Pramonės automatizavimas: išsamus gamybos robotikos vadovas

Pramonės automatizavimas sukelia perversmą gamybos sektoriuje visame pasaulyje, didindamas efektyvumą, produktyvumą ir tikslumą. Šios transformacijos pagrindas – gamybos robotika, kuri išsivystė nuo paprastų „paimk ir padėk“ užduočių iki sudėtingų, išmaniųjų sistemų, galinčių atlikti įvairias operacijas. Šiame išsamiame vadove bus nagrinėjamas gamybos robotikos pasaulis, apimantis jos naudą, iššūkius, pritaikymo sritis ir ateities tendencijas.

Kas yra gamybos robotika?

Gamybos robotika – tai robotų naudojimas gamybos procesuose. Šie robotai yra sukurti automatizuoti užduotis, kurias anksčiau atlikdavo darbuotojai, pavyzdžiui, suvirinimą, dažymą, surinkimą, patikrą ir medžiagų tvarkymą. Jie gali veikti autonomiškai arba pusiau autonomiškai, vykdydami iš anksto užprogramuotas instrukcijas arba prisitaikydami prie besikeičiančių sąlygų naudojant jutiklius ir dirbtinį intelektą.

Pagrindinės gamybos robotų savybės:

• Tikslumas: robotai gali atlikti užduotis itin tiksliai ir pasikartojančiai, taip sumažindami klaidų skaičių ir pagerindami produktų kokybę.
• Greitis: robotai gali dirbti greičiau nei žmonės, didindami gamybos apimtį ir trumpindami ciklo laiką.
• Ištvermė: robotai gali dirbti be pertraukų ir nuovargio, todėl gamyba gali vykti 24/7 režimu.
• Lankstumas: šiuolaikinius robotus galima perprogramuoti ir perkonfigūruoti, kad jie atliktų skirtingas užduotis, todėl jie lengvai pritaikomi prie kintančių gamybos poreikių.
• Sauga: robotai gali atlikti pavojingas užduotis aplinkoje, kuri yra nesaugi žmonėms, taip pagerindami darbuotojų saugą.

Gamybos robotikos nauda

Gamybos robotikos diegimas įmonėms suteikia daugybę privalumų, įskaitant:

Padidėjęs produktyvumas

Robotai gali dirbti greičiau ir nuosekliau nei žmonės, o tai lemia reikšmingą gamybos apimties padidėjimą. Jie taip pat gali veikti be pertraukų, dar labiau didindami produktyvumą. Pavyzdžiui, vienas Japonijos automobilių gamintojas, įdiegęs robotizuotą surinkimo liniją, padidino gamybos apimtį 30 %.

Geresnė kokybė

Robotai atlieka užduotis itin tiksliai, mažindami klaidų skaičių ir gerindami gaminių kokybę. Tai lemia mažesnį defektų skaičių, mažesnes atliekų normas ir didesnį klientų pasitenkinimą. Šveicarijos laikrodžių gamintojas naudoja mikrorobotus sudėtingoms surinkimo užduotims, taip užtikrindamas išskirtinę savo laikrodžių kokybę ir tikslumą.

Sumažėjusios išlaidos

Nors pradinės investicijos į robotus gali būti didelės, ilgalaikėje perspektyvoje sutaupoma daug lėšų. Robotai gali sumažinti darbo sąnaudas, medžiagų atliekas ir energijos suvartojimą. Jie taip pat sumažina perdirbimo ir garantinių reikalavimų poreikį. Viena Vokietijos elektronikos įmonė pranešė, kad automatizavus gamybos liniją robotais, gamybos išlaidos sumažėjo 20 %.

Didesnė sauga

Robotai gali atlikti pavojingas užduotis aplinkoje, kuri yra nesaugi žmonėms, pavyzdžiui, suvirinti, dažyti ir dirbti su toksiškomis medžiagomis. Tai gali ženkliai pagerinti darbuotojų saugą ir sumažinti nelaimingų atsitikimų bei sužalojimų riziką. Viena Kanados kasybos bendrovė naudoja robotus įrangai požeminėse kasyklose tikrinti ir remontuoti, taip apsaugodama darbuotojus nuo pavojingų sąlygų.

Didesnis lankstumas

Šiuolaikinius robotus galima perprogramuoti ir perkonfigūruoti, kad jie atliktų skirtingas užduotis, todėl jie lengvai pritaikomi prie kintančių gamybos poreikių. Tai leidžia gamintojams greitai reaguoti į rinkos poreikius ir efektyviau pristatyti naujus produktus. Viena Italijos mados įmonė naudoja robotus audiniams kirpti ir siūti, todėl gali greitai prisitaikyti prie besikeičiančių mados tendencijų ir gaminti individualizuotus drabužius.

Geresnės darbo sąlygos

Automatizuodami pasikartojančias ir fiziškai sunkias užduotis, robotai atlaisvina darbuotojus, kurie gali sutelkti dėmesį į kūrybiškesnes ir prasmingesnes pareigas. Tai gali pagerinti pasitenkinimą darbu ir sumažinti darbuotojų kaitą. Švedijos baldų gamintojas naudoja robotus sunkiems kėlimo ir surinkimo darbams atlikti, taip sukuriant ergonomiškesnę ir mažiau varginančią darbo aplinką savo darbuotojams.

Gamybos robotų tipai

Egzistuoja keli gamybos robotų tipai, kurių kiekvienas skirtas konkrečioms taikymo sritims:

• Šarnyriniai robotai: šie robotai turi kelias sukamąsias jungtis, kurios leidžia jiems atlikti įvairius sudėtingus judesius. Jie dažniausiai naudojami suvirinimo, dažymo ir surinkimo užduotims.
• SCARA robotai: SCARA (angl. Selective Compliance Articulated Robot Arm) robotai skirti didelės spartos ir didelio tikslumo surinkimo užduotims. Jie dažniausiai naudojami elektronikos ir automobilių pramonėje.
• Delta robotai: Delta robotai skirti didelės spartos „paimk ir padėk“ operacijoms. Jie dažniausiai naudojami maisto ir gėrimų bei farmacijos pramonėje.
• Dekarto robotai: Dekarto robotai juda trimis tiesinėmis ašimis (X, Y ir Z). Jie dažniausiai naudojami CNC apdirbimo, 3D spausdinimo ir patikros užduotims.
• Bendradarbiaujantys robotai (kobotai): kobotai yra sukurti dirbti kartu su žmonėmis bendroje darbo erdvėje. Juose įrengti jutikliai ir saugos funkcijos, neleidžiančios pakenkti žmonėms. Kobotai tampa vis populiaresni įvairiose pramonės šakose, įskaitant gamybą, sveikatos priežiūrą ir logistiką.
• Mobilūs robotai (AMR ir AGV): autonominiai mobilūs robotai (AMR) ir automatizuotos valdomos transporto priemonės (AGV) naudojami medžiagų tvarkymui ir logistikai gamybos įmonėse. AMR gali judėti autonomiškai naudodami jutiklius ir žemėlapius, o AGV juda iš anksto nustatytais maršrutais.

Gamybos robotikos taikymo sritys

Gamybos robotai naudojami įvairiose taikymo srityse daugelyje pramonės šakų, įskaitant:

• Automobilių pramonė: suvirinimas, dažymas, surinkimas ir medžiagų tvarkymas. Pavyzdžiui, robotai plačiai naudojami automobilių gamyklose tokiose šalyse kaip Vokietija, JAV ir Pietų Korėja.
• Elektronika: surinkimas, patikra ir testavimas. Robotika yra gyvybiškai svarbi išmaniųjų telefonų ir kompiuterių gamyboje tokiose šalyse kaip Kinija ir Vietnamas.
• Maisto ir gėrimų pramonė: pakavimas, apdorojimas ir paletavimas. Robotai naudojami maisto produktams rūšiuoti ir pakuoti įmonėse visoje Europoje ir Šiaurės Amerikoje.
• Farmacija: dozavimas, pylimas ir pakavimas. Robotinės sistemos užtikrina farmacijos gamybos tikslumą ir saugumą tokiose šalyse kaip Indija ir Šveicarija.
• Aviacijos ir kosmoso pramonė: gręžimas, kniedijimas ir kompozitų klojimas. Aviacijos ir kosmoso pramonės įmonės Prancūzijoje ir JAV naudoja robotus tiksliai orlaivių komponentų gamybai.
• Metalo apdirbimas: pjovimas, šlifavimas ir poliravimas. Robotika pagerina metalo gamybos procesų efektyvumą ir saugumą visame pasaulyje.
• Plastmasės pramonė: liejimas, apipjaustymas ir surinkimas. Plastmasės pramonė naudoja robotus pasikartojančioms užduotims ir tiksliam liejimui.

Gamybos robotikos diegimo iššūkiai

Nors gamybos robotika suteikia daug privalumų, taip pat reikia atsižvelgti į kai kuriuos iššūkius:

Didelės pradinės investicijos

Pradinės robotų pirkimo ir diegimo išlaidos gali būti didelės, ypač mažoms ir vidutinėms įmonėms (MVĮ). Tačiau finansavimo galimybės, pavyzdžiui, lizingas ir vyriausybės dotacijos, gali padėti kompensuoti šias išlaidas.

Integracijos sudėtingumas

Robotų integravimas į esamus gamybos procesus gali būti sudėtingas ir reikalauti specializuotų žinių. Svarbu atidžiai suplanuoti integravimo procesą ir užtikrinti, kad robotai būtų suderinami su esama įranga ir programinės įrangos sistemomis. Pavyzdžiui, integruojant naują roboto ranką į senesnę surinkimo liniją, gali prireikti individualaus programavimo ir esamų mašinų modifikacijų.

Programavimas ir priežiūra

Robotus turi programuoti ir prižiūrėti kvalifikuoti technikai. Tam reikia investuoti į mokymo ir tobulinimo programas, siekiant užtikrinti, kad darbuotojai turėtų reikiamų įgūdžių robotams valdyti ir prižiūrėti. Įmonės dažnai bendradarbiauja su robotikos tiekėjais arba samdo specializuotus technikus programavimo ir priežiūros užduotims atlikti.

Susirūpinimas dėl darbo vietų praradimo

Užduočių automatizavimas naudojant robotus gali lemti darbo vietų praradimą, o tai gali kelti susirūpinimą darbuotojams. Tačiau svarbu pažymėti, kad robotika taip pat sukuria naujų darbo vietų tokiose srityse kaip robotų programavimas, priežiūra ir sistemų integravimas. Be to, vyriausybės ir įmonės gali įgyvendinti perkvalifikavimo ir kvalifikacijos kėlimo programas, kad padėtų darbuotojams pereiti į naujas pareigas. Kai kurios šalys įgyvendino politiką, skirtą paremti darbuotojus, nukentėjusius nuo automatizavimo, pavyzdžiui, bedarbio pašalpas ir perkvalifikavimo programas.

Saugumo aspektai

Nors robotai yra sukurti taip, kad būtų saugūs, svarbu įgyvendinti tinkamas saugos priemones, kad būtų išvengta nelaimingų atsitikimų ir sužalojimų. Tai apima darbuotojų mokymą, kaip saugiai bendrauti su robotais, ir saugos įtaisų, tokių kaip šviesos užuolaidos ir avarinio sustabdymo mygtukai, diegimą. Reguliarūs saugos auditai ir rizikos vertinimai yra labai svarbūs siekiant užtikrinti saugią darbo aplinką.

Ateities tendencijos gamybos robotikoje

Gamybos robotikos sritis nuolat tobulėja, nuolat atsiranda naujų technologijų ir tendencijų. Kai kurios pagrindinės tendencijos, kurias verta stebėti:

Dažnesnis bendradarbiaujančių robotų (kobotų) naudojimas

Kobotai tampa vis populiaresni, nes jie siūlo lankstesnį ir bendradarbiavimu pagrįstą požiūrį į automatizavimą. Juos lengviau programuoti ir jie gali saugiai dirbti kartu su žmonėmis be apsauginių barjerų. Kobotų diegimo augimas ypač ryškus MVĮ, kurios ieško prieinamų ir lengvai įdiegiamų automatizavimo sprendimų.

Dirbtinis intelektas (DI) ir mašininis mokymasis (MM)

DI ir MM integruojami į robotus, siekiant pagerinti jų našumą ir gebėjimą prisitaikyti. DI valdomi robotai gali mokytis iš patirties, prisitaikyti prie kintančių sąlygų ir atlikti sudėtingesnes užduotis. Pavyzdžiui, DI gali būti naudojamas optimizuoti robotų judesius, numatyti priežiūros poreikius ir pagerinti kokybės kontrolę.

Skaitmeniniai dvyniai

Skaitmeniniai dvyniai yra virtualūs fizinių turtų, tokių kaip robotai ir gamybos procesai, atvaizdai. Jie gali būti naudojami robotų veikimui simuliuoti ir optimizuoti, galimoms problemoms nustatyti ir bendram efektyvumui pagerinti. Gamintojai naudoja skaitmeninius dvynius naujoms robotų konfigūracijoms testuoti, gamybos išdėstymui optimizuoti ir robotų operatoriams virtualioje aplinkoje apmokyti.

Robotika kaip paslauga (RaaS)

RaaS (angl. Robotics as a Service) yra verslo modelis, leidžiantis įmonėms nuomotis robotus, užuot juos perkant. Dėl to robotika tampa prieinamesnė MVĮ ir sumažėja pradinės investicijos. RaaS teikėjai paprastai siūlo visapusiškas paslaugas, įskaitant robotų priežiūrą, programavimą ir palaikymą.

5G ryšys

5G technologija užtikrina greitesnį ir patikimesnį belaidį ryšį, kuris gali pagerinti robotų našumą ir reakcijos laiką. 5G taip pat gali įgalinti naujas taikymo sritis, tokias kaip nuotolinis robotų valdymas ir realaus laiko duomenų analizė. Gamintojai tiria 5G naudojimo galimybes robotams, jutikliams ir kitiems įrenginiams išmaniosiose gamyklose sujungti.

Adityvioji gamyba (3D spausdinimas)

Robotai naudojami adityviosios gamybos procesams, tokiems kaip 3D spausdinimas, automatizuoti. Tai gali pagerinti 3D spausdinimo greitį, tikslumą ir pasikartojamumą, todėl jis tampa tinkamesnis masinei gamybai. Robotai gali būti naudojami medžiagoms tvarkyti, dalims iš spausdintuvo išimti ir poapdorojimo operacijoms atlikti.

Robotikos diegimas jūsų gamybos procese: žingsnis po žingsnio vadovas

Robotikos diegimas į gamybos procesą yra didelė užduotis, tačiau struktūruotas požiūris gali padidinti jūsų sėkmės tikimybę. Štai žingsnis po žingsnio vadovas:

1. Nustatykite tinkamą taikymo sritį: ne visi gamybos procesai yra tinkami automatizuoti. Pradėkite nuo pasikartojančių, pavojingų ar didelio tikslumo reikalaujančių užduočių nustatymo. Apsvarstykite užduotis, kurios šiuo metu yra kliūtys arba ženkliai prisideda prie defektų atsiradimo.
2. Atlikite galimybių studiją: nustatę galimas taikymo sritis, atlikite išsamią galimybių studiją. Ji turėtų apimti sąnaudų ir naudos analizę, rizikos vertinimą ir techninių reikalavimų įvertinimą. Apsvarstykite tokius veiksnius kaip tvarkomų dalių dydis ir svoris, reikiamas ciklo laikas ir aplinkos sąlygos.
3. Pasirinkite tinkamą robotą: pasirinkite robotą, kuris yra specialiai sukurtas jūsų nustatytai taikymo sričiai. Apsvarstykite tokius veiksnius kaip roboto keliamoji galia, pasiekiamumas, greitis ir tikslumas. Taip pat atsižvelkite į roboto saugos funkcijas ir programavimo paprastumą.
4. Suprojektuokite darbo celę: darbo celė yra sritis, kurioje veikia robotas. Atidžiai suprojektuokite darbo celę, kad užtikrintumėte jos saugumą, efektyvumą ir ergonomiškumą. Apsvarstykite tokius veiksnius kaip roboto vieta, tvarkomų dalių vieta ir būtinos saugos priemonės.
5. Sukurkite roboto programą: roboto programa nurodo robotui, ką daryti. Sukurkite aiškią ir glaustą programą, kurią būtų lengva suprasti ir prižiūrėti. Naudokite simuliacinę programinę įrangą programai išbandyti prieš ją įdiegiant į robotą.
6. Integruokite robotą į esamą sistemą: roboto integravimas į esamą sistemą gali būti sudėtingas. Dirbkite su patyrusiais integratoriais, kad užtikrintumėte, jog robotas tinkamai prijungtas prie kitos įrangos ir programinės įrangos sistemų.
7. Apmokykite operatorius: apmokykite operatorius, kaip saugiai valdyti ir prižiūrėti robotą. Tai būtina norint išvengti nelaimingų atsitikimų ir užtikrinti, kad robotas būtų naudojamas efektyviai.
8. Stebėkite ir vertinkite: stebėkite roboto veikimą ir vertinkite rezultatus. Tai padės jums nustatyti tobulintinas sritis ir užtikrinti, kad robotas atitiktų jūsų lūkesčius. Stebėkite pagrindinius rodiklius, tokius kaip gamybos apimtis, defektų lygis ir prastovos.

Pasauliniai sėkmingo gamybos robotikos diegimo pavyzdžiai

Štai keli pavyzdžiai įmonių iš viso pasaulio, kurios sėkmingai įdiegė gamybos robotiką:

• „Siemens“ (Vokietija): „Siemens“ plačiai naudoja robotus savo elektronikos gamybos įmonėse automatizuoti tokias užduotis kaip surinkimas, testavimas ir pakavimas. Tai leido „Siemens“ padidinti produktyvumą, pagerinti kokybę ir sumažinti išlaidas.
• „Foxconn“ (Taivanas): „Foxconn“, pagrindinis elektronikos gamintojas tokioms įmonėms kaip „Apple“, naudoja robotus daugeliui savo gamybos procesų automatizuoti. Tai leido „Foxconn“ sumažinti priklausomybę nuo žmonių darbo jėgos ir padidinti efektyvumą.
• „Amazon“ (JAV): „Amazon“ naudoja robotus savo sandėliuose automatizuoti tokias užduotis kaip prekių surinkimas, pakavimas ir rūšiavimas. Tai leido „Amazon“ pagreitinti užsakymų įvykdymo procesą ir sumažinti siuntimo išlaidas.
• „Fanuc“ (Japonija): būdama viena pirmaujančių pramoninių robotų gamintojų, „Fanuc“ naudoja savo robotines sistemas savo gamybos įmonėse. Tai leidžia jiems tobulinti savo technologijas, didinti efektyvumą ir demonstruoti savo robotikos sprendimų galimybes.
• ABB (Šveicarija): panašiai kaip ir „Fanuc“, ABB, pasaulinė robotikos ir automatizavimo lyderė, integruoja savo robotus į gamybos operacijas. Ši praktika ne tik optimizuoja jų procesus, bet ir tarnauja kaip bandymų poligonas naujoms robotikos technologijoms.
• „Hyundai Motor Group“ (Pietų Korėja): „Hyundai“ savo automobilių gamyklose naudoja platų robotinių sistemų spektrą, automatizuodama užduotis nuo suvirinimo ir dažymo iki surinkimo ir patikros. Tai ženkliai pagerina gamybos greitį ir nuoseklumą.

Išvada

Gamybos robotika keičia pasaulinį gamybos kraštovaizdį, siūlydama didelę naudą produktyvumo, kokybės, sąnaudų taupymo ir saugos požiūriu. Nors yra iššūkių, kuriuos reikia apsvarstyti, potencialus atlygis yra didelis. Suprasdami skirtingus robotų tipus, jų taikymo sritis ir geriausias diegimo praktikas, gamintojai gali pasinaudoti robotika, kad pagerintų savo konkurencingumą ir klestėtų Pramonės 4.0 eroje. Technologijoms toliau tobulėjant, gamybos robotika taps dar sudėtingesnė ir prieinamesnė, o tai dar labiau skatins inovacijas ir augimą gamybos sektoriuje visame pasaulyje.