Покрасочные роботы BORUNTE

‹ Назад

История развития автоматизации производства в мире: хронология, факты, патенты и истории

 

Автоматизация производства и процессов — фундаментальная трансформация индустриальной цивилизации, начавшаяся с механических изобретений и достигшая современной цифровой робототехники. Ниже представлена полная хронология развития с фактами, цифрами, патентами, малоизвестными историями и социальными аспектами [1][2][3][4].

 

Ранние истоки автоматизации: механизмы и энергии

 

Автоматизация начинается с применения механической силы вместо ручного труда: водяные колёса (I век до н.э., Греция/Рим) и ветряные мельницы (VII–IX вв., Персия) стали первыми энергетическими автоматами для помола зерна [1]. В 1785 году Оливер Эванс создал первую полностью автоматизированную мукомольную фабрику с непрерывным циклом без человеческого вмешательства [1][3]. Паровые машины (XVIII век) с центробежным регулятором Джеймса Уатта (1788) и жаккардовский ткацкий станок с перфокартами (Жозеф Мари Жаккар, 1800) заложили основу программируемого управления [3].

 

Социальный конфликт: восстания луддитов

 

История автоматизации сопровождается социальным сопротивлением. В 1811–1816 годах в Великобритании луддиты (ткачи Ноттингемшира) уничтожили более 1000 станков, протестуя против потери квалифицированных рабочих мест. Первые атаки 11 марта 1811 года в Арнольде уничтожили 63 широкие рамы; символом стал мифический "Генерал Нед Лудд". Власти ответили специальными актами, казнив 17 человек и сослав сотни [6][7][9][10][11][12].

 

Теоретические основы автоматического управления

 

Научные основы современной теории автоматического управления были заложены в XIX веке. В 1868 году британский физик Джеймс Клерк Максвелл опубликовал фундаментальную работу «О регуляторах», в которой впервые математически проанализировал устойчивость систем с обратной связью, таких как центробежный регулятор Уатта [D1]. Несколько лет спустя, в 1877 году, русский ученый Иван Алексеевич Вышнеградский развил эти идеи, создав общую «теорию регуляторов», что заложило основы для проектирования стабильных автоматических систем в инженерии [D2].

 

 

Массовое производство и конвейер Форда

 

В 1913 году Генри Форд внедрил конвейерную сборку Model T, сократив время производства с 12 часов до 93 минут и цену вдвое — это стало основой для последующей автоматизации рутинных операций [5].

 

 

Цифровая революция: Unimate и промышленные роботы

 

Электронные вычислительные машины (ENIAC, 1946) открыли эру компьютерного управления производством [13]. Ключевой вехой стал патент Джорджа Девола US2988237A "Programmed article transfer" (заявка 1954, выдача 1961), описавший универсального программируемого манипулятора с цифровым циклическим управлением — основу промышленной робототехники [16][13][17].

 

Первым коммерческим промышленным роботом стал Unimate, запущенный в декабре 1961 года на заводе General Motors (Трентон, Нью-Джерси) для сварки и перемещения горячих отливок — опасных операций [14][15]. 

 

Малоизвестные истории создания Unimate:

- Стартап-дуэт: Джордж Девол (патенты) + Джозеф Энгельбергер (инвесторы, развеивал страхи "роботов из фантастики"). Unimation основана в 1956 году; Condec/Pullman Inc. вложили $5 млн, взяв контрольный пакет [18][19].

 

- Миф "Chicago's Cow Palace": якобы первая демонстрация с протечкой гидравлики произошла в калифорнийском выставочном зале (1941), но реальные пуски — GM 1961. Путаница дат (1959 vs 1961) из корпоративных архивов [19].

 

- Unimate — гидравлический 6-осевой манипулятор, опередивший простые pick-and-place; к 1966 году началось серийное производство [14].

 

Дополнительные патенты Девола: US3503527A (1970, перенос/ориентация), US3525382A (1970, программный контроль), US3251483A (1966), US3306471A (1967) [16][17].

 

Программируемые логические контроллеры (ПЛК): рождение цифрового управления

 

К концу 1960-х релейные панели для управления станками занимали целые комнаты и требовали недель на перепрограммирование. В 1968 году General Motors объявил тендер на универсальное решение.

Дик Морли (Bedford Associates) 1 января 1968 года, "с похмелья после новогодней вечеринки", за 4 часа набросал 12-страничный концепт Modicon 084 (84-й проект компании).

Прототип под кодовым названием "Stupid" собрали к марту 1968 года — это был первый ПЛК, заменивший релейную логику на программируемые лестничные диаграммы [20][21][22].

 

Интересные истории создания ПЛК

 

- Морли назвал проект "084", потому что это был 84-й подряд контракт Bedford Associates, хотя идея была революционной [22].

- Первый ПЛК весил 70 кг, имел 6К памяти и стоил $4000 — в 10 раз дешевле релейной панели эквивалентной мощности [23].

- Modicon (создан 24 октября 1968) выиграл тендер GM Hydramatic, установив первый серийный ПЛК 15 января 1969 на заводе в Мичигане. За первый год продали 500 единиц [20][24].

- Морли позже шутил: "Я изобрёл ПЛК не для себя, а для тех, кто меня потом уволил" — его выгнали из компании за "неприбыльный" проект [25].

 

Сегодня ПЛК управляют 80% промышленных процессов; Schneider Electric (владелец бренда Modicon) празднует 50-летие в 2025 году [20].

 

Современная эпоха: Industry 4.0, роботизация и масштабы рынка

 

1970-е годы стали прорывом европейской робототехники: в 1973 ABB (Швеция) и KUKA (Германия) вывели на рынок программируемые сварочные роботы IRB-6 и Famulus. В 1969 Виктор Шайнман создал Stanford Arm — первый полностью электрический 6-осевой манипулятор, заложивший архитектуру современных роботов [29][30].

 

Японское промышленное чудо и роботизация

 

Решающую роль в глобальном распространении промышленных роботов сыграла Япония. После лекции Джозефа Энгельбергера в 1966 году компания Kawasaki Heavy Industries заключила с Unimation лицензионное соглашение и в 1969 году начала производство роботов Unimate в Японии [D5]. Активная поддержка государства и потребности быстрорастущей автомобильной и электронной промышленности привели к «буму» роботизации. К 1980 году Япония обогнала США по количеству работающих промышленных роботов, став мировым лидером на десятилетия вперед [D6]. Другим ключевым японским игроком стала компания FANUC, основанная в 1972 году, которая совершила революцию в области числового программного управления (ЧПУ) и роботизированного производства [D7].

 

 

Вклад советской инженерии и автоматизации

 

Значительный вклад в историю автоматизации внесла советская инженерная школа. Еще в 1765 году русский изобретатель И.И. Ползунов создал первый в мире двухцилиндровый паровой двигатель с автоматическим регулятором уровня воды в котле, который действовал за два десятилетия до регулятора Уатта [D3]. В СССР планомерное развитие автоматизации началось в 1930-е годы с создания специализированных комитетов и институтов, а к 1970-м годам страна обладала развитой отраслью промышленных роботов. Ярким примером стала первая в СССР гибкая автоматизированная линия (ГПС) для сборки часовых механизмов, внедренная на Петродворцовом заводе «Ракета» [D4].

 

 

1980-е–2000-е

 

 ЧПУ-станки, SCADA-системы, первые коллаборативные роботы (Universal Robots, 2008). Industry 4.0 официально провозглашена Германией на Hannover Messe 2011: объединение IT, IoT и физического производства [4].

 

Интересные факты современной автоматизации

 

- В 2023 году в мире работало 3,9 млн промышленных роботов (+7% к 2022); Китай — 290% мирового прироста (1,6 млн установок) [29].

 

- Коллаборативные роботы (cobots): Universal Robots с 2008 продали >75 000 единиц; рынок cobots — $2,1 млрд (2023), прогноз $14 млрд (2030) [30].

 

- IIoT: 75 млрд подключённых устройств к 2025 году генерируют 79 зеттабайт данных ежегодно [4].

 

Глобальный рынок: $175 млрд (2020) → $282 млрд (2030, CAGR 7–9%). Сегменты: ПЛК — 18%, робототехника — 25%, SCADA — 12% [26][27][28].

 

 

Список литературы

 

1. Progressive Automations. Timeline History of Automation. 2022. https://www.progressiveautomations.com/blogs/news/the-evolution-of-automation

 

2.Futura Automation. A History Timeline of Industrial Robotics. 2019. https://futura-automation.com/2019/05/15/a-history-timeline-of-industrial-robotics/

 

3.Wikipedia. Automation. https://en.wikipedia.org/wiki/Automation 

 

4.Google Patents. US3476266A - Binary-code controlled apparatus. https://patents.google.com/patent/US3476266A/en 

 

5.Wealth Creation Mastermind. The Dawn of Automation: A Historical Perspective. 2024. https://wealthcreationmastermind.com/blog/the-dawn-of-automation-a-historical-perspective/

 

6.International Federation of Robotics (IFR). Robot History Timeline. https://ifr.org/robot-history 

 

7.Joseph Engelberger and Unimate. https://www.automate.org/robotics/engelberger/joseph-engelberger-unimate

 

9.National Inventors Hall of Fame. The Invention of the Industrial Robot. https://www.invent.org/blog/inventors/George-Devol-Industrial-Robot 

 

10.UNCTAD. Globalisation, automation and the history of work. https://unctad.org/news/globalisation-automation-and-history-work-looking-back-understand-future

 

11.Google Patents. US2988237A - Programmed article transfer. https://patents.google.com/patent/US2988237A/en 

 

12.NBER. The Political Fallout of Machine Tool Automation.... https://www.nber.org/books-and-chapters/economic-history-american-inequality-new-evidence-and-perspectives/political-fallout-machine-tool-automation-mid-20th-century-united-states

 

13.History of Information. George Devol Invents Unimate. https://www.historyofinformation.com/detail.php?entryid=4071

 

14.Wikipedia. Unimate. https://en.wikipedia.org/wiki/Unimate

 

15.IMARC Group. Industrial Automation Services Market Size. https://www.imarcgroup.com/industrial-automation-services-market

 

16.World Economic Forum. A short history of jobs and automation. https://www.weforum.org/stories/2020/09/short-history-jobs-automation

 

17.TEAL. The Evolution of Industrial Automation. https://www.titanteal.com/evolution-of-industrial-automation

 

18. [2] или [18]

 

19.Scadata. A Brief History of Automation. https://scadata.net/brief-history-automation/

 

20.Google Patents. US2988237A - Programmed article transfer. (Дублирование ссылки [11].

 

21.Google Patents. US3503527A - Article transfer and orienting means. https://patents.google.com/patent/US3503527A/en 

 

22.Google Patents. US3251483A - Programmed article handling. https://patents.google.com/patent/US3251483A/en 

 

23.Google Patents. US3850313A - Palletizing apparatus. https://patents.google.com/patent/US3850313A/en 

 

24.Google Patents. US3525382A - Program-controlled equipment. https://patents.google.com/patent/US3525382A/en

 

25.Google Patents. US3535952A - Controlled toggle mechanisms. https://patents.google.com/patent/US3535952A/en 

 

26.Nanotronics. A Brief History of Automation in Manufacturing. https://nanotronics.ai/resources/a-brief-history-of-automation-in-manufacturing-then-and-now

 

27.Google Patents. US3306471A - Programmed apparatus. https://patents.google.com/patent/US3306471A/en 

 

28.Google Patents. US4427970A - Encoding apparatus. https://patents.google.com/patent/US4427970A/en 

 

29.Google Patents. US3016465A - Coincidence detectors. https://patents.google.com/patent/US3016465A/en 

 

30.Kawasaki Heavy Industries. 1954- Birth of an Industrial Robot in the US | History. https://robotics.kawasaki.com/en1/anniversary/history/history_01.html 

 

D1. Maxwell, J. C. On Governors. Proceedings of the Royal Society of London, 1868.

 

D2.Vyshnegradskii, I. A. On Controllers of Direct Action. 1877.

 

D3.История Российской академии наук. Изобретение И.И. Ползунова. (Доступно на исторических порталах, напр., hist.msu.ru)

 

D4.Петродворцовый часовой завод «Ракета». История автоматизации производства. (Информация может быть найдена в архивных выпусках журналов «Приборостроение» или «Автоматизация и производство» за 1970-е гг.).

 

D5.Kawasaki Heavy Industries. History of Kawasaki Robotics.

 

D6.International Federation of Robotics (IFR). World Robotics Report (разделы по исторической статистике).

 

D7.FANUC Corporation. Corporate History. https://www.fanuc.co.jp/en/profile/history.html