Другим важным условием автоматизации остается создание более совершенного инструмента или того агрегата, на который и возлагаются технологические функции машины. Оба эти условия взаимосвязаны: введение в практику новых более совершенных рабочих органов стимулирует разработку более совершенных механизмов, а это влечет за собой дальнейшую экономию времени.
Процесс автоматизации имеет «скачкообразный» характер. Всякий раз, когда повышение технологической производительности приближалось к тем значениям, когда становилось бессмысленным дальнейшее ее увеличение, на смену появлялась новая машина. Она давала более высокую производительность благодаря частичной или полной автоматизации рабочего процесса. Это, в свою очередь, порождало новый скачок в повышении технологической производительности, который требовал дальнейшего развития — совершенствования исполнительного механизма за счет сокращения затрат времени.
В настоящее время машины автоматического действия работают в самых различных отраслях промышленности — в машиностроении, металлургии, полиграфии и т. д. Автоматы различаются не только по виду промышленности. Как правило, они являются машинами специализированного назначения в отличие от универсальных машин и станков, поэтому какое-либо производство может иметь значительно больше автоматов, чем оно имело бы универсальных машин.
Однако, несмотря на большое различие технологических процессов и машин автоматического действия, обслуживающих какой-либо технологический процесс, их структура остается принципиально подобной, а все видоизменения заключаются в комплектах механизмов, предназначенных для выполнения операций рабочего цикла, в способах крепления обрабатываемого материала и обрабатывающего инструмента. Во всех машинах автоматического действия имеются группы механизмов, выполняющих подобные функции: распределительный вал с системой кулачковых механизмов, предназначенных для выполнения операций paточные механизмы, передающие движение от распределительного вала, поворотно-фиксирующие механизмы, механизмы питания, механизмы управления, механизмы привода. Эти группы механизмов свойственны почти всем технологическим машинам автоматического действия. Такое подобие в структуре — следствие того, что в основу создания автоматов положены цикличность работы и автоматизация рабочих и холостых ходов.
С точки зрения использования рабочего времени различаются автоматы непрерывного и дискретного (прерывистого) действия. В первом случае весь технологический процесс представляет собой поток, в который поступают сырье и заготовки и который завершается выходом готовой продукции, и поэтому автоматы непрерывного действия по своим качественным характеристикам лучше автоматических машин прерывного действия.
Тем не менее производственные операции, в результате которых получается определенная продукция в виде изделий или же непрерывных лент выработанного материала, не могут обеспечить завершение производственного процесса, если его конечным результатом является сложное изделие, состоящее из большего или меньшего числа разнородных собранных вместе деталей и испытанное на пригодность в конечном виде. Нужна еще автоматизация подачи изделий и материалов, автоматизация сборки. Во многих случаях производственной практики нужна еще механизация и автоматизация трудоемких и тяжелых работ.
Есть и специальные случаи: сборка готового изделия может производиться при очень больших скоростях, превышающих возможности операторов и их внимательность; размеры собираемых деталей могут быть настолько малыми, что оператор, если и может осуществить сборку, то очень медленно, а это экономически невыгодно; операции могут производиться в среде, являющейся опасной для здоровья оператора или даже для его жизни. Во всех этих случаях в производственный цикл вводятся машины автономного действия— роботы и манипуляторы.
В подавляющем большинстве машин, предназначенных для транспорта, передвижение по поверхности осуществляется с помощью колес. Но встречаются такие случаи, когда или по причине больших габаритов машины, или по причине отсутствия специально подготовленной дороги, или при передвижении по сильно пересеченной местности, или по какой-либо иной причине невозможности использовать колесный ход, переходят к шагающим машинам. Все эти машины ведут «свой род» от знаменитого шагающего механизма Чебышева.
И наконец, существует очень большая группа механизмов, которые могут заменять действие некоторых органов человека (протезы) или выполнять некоторые физиологические функции (искусственные внутренние органы человека). С последней группой механизмов «соседствует» большая группа машин, относящихся к медицинской технике.
К перечисленным группам машин и механизмов относятся не все возможные искусственные приспособления, но во всяком случае большая часть той механической техники, которая характерна для современного периода развития производства и общества, укладывается в пределы этих групп. При этом очень важным обстоятельством является то, что автоматы, машины автономного действия, медицинские и иные машины, относящиеся к разбираемым здесь группам, могут агрегироваться с теми вычислительными машинами, речь о которых была выше.
Анализируя развитие машин во второй половине XX в., И. И. Артоболевский пришел к выводу, что следует видоизменить и пополнить само определение машины, приведя его в соответствие с современным положением учения о машинах. Исходя из этого, он предложил следующую формулировку: машина есть устройство, создаваемое человеком для изучения и использования законов природы с целью облегчения физического и умственного труда, увеличения его производительности и облегчения путем частичной или полной замены человека в его трудовых и физиологических функциях. Иначе говоря, машина есть устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации.
Как уже говорилось, первые роботы появились в виде человекообразных фигур, или кукол, исполнявших одну или несколько функций, сперва не имевших отношения к производственной деятельности. Появление на сцене манипуляторов было более драматичным: первые эксперименты с радиоактивными веществами и поиски критических величин, достаточных для начала цепной реакции, приходилось выполнять вручную. Последствия этого известны, а изобретение манипуляторов было ответом на эту новую и очень срочную задачу, поставленную техникой. Вторым важным потребителем «механических рук» оказались глубоководные исследования. В дальнейшем было установлено, что в ряде технологических процессов автономно действующий механизм может с успехом заменить человека.
Параллельно шли исследования по созданию кибернетических машин, в которых идеи конструирования машин автоматического действия сочетались с идеями кибернетики. Первыми среди них были медицинские диагностические машины. Как оказалось, эти машины стало возможным приспособить и для решения задач технической диагностики: подобная методика обусловила и подобие при создании технических средств. Было установлено, что диагностический процесс является не статическим, а динамическим. Динамическая процедура диагноза, как писали авторы первых диагностических машин, начинается с простых исследований, затем на основании полученных данных проводится диагностическая оценка. Если оказывается, что данных недостаточно, то система указывает, какое следующее испытание из группы более точных следует произвести. Если на основании результатов, полученных от нового испытания, можно окончательно поставить диагноз, то испытание прекращается. В противном случае опять указывается испытание, вносящее дополнительную информацию. Таким образом, диагностический процесс включает в себя как оценку медицинской информации, так и управление собственно процессом диагноза.
Создание диагностических машин явилось лишь началом: в дальнейшем это направление развилось в чрезвычайно большую область специального машиностроения. При этом весьма характерно, что развитие и совершенствование таких машин идут параллельно с изучением самого человека. В этом направлении, как и во многих других, по-видимому, предела человеческого познания нет.