики), наноматериалы. Для конечной обработки готовых машин используют большое количество лаков и красок, терморегулирующие покрытия, напылители и другие материалы
Разнообразие сырья, потребляемого машиностроительным комплексом, способствует решению сразу нескольких важных задач: удешевление продукции, улучшение её свойств, снижение материалоёмкости, повышение производительности.
Вариант сборки машин зависит от вида производства: единичного, серийного или массового. Выделяют стационарную (стендовую) и подвижную (поточную) сборку. При стационарной сборке все детали и узлы подаются на собираемый пост (стенд). При подвижной сборке собираемые узлы последовательно перемещаются по всем постам в определённый промежуток времени. Поточная сборка осуществляется на конвейерах, скорость которых ограничивается физиологическими возможностями человека, не более 3,5 м/мин. При этом производство разделено на отдельные части, в пределах которых осуществляется какая-либо одна последовательная операция. Конвейеры чаще всего применяются для производства крупносерийной массовой продукции — автомобилей, колёсных тракторов, электробытовых приборов и в точном машиностроении — микроэлектронике, часовой промышленности, приборостроении.
География отрасли
Машиностроение относится к числу наиболее распространённых в территориальном отношении отраслей. В одних районах оно относится к отраслям специализации, то есть определяет промышленный профиль территории, в других удовлетворяет внутренние потребности населения и дополняет хозяйственный комплекс.
Машиностроение является ведущей отраслью России и сосредоточено в крупных центрах: Москве, Санкт-Петербурге, на Урале, в Поволжье, Западной Сибири. Самые крупные регионы развития машиностроения — Центральная Россия и Урало-Поволжье. На европейскую часть страны приходится 94% всей продукции отрасли, на азиатскую — 6%.
ИТОГИ
- Машиностроительный комплекс обеспечивает различным оборудованием и машинами все отрасли экономики. Имеет сложный состав, включающий более 70 отраслей. В числе главных: электроника, электротехника, вычислительная техника, робототехника, приборостроение, сельскохозяйственное и транспортное машиностроение, вагоностроение, самолётостроение, судостроение.
- Оптимальный вариант размещения машиностроительных предприятий — совпадение источников сырья с местами потребления готовой продукции.
- В России созданы условия для эффективного развития предприятий машиностроения: наличие собственной сырьевой базы и энергоносителей; развитая сеть транспортных и энергетических коммуникаций; высокий научный и производственный потенциал; необходимый образовательный уровень населения.
- Перспективы развития машиностроительного комплекса связаны с реализацией программ инновационного развития страны, увеличением объёмов государственного оборонного заказа. Разработаны стратегии развития отдельных отраслей машиностроения: станко-инструментальной и автомобильной отраслей, авиационной промышленности, нефтегазового, строительно-дорожного и коммунального, энергетического, тракторного и сельскохозяйственного, транспортного машиностроения, машиностроения для лёгкой промышленности.