Przemysł nieustannie doskonali procesy produkcyjne, następuje optymalizacja oraz racjonalizacja wykorzystania zasobów. Wszystko po to, aby przy nieustająco wzrastających kosztach pracy oraz problemach kadrowych móc utrzymać produkcję i tworzyć warunki do jej zwiększania. Jednocześnie poszerzanie asortymentu i oczekiwania odnośnie do skracania czasów dostaw sprawiają, że tzw. czynnik ludzki staje się dość niepewnym ogniwem w całym łańcuchu produkcyjnym. Wykorzystanie robotów przemysłowych czy cobotów może pomóc sprawnie realizować zadania, które do tej pory wykonywali ludzie. Już dziś maszyny są w stanie wyręczyć pracowników w wykonywaniu wielu czynności, w tym tych najbardziej kłopotliwych i niebezpiecznych.

Te trendy dominują

Roboty na produkcji nie są już niczym nadzwyczajnym, spotykamy je w wielu firmach. One same zresztą ciągle się zmieniają. Jacek Pukal, Prezes Zarządu, CEO, PROSTER, dostrzega w dziedzinie robotów przemysłowych kilka wyraźnych trendów, a są nimi przede wszystkim sztuczna inteligencja (AI) i uczenie maszynowe. Coraz większy nacisk kładzie się na wykorzystanie AI do optymalizacji procesów produkcyjnych. – Kolejnym trendem są roboty współpracujące (coboty). Są wykorzystywane do zadań wymagających precyzji, powtarzalności oraz pracy w niebezpiecznych warunkach. Dzięki zaawansowanym czujnikom i technologiom wizyjnym coboty mogą bezpiecznie pracować obok ludzi – mówi J. Pukal, zaznaczając, że rośnie również popularność robotów mobilnych, które mogą się poruszać po zakładzie produkcyjnym. Umożliwiają one elastyczne i efektywne zarządzanie procesami produkcyjnymi i logistycznymi. J. Pukal podkreśla, że klienci coraz częściej pytają również o cyfrowe bliźniaki. Ich tworzenie pozwala na symulację procesów produkcyjnych w wirtualnym środowisku przed ich wdrożeniem w rzeczywistości. To pomaga w identyfikacji potencjalnych problemów i optymalizacji wydajności, a przy tym uniknięciu niepotrzebnych kosztów. – Potencjalni użytkownicy najczęściej pytają dostawców o elastyczność i mobilność robotów w zakładzie produkcyjnym, bezpieczeństwo oraz współpracę robotów z ludźmi, możliwości symulacji i optymalizacji procesów produkcyjnych serwis, opiekę powdrożeniową oraz wsparcie przy wdrożeniu robotyzacji w swoim zakładzie – zaznacza J. Pukal.

Kazimierz Mucha, Dyrektor Produkcji, CPP PREMA, wśród najbardziej wyraźnych, obecnych trendów wymienia automatyzację, elastyczność i integrację z nowoczesnymi technologiami. Jego zdaniem, klienci coraz częściej poszukują robotów, które mogą być łatwo integrowane z istniejącymi systemami produkcyjnymi oraz systemami zarządzania przedsiębiorstwem (ERP). – Potencjalni użytkownicy często pytają dostawców o: elastyczność i adaptacyjność robotów (zdolność robotów do szybkiej adaptacji do zmieniających się potrzeb produkcyjnych i możliwość przeprogramowania ich do wykonywania różnych zadań); wydajność i precyzję; integrację z AI i IoT (klienci pytają o możliwości integracji robotów z tymi technologiami) – wylicza K. Mucha, wspominając ponadto o bezpieczeństwie – klienci zwracają uwagę na kwestie bezpieczeństwa, zarówno w kontekście pracy z ludźmi, jak i ochrony danych, jak również o kosztach i ROI (koszty zakupu, wdrożenia oraz zwrot z inwestycji, tzn. ROI, są kluczowymi czynnikami przy decyzji o zakupie robotów).

Sebastian Procek, Dyrektor Działu Budowy Maszyn, AIUT, przywołuje natomiast dane z corocznych raportów World Robotics publikowanych przez Międzynarodową Federację Robotyki (ang. International Federation of Robotics, IFR), które ukazują wzrost potrzeb w zakresie robotyzacji i automatyzacji procesów produkcyjnych. Z początkiem tego roku IFR podała, że liczba zainstalowanych robotów na całym świecie osiągnęła rekordowe, ok. 3,9 mln sztuk. – Oceniając trendy, z pewnością rozwój technologii sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego otwiera nowe perspektywy w dziedzinie robotyzacji. Interfejsy oparte na sztucznej inteligencji mogą umożliwiać bardziej intuicyjne programowanie robotów, nawet bez specjalistycznej wiedzy. Systemy AI wspierają też analizy predykcyjne, a co za tym idzie, utrzymanie parku maszynowego i ograniczenie kosztochłonnych przestojów – dodaje S. Procek, który wśród innych trendów wymienia m.in. cobotykę. Pole do zastosowania aplikacji robotów współpracujących stale się rozszerza, co potęguje brak wystarczającej liczby wykwalifikowanych pracowników na rynku. – Jednym z najbardziej wyraźnych trendów jest wykorzystanie – zarówno przy projektowaniu stanowisk zrobotyzowanych, jak i zarządzaniu produkcją – cyfrowych bliźniaków maszyn. Technologia digital twin to narzędzie, które pozwala nam na symulowanie i testowanie pracy rzeczywistych obiektów jeszcze przed przystąpieniem do ich budowy, pomagając optymalizować procesy i minimalizując koszty. Docelowo cyfrowy bliźniak umożliwia zautomatyzowane zarządzanie danym procesem produkcji i budowę spójnego ekosystemu fabryki – konkluduje nasz rozmówca.

Źródło: AIUT

Gdzie roboty przydają się najbardziej?

Roboty są szeroko wykorzystywane m.in. do przenoszenia i manipulacji materiałami, co obejmuje załadunek, rozładunek oraz sortowanie produktów. J. Pukal (PROSTER) wylicza ponadto automatyzację procesów spawalniczych, bardzo popularną, szczególnie w branży motoryzacyjnej i metalowej. Roboty spawalnicze zapewniają precyzję i powtarzalność, co jest kluczowe dla jakości produktów, z kolei roboty montażowe są używane do składania komponentów w różnych sektorach, w tym w elektronice i motoryzacji. Automatyzacja montażu zwiększa efektywność i redukuje błędy. – Roboty są również często wykorzystywane do pakowania produktów oraz układania ich na paletach, co przyspiesza procesy logistyczne i zmniejsza ryzyko uszkodzeń, a także redukuje konieczność wykonywania uciążliwych czynności przez ludzi. Wymieniłbym również proces automatyzacji inspekcji i kontroli jakości za pomocą robotów wyposażonych w zaawansowane systemy wizyjne, co pozwala na szybkie i dokładne wykrywanie wad produktów. Roboty są również używane do malowania i powlekania powierzchni, co zapewnia równomierne pokrycie i wysoką jakość wykończenia – zauważa J. Pukal.

K. Mucha (CPP PREMA) dostrzega, że w polskich fabrykach najczęściej automatyzowane są zadania powtarzalne, wymagające wysokiej precyzji i szybkości oraz te, które mogą być niebezpieczne dla ludzi. Wymienia wśród nich: spawanie - roboty spawalnicze są powszechnie stosowane ze względu na swoją precyzję i zdolność do pracy w trudnych warunkach; paletyzację i depaletyzację – roboty są wykorzystywane do układania i zdejmowania produktów z palet, co przyśpiesza procesy logistyczne; montaż (wiele zadań montażowych jest automatyzowanych, zwłaszcza w branży motoryzacyjnej i elektronicznej); pakowanie – automatyzacja procesów pakowania przyspiesza produkcję i zmniejsza ryzyko uszkodzenia produktów, jak również kontrolę jakości (roboty z wbudowanymi systemami wizyjnymi).

Zdaniem S. Procka (AIUT) robotyzacji podlega na razie zwłaszcza montaż produkcyjny, przede wszystkim komponentów mechanicznych i elektroniki, spawanie oraz zgrzewanie, gdzie wymagana są powtarzalność i duża precyzja. – Często zrobotyzowanym obszarem jest też pakowanie i paletyzacja, a także procesy kontroli jakości, gdzie wykorzystuje się roboty do wizyjnej inspekcji produktów opuszczających linię. Standardem staje się również robotyzacja procesów dostaw produkcyjnych i wewnętrznego transportu materiałów, realizowana przez transportowe roboty mobilne klasy AMR i AGV – tłumaczy S. Procek.

Bariery

Przedstawiciel firmy AIUT nie ma wątpliwości, że przedsiębiorcy są świadomi pozytywnych aspektów robotyzacji. – Nikt raczej nie zastanawia się „czy?” robotyzować, pytanie brzmi „kiedy?” – pyta retorycznie S. Procek. Z uwagi na rynkowy brak specjalistów robotyzacja jest koniecznością. Doświadczenia AIUT pokazują, że mentalny opór przed zmianą pomagają pokonać wdrożenia etapowe. Taki model powoduje, że kadra zyskuje czas, aby oswoić się z technologią. Barierą mogą być koszty początkowe, ale dotyczy to głównie małych firm.

Również J. Pukal (PROSTER) zwraca uwagę na kosztowy aspekt przedsięwzięcia. Zakup i instalacja robotów przemysłowych oraz integracja z istniejącymi systemami produkcyjnymi mogą być kosztowne. Dla wielu małych i średnich przedsiębiorstw (MŚP) jest to znacząca bariera finansowa. Obsługa i konserwacja zaawansowanych systemów zrobotyzowanych wymaga specjalistycznej wiedzy. W Polsce wciąż brakuje odpowiednio wykwalifikowanych pracowników, co może utrudniać wdrożenie robotyzacji. – Wiele firm obawia się zmian związanych z automatyzacją, w tym potencjalnych przestojów produkcyjnych podczas wdrażania nowych technologii oraz konieczności przeszkolenia pracowników. Wdrożenie robotów wymaga spełnienia szeregu norm i regulacji bezpieczeństwa, co może być czasochłonne oraz kosztowne. Nie wszystkie przedsiębiorstwa są świadome długoterminowych korzyści płynących z robotyzacji, takich jak zwiększenie wydajności, poprawa jakości produktów czy redukcja kosztów operacyjnych – dodaje J. Pukal.

Podobne bariery wylicza K. Mucha (CPP PREMA) dodając problemy związane z brakiem wykwalifikowanej kadry (deficyt specjalistów z doświadczeniem w obsłudze i programowaniu robotów może utrudniać ich wdrażanie), jak również obawy związane z utratą miejsc pracy (istnieje pewien opór społeczny wynikający z obawy przed utratą pracy na rzecz robotów). Nasz rozmówca zwraca ponadto uwagę na potencjalną złożoność integracji (integracja robotów z istniejącymi systemami produkcyjnymi i IT może być skomplikowana i czasochłonna), jak również na regulacje i normy. Przepisy dotyczące bezpieczeństwa i standardów mogą być wymagające i wymagać dodatkowych inwestycji w certyfikację.

AI i nie tylko

Roboty i coboty to urządzenia nafaszerowane nowoczesnymi technologiami. Sporo znaczą dla nich: sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe. J. Pukal (PROSTER) podkreśla, że nowoczesne roboty przemysłowe są wyposażone w wydajne systemy wbudowane, które umożliwiają uruchamianie wyuczonych modeli sieci neuronowych bezpośrednio na robotach. To pozwala na szybsze i bardziej efektywne przetwarzanie danych oraz podejmowanie decyzji w czasie rzeczywistym. Coraz częściej roboty są podłączane do zasobów chmurowych, co umożliwia korzystanie z zaawansowanych algorytmów AI i ML bez konieczności posiadania dużej mocy obliczeniowej na miejscu. To również, zdaniem naszego rozmówcy, otwiera nowe możliwości w zakresie zdalnego monitorowania i zarządzania robotami. W odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie na efektywność energetyczną, rozwijane są metody głębokiego uczenia, które działają w myśl zasady zero-waste. Oznacza to, że modele AI są projektowane tak, aby zużywały minimalne zasoby obliczeniowe, co jest szczególnie ważne w kontekście robotów mobilnych i urządzeń działających z ograniczonymi zasobami. – Dzięki zaawansowanym algorytmom AI, roboty stają się coraz bardziej intuicyjne w interakcji z ludźmi. Przykładem są duże modele językowe implementowane na robotach, które umożliwiają przekazywanie poleceń w języku naturalnym. To znacznie ułatwia współpracę człowieka z robotem. AI i ML są wykorzystywane do predykcyjnej konserwacji, co pozwala na przewidywanie awarii i planowanie serwisów z wyprzedzeniem. Dzięki temu można uniknąć kosztownych przestojów i zwiększyć efektywność produkcji – stwierdza J. Pukal.

K. Mucha (CPP PREMA) dostrzega znaczenie robotów np. dla predykcyjnego utrzymania ruchu (AI jest używana do analizy danych z czujników w robotach, aby przewidywać i zapobiegać awariom). Zwraca uwagę również na samouczenie się robotów (roboty z funkcjami uczenia maszynowego mogą samodzielnie optymalizować swoje zadania na podstawie analizy poprzednich wyników), a także na wizję komputerową, a zatem to, że systemy wizyjne oparte na AI są wykorzystywane do dokładniejszej kontroli jakości i precyzyjnego prowadzenia robotów. Podkreśla znaczenie robotów kolaboratywnych, współpracujących z ludźmi, które dzięki AI mogą lepiej reagować na interakcje z pracownikami, zwiększając bezpieczeństwo i efektywność.

Umiejętna adaptacja

Jednym z podstawowych walorów robotów są zdolności adaptacyjne, co jest szczególnie istotne, np. gdy dochodzi do zmiany produktu. J. Pukal (PROSTER) podkreśla, że nowoczesne roboty przemysłowe są programowalne, a zatem można je szybko dostosować do nowych zadań (m.in. można je przeprogramować, aby wykonywały różne operacje, co jest szczególnie przydatne przy zmianie produktu). – Wiele systemów zrobotyzowanych jest modułowych, co oznacza, że można je łatwo rozbudowywać lub modyfikować. Na przykład, można dodać nowe narzędzia lub zmienić konfigurację ramienia robota, aby dostosować go do nowych wymagań produkcyjnych. Coboty są zaprojektowane do współpracy z ludźmi i są bardziej elastyczne niż tradycyjne roboty przemysłowe. Mogą być szybko przystosowane do nowych zadań bez konieczności dużych zmian w linii produkcyjnej. Roboty wyposażone w zaawansowane systemy wizyjne mogą rozpoznawać różne produkty i dostosowywać swoje działania w czasie rzeczywistym. To pozwala na automatyczne dostosowanie się do zmieniających się produktów bez potrzeby ręcznej interwencji – mówi J. Pukal, zaznaczając, że dzięki zastosowaniu AI i uczenia maszynowego, roboty mogą analizować dane produkcyjne i optymalizować swoje działania. Mogą uczyć się na podstawie wcześniejszych zadań i dostosowywać swoje operacje do nowych produktów. Technologia cyfrowych bliźniaków pozwala na symulację i testowanie zmian w procesie produkcyjnym w wirtualnym środowisku przed ich wdrożeniem w rzeczywistości. To umożliwia szybsze i bardziej efektywne dostosowanie robotów do nowych produktów.

Na to, że roboty na linii produkcyjnej charakteryzują się dużą elastycznością i adaptacyjnością, zwraca uwagę również K. Mucha (CPP PREMA). Wśród sposobów, jak roboty mogą się adaptować wymienia: przeprogramowanie – nowoczesne roboty można przeprogramować do wykonywania nowych zadań bez potrzeby wymiany sprzętu; wymienne narzędzia (roboty mogą być wyposażone w wymienne narzędzia, co pozwala na szybką zmianę funkcji), ale także uczenie maszynowe – roboty z funkcjami uczenia maszynowego mogą samodzielnie się dostosowywać do nowych produktów poprzez analizę danych i optymalizację procesów. – Ważna jest modularność. Modułowa budowa robotów pozwala na szybkie dodawanie lub usuwanie komponentów, dostosowując je do nowych wymagań produkcyjnych – dodaje K. Mucha.

Lista usług dodatkowych

Badania pokazują, że wielu potencjalnych użytkowników robotów obawia się ewentualnych problemów eksploatacyjnych, w tym również awaryjności. Producenci robotów uspokajają, oferując usługi dodatkowe (np. serwis, szkolenia, wsparcie techniczne). J. Pukal (PROSTER) zapewnia, że wielu producentów robotów oferuje szeroki zakres usług dodatkowych, które mają na celu wsparcie klientów w pełnym wykorzystaniu potencjału robotów przemysłowych. Producenci oferują regularne przeglądy techniczne, naprawy oraz konserwację robotów, aby zapewnić ich niezawodność i długowieczność. Firmy oferują też szkolenia dla pracowników, które obejmują obsługę, programowanie oraz konserwację robotów. Szkolenia te mogą być prowadzone zarówno na miejscu, jak i zdalnie. – Dostępne jest wsparcie techniczne, które obejmuje pomoc w konfiguracji, programowaniu oraz rozwiązywaniu problemów związanych z robotami. Wsparcie to może być dostępne 24/7, w zależności od umowy serwisowej. Producenci pomagają w integracji robotów z istniejącymi systemami produkcyjnymi oraz w ich wdrożeniu. Obejmuje to również dostosowanie robotów do specyficznych potrzeb produkcyjnych. Niektóre firmy oferują usługi analizy i oceny możliwości wdrożenia robotów w danym zakładzie produkcyjnym, co pomaga w optymalizacji procesów i maksymalizacji zwrotu z inwestycji – mówi J. Pukal.

O szerokim zakresie usług dodatkowych, które wspierają użytkowników w pełnym wykorzystaniu potencjału robotów przemysłowych, zapewnia też K. Mucha (CPP PREMA). To: serwis i konserwacja (regularne przeglądy, konserwacja oraz szybkie naprawy w przypadku awarii); szkolenia (programy szkoleniowe dla operatorów, inżynierów i techników, obejmujące obsługę, programowanie i konserwację robotów), ale również 24-godzinne wsparcie techniczne (pomoc oferująca wsparcie zdalne oraz na miejscu). Wspomina również o doradztwie i konsultacjach, które obejmują w istocie pomoc w zakresie optymalizacji procesów produkcyjnych i integracji robotów z istniejącymi systemami. Oczywistym jest też wsparcie dotyczące aktualizacji oprogramowania (regularne aktualizacje systemów robotów zapewniają dostęp do najnowszych funkcji i technologii).

Michał Jurczak

Ten i inne artykuły znajdziesz w czasopiśmie Kaizen – dostępnym w naszym sklepie