Развитие искусства или науки резания металлов является превосходной иллюстрацией этого утверждения. В конце 1880 г., приблизительно в то же самое время, когда автор предпринял; описанные выше опыты для определения надлежащей дневной производительности рабочих грубого физического труда, он получил также разрешение от м-ра Вильяма Селлерса, президента Мидвэльской Стальной Компании, на производство ряда экспериментов, для определения того, какие углы резания и формы резцов являются наивыгоднейшими для резки стали, а также для определения надлежащих скоростей резания стали. В тот момент, когда автор только приступал к производству этих опытов, он предполагал, что они будут продолжаться не долее полугода, и, действительно, если бы заранее было известно, что на производство их потребуется значительно более долгий период времени, разрешение на затрату крупных сумм для этого дела вряд ли было бы им получено.

Первой машиной, над которой производились эти эксперименты, был карусельный токарный станок с планшайбой в 66 дюймов в диаметре. На этом станке непрерывно, день за днем, снималась стружка с больших паровозных бандажей, сделанных из твердой стали однородного качества. Таким образом, мы постепенно устанавливали надлежащий способ изготовления, надлежащую форму и условия применения резцов, при которых они давали бы максимально быстрый темп работы. По истечении полугода мы имели достаточное количество новых практических сведений, чтобы с избытком возместить затраты на материалы и заработную плату, которые были сделаны для ведения этих опытов. И все же то сравнительно небольшое число экспериментов, которое мы успели произвести, послужило, главным образом, только для уяснения того, что достигнутые результаты составляли лишь очень небольшую долю тех знаний, которые еще требовалось приобрести и в которых мы постоянно нуждались при наших повседневных попытках к оказанию руководства и помощи нашим рабочим-механикам в выполнении ими заданных им уроков.

Эксперименты в этой области продолжались с небольшими случайными перерывами в течение периода в 26 лет. За это время нами было специально приспособлено для опытов около десяти различных машин. Было тщательно запротоколировано от 30000 до 50000 отдельных опытов и было произведено еще множество не запротоколированных экспериментов. При установлении относящихся сюда законов, резцами опытных машин было снято более 800000 фунтов стальной и железной стружки и, по приблизительному подсчёту, на все производство исследований было затрачено от 150000 до 200000 долларов.

Подобного рода исследования представляют выдающийся интерес для всякого человека, любящего научные изыскания. В отношении задач настоящей книги следует, однако, определенно помнить, что побудительной причиной для производства этих опытов в течение многих лет, а также источником денег и фактической возможности их осуществления, были не абстрактные поиски теоретического научного знания, но весьма настоятельная практическая нужда в точных сведениях, необходимых нам каждый день для оказания помощи нашим рабочим-механикам в целях производства ими работ наилучшим образом и в кратчайший срок.

Цель всех этих экспериментов — дать нам правильный ответ на два вопроса, которые встают перед лицом каждого механика всякий раз, как он делает какую-либо работу на машине для резания металлов: на токарном, фрезерном, строгальном станке и т. п. Эти два вопроса гласят:

для производства работы с максимальной скоростью;

с какой скоростью резания следует пускать станок?

и какова должна быть величина подачи?

Эти вопросы звучат так просто, что разрешение их как будто требует лишь личного суждения любого опытного механика. В действительности же, после 26-ти лет работы, мы установили, что ответ на эти вопросы в каждом отдельном случае предполагает разрешение сложной математической задачи, где приходится установить совместный эффект двенадцати независимых переменных.

Каждая из двенадцати переменных, приведенных ниже, имеет существенное значение для результата. Цифры, приведенные для каждой из переменных, означают влияние данного отдельного элемента на скорость резания. Так, например, для первой переменной (А) мы нашли, что «отношение составляет 1, для полутвердой стали к 100, для очень мягкой малоуглеродистой стали». Смысл этого утверждения тот, что мягкая сталь режется в 100 раз быстрее, чем твердая сталь. Цифровые крайние отноше- ния, которые указываются нами для каждого из этих двенадцати элементов, означают, таким образом, ту широкую амплитуду выбора, которая практически в прежнее время вставала перед каждым механиком при определении им наивыгоднейшей скорости и величины подачи в работе его станка.

Вот эти двенадцать переменных:

(А) Качество металла подлежащего обработке, т. е. твердость его и иные свойства, влияющие на скорость резания. Отношение составляет 1, для полутвердой стали, к 100, для очень мягкой малоуглероднстой стали.

(Б) Химический состав стали, из которой сделан резец и закалка резца. Отношение составляет 1, для резцов из твердой углеродистой стали, к 7, для наилучших быстрорежущих резцов.

(В) Толщина стружки, т. е. спиральной полосы или ленты металла, снимаемой резцом. Отношение составляет 1, при толщине стружки в 3/16 дюйма, к 31/2, при толщине стружки в 1/64 дюйма.

(Г) Форма или контур режущего лезвия резца. Отношение составляет 1, для прямого, к 6, для круглого лезвия резца.

(Д) Способ охлаждения резца при помощи обильной струи воды или же иного охлаждающего средства. Отношение составляет 1, для резца, работающего всухую, к 1,41, для резца, охлаждаемого обильной струёй воды.

(Е) Глубина резания. Отношение составляет 1, при глубине в 1/2, дюйма, к 1,36, при глубине в 1/8 дюйма.

(Ж) Продолжительность резания, т. е. промежуток времени работы резца от одной заточки до другой. Отношение составляет 1, при заточке через каждые полтора часа, к 1,20, при заточке через каждые 20 минут.

(3) Углы резания. Отношение составляет 1, под углом резания в 68 градусов,к 1,023, под углом резания в 61 градус.

(И) Эластичность обрабатываемого изделия и резца в отношении дрожания при работе. Отношение составляет 1, при дрожании резца, к 1,15, при гладкой работе резца.

(К) Диаметр отливки или поковки, подвергаемой обработке.

(Л) Давление стружки нарежущую поверхность резца.

(М) Изменения движущей силы и величин скорости и подачи станка.

Многим, быть может, покажется чрезмерным то, что потребовалось целых 26 лет работы для определения влияния каждой из этих двенадцати переменных на скорость резания металлов. Люди же, имевшие личный опыт в производстве подобных экспериментов, легко поймут, что главная трудность задачи заключается в том, что она содержит такое большое количество переменных. И действительно, громадное количество времени, затраченное на производство каждого отдельного эксперимента, было обусловлено именно трудностью сохранения остальных одиннадцати переменных постоянными и неизменными в течение всего хода эксперимента в то время, как производилось изучение двенадцатой переменной. Это сохранение постоянными одиннадцати переменных было неизмеримо более трудным, чем само исследование двенадцатой.

По мере того, как производилось исследование влияния на скорость резания, одной за другой, каждой из этих двенадцати переменных, для возможности практического использования полученных сведений необходимо было найти математические формулы, которые выражали бы в сжатой форме законы, выясненные в результате экспериментов. В качестве примеров из установленных двенадцати формул мы приведем следующие три:

После того, как эти законы были таким образом открыты и выражавшие их математические формулы были зафиксированы, перед нами все же оставалась трудная задача добиться настолько быстрого разрешения каждой из этих математических проблем, которое позволило бы использовать их в практической ежедневной работе. У человека с хорошей математической подготовкой попытка найти правильное решение на основе этих формул в каждом данном случае (что равносильно практическому нахождению правильной скорости и величины подачи при обычной организации работы) должна отнять, примерно, от двух до шести часов на разрешение каждой отдельной задачи, т. е. значительно больше времени на решение математических проблем, чем то, которое тратится в большинстве случаев рабочим на выполнение самой работы на своем станке. Таким образом, стоявшая перед нами задача значительной трудности заключалась в нахождении способа быстрого разрешения соответствующих математических проблем. По мере того, как мы делали успехи в этом направлении, весь вопрос в совокупности, от времени до времени, представлялся автором на рассмотрение известных математиков нашей страны, одного за другим. Мы предлагали им какое угодно разумное вознаграждение за нахождение быстрого и практичного метода решения этих математических задач. Некоторые из этих господ бросали только поверхностный взгляд на представленные нами данные; другие, желая быть любезными, оставляли их у себя в течение двух или трех недель. Все они, в конце концов, давали нам один и тот же ответ: во многих случаях вполне возможно решить уравнения, содержащие четыре переменных, а в некоторых случаях и уравнения с пятью или шестью переменными, но совершенно невозможно решить задачу, содержащую двенадцать переменных, каким-либо иным путем, кроме метода медленного и последовательного приближения.

Нахождение возможности быстрого решения представлялось, однако, столь настоятельно необходимым для нашей каждодневной работы по организации управления заводами машиностроительной промышленности, что, несмотря на слабое поощрение, полученное нами от математиков, мы продолжали с нерегулярными перерывами в течение пятнадцати лет посвящать очень много времени поискам такого простого решения. Четыре или пять человек в различные периоды времени отдавали весь свой рабочий день производству этих изысканий, и, в конце концов, в период нашей работы у Вифлеемской Стальной Компании была разработана счетная линейка, иллюстрированная на чертеже № 11 нашей книги «Искусство резать металлы» и подробно описанная в докладе, представленном м-ром Карлом Дж. Бартом Американскому Обществу инженеров-механиков, под заглавием «Счетные линейки для заводов машиностроительной промышленности, как элемент Тэйлоровской системы управления» (т. XXV Трудов Американского Общества инженеров-механиков). Посредством этой счетной линейки любая из этих сложных проблем может быть решена менее, чем в полминуты каждым хорошим механиком, независимо от того, понимает он что-нибудь в математике или нет. Это дало возможность применить к каждодневной заводской практике результаты, наших многолетних опытов по искусству резать металлы.

Это представляет хорошую иллюстрацию того факта, что всегда можно найти какой-нибудь способ, жизненного использования в повседневной практике сложных научных данных, которые представляются находящимися за пределами опыта и объема технической подготовки обыкновенных практических работников. Эти счетные линейки уже в течение ряда лет находятся в непрерывном ежедневном пользовании у простых рабочих-механиков, не имеющих никакого понятия о математике.

Простой взгляд на сложные математические формулы, выражающие законы резание металлов, с ясностью показывают причину невозможности для любого механика, основывающегося только на своем личном опыте и незнакомого с этими законами, правильно угадать наилучшее решение обоих основных вопросов:

с какой скоростью работать?

какова должна быть величина подачи?

даже если бы он и выделывал одну и ту же часть машины постоянно в течение долгого времени.

Если вернуться к нашему механику, работавшему над изготовлением одних и тех же изделий в течение десяти-двенадцати лет, то имелся лишь очень небольшой шанс по отношению к каждому из различных родов работы, им выполнявшихся, чтобы он напал именно на единственный наивыгоднейший способ производства каждого данного рода работы из тех сотен возможных способов, которые находились в его распоряжении. При рассмотрении этого типичного случая следует также помнить, что металлообрабатывающие машины на всех наших машиностроительных заводах были построены в отношении возможных скоростей работы наугад, а отнюдь не на основе точных сведений, полученных в результате изучения искусства резать металлы. На всех машиностроительных заводах, которые были нами последовательно реорганизованы, мы выяснили, что не было даже одной машины из ста, которая была бы построена в отношении скорости работы хотя бы сколько-нибудь близко к надлежащим скоростям резания. Таким образом, для возможности конкуренции с результатами научного исследования резания металлов простому механику, прежде, чем он получит возможность установления надлежащих скоростей работы, пришлось бы поставить новые шкивы на контр привод своего станка, а также в большинстве случаев, произвести ряд изменений в форме и условиях, применения резцов и т. д. Многие из этих изменений находятся совершенно вне сферы его контроля, хотя бы он и знал прекрасно, что собственно должно быть сделано.

Если, таким образом, для читателя ясны основания, в силу которых традиционные практические навыки, приобретенные простым рабочим- механиком, изо дня в день делающим одну и ту же работу, не могут конкурировать с точной наукой о резании, то для него должно быть еще более очевидным, почему высококвалифицированный механик, которому постоянно приходится выполнять весьма разнообразную работу, еще в гораздо меньшей степени способен конкурировать с этой наукой. Высококвалифицированный механик, делающий каждый день нового рода работу, нуждается для того, чтобы выполнять ее каждый раз в наикратчайший срок, кроме основательного усвоения искусства резать металлы, еще и в обширных знаниях и опыте в отношении наиболее быстрого способа производства ручной работы каждого данного рода. Читатель, вспомнив те выгоды, которые были получены м-ром Джильбретом путем произведенного им изучения времени и движении в работе каменщиков, учтет все значение огромных возможностей в области изобретения новых более быстрых методов производства всякого рода ручной работы, которые открываются перед всяким рабочим-профессионалом, поскольку он пользуется помощью администрации, основанной на научном изучении времени и рабочих движений в области его специальности.

Уже около тридцати лет тому назад специальные агенты по учету времени впервые были предназначены администрацией некоторых машиностроительных заводов исключительно для научного изучения рабочих движений, в соединении с точным учетом по секундомеру рабочего времени в отношении всех отдельных элементов труда рабочего-механика. Если, таким образом эти инструкторы, являющиеся специальными агентами администрации и находящиеся в тесном сотрудничестве с рабочими, владеют одинаково хорошо как наукой о резании металлов, так и столь же разработанной наукой о рабочих движениях и времени в данной специальной области труда, то не трудно понять, почему даже наиболее высококвалифицированный механик совершенно не в состоянии давать максимальную производительность без постоянного содействия со стороны этих инструкторов. Поскольку этот факт будет в точности уяснен читателем, этим будет достигнута одна из самых важных задач, ради которых была написана эта книга.

Автор надеется, что приведенные им иллюстрации сделали совершенно очевидными основания, в силу которых система научного управления предприятием неизбежно повсюду дает несравненно лучшие результаты, как в интересах компании, так и в интересах самих рабочих, по сравнению с теми, которые могут быть достигнуты при господстве системы «инициативы и поощрения». Следует также ясно отдавать себе отчет в том, что эти результаты получаются отнюдь не в силу решительного превосходства механизма одного типа управления над механизмом другого, но в силу замены одной системы основных принципов совершенно другой их системой — в силу замены определенной философии управления промышленным предприятием совершенно отличной его философией.

Резюмируя, таким образом, на всех этих примерах можно видеть, что благоприятные результаты основаны главным образом: 1) на замене научными основами индивидуального свободного усмотрения каждого отдельного рабочего; 2) на научном подборе и обучении рабочих, путем изучения, обучения, тренировки и, можно прямо сказать, экспериментирования над каждым отдельным рабочим вместо допущения носящего совершенно случайный характер свободного выбора профессии и тренировки в ней самими рабочими, и 3) на самом тесном сотрудничестве администрации и рабочих, при котором вся тяжесть работы лежит совместно на обеих сторонах в соответствии с установленными научными законами, вместо предоставления решения каждой отдельной задачи производства, всецело крайнему разумению данного отдельного рабочего. Применяя эти новые принципы, вместо прежних индивидуальных усилий каждого рабочего, обе стороны почти поровну делят между собой ежедневную работу по выполнению каждого отдельного производственного задания, причем администрация берет на себя ту долю работы, для который она наиболее приспособлена, а рабочие соответственно, остающуюся долю.