Географія. Повторне видання. 9 клас. Кобернік

Тема 4. Виробництво машин та устаткування

§ 30. Роль та структура машинобудування

Пригадайте! 1. Що таке машина? 2. Яка сировина необхідна для виробництва різних видів машин? 3. Що таке спеціалізація та кооперування як форми просторової організації виробництва? Як вони пов'язані між собою?

Роль машинобудування у сучасному світі. Машинобудування - найважливіше із сучасних виробництв матеріальної сфери, значення якого неухильно зростає під впливом науково-технічного прогресу. Сьогодні неможливо уявити життя людини без машин: ані на виробництві, ані у сфері послуг, ані у побуті. Створюючи знаряддя праці, машинобудування саме істотно впливає на темпи й напрями науково-технічного прогресу в інших галузях господарства, зростання продуктивності праці та ефективність виробництва.

Машинобудування як промислове виробництво виникло в ході промислових переворотів в країнах Європи у XVIII ст. Тоді поняття «машина» (від лат. machen - пристрій) означало технічний засіб, робота якого ґрунтується на використанні механічного руху з метою виконання певної роботи або одержання енергії. Перші машини були дуже металомісткими. Їх основним призначенням було замінити важку фізичну працю людини. Становлення і розвиток машинобудування тривало протягом кількох століть. У конструювання нових машин увесь час впроваджувалися все нові й нові відкриття фізики. Загальносвітовою тенденцією стало постійне ускладнення машин та розширення їх асортименту. Із часом машини почали робити все меншими за габаритами, тобто відбулася їх мініатюризація. Металомісткість зменшилася, водночас зросла праце- та наукомісткість виробництва. Набули розвитку такі новітні виробництва, як електроніка, робототехніка, біомеханіка, моделювання біологічних систем. Сучасні «некласичні» машини вже здатні замінити людину під час виконання інтелектуальної роботи: моделювати будь-які процеси з використанням програмових продуктів, застосовувати комп’ютеризовані системи автоматизованого проектування та системи безперервного управління виробничим циклом. Нині машини слідкують за екологічним станом навколишнього середовища, роботою систем опалювання, рухом транспорту, керують виробництвом без участі людини. Новітні машини є в медицині, військовій справі, навчанні, повсякденному житті. Комп’ютери, телевізори, мобільні телефони, радіоприймачі, електронні годинники, електролампи, побутові прилади, роботи, лазерні верстати - усе це машини.

Отже, машинобудування - система виробництв важкої промисловості, що складається з проектування, виробництва та експлуатації різноманітних машин та устаткування.

• Проведіть дослідження та з'ясуйте таке. 1. Які машини ви використовуєте вдома? Де ці машини виготовлено: в Україні чи за кордоном? Якими виробниками вони зібрані? 2. Які машини вас оточують у школі? Для яких потреб вони використовуються? 3. Якими транспортними засобами ви користуєтеся для переміщення у вашій місцевості? Які підприємства є їх виробником?

Сучасні тенденції розвитку машинобудування. Для створення нових машин широко застосовуються принципи інженерії, фізики, матеріалознавства. Для цього необхідна спеціальна підготовка кваліфікованої фахової спільноти. З розвитком сучасного машинобудування пов’язане формування у світі технопарків, які поєднують освітні, науково-дослідні, проектні установи з виробничими підприємствами. Вони забезпечують підготовку та концентрацію висококваліфікованих спеціалістів, що сприяє якнайшвидшому запровадженню у виробництво наукових винаходів. Технопарки також забезпечують трансфер технологій, - їх передачу підприємствам для запровадження у виробництво у формі ліцензій, інжинірингу (консультацій), лізингу (фінансової оренди), створення спільних підприємств тощо. У високорозвинутих країнах успішно діють понад 500 технопарків, зокрема у США, Японії, Німеччині, Великій Британії, Франції. У зв’язку з бурхливим розвитком виробництва з’явилися технопарки у Китаї. В Україні з 1999 р. також створюють технопарки: у Києві (зокрема, «Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона», «Київська політехніка») та Харкові («Інститут монокристалів»).

Спеціалізація та кооперування у машинобудуванні. Усі машини і механізми складаються зі з’єднаних поміж собою найпростіших частин - деталей. Тому в технологічному процесі машинобудування виокремлюють три процеси: виробництво заготовок - виробництво деталей - складання кінцевої продукції.

Для виробництва кожної машини потрібні тисячі різноманітних деталей. Їх одержують з різної сировини, використовуючи найрізноманітніше обладнання та роботу працівників різної кваліфікації. Через те поєднати в межах одного підприємства весь технологічний процес від одержання заготовок до складання кінцевої продукції технічно неможливо. Тому основою нормального функціонування машинобудування є застосування таких форм просторової організації виробництва, як спеціалізація та кооперування виробництва (мал. 122).

Мал. 122. Спеціалізація та кооперування у машинобудуванні

Спеціалізація передбачає зосередження одних підприємств лише на випуску окремих частин для майбутньої машини або заготовок для них. Інші - з цих частин складають готову продукцію - машину. Внаслідок спеціалізації для досягнення кінцевої мети - випуску готової машини - підприємства, що беруть участь у спільному виробництві, змушені вступати у виробничі зв’язки, тобто кооперуватися.

У машинобудуванні поширені усі види спеціалізації: технологічна, подетальна та попредметна. Технологічна спеціалізація передбачає створення підприємств для виконання окремих технологічних операцій (процесів), які випускають заготовки та напівфабрикати для деталей та вузлів майбутніх машин. Прикладами таких підприємств є заводи з виробництва зварювальних конструкцій або литва. Подетальна (вузлова) спеціалізація означає зосередження підприємства на виробництві із заготовок певних деталей, вузлів, агрегатів для використання їх під час складання машини. Наприклад, існують заводи автомобільних двигунів або шин. Попредметна спеціалізація передбачає складання готових машин з деталей та вузлів, наприклад, автомобільні, тракторні, верстатобудівні заводи.

Таким чином, у виробництві кожної машини завдяки спеціалізації та кооперуванню бере участь ціла група підприємств. Лише їх злагоджена робота дає змогу виробляти кінцеву продукцію.

Структура та принципи розміщення машинобудування. Машинобудування складається з металообробки, «малої металургії» та власне машинобудування. Металообробка займається виготовленням металевих виробів (ножів, столових приборів, замків, фурнітури, цвяхів тощо), металоконструкцій, ремонтом машин та обладнання. «Мала металургія» представлена невеликими цехами при машинобудівних підприємствах, які випускають деталі для різноманітних машин. Воно представлене ливарним і ковальсько-пресовим виробництвами, штампуванням. Власне машинобудування складає різноманітні машини та обладнання (мал. 123).

Мал. 123. Структура машинобудування

Основними матеріалами, що використовуються у машинобудуванні, є чавун і сталь, тобто продукція чорної металургії. Частина машинобудівних виробництв є металомісткими. Але різні виробництва потребують неоднакової кількості металу. Останнім часом значно зменшилася металомісткість машин. До того ж зросло використання пластмас, кераміки, композитних матеріалів, а також кольорових металів, особливо сплавів алюмінію та міді.

Усі машини складаються з деталей. У деяких машин (наприклад, тепловозів, екскаваторів) деталі дуже великі, їх складання не вимагає високої кваліфікації працюючих. У інших (літаків, автомобілів) деталі дрібні, а їх кількість становить сотні тисяч. Такі виробництва вважають працемісткими, тому що потребують у процесі складання залучення значної кількості трудових ресурсів. На початку XX ст. процес складання полегшив конвеєр, а нині - використання роботів.

Новітні галузі машинобудування (електротехніка, електроніка), продукція яких швидко морально застаріває, потребують серйозних наукових досліджень для постійного оновлення асортименту машин. Ці галузі вважаються наукомісткими.

Виробництва, які характеризуються високою металомісткістю, малими праце- та наукомісткістю продукції, що випускається невеликими серіями або окремими екземплярами, доцільно розташовувати у районах споживання продукції або поблизу металургійних баз. Підприємства, які випускають масову машинобудівну продукцію з високою працемісткістю та невисокою металомісткістю, зазвичай розміщуються у містах, де є кваліфіковані кадри. Підприємства, яким властиві висока наукомісткість та мала металомісткість, розміщують у районах, де є висококваліфіковані кадри та науково-дослідні інститути.

Власне машинобудування вбирає понад 70 різних галузей, які, залежно від характеру продукції, технічних особливостей (матеріало-, праце- та наукомісткості) та чинників розміщення, об’єднано у три групи: виробництво машин і устаткування загального призначення (загальне машинобудування), виробництво транспортних засобів (транспортне машинобудування) та точне машинобудування.

Виробництво машин і устаткування загального призначення. Засоби виробництва, тобто устаткування для забезпечення роботи різних виробництв, виготовляє загальне машинобудування. Ці машини великогабаритні, тому потреба у чорних металах для їх виробництва дуже висока. Отже, основною технічною характеристикою загального машинобудування є його металомісткість. Такі машини важко транспортувати на великі відстані, тому основним чинником розміщення підприємств є споживач - підприємства, що застосовуватимуть дані машини у своїй діяльності. Важливим також є сировинний чинник. Оскільки основним матеріалом для складання таких машин є сталь, центри загального машинобудування часом поєднано з районами розвитку чорної металургії.

• Поміркуйте, який чинник, сировинний чи споживчий, є пріоритетним у розміщенні підприємств загального машинобудування? Відповідь обґрунтуйте.

Загальне машинобудування складається з кількох виробництв, а саме: важкого машинобудування, енергетичного машинобудування, сільсько-господарського машинобудування, тракторобудування, верстатобудування, а також виробництва устаткування для легкої та харчової промисловості.

Важке машинобудування випускає гірничошахтне, підйомно-транспортне, металургійне обладнання (печі, прокатні стани), устаткування для хімічної промисловості, будівництва, портового господарства, шляхові машини (бульдозери, екскаватори, катки) тощо (мал. 124).

Мал. 124. Роторний екскаватор

Енергетичне машинобудування виробляє турбіни для електростанцій різних типів та дизелів, парові котли, дизельні двигуни тощо. Продукція цієї галузі випускається невеликими партіями або навіть одиничними екземплярами.

Сільськогосподарське машинобудування забезпечує засобами виробництва рослинництво та тваринництво. Його основною продукцією є комбайни та інші сільськогосподарські машини. У своєму розміщенні воно орієнтується на споживача, тобто враховує спеціалізацію сільського господарства певної території. Так, залежно від спеціалізації рослинництва налагоджено виробництво різних видів комбайнів. У районах вирощування пшениці та жита - зернозбиральних, кукурудзи - кукурудзозбиральних, цукрових буряків - бурякозбиральних. Для потреб сільського господарства також налагоджено виробництво сівалок, орал, сіножаток, косарок, машин для тваринництва, кормовиробництва, боротьби зі шкідниками.

Тракторобудування є менш металомістким та більш працемістким. Воно складає колісні і гусеничні трактори, а також тракторні агрегати. Тракторобудування у своєму розміщенні орієнтується в основному на чинник споживача.

Верстатобудування займається виробництвом метало- та деревообробних, автоматичних та напівавтоматичних ліній та іншого обладнання для підприємств з виробництва машин та виробів з різних матеріалів. Залежно від характеру обробки деталей верстати бувають різних типів. Токарні - застосовуються для всіх видів обробки поверхонь, свердлильні - для утворення отворів, шліфувальні - для обробки поверхні абразивними інструментами, фрезерні - для обробки пазів та канавок. З розвитком науки і техніки змінилися й верстати. Нині вони стали менш металомісткими та більш наукомісткими. Обробка деталей вимагає більшої точності. Через те зростає частка верстатів з числовим та програмованим керуванням, верстатів-автоматів. Змінилося й розміщення верстатобудування. Якщо раніше воно було наближене до районів металургії, то нині - до центрів науки та технопарків. Зазвичай верстатобудування в країнах світу має вузьку спеціалізацію.

Устаткування для легкої та харчової промисловості виробляється у багатьох містах, що пов’язано із значними потребами у цій продукції. Це ткацькі верстати, швейні машини, печі для хліба, обладнання для кондитерських, маслосироробних, плодоовочеконсервних та інших виробництв.

• Порівняйте метало-, праце- та наукомісткість різних виробництв загального машинобудування. Як ці технічні характеристики відбиваються на чинниках розміщення підприємств?

Виробництво транспортних засобів. У зв’язку з інтеграційними процесами у світі в наш час розвивається стрімкими темпами транспортне машинобудування. Воно займається виробництвом різноманітних транспортних засобів і вирізняється своєю працемісткістю. Тому підприємства здебільшого тяжіють до великих міст, де є кваліфіковані трудові ресурси. Водночас потреба у металі та наукових дослідженнях для створення різних видів транспорту неоднакова.

Залежно від видів транспортних засобів, що складаються підприємствами, розрізняють залізничне машинобудування, судно-, автомобіле-, авіаракетобудування, виробництво військових транспортних засобів.

Залізничне машинобудування є однією з найстаріших галузей машинобудування. Воно історично склалося у тих районах, де була розвинута мережа залізниць. Виробництво є достатньо металомістким, тому його підприємства орієнтуються на сировинний чинник. Складниками залізничного машинобудування є локомотиво- та вагонобудування. Локомотив - самохідна тягова машина, яка потрібна для переміщення вагонів). Залежно від характеру тяги нині випускають два види залізничних локомотивів. У більшості розвинутих країн випускають електровози, а в країнах, що розвиваються, частіше застосовують тепловози. Вагонобудування випускає товарні та пасажирські вагони. З появою міського рейкового транспорту сформувалося зорієнтоване на чинник споживача складання вагонів спершу для фунікулеру, а потім - трамваю та метрополітену.

Суднобудування є найстарішим з виробництв транспортних засобів (мал. 125). Воно є матеріаломістким, але максимально наближене до споживача готової продукції, тобто морських та річкових портів. Суднобудування займається будівництвом та ремонтом суден усіх типів: вантажних, пасажирських, рибопромислових, військових, а також інших плавучих споруд.

Мал. 125. Спуск корабля на судноверфі

Автомобілебудування є новішим виробництвом, яке з’явилося на початку XX ст. після того, як компанією «Форд» був вперше в світі застосований автоскладальний конвеєр та почалося масове виробництво автомобілів. Автомобілебудування є значним споживачем різних видів сировини: листового стального прокату, чавунних деталей, кольорових металів (для виробництва карбюраторів, радіаторів), каучуку (для шин), скла, фарб тощо. Тому воно вирізняється великою капіталомісткістю. Але основні витрати йдуть на робочу силу внаслідок процесу складання. Хоча потреба у кваліфікації робітників не така важлива, як у авіаракетобудуванні. Отже, основним у розміщенні виробництва автомобілів є чинник трудових ресурсів. Для здешевлення продукції в наш час високорозвинуті країни займаються лише розробкою нових моделей автомобілів та деталей для них, а працемісткий процес складання переносять до закордонних фірм з дешевшою робочою силою. Гостра конкуренція у виробництві автомобілів у сучасному світі зумовлює високий рівень монополізації. Нині автомобілебудування виробляє величезний асортимент машин: легкові, вантажні, автобуси, тролейбуси, мотоцикли, мопеди, велосипеди. З 2018 р. більшість розвинених країн світу поставили за мету перейти на електромобілі. У 2020 р. другий рік поспіль найбільшим виробником електромобілів з великим відривом є компанія Tesla Inc. (США).

Авіаракетобудування - найновіше найбільш науко- та капіталомістке виробництво транспортного машинобудування. Воно використовує практично усю продукцію інших машинобудівних виробництв. Дане виробництво передбачає складання повітряних і космічних літальних апаратів та супутнього устаткування. Авіаракетобудування розвивається переважно у високорозвинутих країнах, де існує потужна наукова база та висококваліфіковані кадри. Держави-виробники цієї техніки часто орієнтуються не лише на внутрішній попит, а й на зовнішній ринок. Продукцією даного виробництва є пасажирські, вантажні, військові літаки, гелікоптери, штучні супутники Землі, космічні станції, модулі, ракетоносії.

• Порівняйте чинники розміщення різних виробництв транспортного машинобудування. Поясніть результати порівняння.

Точне машинобудування. У другій половині XX ст. з’явилося найбільш наукомістке та найменш металомістке точне машинобудування. Воно дало світу новітню продукцію приладобудування, електротехніки і особливо електроніки. Продукція виробництв цієї групи є винятково різноманітною: оптичні прилади, персональні комп’ютери, радіоелектронні засоби, авіаційні прилади, засоби зв’язку, волоконна оптика, лазери, годинники, обладнання для вимірювання, дослідження та навігації, трансформатори, силові кабелі, медичне обладнання, холодильники, електронна апаратура побутового призначення для приймання, записування та відтворювання звуку й зображення тощо. Ці виробництва спочатку з’явилися в Європі, США та Японії, а потім їх було перенесено також до нових індустріальних країн Азії та Латинської Америки зважаючи на дешеву робочу силу. Розміщується точне машинобудування у районах високої технічної культури, що мають висококваліфіковані кадри, експериментальні бази, науково-дослідні інститути.

ПЕРЕВІР СЕБЕ

1. Яке значення має машинобудування у сучасному світі? 2. Які сучасні тенденції розвитку машинобудування? 3. Поясніть, чому в машинобудуванні застосовують спеціалізацію та кооперування виробництва. 4. Розкажіть про виробничий склад машинобудування. 5. Поясніть чинники розміщення різних виробництв машинобудування. 6*. Яке значення для соціально-економічного розвитку країни має рівень розвитку в ній машинобудування? 7*. Поміркуйте, чи може вважатися розвинутою країна, в якій немає машинобудування?