При этом ИИ - действительно обоюдоострый меч, его "мышление" не полностью прозрачно для его создателей. Но именно в этом и заключается суть: Ценность ИИ и его опасность - в его способности удивлять, находить "решения" проблем, которые ускользают от человеческого разума, и действовать в соответствии с ними.
Аддитивное производство: Делать больше и лучше с меньшими затратами
Аддитивное производство (АМ), часто называемое "3D-производством" (или "3D-печатью"), обещает стать началом четвертой промышленной революции. Первая промышленная революция возникла в конце 1700-х - начале 1800-х годов и ознаменовалась изобретением парового двигателя, ткацкого станка и телеграфа. Эти достижения заложили основу для первой волны экономической глобализации. В конце 1800-х годов появление телефона и беспроводной связи (радио) еще больше расширило возможности коммуникации, а изобретение лампочки и электродвигателя позволило странам использовать огромный потенциал электричества. Внедрение Генри Фордом первого сборочного конвейера в 1913 году сделало Вторую промышленную революцию революцией "массового производства", сократив время создания автомобиля модели Т более чем на две трети.
После Второй мировой войны, с изобретением интегральной схемы и рождением полупроводниковой промышленности, началась Третья промышленная революция. Начиная с 1970-х годов, такие изобретения, как персональный компьютер, а затем Интернет, сделали оперативный доступ к большим объемам информации повсеместным. В производственном секторе многое из того, что раньше выполнялось с помощью механических процессов, стало автоматизированным благодаря компьютерным системам и робототехнике. Именно в это время, в 1981 году, впервые появилась 3D-печать с использованием процесса, известного как "стереолитография".
На начальном этапе AM-машины могли печатать только одним материалом одновременно, что значительно ограничивало их ценность. Постепенно 3D-принтеры приобрели способность использовать несколько материалов одновременно. Хотя в ранних процессах AM использовались только пластмассы, современные 3D-принтеры могут легко соединять множество материалов, позволяя изготавливать различные композиты. Сегодня существуют 3D-принтеры, которые могут печатать более чем из 100 материалов. Расширение возможностей процесса аддитивного производства недавно привело к экспериментам с органическими материалами.
Некоторые считают, что мир стоит на пороге потенциальной четвертой промышленной революции, основанной на цифровом производстве и "умном" производстве. Одним из предвестников революции является замедление процесса перемещения производства из стран с развитой экономикой в страны с низкой себестоимостью. Это обусловлено двумя основными тенденциями: ростом производительности труда в высокоразвитых индустриальных обществах благодаря передовой робототехнике и искусственному интеллекту, а также растущей способностью 3D-печати относительно дешево производить товары на заказ в любое время и в любом месте.
Аддитивное и субтрактивное производство
Используя цифровые инструкции и укладывая последовательные слои сырья, 3D-производство создает твердый трехмерный объект. Существует несколько методов 3D-печати, включая струйную подачу материала, сплавление порошкового слоя и фотополимеризацию. Выбор метода зависит от печатаемого изделия, его технических характеристик и качества, выбора материалов и скорости производства.
Аддитивное производство представляет собой фундаментальный переход от субтрактивного производства (СМ), которое доминировало в производстве во время предыдущих промышленных революций. Субтрактивное производство обеспечивает массовое производство продукции с высокой скоростью, но при этом образуется значительно больше отходов, чем при АМ, и оно более ограничено в отношении структур, которые оно может создавать. Благодаря сокращению времени, необходимого для изготовления оснастки и сборки изделий, сокращению сроков производства и минимизации материальных отходов, аддитивное производство может повысить скорость инноваций, расширить специализацию и повысить эффективность цепочки поставок.
Рассмотрим разницу между AM и SM в производстве такого инструмента, как молоток. При субтрактивном производстве берется блок сырья и удаляется лишнее, пока не останется готовый продукт, оставляя значительные отходы в качестве побочного продукта. Процесс AM просто добавляет материал, необходимый для создания молотка, что делает производство более эффективным и менее расточительным. Более того, аддитивное производство предлагает "сложность бесплатно". При субтрактивном производстве повышение сложности конструкции увеличивает затраты. При использовании AM-принтера затраты на производство сложных объектов примерно одинаковы с простыми. После завершения цифрового проектирования создание сложной формы не требует больше времени, навыков или затрат, чем печать простого куба.
Аддитивное производство также может создавать объекты, которые невозможно создать с помощью субтрактивных производственных процессов. Процесс послойного нанесения добавок на 3D-принтере позволяет конструктору оптимизировать прочность, долговечность и другие свойства материала детали, что делает возможным производство широкого спектра новых материалов с изменяемыми свойствами, такими как жесткость и проводимость. В аэрокосмической промышленности, например, часто отдается предпочтение материалам с высокой прочностью и низким весом. Используя 3D-печать, производители могут выточить детали, чтобы сделать самолет более легким и экономичным. Экономия веса может выражаться в экономии на потреблении топлива или увеличении дальности полета, скорости или полезной нагрузки оружия. В отличие от СМ, с помощью АМ можно изготовить деталь, обладающую большей прочностью материала только там, где она необходима, и меньшей там, где ее нет.
Таким образом, АМ также облегчает изготовление сложных компонентов, например, включающих соты. Более того, сложные механические детали, такие как набор шестеренок, могут быть изготовлены без необходимости сборки составных частей. Например, компания GE Aviation изготовила более 45 000 топливных форсунок для реактивных двигателей с помощью 3D-печати. Сопла производятся как единый компонент, а не собираются из почти двух десятков отдельно отлитых деталей при субтрактивном производстве. Когда компания Boeing применила АМ к воздуховоду системы контроля окружающей среды истребителя F-18, шестнадцать составных частей были сокращены до одной. Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) использует 3D-печать для изготовления деталей для своих ракетных двигателей. Возможно, еще более впечатляющим является тот факт, что американская компания Aerojet Rocketdyne успешно построила и испытала двигатель, который обычно включает в себя десятки деталей, используя только аддитивное производство. Однако версия AM состояла всего из трех компонентов: инжектора и купола в сборе; камеры сгорания; горла и сопловой секции.
Наконец, дизайн и спецификации компонента могут быть изменены, а новый продукт произведен гораздо быстрее и с гораздо меньшими затратами с использованием АМ по сравнению с субтрактивным производством, особенно в случаях, когда требуется переналадка. Сегодня аддитивное производство выпускает широкий спектр продукции, от подошв для спортивной обуви Adidas до запасных частей для ядерного оружия и Международной космической станцииИ, похоже, мы находимся только в начале пути, который может проделать эта новая форма производства. Ведущие военные страны мира могут добиться значительных улучшений в разработке и производстве систем, логистике и готовности.
Последствия
Аддитивное производство может дать значительную экономию затрат при разработке и производстве военных систем. Как упоминалось ранее, уменьшая потребность в дорогостоящих традиционных производственных мощностях и снижая стоимость рабочей силы, АМ может помочь оборонно-промышленной базе (ОПП) добиться существенного повышения эффективности, высвобождая значительные ресурсы для решения других военных приоритетов. Избегая расходов, связанных с созданием уникальной оснастки и оборудования, АМ может производить модификации быстрее и дешевле, чем традиционные производственные процессы. Это может сократить циклы проектирования, помогая военным более эффективно адаптироваться в условиях турбулентной угрозы.
По сравнению с процессами SM, аддитивное производство может сэкономить значительное количество энергии, как в процессе производства, так и в созданном продукте. Это особенно актуально для отраслей, где требуются малосерийные и дорогостоящие детали, например, в аэрокосмической, военной и ядерной отраслях. Это достигается путем устранения этапов производства, сокращения потерь сырья, повторного использования побочных продуктов и производства более легких, более экономичных компонентов. Рассмотрим, например, производство спутников. Спутники, а также ракеты-носители, которые поднимают их в космос, требуют тщательно продуманных деталей, чтобы снизить вес до абсолютного минимума и при этом экономить дефицитное пространство для полезной нагрузки. Более того, многие детали спутников и ракет-носителей требуются в очень малых количествах, что делает их изготовление с использованием субтрактивных технологий производства, требующих дорогостоящих станков, очень дорогим. Часто такие детали могут быть изготовлены быстрее и относительно дешевле с помощью аддитивного производства.