Для чего придумали автоматический станок

Автоматический ткацкий станок Жаккара

1 801 год

В 1 801 году Жозеф Мари Жаккар создал автоматический ткацкий станок. Имевшаяся в нём система крючков и иголок позволяла создавать индивидуальную нитяную основу, а картонные карточки с перфорированными отверстиями — «запоминать» узор. «Машина Жаккарда» позволяла создавать замысловатые тканые узоры, почти невозможные при ручной работе. Карточки с отверстиями были сменными, что позволяло изготовлять на одном и том же станке ткани разного узора.

Изобретение Жаккара не только позволило быстро производить интересные и сложные ткани. Эта технология легла в основу одного из величайших изобретений XX столетия — компьютера. В станке Жаккара иголка проходила сквозь перфорированную карту, только если отверстие в ней совпадало с отверстием в рамной доске. Если совпадения не было, игла останавливалась и передвигалась к следующему отверстию. Тот же принцип действия и у базовой системы «да или нет», которая легла в основу двоичного компьютерного кода.

Вольта демонстрирует электрическую батарею

Закончилось восстание тэйшонов

Наиболее выдающиеся образцы графического дизайна, изменившие наш взгляд на мир, зачастую служат для самых приземлённых вещей: это может быть реклама чернил, сигарет, свечей зажигания или машинного оборудования.

Нанимайте людей для того, чтобы они могли вас научить, а не для того, чтобы вы могли научить их.

Только настоящее время имеет значение. И это учит смирению, потому что, каким бы богатым ни был твой опыт, ты всё равно страшишься чистого листа. Это одновременно забавляет, тревожит и внушает опасение. Но зато как здорово, когда ты наконец-то завершил работу. Тебе приходится жить с ощущением постоянной угрозы, и ты получаешь огромное удовольствие, когда покидаешь опасную зону.

Источник

Жозеф Мари Жаккар. Кибернетика ткацкого ремесла

Там, где зарождалась автоматизация

Сидя сегодня перед экранами компьютеров, мы не задумываемся о том, что все эти «электронные удобства» мы получили не только благодаря успехам в областях электроники, математики, кибернетики и химии. Как бы странно это не звучало, но развитие текстильной промышленности сыграло немаловажную роль в появлении того, что мы называем «компьютер».

На протяжении всей истории существования вида homo sapiens человек придумывал различные способы упрощения своего труда. Не стала и исключением такая сфера деятельности, как производство одежды. Первые упоминания о ткацких станках датируются пятым тысячелетием до н. э. Эти примитивные механизмы представляли собой простую вертикальную раму, на которую были натянуты нити основы. Ткачу приходилось держать в руках большой челнок с нитью и переплетать основу. Это была очень трудоемкая работа, так как нити требовалось последовательно перебирать руками, они часто рвались, а ткань получалась очень толстая. Немного позже в Египте появился ткацкий станок с горизонтальной рамой. За такой рамой человек работал стоя, при этом от слова «стоять» и произошли слова «стан», «станок». Как бы то ни было, труд ткача все равно оставался тяжелым.

Лишь в XVIII веке начали появляться механические ткацкие станки. В 1733 году английским суконщиком Джоном Кеем был изобретен механический челнок для ручного ткацкого станка. Изобретение позволило не пробрасывать челнок вручную, а также дало возможность ткачу вырабатывать широкие ткани на машине без помощи подмастерья. В 1771 году английском городе Кромфорде начала работать прядильная фабрика крупного промышленника и изобретателя Эдмунда Аркрайта, машины в которой приводились в движение водяным колесом. Воодушевленный посещением фабрики Аркрайта, другой английский изобретатель Эдмунд Картрайт в 1785 году получил патент на механический ткацкий станок с ножным приводом и организовал в Йоркшире ткацкую фабрику с 20 такими машинами.

Бурное развитие технической мысли в области ткацкого ремесла в XVIII веке, безусловно, сильно упростило труд ткачей, но, тем не менее, многие вопросы остались нерешенными. Так, например, изготовление тканей со сложными узорами было настоящей проблемой. Производство таких тканей было под силу лишь лучшим мастерам, и работали они не одни. Внутри станка должен был находиться подмастерье, который по команде мастера вручную поднимал и опускал нити основы, количество которых могло исчисляться сотнями. Такой процесс был чрезвычайно трудоемким и медленным, он требовал колоссальной сосредоточенности, а за ошибки, случавшиеся довольно часто, приходилось расплачиваться уймой времени. Кроме того, затратным по времени был и процесс переоборудования станка с производства одного узора на другой, который занимал несколько дней.

Конечно же, пытливый ум человека не мог обойти эту проблему стороной. Исходя из поставленной задачи, были сформированы два требования: новый механизм должен воспроизводить движения ткача и его подмастерья по заранее заданному сценарию; он должен обладать неким запоминающим устройством, чтобы хранить последовательность команд для изготовления определенных узоров. Справиться с этой задачей пытались многие изобретатели, среди которых были Базиль Бушон, Жан-Батист Фалькон, Жак Вокансон. Их механизмы отчасти удовлетворяли сформулированным требованиям, но по различным причинам работа не была доведена до логического конца, и их станки не получили распространения в ткацкой промышленности. Единственный, кому это удалось, был французский изобретатель Жозеф Жаккар. Его творческие годы пришлись на время, когда бушевали две революции – Великая французская и Промышленная. Все менялось, и Жаккар стал одним из источников этих перемен.

Биография Жаккара

Жозеф Мари Шарль (Joseph Marie Charles), впоследствии известный под фамилией Жаккар (Jacquard) – прозвищем, присвоенным его семье, родился 7 июля 1752 года во французском городе Лионе. Он был пятым из девяти детей Жана Шарля, мастера ткацкого дела, работавшего в мастерской по изготовлению парчи, и его жены Антуанетты Ривье. Как и многие сыновья ткачей того времени Жозеф Мари не посещал школу, так как был нужен отцу в качестве подмастерья. Читать он научился лишь в 13 лет, благодаря сводному брату Баррету, очень образованному человеку. Мать Жозефа умерла в 1762 году, а отец в 1772. После смерти родителей Жаккар получил в наследство апартаменты отца и его мастерскую, оборудованную двумя ткацкими станками. В 1778 году он сам стал мастером ткацкого дела и торговцем шелками. В том же году он женился на богатой вдове Клаудии Боишон. В этом браке в 1779 году у них родился единственный сын Жан Мари.

Жозеф Мари Жаккар

В течение ряда лет Жаккар совершил несколько сомнительных сделок, в результате которых влез в долги и потерял все свое наследство и часть собственности жены. В итоге, Клаудия осталась с сыном в Лионе, где работала на фабрике по производству соломенных шляп, а Жозеф отправился по Франции в поисках удачи. Он успел поработать и обжигальщиком извести, и чернорабочим на карьерах, и в результате, в конце 1780-х вернулся домой.

В начале Великой французской революции Жозеф вместе со своим сыном принимал участие в безуспешной обороне Лиона против сил Национального конвента. Когда город пал, им удалось бежать. После этого под вымышленными именами они присоединились к Революционной армии. В одном из кровопролитных сражений Жана Мари намертво сразило пулей, и потеряв смысл жизни, Жозеф Мари Жаккар в 1798 году возвратился в Лион. После лечения в госпитале, он брался за любую посильную работу – ремонт ткацких станков, шитье тканей, отбеливание соломенных шляп, управление повозками. Так продолжалось до 1799 года, когда он решил заняться автоматизацией ткацких станков. Эта затея, в итоге, принесла ему славу.

Изобретательская деятельность

Большой опыт работы со станками в качестве подмастерья, ткача и наладчика дал понять Жаккару, что производство ткани хоть и является довольно сложным и скрупулезным занятием с одной стороны, с другой же – это просто рутинный процесс с большим количеством повторяющихся действий. Он полагал, что вышивание сложных узоров может быть автоматизировано, то есть, сведено к минимальному набору простых движений. К тому же, он был осведомлен об успехах и неудачах своих соотечественников на поприще автоматизации ткацкого производства.

В результате, Жаккар задумал систему, работа которой зависела от последовательности отверстий на специальных твердых пластинах. Сегодня мы назвали бы их перфокартами. Необходимо также заметить, что подобные прообразы перфокарт были реализованы на станках Бушона, Фалькона и Вокансона, но их устройства либо могли управлять небольшим числом нитей, либо были слишком сложны и дороги в производстве и обслуживании. Учтя все недостатки своих предшественников, Жаккар сделал перфокарты со множеством рядов отверстий, это позволило машине оперировать с большим количеством нитей. Также он упростил механизм подачи перфокарт в считывающее устройство станка, сделав из них длинную замкнутую ленту. При этом каждая карта соответствовала одному проходу челнока. Считывающий механизм станка представлял собой набор щупов, которые были связаны со стержнями, управляющими движением нитей. При проходе карты щупы прижимались к ней и оставались неподвижными, при этом если на пути каких-либо щупов встречались отверстия, щупы проваливались в них и поднимали вверх соответствующие нити основы, тем самым, образуя верхнюю часть зева, то есть основные перекрытия в ткани. Опускание нитей основы происходило под действием силы тяжести грузиков. Опущенные нити основы образовывали нижнюю часть зева или уточные переплетения в ткани. Таким образом, правильная последовательность просеченных и непросеченных мест на перфокартах позволяла осуществить необходимое чередование подъемов и опускания нитей основы, что в конечном итоге и формировало требуемый узор.

Ткацкий станок Жаккара

Первый образец собственного ткацкого станка Жаккар сделал в 1801 году. Машина, однако, предназначалась не для вышивания сложных узоров на ткани, а для плетения рыболовных сетей, так как из газеты Жозеф Мари узнал, что английское Королевское общество поддержки искусств объявило конкурс на изготовление подобного механизма. В итоге, он одновременно выставил свое детище на конкурсах Королевского общества поддержки искусств и Общества поощрения ремесел и искусств во Франции. В Великобритании его станок не был отмечен какой-либо наградой, зато у себя на родине, во Франции, изобретение обратило на себя внимание заинтересованных лиц, и в результате в 1804 году Жаккар был приглашен в Париж, где в мастерских Консерватории искусств и ремесел он должен был завершить постройку своего механизма. Там Жаккар обнаружил коллекцию машин из кабинета Вокансона, среди которых попался образец узорчатого станка. Внимательно ознакомившись на практике с принципом его действия, Жозеф Мари внес в собственную разработку некоторые улучшения.

Годом позже Жаккар и его изобретение были удостоены внимания самого Наполеона. Император Франции хорошо осознавал важность текстильного производства для экономики страны, и потому разместил крупный заказ на сукно в Лионе, городе, издавна славившемся своими ткачами. В апреле 1805 года во время своего визита в город Наполеон со своей супругой Жозефиной посетили мастерскую Жаккара, где ему продемонстрировали чудо-станок. Оценив эффективность и простоту обслуживания этого механизма, император пожаловал Жаккару пенсию в 3000 франков и право получать отчисление в размере 50 франков с каждого станка, работавшего на французской мануфактуре. Патент же на изобретение Наполеон распорядился передать в общественное пользование. Так Жаккар лишился интеллектуальной собственности, но приобрел солидный по тем временам доход и государственную поддержку. Кроме того, масштаб распространения станков Жаккара рос как на дрожжах, что увеличивало его прибыль и, в итоге, сделало его одним из богатейших людей в городе. К 1812 году во Франции работало свыше 11000 таких ткацких машин, и, несмотря на попытки французского правительства сохранить технологию в тайне, аналогичные станки стали появляться в других странах.

Хотя изобретение и принесло Жаккару славу и известность, среди соотечественников находились и те, кто напрямую осуждали его и даже переходили к открытому противостоянию. Конечно же, это были лионские ткачи, разгневанные тем, что массовое внедрение в производство новых ткацких машин многих лишало работы. А для города, в котором ткацкое ремесло является ведущим, это становится особенно критично и взрывоопасно. Еще до приобретения Жаккаром широкой известности некоторые ткачи сообразили, какую опасность может нести для них новая машина, и однажды, ворвавшись в его мастерскую, разломали там все механизмы. Сам же изобретатель был неоднократно бит, но, невзирая ни на что, втайне продолжал работать над своим детищем, пока не получил состояние, славу и одобрение верховной власти.

Остаток дней Жаккар прожил в достатке и умер в тихом городке Уллене, расположенном на юго-востоке Франции недалеко от Альп. Спустя шесть лет благодарные жители Лиона воздвигли в его честь памятник на том самом месте, где находилась его мастерская.

Влияние изобретения Жаккара на дальнейшее развитие технической мысли

Принцип «программирования» механизмов посредством перфокарт, положенный в основу ткацкого станка Жаккара, для своего времени стал революционным. Широкое распространение подобных машин подталкивало и других изобретателей и мастеров на мысль об использовании данного принципа в своих разработках.

Пионер русской кибернетики Семен Николаевич Корсаков (1787–1853) в 1832 году подал в Императорскую академию наук заявку на изобретение «машины для сравнения идей». Эта «машина» представляла собой ряд устройств, которые были объединены в своеобразную систему информационного поиска. Используя современные термины, ее можно было бы назвать «средство для создания и обработки баз данных». Основными носителями информации в этих устройствах являлись перфокарты, которые хранились в специальных картотеках и механически сортировались по определенным признакам. С перфокартами Корсаков впервые познакомился за два десятилетия до подачи этой заявки. Он участвовал в Отечественной войне 1812 года, а затем в Заграничном походе против Наполеона 1813-1814 годов, в ходе которых вместе с русской армией побывал в Париже, где и увидел работающий станок Жаккара с заранее заложенной в него программой, «написанной» на перфокартах. Вернувшись в Россию, Корсаков стал начальником статистического управления, и рутинная работа со статистическими материалами натолкнула его на создание ряда устройств с использованием перфокарт в качестве носителей информации. Механизмы Корсакова, к сожалению, не получили широкого распространения, хотя сам он успешно применял их для составления баз данных в процессе своей работы.

Семен Николаевич Корсаков

В 1834 году английский математик Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1791–1871) приступил к работе над автоматическим устройством для решения широкого спектра математических задач – «аналитической машиной». До этого он имел неудачный опыт построения «разностной машины», огромного и сложного механизма, оперировавшего большим количеством шестерней. Теперь, по замыслу Бэббиджа, на смену шестеренкам должны были прийти перфокарты. Для этого он специально ездил в Париж для изучения принципа «программирования» станков Жаккара посредством перфокарт. Достроить машину до конца Бэббиджу не удалось ввиду сложности и недостатка финансовых средств, однако, принципы, заложенные в ее основу, способствовали дальнейшему развитию вычислительной техники.

Чарльз Бэббидж

В вычислительной технике практическую полезность и значимость перфокарты приобрели благодаря американскому инженеру и изобретателю Герману Холлериту (Herman Hollerith, 1860-1929). В 1890 году для нужд Бюро переписи населения США он разработал табулятор – механизм для обработки статистических данных с перфокартами в качестве носителей информации. В 1911 году Tabulating Machine Company, компания основанная Холлеритом, была переименована в International Business Machines (IBM). Перфокарты же с успехом использовались в вычислительной технике до второй половины прошлого века, пока на смену им не пришли более совершенные носители информации.

Герман Холлерит

Современная жаккардовая машина

Что же касается жаккардовых машин, то они до сих пор применяются при изготовлении высококачественных изделий. Основным отличием от станков двухсотлетней давности является использование компьютера и сканера изображений. Сегодня дизайнеры при помощи сканера переносят узор, который необходимо нанести на ткань, в компьютер, далее по полученному изображению составляется программа для станка с необходимой последовательностью операций. Естественно, такой процесс задания алгоритма выкройки занимает намного меньше времени, чем у первых «программистов».

Перевод: Mikhail R по заказу РадиоЛоцман

Источник

Ткацкий станок: прадедушка компьютеров

12 апреля 1805 года император Наполеон Бонапарт с супругой посетили Лион. Крупнейший в стране центр ткачества изрядно пострадал от Революции и пребывал в плачевном состоянии. Большинство мануфактур разорились, производство стояло, а международный рынок все больше заполнял английский текстиль. Желая поддержать лионских мастеров, в 1804 году Наполеон разместил здесь крупный заказ на сукно, а годом позже прибыл в город лично. В ходе визита император посетил мастерскую некоего Жозефа Жаккара, изобретателя, где императору продемонстрировали удивительную машину. Установленная поверх обыкновенного ткацкого станка громада позвякивала длинной лентой из дырчатых жестяных пластин, а из станка тянулось, накручиваясь на вал, шелковое полотно с изысканнейшим узором. При этом никакого мастера не требовалось: машина работала сама по себе, а обслуживать ее, как объяснили императору, вполне мог даже подмастерье.

Наполеону машина понравилась. Несколькими днями позже он распорядился передать патент Жаккара на ткацкую машину в общественное пользование, самому же изобретателю положить ежегодную пенсию в 3000 франков и право получать небольшое, в 50 франков, отчисление с каждого станка во Франции, на котором стояла его машина. Впрочем, в итоге это отчисление сложилось в весомую сумму — к 1812 году новым приспособлением было оборудовано 18000 ткацких станков, а в 1825-го — уже 30000.

Изобретатель прожил остаток дней в достатке, умер он в 1834 году, а шесть лет спустя благодарные горожане Лиона поставили Жаккару памятник на том самом месте, где когда-то была его мастерская. Жаккарова (или, в старой транскрипции, «жаккардова») машина была важным кирпичиком в фундаменте промышленной революции, не менее важным, чем железная дорога или паровой котел. Но не все в этой истории просто и безоблачно. Например, «благодарные» лионцы, впоследствии почтившие Жаккара памятником, сломали его первый незаконченный станок и несколько раз покушались на его жизнь. Да и машину, если говорить по правде, изобрел вовсе не он.

Как работала машина

Для понимания революционной новизны изобретения необходимо в общих чертах представлять принцип работы ткацкого станка. Если рассмотреть ткань, можно увидеть, что она состоит из плотно переплетенных продольных и поперечных нитей. В процессе изготовления продольные нити (основа) протягиваются вдоль станка; половина из них через одну крепятся к рамке-«ремизке», другая половина — к другой такой же рамке. Эти две рамки перемещаются вверх-вниз друг относительно друг друга, разводя нити основы, и в образовавшийся зев туда-сюда снует челнок, тянущий поперечную нить (уток). В результате получается простейшее полотно с нитями, переплетенными через одну. Рамок-ремизок может быть больше двух, и двигаться они могут в сложной последовательности, поднимая или опуская нити группами, отчего на поверхности ткани образуется узор. Но количество рамок все равно невелико, редко когда бывает больше 32, поэтому узор получается простым, регулярно повторяющимся.

На жаккардовом станке рамок нет вообще. Каждая нить может перемещаться отдельно от других с помощью цепляющего ее стержня с кольцом. Поэтому на полотне можно выткать узор любой степени сложности, даже картину. Последовательность движения нитей задается с помощью длинной зацикленной ленты перфокарт, каждая карта соответствует одному проходу челнока. Карта прижимается к»считывающим» проволочным щупам, часть из них уходит в отверстия и остается неподвижной, остальные утапливаются картой вниз. Щупы связаны со стержнями, управляющими движением нитей.

Сложноузорчатые холсты умели ткать и до Жаккара, но это было по силам только лучшим мастерам, и работа была адская. Внутрь станка забирался работник-дергальщик и по команде мастера вручную поднимал или опускал отдельные нити основы, количество которых иногда исчислялось сотнями. Процесс был очень медленным, требовал постоянно сосредоточенного внимания, и неизбежно случались ошибки. Кроме того, переоснащение станка с одного сложноузорчатого холста на другую работу растягивалось иногда на многие дни. Станок Жаккара делал работу быстро, без ошибок — и сам. Единственным трудным делом теперь было набивать перфокарты. На производство одного комплекта уходили недели, зато однажды изготовленные карты могли использоваться снова и снова.

Предшественники

Как уже говорилось, «умный станок» придумал не Жаккар — он лишь доработал изобретения своих предшественников. В 1725 году, за четверть века до рождения Жозефа Жаккара, первое подобное устройство создал лионский ткач Базиль Бушон. Станок Бушона управлялся перфорированной бумажной лентой, где каждому проходу челнока соответствовал один ряд отверстий. Однако отверстий было мало, поэтому устройство меняло положение лишь небольшого числа отдельных нитей.

Следующего изобретателя, пытавшегося усовершенствовать ткацкий станок, звали Жан-Батист Фалькон. Он заменил ленту небольшими листами картона, связанными за углы в цепь; на каждом листе отверстия располагались уже в несколько рядов и могли управлять большим числом нитей. Станок Фалькона оказался успешнее предыдущего, и хотя он не получил широкого распространения, в течение жизни мастер успел продать около 40 экземпляров.

Третьим, кто взялся доводить ткацкий станок до ума, был изобретатель Жак де Вокансон, который в 1741 году был назначен инспектором шелкоткацких мануфактур. Вокансон работал над своей машиной много лет, однако его изобретение не имело успеха: слишком сложное и дорогое в изготовлении устройство по-прежнему могло управлять относительно небольшим числом нитей, и ткань с незамысловатым узором не окупала стоимости оборудования.

Удачи и неудачи Жозефа Жаккара

Жозеф Мари Жаккар родился в 1752 году в предместье Лиона в семье потомственных канутов — ткачей, работавших с шелком. Он был обучен всем премудростям ремесла, помогал отцу в мастерской и после смерти родителя унаследовал дело, однако ткачеством занялся далеко не сразу. Жозеф успел сменить множество профессий, был судим за долги, женился, а после осады Лиона ушел солдатом с революционной армией, взяв с собой шестнадцатилетнего сына. И лишь после того как сын погиб в одном из сражений, Жаккар решил вернуться к фамильному делу.

Он возвратился в Лион и открыл ткацкую мастерскую. Однако бизнес был не слишком успешен, и Жаккар увлекся изобретательством. Он решил сделать машину, которая превзошла бы творения Бушона и Фалькона, была бы достаточно простой и дешевой и при этом могла делать шелковое полотно, не уступающее по качеству сотканному вручную. Поначалу конструкции, выходившие из-под его рук, были не слишком удачными. Первая машина Жаккара, которая заработала как надо, делала не шелк, а. рыбацкие сети. В газете он прочел, что английское Королевское общество поддержки искусств объявило конкурс на изготовление такого приспособления. Награду от британцев он так и не получил, однако его детищем заинтересовались во Франции и даже пригласили на промышленную выставку в Париж. Это была знаковая поездка. Во-первых, на Жаккара обратили внимание, он обзавелся нужными связями и даже раздобыл денег на дальнейшие изыскания, а во-вторых, он посетил Музей искусств и ремесел, где стоял ткацкий станок Жака де Вокансона. Жаккар увидел его, и недостающие детали встали на свои места в его воображении: он понял, как должна работать его машина.

Источник