Взор в будущее. Почему японцы предпочитают использовать роботов, а американцы — нет

Устремляя свой взор в будущее, японские предприятия возлагают большие надежды на более широкое использование роботов в производстве. Что если роботы не окупят быстро их инвестиции? Роботы представляют собой превосходную возможность повысить качество производства и компенсировать растущие затраты на рабочую силу.

На заводе, где Matsushita Electric производит видеомагнитофоны Panasonic, роботы наматывают провода, которые в 16 раз тоньше человеческого волоса, через крошечное отверстие в головке видеосенсора, а затем припаивают его. Всего на заводе работает 530 таких роботов, наматывающих провода 24 часа в сутки. Они делают это гораздо быстрее и надежнее, чем 3000 хозяек, которые, до недавнего времени, делали такую же работу с помощью микроскопов на условиях субподряда в сельской местности в Японии. Роботы даже умеют контролировать свою собственную работу.

Американская компания не может получить такую технологию — даже если бы существовала американская отрасль бытовой электроники, чтобы воспользоваться таким преимуществом. В компании Matsushita были изобретены и изготовлены все эти 530 роботов-мотальщиков, чтобы добиться конкурентного преимущества. Роботы производятся в Японии, тогда как американские компании все еще проводят перспективные исследования в этой области – от роботизированных нейрохирургов до секретных подводных роботов по поиску и уничтожению противника. Но когда дело доходит до использования роботов в решении практических задач в цехах и в повседневно жизни, то японцам нет равных.

То, что большинство американцев считает научной фантастикой, японцы принимают как должное. Японцы уже привыкли к тому, что роботы могут делать все, начиная от производства суши до исполнения произведений Шопена. Ихиро Като, инженер-робототехник университета Васеда, разработал Вабота – знаменитого робота, играющего на пианино. «В 21 веке в каждом доме будет один или несколько роботов», — говорит Като.

Создатель Вабота предполагает, что роботы будут убираться и мыть посуду в доме. Он представляет себе человекоподобного робота с движущимися руками и синтезированным голосом, который обеспечит мобильность и общение пожилым людям. 64-летний Като говорит: «Я надеюсь дожить до этого дня». Достижения в области искусственного интеллекта позволят превратить эти мечты в вероятность.

Вы, наверное, в последнее время немного слышали о роботах в США, и не зря. Роботы вызвали досадное разочарование у многих американских производителей. Но японские компании любого масштаба любят роботов. Роботы позволяют легко и быстро вносить изменения в производственную линию, что позволяет изготовить несколько различных моделей продукта. Японские поставщики находятся в авангарде создания таких гибких производственных систем, в которых роботы играют важную роль.

Сейчас робототехника выходит за пределы заводов и используется в больницах, концертных залах и ресторанах.

В 1988 году в Японии использовалось две-трети всех роботов в мире, а в прошлом году их было установлено на $2,5 млрд. Сравните это с США, где за прошлый год было установлено роботов только на $400 млн. «Общее количество роботов в США составляет 37 000», — говорит Джон О'Хара, президент Robotic Industries Association (Ассоциации робототехники). «Японцы создают такое количество роботов каждый год.» Следует отметить, что в Японии достаточно устарелые и маленькие заводы, общая производительность которых ниже, чем в США. Но роботы помогают сократить эту разницу в лидерстве.

Например, производство автомобилей в США достаточно роботизировано. Но японцы устанавливают новых роботов не только для автоматизации процессов, но и для того, чтобы сделать производственные линии более гибкими. Например, новые автомобильные заводы Nissan могут производить сотни различных вариаций на определенной модели автомобиля путем простого перепрограммирования роботов, которые окрашивают автомобильные кузовы и устанавливают сиденья, двигатели, батареи, ветровые стекла, шины и двери. В Японии даже небольшие компании используют роботов для выполнения таких простых задач, как сварка.

Это еще один пример японского мастерства в освоении новой технологии и ее реализации в то время, как другие все еще находятся в нерешительности. Они добились успехов в области бытовой электроники, производстве микросхем памяти и механических станков. Теперь, это коснулось робототехники.

По мере того, как интенсивно растет численность роботов в Японии, рынок металлических «работников» в США увеличивается медленно после резкого падения в середине 1980-х годов. В феврале компания Deere & Co. решила прекратить использовать роботов для окрашивания шасси тракторов и нанять людей. С роботами требуется слишком много времени на программирование бесконечных переключений заданий на окрашивание. На заводе по производству стиральных машин, г. Клайд, штат Огайо, использовались искусственные руки, которые напоминали человеческие запястья, локти и плечи, для извлечения баков стиральных машин из литьевых машин. Но сложные роботы не рассчитаны на круглосуточное производство. Компания Whirlpool отказалась от идеи использования роботов для этой задачи, сделав выбор в пользу фиксированной автоматизации — технология, в которой США преуспевает.

«Роботы дают больше гибкости, но и создают много сложностей, — говорит Джеймс Спайсер, директор по техническим разработкам Whirlpool. — Чтобы поднять один цилиндр за раз, вам не нужно дублировать движение человеческой руки».

Многие другие производители отправили своих роботов на свалку или уменьшили планы по их увеличению, таким образом, робототехническая промышленность США терпит крах. Прежние производители роботов, такие как Westinghouse и General Electric, отказались от роботов в конце восьмидесятых годов из-за плохих продаж. И в одночасье, такие успешные компании, как Unimation и GCA Industrial Systems растворились в более крупных компаниях, в то время как основатель Prab и Automatix нес большие потери.

Одной их немногих прибыльных компаний по производству роботов в США является GMFanuc — совместное предприятие 50/50 между изготовителем автомобилей и Fanuc, ведущим японским производителем роботов. Предприятие заработало в прошлом году несколько млн долларов от продаж на сумму $165 млн. Японские производители также не делают реальных денег на роботах. Но японские фирмы проектируют и производят роботов для их собственного применения с целью повышения конкурентоспособности и качества, то есть, вопрос извлечения прибыли у них не ставится. Они не закупают роботов с отображением их сроков окупаемости в бухгалтерском балансе.

Теперь компании США, которые изобретали промышленных роботов и выдавали лицензии Японии на свои технологии в 1960 годах, находятся в неловком положении, лицензируя новые японские технологии. Компания Cincinnati Milacron, занимающая третье место в бизнесе робототехники, помогала Matsushita Electric в развитии робототехники, лицензируя ее технологии. В прошлом году Milacron стала дистрибьютором маленьких сварочных роботов в США, которые были произведены ни кем иным, как Matsushita.

Почему Япония так любит роботов. Это связано не только с экономикой. Японские руководители и представители органов власти считают роботов ключевым инструментом в борьбе с нехваткой рабочей силы в своей стране. В качестве альтернативы могло бы быть перемещение трудоемких операций за границу или разрешение на въезд иммигрантов в Японию. Первая альтернатива лишила бы Японию производственных навыков. «Если вы можете полностью автоматизировать производство, нет причины перемещения производства в Юго-восточную Азию», — говорит Тадааки Хигуса, директор McKinsey & Co., Inc., Япония. Вторая альтернатива, иммиграция, не приемлема для однородного и несколько расистского японского общества.

Поскольку наем рабочих из Китая, Филиппин и Кореи не приветствуется в Японии, предрассудков в отношении роботов не существует. Похоже, что в японской культуре уже давно сформировался положительный имидж роботов, еще в 1950 годах — намного раньше, чем в США. Японские производители игрушек выпускали миллионы игрушечных роботов. Герои-роботы встречались в мультфильмах и в комиксах. Прототипом является Астробой, разработанный в Японии в 1953 году и экспортированный позднее в США.

«Астробой также хорошо известен в Японии, как и Микки Маус и Дональд Дак в США, — говорит Фредерик Шодт, автор книги Inside the Robot Kingdom (В королевстве роботов) (Kodansha International 1988), который утверждает, что японцы чувствуют себя удобно с роботами с ранних лет. —  Это очень симпатичный дружелюбный робот, который всегда борется за мир».

Роботы, в особенности, хорошо изображаются в западной массовой культуре в наши дни, начиная от «Звездных войн» до футуристического мультфильма «Семья Джетсонов.» Однако, в западной традиции роботы часто имеют стереотип бездушных гуманоидных машин или злых персонажей, как например, в немом фильме «Метрополис» Фрица Ланга в 1920 годах и в чешской пьесе РУР Карела Чапека, в которой слово «робот» было придумано для изображения созданных человеком монстров, восставших против своих хозяев, чтобы убить их.

В Японии дружелюбные и миролюбивые роботы, похоже, решают задачу растущей нехватки промышленной рабочей силы. Число японских выпускников средней школы не увеличивается, и все меньше абитуриентов желают выполнять грязную работу. «Молодые люли предпочитают работать в отеле Okura или в Макдональдсе, чем на заводе», — говорит Наохиде Кумагаи, помощник директора подразделения японской компании Kawasaki Heavy Industries, специализирующейся на производстве промышленных роботов. «Уклонение» от работы на заводе не влечет за собой тяжелого наказания: в прошлом году типичный выпускник средних школ получал на выбор 2,5 предложения о работе.

Роботы не просто заменяют человеческий труд. Они могут делать некоторые вещи лучше, чем люди. «Роботы становятся незаменимыми, потому что они обеспечивают точность, качество и чистоту, что не может сделать человек», — говорит Тошитцугу Иноэ, ведущий инженер отдела по разработке роботов Matsushita. Поскольку роботы работают с точной скоростью и не делают ошибок, то легче контролировать запасы.

Так как электронные компоненты миниатюризованы, роботы приобретают особую важность в обеспечении качества и высокой эффективности производства любой продукции от очень крупных интегральных микросхем до часов и видеомагнитофонов (некоторые «чистые зоны» цехов в Японии уже управляются полностью автоматически). При этом очевидно и обратное: поскольку японские производители используют роботов, они могут и дальше миниатюризировать продукт. Процесс переопределяет продукт. Многие потребительские изделия электронной техники проектируются с нуля, чтобы затем их сборку эффективно осуществляли роботы.

Компания Victor Co. of Japan (JVC) Ltd.'s Yokohama по производству видеокамер погружена в жуткую тишину. Автоматизированные управляемые системы тихо доставляют паллеты с компонентами 64 роботам, которые выполняют 150 задач по сборке и контролю. Два человека управляют этими роботами, которые собирают восемь моделей на одной и той же производственной линии. До установки роботов в 1987 году компании JVC требовалось150 человек для выполнения такой работы. Также важно, что JVC переконструировала видеокамеры и ее компоненты, и некоторые стали почти микроскопичными, при этом их сборку выполняют роботы. Использование роботов обеспечивает гибкость. Они работают круглосуточно, без больничных или бонусов.

Японские государственные органы промышленного планирования подготовили с 1970 года ряд поощрительных мер за исследования, разработку и применение роботов. Правительство допускает быструю амортизацию при покупке сложных роботов и установило собственную лизинговую компанию для предоставления недорогих роботов частному сектору. Министерство внешней торговли и промышленности Японии выдает малым и средним компаниям беспроцентные кредиты для покупки роботов. Министерство также вкладывает $150 млн в разработку роботов для действий в опасных условиях для их применения на атомных электростанциях или при тушении пожаров на нефтеперерабатывающих заводах. Такое было бы немыслимо в США, так как это попахивает промышленной политикой.

Оставим в стороне политику и национальные различия. Почему США отстает от Японии в применении роботов в производстве? «Компании, продающие роботов, просто лгали о возможностях своего оборудования и об условиях, в которых оно могло бы работать», — говорил Роджер Нагель, директор по техническим средствам автоматизации International Harvester (сейчас это Navistar Corp.) в начале 1980 годов, в настоящее время профессор Университета Лихая. После двухлетних тяжелых стараний отладить робота, привезенного для загрузки и выгрузки штампованных деталей из пресса, Нагель, в конечном итоге, выбросил этого робота. Японский покупатель, вероятно, работал бы с большей решимостью, развивая робота совместно с поставщиком, используя идеи инженеров и даже сборщиков у себя в цеху.

Одной из причин преувеличенных ожиданий было то, что инженеры по робототехнике США часто приходят из области искусственного интеллекта и имеют очень мало или вообще не имеют опыта работы на заводе. Они увлечены идеей создания механического человека, которую поддерживает управляющий персонал, надеющийся заменить людей в цехах. Результатом были технически переусложнённые роботы, которые дорого стоили и не могли работать в цеховых условиях.

«Американские компании сделали руки робота невообразимо сложными так, что во многих случаях было невозможно установить их в реальной промышленной среде», —  говорит Деннис Висноски, бывший вице-президент GCA Industrial Systems Group, являющейся когда-то второй компанией по производству роботов в США. Японцы, напротив, начинали с простейших роботов, таких как роботов для точечной сварки на автомобильных заводах, а затем использовали свой опыт в создании более сложных машин, таких как роботов с визуальными датчиками для контроля красочного покрытия автомобильных кузовов.  

В США роботы медленно распространялись за пределы производителей автомобилей и их непосредственных поставщиков. Опрос в прошлом году, проведенный Deloitte & Touche, показал, что менее 30% американских производителей верили, что они могли бы получить значительную выгоду от применения новых технологий, по сравнению с 60% таковых два года назад.

Такая ситуация должна обеспокоить тех, кто вспоминает печальную историю со станками с числовым программным управлением в США. Технология была разработана в Массачусетском технологическом институте в 1950-х годах, а затем применена японцами. «Американские производители не продвигают станкостроительную промышленность достаточно интенсивно с точки зрения технологии», — говорит Джордж Криссолорис, профессор по механической инженерии в Массачусетском технологическом институте. Японским компаниям требовались более усовершенствованные механические станки, чтобы они могли лучше конкурировать на экспортных рынках. Результат? Когда у американских компаний, наконец, возникла необходимость в усовершенствованных высококачественных инструментальных средствах, им пришлось обратиться к Японии.

Причина, почему американские производители не продвигают так интенсивно производство роботов, как это делают японцы, состоит в том, что компаниями здесь управляют продавцы или экономисты. Инженеры-технологи в США имеют недостаточное уважение, тогда как в Японии они часто управляют компаниями. Известным примером являются Соихиро Хонда компании Honda и Акио Морита Sony. В отличие от них трудно назвать американского производителя, который поднялся бы до вершин со времен Генри Форда и Чарльза Кеттеринга. Тогда как японцы почитают производителей, американцы носят на руках предпринимателей и изобретателей. Это позволяет понять, почему американский инженер с опытом работы получает $37000 в год, по сравнению с инженером программного обеспечения, который получает $44000 в год. Зачем умному американскому ребенку возиться с роботом и сборочным конвейером, когда он или она могут быстро разбогатеть на создании новой компьютерной программы или на разработке стратегии хеджирования для какой-нибудь инвестиционной компании?

Японцы смогли согласиться с более медленной окупаемостью. Если бы они использовали стандартную американскую формулу около 30% прибыли на инвестированный капитал – вместо 20% прибыли, как это принято в Японии, то инвестиции в робототехнику сократились бы наполовину, говорит Эдвин Мансфилд, директор Центра экономики и технологий при Пенсильванском университете. Японцы предпочитают более простое сравнение. Средняя стоимость промышленного робота составляет $40000 — почти столько же, сколько годовой доход с бонусами квалифицированного рабочего на заводе Nissan. Но стоимость роботов падает, тогда как затраты на рабочую силу растут. Инвестиции сейчас могут сэкономить деньги через десять лет.

Будут ли возвращены роботы в США? Рано или поздно, да. Компании, которые перестали использовать роботов для сложных работ, перевели их на более простые задачи. Например, компания Deere решила убрать роботов с линии окрашивания распылением, и использует их теперь на закручивание ряда из 20 крепежных винтов на коробке передач трактора – очень монотонная работа, которой присуща высокая степень человеческой ошибки. Вместо использования роботов для быстрых задач, некоторые компании включают их в часть программы широкой модернизации всего производственного процесса. Компания Electrolux Corp. разработала новый вертикальный пылесос, который будет более проще собираться роботами и людьми на новом автоматизированном заводе в $40 млн в Бристоле, штат Вирджиния.

Но это будет длинный и медленный путь. Самый современный способ применения роботов в Японии – это в строительстве. Компания Komatsu Ltd. разработала робота, который устанавливает панели весом до 1100 фунтов на наружные стены зданий, что повышает производительность труда в шесть раз. Компания Shimizu Corp. производит собственных роботов для распыления огнезащитных материалов на стальных конструкциях, для размещения потолочных панелей в зданиях, для отделки полов и для установки бетонных сегментов в туннели.

Есть ли такой интерес в строительной отрасли в США? Нет, конечно. «Здесь ничего не происходит, — жалуется Дэвид Панс, помощник директора Центра робототехники при Университете Карнеги-Меллона, который старается возбудить интерес. — Это все та же старая история. Они сосредоточены на краткосрочной перспективе. (Японцы ориентируется на долгосрочную перспективу). Не говоря уже о протестах со стороны строительных союзов, если применение роботов угрожает сокращению рабочих мест.

Инициативы, рожденные в США, используются в Японии. Слишком знакомая история.

«Я — гуру, когда приезжаю в Японию»

Когда американский промышленник Джозеф Энгельбергер прибыл в Токийский аэропорт Нарита в 1987 году, его встретил лимузин, который быстро доставил его в телевизионную студию NHR, национальную широковещательную сеть Японии. Там Энгельбергер, который изобрел первого промышленного робота в 1961 году, дал интервью популярной национальной программе новостей. Беседа проходила по известной для Энгельбергера схеме. «Разве не США изобрели робототехническую промышленность? — спрашивал журналист. — Доминирует Япония в этой области сегодня?»

«Мы, все, смеемся над этим», — говорит Энгельбергер, который основал компанию Unimation, первого производителя роботов, и в 1968 году выдал лицензию на эту технологию японской компании Kawasaki Heavy Industries. «Я — гуру, когда приезжаю в Японию. Я считаюсь основателем японской робототехники».

Он не считается гуру дома. Здесь мало людей, кто помнит последнее крупное представление Энгельбергера по телевизору, где он давал инструкции своему роботу, чтобы он открыл банку Будвайзера и налил пиво Джонни Карсону в вечернем шоу в 1966 году. «Мне было тяжело заставить людей в США воспринимать меня всерьез», — говорит он.

«Действия» Энгельбергера, возможно, были хороши, чтобы посмеяться дома, но они привлекли внимание японского правительства. В 1967 году они пригласили его на выступление для 600 японских ученых и руководящего персонала. Заседание длилось пять часов и привело к соглашению с компанией Kawasaki о лицензировании технологии Unimation.

Kawasaki остается «генератором» в робототехнике, но компания Unimation Энгельбергера почти исчезла в США. Проблемы начались сразу же после того, как ее купила компания Westinghouse, которая заплатила $107 млн за Unimation в надежде превратить 70 млн компании в $1 млрд бизнеса.

Unimation продала первого своего робота General Motors в 1961 году, но была практически разбита решением GM в 1982 году о запуске собственной компании по производству роботов при сотрудничестве с японской компанией Fanuc. Гидравлические работы, которые были их инновацией, вскоре были заменены новыми и более универсальными электрическими роботами. Исследователи западного побережья ушли все разом и создали опытную технологию, сейчас — это небольшой производитель легких сборочных роботов.

Спустя годы тяжелых потерь Westinghouse продает две основные операции Unimation, — это блок робототехники – частной швейцарской фирме Staubli International A.G., и блок автоматизации производства — компании A.G., подразделение Daimler-Benz.

Энгельбергер ушел из Unimation в 1984 году, но он остался «евангелистом» роботов. Его новое предприятие, Transitions Research Corp., разрабатывает роботов для индустрии сервиса в малоэтажном здании в Дэнбери, штат Коннектикут, ниже по дороге от бывшего офиса Unimation.

Энгельбергер получил около $5 млн, когда Westinghouse купила Unimation, достаточно, чтобы выкупить 62-футовое парусное судно и на остаток денег продолжить научно-исследовательские работы в области робототехники самостоятельно. Но ему хотелось бы, чтобы его земляки уделяли бы ему хотя бы долю того внимания, которое уделяют ему японцы.

Перевод Натальи Танюк