Кто — кого?

Заколдованный треугольник

Много книг и статей посвящено одному из наиболее важных видов творческой деятельности человека — изобретательству. В них подробно разбирается, как тот или иной изобретатель работал над своим изобретением, что его натолкнуло на это изобретение, как возникла идея, как она обрастала плотью. Читателю становится ясно, как можно было бы изобрести паровую машину, телеграф, будильник или велосипед, если бы они еще не были изобретены.

К сожалению, никогда не было и до сих пор нет ни одной книги, которая объясняла бы, как изобрести что-нибудь новое, никому не известное. И беспокойное племя изобретателей действует самыми разнообразными методами. Изобретают поодиночке и коллективно, в рабочее время и вне работы, изобретают «по специальности» и не по специальности, в порядке служебного поручения и из любви к этому искусству.

Человек творит, изобретает, жертвуя своим временем, удобствами, подчас без всякой надежды на вознаграждение, иногда просто во вред себе. Ведь, пожалуй, нет ничего труднее, чем убедить окружающих в том, что вам удалось сделать не удававшееся другим или что вам удалось сделать это лучше, чем делали другие, подчас более квалифицированные, чем вы.

Официальное признание приходит в форме авторского свидетельства. А до этого умудренные опытом эксперты и рецензенты разных рангов всесторонне, объективно и, как правило, не торопясь изучают ваше предполагаемое изобретение, существо которого и заложено в заявке, получившей, допустим, № 754393.

Прежде всего им нужно выяснить, нет ли чего-нибудь похожего в 754 392 предыдущих заявках. Если что-то похожее есть, то надо выяснить, чем отличается предложенное вами от предложенного на пять-десять, а может быть, сто лет раньше. А затем начинается поиск ошибки в вашем изобретении, в результате которой появились эти отличия.

Если ничего похожего на ваше изобретение не нашлось, то начинается поиск ошибки, в результате которой появилось ваше изобретение, не похожее ни на какое другое.

Ошибку ищут во всех случаях. Все читающие вашу заявку заранее уверены, что любое изобретение если не старо, то уже наверняка ошибочно. Они твердо помнят, что человеку вообще, и изобретателю в частности, свойственно ошибаться. Их уверенность не лишена оснований, тем более что история науки и техники помнит, что порой ошибаются даже выдающиеся умы человечества.

Древнегреческий философ Аристотель учил, что скорость падения тел зависит от их веса. Согласно его учению шар весом в 10 килограммов падает в 10 раз скорее, чем шар весом в 1 килограмм. В течение почти двух тысяч лет никто не попробовал проверить на опыте это ошибочное утверждение. И только когда Галилей впервые проделал такие опыты, сбрасывая ядра разного веса с верхушки башни, и показал, что скорость падения тел не зависит от их веса, была исправлена эта «простая» ошибка.

Великий ученый древней Греции Клавдий Птолемей был, несомненно, выдающимся математиком и астрономом своего времени. Восемнадцать веков назад он написал трактат, получивший название «Альмагест», который полторы тысячи лет оставался непревзойденным образцом изложения астрономических знаний, но построенная им картина мира была неправильной. Величайшей ошибкой Птолемея была его уверенность в том, что Земля — центр мироздания. И так велик был научный авторитет Птолемея, что когда спустя тысячу с лишним лет Николай Коперник поместил Солнце в центр солнечной системы и причислил Землю к обычным планетам, вращающимся вокруг своей оси и вокруг Солнца, то эта картина мира его современниками была встречена с недоверием, как явно неправдоподобная. Даже ученым казалась совершенно фантастической мысль о том, что Земля вращается на манер волчка и в то же самое время мчится вокруг Солнца со скоростью 90 тысяч километров в час. Мы теперь знаем, что эти ученые ошибались.

В 1919 году выдающемуся английскому физику Эрнесту Резерфорду удалось впервые в мире расщепить ядро атома азота. В 1937 году на вопрос о том, когда его открытие найдет практическое применение, он ответил «никогда».

В 1938 году два немецких ученых, Отто Ган и Фридрих Штрассман, обнаружили, что атомы урана-235 можно расколоть, бомбардируя их нейтронами, движущимися со скоростью порядка 400 метров в секунду. При этом получился удивительный результат! Оказалось, что масса осколков несколько меньше массы, которая первоначально содержалась в ядре. Зато разрушение ядра сопровождалось выделением энергии. Ядро буквально взорвалось. Ничтожная масса, потерянная при таком взрыве, послужила источником гигантского количества энергии. Если только один килограмм массы полностью превратить в энергию, то это будет равносильно тому, как если сжечь 4 миллиона тонн угля!

Свыше десятилетия непрерывно и безотказно работает первая в мире атомная электростанция. Восемь лет назад вступил в строй первый в мире атомный ледокол.

Как мало времени понадобилось, чтобы опровергнуть неосторожное утверждение выдающегося ученого! Как недостоверны иногда бывают скептические прогнозы в отношении самых фантастических направлений науки!

Теперь вопрос о правильности исходной идеи, заложенной в основу вашего изобретения, решается в значительно более короткие сроки, и если он решен положительно, то тогда остается последний вопрос: «Есть ли практический смысл в изобретении?» Для того чтобы на него ответить, надо построить предлагаемый прибор, машину, автомат. Но решиться на постройку можно только в случае, если в изобретении есть практический смысл. Получается нечто вроде замкнутого круга, из которого эксперты и рецензенты подчас вообще не могут найти выхода.

А там, где торговля идеями распространена так же широко, как торговля товарами, на ниве изобретательства порой подвизаются проходимцы и авантюристы, выдающие чужое за свое, воображаемое за действительное, спекулирующие на самых удивительных «изобретениях» и «открытиях».

Хорошо известно, что после первой мировой войны германский экс-кайзер и генералиссимус Людендорф истратили огромные суммы, финансируя некоего Таузенда, который претендовал на открытие «секрета» алхимиков, якобы дающего простой способ получения золота.

В 1928 году, то есть на пятнадцать лет раньше, чем стала реальностью атомная бомба, уголовный преступник, называвший себя графом Гогенау, выступил на Международной конференции по топливу в Лондоне и объявил, что нашел способ использования внутриатомной энергии. Однако он исчез после того, как его биографией заинтересовался Скотленд-ярд.

Превосходной почвой, питавшей разного рода псевдоизобретателей и просто проходимцев, были «открытия» таинственных источников энергии.

В 1931 году один из таких «открывателей» вызвал целую сенсацию в Берлине, демонстрируя «энергетическое электрополе», под действием которого автомобили движутся без топлива, кролики растут вдвое быстрее, чем обычно. Германские концерны за право пользования этим «изобретением» выплатили «автору» свыше миллиона марок. В действительности же демонстрации этого проходимца перед директорами фирм были не больше чем цирковые фокусы.

В 1944 году уголовный суд Лондона осудил сразу четверых мошенников, организовавших компанию по использованию их «изобретения», благодаря которому двигатели работали без «чего-либо, напоминающего топливо», и пустивших в широкую продажу акции этой компании.

Число подобных примеров можно значительно умножить. Однако, пожалуй, достаточно говорить об ошибках непроизвольных и неизбежных и об «ошибках» умышленных. Раньше или позже их исправляют или разоблачают. А полезные изобретения, построенные на правильных идеях, так или иначе пробивают себе дорогу. Постепенно стихают голоса скептиков, не сумевших поначалу объективно оценить новое и сравнить его со старым, заведомо считавших, что «овчинка не стоит выделки».

А спустя еще некоторое время самое необычное становится привычным и естественным. И только изредка слышатся удивленные возгласы: «Как же люди обходились без спичек? Без стекла? Без электричества?»

В конце прошлого столетия одной из модных тем для фельетонистов служил автомобиль. В самых живых красках, ядовито и остроумно высмеивалась сложность и ненадежность его устройства по сравнению с «обычной» лошадью (разваливающийся на ходу автомобиль — постоянная деталь первых кинокомедий), удивительная «пища», которой он питался («таинственный» газолин вместо привычного овса), необходимость специальных дорог (посчитайте, сколько стоит такая дорога, да и зачем она нужна, когда уже есть железная дорога!). И чем более невежествен в области науки и техники был фельетонист, тем громче звучал его смех. Это можно понять!

Английскому ученому Чарльзу Дарвину принадлежат слова: «…обыкновенно не те, которые знают много, а те, которые знают мало, всего увереннее заявляют, что та или иная задача никогда не будет решена наукой».

Прошло немногим больше полусотни лет, и привычный автомобиль вытеснил с городских улиц и тысячекилометровых шоссе «морально устаревшую» лошадь.

Первые автомобили были буквально произведением технического искусства. Месяцы и годы кропотливого труда, непрерывных поисков конструктивных решений ответственных узлов и деталей, поиски материалов, способов обработки этих материалов — все это требовало каждый раз новых идей и исследований, каждодневного изобретательства.

Такими же произведениями искусства были первая электрическая лампочка и первая нить искусственного волокна, первое стальное перо и первая банка консервов, первые часы и первый радиоприемник.

Но как только становилось ясным, что этот «уникум» имеет право на жизнь, так начиналась работа по созданию машин, способных изготавливать миллионы автомобилей, часов, приемников. Непрерывным потоком текут десятки и сотни миллионов банок консервов и метров ткани, миллиарды спичек и перьев, кирпичей и электролампочек — предметов первой необходимости, без которых немыслима жизнь современного человека, и «мелочей», которыми он привык пользоваться, подчас даже не замечая их.

Творческая мысль человека не останавливается, не может остановиться до тех пор, пока она не находит материального воплощения: безразлично — идет ли речь о книге, картине или техническом изобретении.

Но вот работа над изобретением окончена, и перед ого автором, так же как перед писателем или художником, возникает всегда один и тот же вопрос: «Что скажут люди?»

Независимо от квалификации, пола и возраста, сознательно или бессознательно, изобретатель всегда пытается посмотреть на то, что он сделал, глазами других людей. Он заранее хочет знать, что они могут сказать по поводу его изобретения, и прежде всего он хочет знать, с каких позиций будут критиковать его изобретение. Ему это нужно знать обязательно, и мы постараемся ему помочь.

В большом и светлом углу пещеры заседает экспертный совет первобытного племени: идет обсуждение проекта нового боевого и охотничьего оружия под условным названием «дубина».

Автор изобретения — допустим, его звали Ум — был совсем не стар и не очень ловок в охоте; тем не менее пришлось именно ему предоставить первое слово, иначе было неизвестно, что следует обсуждать.

— Как известно, — начал он, — весь мир пользуется на охоте, в быту и в боях палками и камнями. Палка годится во многих случаях, но все-таки убить ею крупного зверя не удается даже лучшему охотнику племени. (Послышалось недовольное ворчание охотников.)

— Все знают, — продолжал Ум, когда сородичи затихли, — что даже женщина камнем может разбить самую твердую кость. Но воевать и охотиться камнем неудобно. Расстояние между охотником и зверем часто оказывается опасно малым. Что касается бросания камней, то этот способ, как показывает опыт, недостаточно точен; а кроме того, даже самый сильный охотник не может в течение нескольких дней таскать за собой достаточное количество камней.

Учитывая вышеизложенное, я предлагаю соединить палку и камень в одно целое — дубину. При этом охотник будет находиться на безопасном расстоянии от когтей и клыков зверя, сумеет нанести ему достаточно сильный удар, и на весь период охоты ему хватит всего лишь одного камня.

Ум замолчал. Первым заговорил главный колдун племени.

— Я подробно ознакомился с обсуждаемым предложением. Автор просто-напросто фантазер. Конечно, не плохо было бы иметь палку, соединенную с камнем. Но ведь каждому ясно, что сделать это совершенно невозможно. Видел ли кто-нибудь, чтобы камень соединился с камнем или палка с палкой? Никто не видел. Но все-таки соединение однородных предметов я еще могу себе представить. А ведь Ум предлагает соединять разнородные предметы (смех, крики: «Мальчишка!» «Болтун!»). Может ли соединиться шкура животного с кожей человека или рыба с водой? Я сам пробовал заклинать палку, чтобы у нее выросли пальцы, которыми бы она держала камень, но опыты кончились неудачей.

Ум в своем предложении приводит туманные рассуждения о жилах носорога, но они не относятся к сути дела и на них останавливаться не имеет смысла. Я считаю изобретение Ума абсолютно неосуществимым.

Затем слово взял самый сильный охотник племени. Это был добродушный первобытный человек, который хорошо знал свое дело.

— В изобретении Ума явно сквозит недооценка возможностей современных орудий труда. Лично я берусь убить палкой подходящих размеров любого изобретателя. Что касается рассуждений автора о необходимом запасе камней, то и тут он совершенно не прав. Единственно, что нужно, — это уметь правильно прицелиться и сильно бросить. Опыт показывает, что после хорошего броска обычно остается тщательно вытереть камень — и он снова готов к действию. Для настоящего человека самое главное — острый глаз и сильные руки. Так было, так есть и так будет всегда!

Я считаю это изобретение абсолютно ненужным. Автору пора заняться полезным делом. А если он будет упорствовать, то с ним надо поступить, как это у нас обычно принято.

Последним выступил самый хитрый член племени. Он сказал, что не может понять предмета спора. И камень, и палка, и жила существовали задолго до того, как Ум якобы изобрел так называемую дубину. Об этом все хорошо знают. По его мнению, совершенно безразлично, лежат ли палка, камень и жила по отдельности или они сложены вместе. Во всех случаях это все равно не больше чем хорошо известные камень, палка и жила, и, значит, предложение Ума не содержит абсолютно ничего нового.

Он добавил, что не хочет больше сидеть голодным и присоединяется к мнению охотника.

В те далекие доисторические времена все предложения обсуждались сразу в последней инстанции. А принятые решения выполнялись молниеносно. Через час изобретатель был съеден полусырым. Вместе с ним съели двух очевидцев, которые утверждали, что они видели дубину, а также одного из членов экспертного совета, который предлагал еще немного подумать об изобретении Ума. Вождь племени впоследствии говорил, что он давно не участвовал в таком плодотворном совещании.

С тех пор многое изменилось. Но остались неизменными три позиции, с которых рассматривается каждое новое изобретение: 1) возможность осуществления; 2) целесообразность; 3) новизна.

«Невозможно», «Не нужно», «Не ново» — три возражения, образующие заколдованный треугольник, из пределов которого должно вырваться любое предложение для того, чтобы стать изобретением.

Осенью 1949 года в Москве, в одной из комнат коммунальной квартиры старого дома, за письменным столом сидели двое. Шла неторопливая беседа о недостатках пешего туризма, о преимуществах «Беломора» перед «Казбеком», о том, правильно ли сконструирована полиграфическая машина — монотип и как переступает лапками муха, ползающая по столу.

Был выпит чай, докурена пачка папирос. И тогда хозяин, глядя на гостя через толстые стекла очков, сказал: «Хорошо было бы заняться чем-нибудь интересным. Оторвитесь от ваших бесполезных формул и попробуйте придумать какую-нибудь задачу, с которой может справиться конструктор средних лет и выдающихся способностей при условии, что ему все время будет мешать скептик, склонный к теоретическому анализу».

На это гость после недолгой паузы ответил:

— Даже придумывать не надо. Есть задача, которой давно пахнет в воздухе, но… На мой взгляд, она так сложна, что чем позже вы ею займетесь, тем меньше времени у вас останется, чтобы об этом пожалеть!

— Выкладывайте вашу задачу!

— Хорошо. Вы знаете, что сейчас детали, обладающие криволинейными профилями и поверхностями, обрабатываются на копировальных станках или на универсальных, оснащенных специальными приспособлениями и механизмами, пригодными для обработки деталей одного типа. Так вот. Для многих современных отраслей производства этот метод явно устарел. Задача состоит в том, чтобы создать автомат, который сумеет обработать любой профиль и любую поверхность без копиров, шаблонов, эталонов или специальных механизмов.

— Мы с вами инженеры, а не фокусники, — недовольно сказал хозяин. — Хотя, впрочем, у меня есть мысль…

Так началась одна из первых работ по созданию станков с программным управлением. Была сформулирована технологическая задача, которая поначалу казалась совершенно неразрешимой. Затем появились мысль, идея решения, первые наброски, расчеты, а затем проект станка.

Чтобы понять идею, положенную в основу его разработки, еще раз вернемся к методу копирования.

Представим себе, что киноаппаратом снят процесс обработки кулачка — детали, имеющей криволинейный профиль, — заснят процесс, в течение которого заготовка кулачка вращалась равномерно, а фреза двигалась то в одну, то в другую сторону, повторяя движения копировального ролика.

Рассмотрим отснятую ленту кадр за кадром. Мы увидим, что на каждом из этих кадров фреза (и заготовка, конечно) занимает новое положение, отличающееся на конечную величину от того положения, которое она занимала на предыдущем кадре. Чем медленнее движется фреза и чем больше снято кадров в единицу времени, тем меньшие расстояния отделяют два положения фрезы, зафиксированные на двух смежных кадрах. И все таки эти расстояния можно измерить хотя и малой, но конечной величиной.

Значит, на киноленте зафиксирован не полностью весь процесс движения фрезы. Непрерывное ее перемещение представлено как совокупность кадров, показывающих фрезу в ряде последовательных положений.

При воспроизведении заснятого процесса зритель воспримет совокупность этих положений как непрерывное перемещение. Мы уже знаем, что бесчисленное множество промежуточных положений, которые последовательно занимает фреза между двумя положениями, зафиксированными на смежных кадрах, будет восполнено за счет определенной инерции зрительного аппарата.

Так, может быть, траекторию инструмента, необходимую для обработки данного изделия, можно представить в виде ряда последовательных положений инструмента?

Тогда каждое из этих положений можно задать числом, характеризующим, скажем, расстояние между центром фрезы и центром обрабатываемого изделия. А совокупность таких дискретных чисел, задающих ряд опорных точек траектории, будет представлять собой программу работы станка, выраженную в цифровом виде.

В промежутках между опорными точками фреза, конечно, не будет перемещаться строго по заданной траектории. Но если опорных точек достаточно много и если вся система в целом правильно рассчитана и сконструирована, то отклонения фактической траектории от заданной будут меньше некоторой обусловленной величины, и изделие будет обработано с необходимой степенью точности. Представить всю программу работы автомата в виде ряда чисел — в этом состояла идея решения поставленной задачи.

Как же записать эти числа так, чтобы запись была достаточно удобна, не занимала много места и в то же время чтобы те устройства автомата, которым предстоит ее «прочитать» и «понять», были бы максимально простыми и надежными?

Условимся снимать наш кинофильм так, чтобы от кадра к кадру обрабатываемая заготовка поворачивалась каждый раз на одну и ту же величину, скажем, на 1°. При этом каждый раз будем определять расстояние, на которое за время очередного поворота должна сместиться фреза, чтобы нужным образом обработать соответствующий участок профиля. Эти расстояния и будут характеризовать опорные точки траектории инструмента. Мы получим программу работы станка в форме таблицы, состоящей из двух столбцов. В первом столбце будут указаны углы поворота заготовки; во втором — приращения расстояния между центром заготовки и центром фрезы.

Выберем какую-либо достаточно мелкую единицу перемещения, например 0,01 миллиметра, и поделим на нее величины приращений, стоящие во втором столбце таблицы. Выполнив это действие, запишем в третьем столбце таблицы программу в виде совокупности неименованных чисел; другими словами, запишем ее в цифровом виде.

А теперь возьмем прозрачную киноленту и станем ее равномерно перематывать с одного валика на другой по мере поворота заготовки. На каждом отрезке ленты, соответствующем повороту заготовки на 1°, нанесем черные черточки; причем число их каждый раз будем выбирать равным соответствующему числу, написанному в третьем столбце таблицы.

Понятно, что число черточек будет различным на различных участках ленты. Однако в пределах каждого из этих участков распределим их равномерно. В результате программа работы станка окажется записанной на ленте в виде совокупности черточек, определенным образом расположенных вдоль по ее длине.

Мы уже знаем, что такой способ записи чисел называют унитарным кодом. И еще надо предусмотреть на программной ленте сигнал, который бы говорил, в каком направлении (к заготовке или от заготовки) должен двигаться инструмент на том или ином участке обработки. Для этого, кроме строчки черточек, можно нанести вторую строчку с прозрачными или зачерненными участками в зависимости от нужного направления движения.

Теперь остается спроектировать станок так, чтобы каждая черточка на ленте вызывала перемещение инструмента на обусловленную величину и в нужном направлении. Тогда при равномерном вращении заготовки инструмент будет шаг за шагом двигаться то в одну, то в другую сторону, обрабатывая профиль. Какой бы сложной поверхностью ни обладало обрабатываемое изделие, программу его обработки всегда можно представить в виде строчек, несущих простые черточки, гуще или реже расположенные вдоль по ленте.

А теперь очень кратко о станке, конструкция которого была порождена этой идеей, обдуманной долгими осенними вечерами.

Программная лента склеивается в замкнутое кольцо так, что по окончании обработки одного изделия можно сразу приступить к обработке следующего.

Станок оснащен специальным лентопротяжным устройством. Продвижение ленты синхронизировано с вращением стола, несущего обрабатываемую заготовку.

Лента движется непрерывно, перемещаясь на один кадр при повороте стола на один условный интервал. При этом она проходит через считывающее устройство, состоящее из блока двух фотоэлементов и осветителя.

Специальный фонарь посылает луч света, освещающего обе строчки на программной ленте. В зависимости от того, попадает ли свет на черточки или промежутки, на прозрачные или непрозрачные участки, он проходит либо не проходит через ленту; соответствующие фотоэлементы либо дают, либо не дают импульс тока.

Затем эти электрические сигналы направляются в специальный исполнительный механизм — шаговый двигатель, который понадобилось сконструировать, чтобы обеспечить шаговые перемещения стола в соответствии с программными сигналами. Шаговый двигатель устроен так, что каждый из программных сигналов-черточек вызывает перемещение стола станка на один шаг. Черточку за черточкой считывает фотоэлемент — шаг за шагом движется стол.

Так шаговый двигатель обеспечивает подачу стола в любом направлении с переменным числом шаговых перемещений. В это время заготовка равномерно вращается, фреза ее обрабатывает.

Задачи системы управления в шаговой системе, как видите, чрезвычайно просты. Они сводятся фактически к усилению считанных сигналов и их адресованию механизмам обработки шагов и муфтам реверса. Вся система управления этим станком работает по простой разомкнутой схеме.

…Спустя полгода после памятной беседы проект станка был готов. А затем началось его обсуждение в различных инстанциях.

И как это всегда бывает при обсуждении сколько-нибудь сложного вопроса, мнения экспертов и рецензентов разделились.

Одни из них сказали, что цифровую систему управления использовать невозможно потому, что программа обработки детали потребует много километров ленты, а подготовка программы займет недели и месяцы расчетной работы. Кроме того, шаговый двигатель очень тихоходен и не позволит создать высокопроизводительный автомат. Они утверждали, что построить целесообразную шаговую систему цифрового управления станками невозможно.

Вторые сказали, что лента — это ухудшенный вариант копира и ее применение привело бы к большому и абсолютно ненужному усложнению метода копирования.

Третьи сказали, что использование лент, магнитов, зубчатых колес, черточек, а также перфолент, перфокарт, магнитных лент уже давно и хорошо известно: например, в телеграфных и других автоматах. Так что если предложение авторов и заслуживает внимания по существу, то, уж во всяком случае, не обладает никакой новизной.

Никто из экспертов не питал личной неприязни к авторам нового автомата. Каждый честно излагал свое мнение об этом предложении. Но все эти мнения решительно расходились как между собой, так и с мнением четвертых экспертов и рецензентов, считавших, что в предложении есть новое и разумное зерно и вполне целесообразно провести его опытную проверку.

Это не так уж удивительно. Каждое действительно новое изобретение несет элементы неизвестного, непроверенного, рискованного. Оно требует изменить привычные взгляды, отказаться от установившихся процессов, которые кажутся не такими уж плохими. А кроме того, в нем очень многое действительно несовершенно и требует доработок, переделок, опытной проверки. В этом смысле каждому изобретению свойствен ряд недостатков. Только в сознании авторов все эти недостатки полностью заслонены предполагаемыми преимуществами. В глазах же экспертов преимущества и недостатки стоят плотной толпой, крепко держась друг за друга. И эксперты смотрят на эту толпу с разных точек зрения, видят разное и по-разному оценивают увиденное.

Заколдованный треугольник действовал в точном соответствии со схемой «невозможно», «не нужно», «не ново».

Сложный и громоздкий механизм рассмотрения заявок на изобретения работал на холостом ходу. На отказ признать предложение изобретением авторы писали возражения, обоснованные с их точки зрения и необоснованные с точки зрения тех, кому они были адресованы. Вновь следовал отказ — по старым и новым мотивам, и снова — возражения. Отказ — возражения…

А в это время в цехе небольшого заводика, не имеющего отношения к станкостроению, кипела работа. Представьте себе, что вы решили из старой мясорубки, поломанного будильника, карманного фонаря, скоросшивателя, «вечной ручки», кастрюли и нескольких метров старой киноленты построить агрегат, полностью автоматизирующий все процессы приготовления фарша. Тогда вы получите приблизительное представление о том, что делалось в одном из углов цеха — там, куда переставили старый фрезерный станок, потерявший свой лоск и свою точность и уже давно оставшийся без дела.

Вокруг него иногда днем, а обычно вечером сновали конструктор в очках с толстыми стеклами, на плечи которого легла вся тяжесть задачи превратить израненного ветерана в чудо техники, и два-три энтузиаста, умиравших от любопытства узнать, возможно ли в действительности такое превращение. В ход шло все, и все средства считались годными. Редуктор от старой полиграфической машины, магнитные муфты, полузаконным методом добытые с соседнего станкостроительного завода, фотоэлементы и электромагниты, взятые в долг в соседних лабораториях.

Большинство слесарей и станочников, работавших в этом цехе, приблизительно знали, над чем шла работа, и видели, с каким энтузиазмом она делалась. Энтузиазм заразителен, и многие рабочие были всегда готовы помочь, когда нужно было изготовить недостающие детали и даже целые новые узлы, когда нужно было разбирать сморщенную и почерневшую от старости машину и собирать «чудо-автомат».

Всему приходит конец, и однажды наступил день, когда работа была окончена. Это было странное на вид сооружение. Вместо маховичка, которым обычно вручную поворачивали винт подачи, была укреплена большая металлическая коробка, а за станком высился деревянный ящик, из которого высовывались ролики с надетой на них кинолентой.

Окружающие, дабы не уязвлять самолюбия авторов, тактично называли это сооружение макетом станка. Как мало этот макет напоминал то, что рисовалось в проектах авторов и в их возбужденном воображении! Но одно оставалось незыблемым — идея нового изобретения.

Вручную и не очень аккуратно на ленту была нанесена вся программа обработки изделия — черточка за черточкой. А в металлической коробке, к которой сбоку был присоединен электродвигатель, скрывались механизмы, превращавшие каждую черточку в шаговое перемещение стола. И когда двигатель был включен и макет начал действовать, молча стоявшие вокруг него авторы и энтузиасты, инженеры и конструкторы из разных отделов и лабораторий, рабочие и сотрудники цеховой администрации вдруг перестали слышать стук электромагнитов и храповиков и скрипение лентопротяжки, перестали замечать текущее из всех зазоров масло и жалкий вид конструкции, собранной из аляповато изготовленных узлов, казалось бы не имевших совершенно никакого отношения один к другому.

Они перестали это слышать и замечать, потому что, несмотря на все, макет работал. Он работал, и карандаш, укрепленный вместо инструмента, чертил на картоне, заменявшем обрабатываемую заготовку, замысловатую кривую — ту самую, что была сначала записана числами в таблице, а затем черточками на ленте.

С памятного осеннего вечера 1949 года и до момента, когда начал работать первый макет, прошло шесть лет. А еще пару лет спустя на Всемирной выставке в Брюсселе был отмечен высшей наградой — премией «Гран при» — серийный образец созданного в Советском Союзе фрезерного станка, оснащенного шаговой системой цифрового управления. В его проектировании, постройке, доводке и отладке участвовали десятки и сотни инженеров и конструкторов, техников и механиков.

Руководили этими работами высококвалифицированные станкостроители, и в их числе те самые эксперты и рецензенты, которые не сразу сумели за несовершенствами первого предложения разглядеть скрытую в нем прогрессивную идею.

Этот станок совершенно не похож на первый макет. Он оснащен специальными электрическими шаговыми двигателями, способными выполнять сотни шаговых поворотов в секунду. Вся его конструкция продумана и рассчитана на автоматическое действие, устранены люфты и зазоры, к минимуму сведено трение во всех подвижных сочленениях, электронный узел управления обеспечивает высокую скорость расшифровки и передачи шаговым двигателям управляющих сигналов, а программа работы записана очень плотно невидимыми «штрихами» на магнитной ленте.

Но одно в нем осталось от первого макета неизменным — шаговый принцип действия, принцип, позволивший построить станок по простейшей разомкнутой схеме, исключившей необходимость иметь цепь обратной связи, хотя между задатчиком программы — лентой — и исполнительным механизмом — шаговым двигателем — нет жесткой кинематической передачи.

Создание шаговой системы цифрового управления — лишь небольшой эпизод в истории новых идей и техники цифрового управления станками. Но ведь каждая новая глава в истории техники всегда слагается из отдельных эпизодов, и автор выбрал для рассказа тот из них, который ему знаком в мельчайших подробностях.

К тому времени, когда был построен первый макет шаговой системы управления, над созданием станков с цифровым управлением работали ряд организаций в Советском Союзе и бесчисленное множество фирм за рубежом. Сначала единицами, затем десятками, и к сегодняшнему дню уже сотнями насчитываются различные системы цифрового управления станками — фрезерными, токарными, координатно-расточными, сверлильными, специального назначения. Построены они как по разомкнутой схеме — с использованием шаговых двигателей, так и по замкнутой схеме с цепью обратной связи.

Чем объяснить такой бурный разворот? Так ли уж нужны эти станки? Вот один пример.

Корпус современного самолета состоит из крупных монолитных деталей фасонной конфигурации, благодаря чему фюзеляж и крылья имеют такую изящную обтекаемую форму. Размеры этих деталей достигают иногда 20 метров в длину, причем для обработки некоторых из них методом копирования необходим комплект из трех различных копиров.

Одной из зарубежных самолетостроительных фирм подсчитано, что для обработки всех деталей корпуса тяжелого самолета нужно немногим меньше 2 тысяч копиров. Заготовки, которые будут обрабатываться по этим копирам, а также заготовки других деталей предварительно штампуются в специальных штампах. Таких штампов требуется 3–5 тысяч штук.

Помимо этого, при подготовке к производству каждого нового типа самолета требуется значительное количество шаблонов, которые служат для контроля при изготовлении самых различных деталей самолета. И если по каждому из копиров и штампов в дальнейшем будут изготовлено не одно, а несколько изделий и заготовок, в зависимости от количества выпускаемых, самолетов данного образца, то шаблоны, как правило, изготовляются всего лишь в одном-двух экземплярах. На один тип самолета обычно требуется 15–20 тысяч шаблонов.

Наконец, при наладке металлорежущих станков, ведущих обработку прочих деталей тяжелого самолета, требуется до 1000 различных кулачков. Время, которое необходимо только на обработку криволинейных профилей и поверхностей всей так называемой оснастки (штампов, копиров, кулачков, шаблонов), исчисляется сотнями тысяч часов и связано с затратой очень больших средств. А конструкции самолетов изменяются, как мы знаем, часто. При переходе к выпуску новой модели всю эту работу приходится начинать заново. И если не обеспечить высокий темп производства, то новый самолет окажется устаревшим еще до того, как кончится изготовление нужной для его производства оснастки.

Точно так же обстоит дело со многими деталями ракет и газовых турбин, современных приборов и радиоаппаратуры. Вот почему ученые и инженеры вынуждены искать решения, которые позволили бы автоматизировать процессы обработки деталей без изготовления копиров или специальных механизмов. Другими словами, не моделируя физическими средствами ту программу, по которой должен работать автомат.

И постепенно станки с цифровым управлением получают прописку в цехах заводов. Сначала это нежелательные жильцы — ведь они требуют повышенной заботы, пристального внимания и особого ухода. Они сложны по конструкции, густо оснащены электроникой. Они не наилучшим образом приспособлены к жизни в цеховых условиях.

А главное (самое главное!) — ведь раньше обходились без них. Значит, и в дальнейшем можно обойтись.

Но вот к новоселу присмотрелись, приноровились и наладили его для обработки самой сложной детали, на изготовлении которой всегда спотыкались в цехе. И вот тут новичок показал, на что он способен: в одну смену он изготовил столько деталей, сколько раньше цех не изготавливал за неделю.

К этому времени были рассчитаны программы на обработку трех других изделий, вызывавших крайнее неудовольствие технологов своей сложностью. И станок, не остыв от обработки одного изделия, уже начал обрабатывать вторые, третьи, четвертые.

Теперь уже не надо было для каждого из этих изделий заказывать в инструментальном цехе копиры, требуя, чтобы они были тщательно изготовлены с высокой точностью и из высококачественных материалов. Не надо было ломать голову над проектированием специальных механизмов, которые могли бы обеспечить то или иное движение инструмента относительно заготовки — разное для разных изделий.

Почти ничего не надо было менять в станке для того, чтобы заставить его вместо одного изделия обрабатывать совершенно другое. Из вычислительного центра в цех приносили магнитную ленту, на которой была записана программа обработки нового изделия. Ее устанавливали на пульте управления, включали станок, и он принимался за обработку нового изделия.

И если в действительности эта картина выглядела далеко не так просто, как мы сейчас рассказали, то тем не менее решение приспособить числа для управления станками было хорошей догадкой, было полноценным изобретением. Пусть вначале несовершенное и опробованное лишь в самых грубых макетах — оно содержало рациональное зерно. Это зерно не могло не быть замечено и скоро начало давать ростки, а затем и плоды — станки, построенные с использованием новых идей. Показав себя в деле с лучшей стороны, они из нежданных и непрошеных гостей вскоре становятся самыми желанными.

Сначала единицы, затем десятки, сотни, а теперь тысячи станков с цифровым управлением трудятся в цехах заводов. Появляются все новые и новые автоматы и целые автоматические линии с цифровым или, как обычно говорят, с программным управлением. На этажерке современных автоматов они располагаются почти на самых высоких полках.

Но и у этих автоматов, как и у всех других, есть свои «предки». О них пойдет рассказ в следующей главе. Он будет тем более полезен, что многие из этих «предков» до сегодняшнего дня честно и самоотверженно работают на благо человеку и, наверное, все так же будут работать не один десяток лет.