Колаборативен робот: Идеален за производство в малки серии

Защо колаборативните роботи трансформират производството в малки серии

Преходът към сътрудничество между човек и робот в модерното производство

Забелязваме нещо доста голямо, което се случва с тези съвместни роботи, често наричани коботи. Те представляват сериозна промяна в начина, по който машините работят заедно с хората, вместо просто напълно да ги заменят. Традиционните фабрични роботи се нуждаят от ограждения за безопасност около тях, но коботите са различни. Тези по-нови модели всъщност разполагат с функции като LiDAR сензори, напреднали 3D визуални системи и технологии за откриване на сила, които им позволяват да работят непосредствено до хора, без да причиняват вреда. За много производствени операции това означава, че могат да извършват скучни, повтарящи се задачи като преместване на части между работни станции или зареждане/разтоварване на машини. В същото време човешките служители могат да се насочат към проверка на качеството на продуктите и вземане на важни решения, където е необходима преценка. Според последен доклад на Future Market Insights почти половината (около 42%) малки и средни предприятия избират коботи вместо по-стари методи за автоматизация, защото те заемат по-малко пространство, бързо се инсталират и позволяват на компаниите по-ефективно да използват наличните си работни площи.

Как роботите за съвместна работа подобряват гъвкавостта и отговорността

Роботите за съвместна работа наистина се отличават там, където операциите трябва бързо да се променят. Благодарение на модулната им конструкция и лесните за използване системи за програмиране можем да ги преместваме от опаковъчни зони към производствени линии или контролни пунктове за по-малко от два часа. Това е с около 90 процента по-бързо в сравнение с модернизацията на стари автоматизирани системи. Когато разгледаме реални фабрики, използващи такива коботи, повечето докладват, че реагират на промени в дизайна на продуктите с 30 до 50 процента по-бързо. Това прави голяма разлика при производството на специализирани части или кратки серии от продукти с ограничено издание. Има още и мобилни версии, които доставят материали точно навреме и на нужното място. Повече не е необходимо да разглобяваме транспортни ленти и да прекарваме седмици в скъпи модификации.

Нарастващо внедряване на роботи за съвместна работа сред МСП

Малките и средни предприятия наистина стартират съвместно работещи роботи в момента. Числата разказват и интересна история – темпът на внедряване сред МСП всъщност е нараснал с три пъти по-голяма скорост в сравнение с големите корпорации от началото на 2022 г. Според данни от индустрията за 2024 г., около две трети от производствените дружества с под 500 служители вече използват съвместно работещи роботи за производствени серии под 1000 броя. Защо? Ами, тези компании харесват, че вече нямат нужда от скъпи защитни ограждения, възстановяват инвестициите си за малко над една година и служителите им са по-доволни, защото опасните задачи се извършват от машините. Вземете примера от автомобилната индустрия в Испания като доказателство. Мастерски, които са приели технологията на съвместно работещи роботи, отбелязаха почти двукратно увеличение на продукцията за малки серии, като едновременно с това намалиха трудовите злополуки с почти осем десети. Доста впечатляващо, като се замисли човек.

Основни предимства на съвместно работещите роботи в персонализираното производство с малки обеми

Задоволяване на нарастващото търсене за производство с голямо разнообразие и малки обеми

Съвместните роботи наистина се отличават, когато във всяка серия се произвеждат повече от 15 различни продукта — нещо, което засяга около две трети от производителите с малки обеми според проучване на McKinsey от миналата година. Тези машини могат изненадващо бързо да превключват между производството на части за коли и медицинско оборудване — понякога превключват производството само за няколко часа. Традиционните производствени системи често отнемат седмици за преустановяване на нови задачи, но съвместните роботи идват с прости визуални инструменти за програмиране, които значително намаляват времето за настройка. Някои фабрики съобщават, че спестяват от 40 до 60 процента от предишното си време за настройка благодарение на тези интуитивни интерфейси, както е отбелязано в Automation World по-рано тази година.

Преустройване на работни потоци, които минимизират простоюването

Съвременните клетки със съвместни роботи интегрират модулни сменяеми инструменти, които поддържат 15+ конфигурации на крайни ефектори , като се премахват отделни линии за всяка задача. Скорошно сравнение в индустрията установи, че обектите, задвижвани от колаборативни роботи (коботи), постигат 92% използване на оборудването, спрямо 61% при фиксирана автоматизация. Тази ефективност е от решаващо значение при управлението на разнообразни поръчки, като например:

• партиди от по 50 единици аерокосмически скоби
• 200 персонализирани кутии за IoT сензори
• 75 прототипни медицински импланти

Бързи преустройства, осъществени чрез гъвкави клетки с коботи

Водещи доставчици в автомобилната промишленост, използващи коботи, докладват преустройства за 24 минути между различни продуктови групи — с 83% по-бързо в сравнение с конвенционалната автоматизация (AMFG 2024). Тази скорост идва от лека конструкция (товароподемност 15–35 kg) и позициониране с помощта на визия, което автоматично се настройва към нови фиксиращи конфигурации.

Кейс студия: Линия за сглобяване на електроника с гъвкава интеграция на коботи

Производител от Средния запад намали водещото време за свързващи елементи за военна техника от 14 дни на 36 часа чрез внедряване на коботи. Системата комбинира:

• UR10e ръце с ограничена сила за деликатно боравене с компоненти
• Модулни рафтове за крайни ефектори с 12 специализирани хвататели
• Интеграция в реално време с MES за определяне на приоритети на поръчки
  Тази конфигурация постигна 99,4% първоначален добив, като поддържа седмични партиди с размери от 25 до 300 единици.

Интегриране на съвместни роботи в съществуващи производствени системи

Производителите, които целят добри възвръщаемости от инвестициите си, без да нарушават ежедневната дейност, трябва да съгласуват възможностите на съвместните роботи с това, което вече се случва на производствената площадка. Според проучване, публикувано миналата година, компаниите, които внимателно анализират задачите си преди инсталиране на тези роботи, постигат интеграция с 37 процента по-бързо в сравнение с места, където просто ги въвеждат и проверяват какво ще се случи. Започнете с идентифицирането на всички скучни, повтарящи се задачи като стягане на винтове или подреждане на компоненти, при които тези коботи могат да поемат работата, намалявайки умората на служителите, като в същото време спазват много тесния допусков диапазон от плюс или минус 0,1 милиметра, който е стандарт за сглобяването на електронни устройства, както е посочено в Automation World през 2023 г. При изпробването е разумно първо да се настроят отделни работни станции с коботи, за да се тества колко добре се справят с подаването на машини по време на редовните смени, преди да бъдат разширени едновременно към няколко различни производствени зони.

Оценка на задачи, подходящи за съвместна работа между хора и коботи

Фокус върху задачи с висока честота и ниска вариабилност, при които коботите допълват човешката преценка. Чести цели включват зареждане на CNC машини (използвано от 72% от ранните потребители) и инспекции с визуално насочване, изискващи точност под 0,5 мм.

Определяне на ясни роли между оператори и съвместни роботи

Приемане на разпределение по роли: операторите управляват сложни смяны на инструменти, докато коботите извършват повтарящи се заварки или нанасяне на адхезиви. Обектите, използващи този модел, докладват 22% по-малко производствени грешки (Robotics Business Review 2023).

Започване с малки проекти: пилотни проекти за безопасно мащабиране на внедряването на коботи

Започнете с 90-дневни пилотни проекти в опаковъчни или палетизиращи процеси, където коботите обикновено осигуряват рентабилност в рамките на 5—7 месеца. Този етапен подход подпомага адаптирането на персонала и осигурява данни за цикличното време за бъдещи оптимизации.

Избор на подходящ съвместен робот за ефективност при малки серии

Оценка на товароподемността, достигането и прецизността за конкретни приложения

Колаборативните роботи осигуряват максимална стойност, когато техническите характеристики отговарят на изискванията на приложението. Използвайте тази рамка за насочване при избора:

Приложение	Препоръчан товар	Оптимален обхват	Прецизност на допуските
Сглобяване на електроника	3–5 kg	700–900 mm	±0,05 мм
Обслужване на машини	10–15 kg	1 300–1 500 mm	±0.2 mm
Прецизно заваряване	5–8 kg	1 000–1 200 mm	±0.1 мм

Проучване от 2024 г. за ефективността в роботиката установи, че 68% от производителите закупуват излишна товароподемност, което увеличава първоначалните разходи с 14 000–22 000 долара на единица. Например, колаборативен робот с носеща способност 10 кг, обработващ компоненти от 3 кг, губи 40% от потенциалната си енергия на цикъл. Винаги вземайте предвид теглото на крайния ефектор (+15–20% резерв) и бъдещите нужди от аксесоари. Указанията за избор на колаборативни роботи подчертават необходимостта от измерване на максималните размери на детайлите, преди да се финализират изискванията за достигане.

Съпоставяне на функции на колаборативни роботи с персонализирани производствени изисквания

Съвременните колаборативни роботи предлагат модулни хватки, системи за визия и сила с обратна връзка, за да се адаптират към специализирани работни процеси. При серийно производство във фармацевтиката, модели с уплътнение IP54 и чувствителност към сила <0,01 N минимизират замърсяването по време на работа със стъкленичета. За персонализирана мебел, колаборативни роботи с 360° наблюдение за безопасност и 6-осна гъвкавост осигуряват 92% по-бързи настройки за шкурене и полирване в сравнение с традиционната автоматизация.

Сравнение на водещи модели колаборативни роботи за МСП и нишово производство

Три фактора определят рентабилността при производство в малки серии:

• Период на възвръщане на инвестицията : Леки съвместими роботи за монтаж постигат окупаемост за 8–14 месеца спрямо 22+ месеца за тежки индустриални роботи
• Сертификати за безопасност : Обърнете внимание на съответствието с ISO 10218-1 и сила на защитно спиране под 150 N
• Зрелост на екосистемата : Системи с предварително валидирани странични инструменти намаляват разходите за интеграция с 33%

Водещи доставчици вече предлагат гаранции за повторно разполагане за 12 часа при линии с високо разнообразие. Приоритизирайте доставчици с местна техническа поддръжка, тъй като доказаните партньорства за интеграция намаляват непланираните простои с 79% през първата година от експлоатация.

Разширение на възможностите на съвместните роботи чрез изкуствен интелект и визуални системи

Ролята на изкуствения интелект за по-интелигентното взаимодействие между хора и съвместни роботи

Съвременните съвместни роботи използват изкуствен интелект, за да интерпретират жестове, гласови команди и модели на работния процес в реално време. Машинното обучение позволява предвидими корекции — например забавяне на скоростта на роботизираната ръка в близост до оператор или приоритизиране на спешни партиди въз основа на данни от ERP системи — което намалява когнитивната товарност и осигурява непрекъснатост

Машинно виждане за качествен контрол и адаптивност в реално време

Системи за виждане, задвижвани от изкуствен интелект, могат да откриват дефекти с почти перфектна точност от около 99,9% в контролирани среди, засичайки микроскопични неизправности с размер под 0,1 мм, дори когато обектите се движат бързо. Това, което наистина прави тези системи ценни, е тяхната способност за корекции в реално време. Например, ако се открие несъответствие в позиционирането, роботизирана ръка може да промени мястото, където заварява даден елемент. Или при работа с крехки части, системата автоматично може да регулира силата на хващане. Наскоро видяхме отлични резултати от тази технология в автомобилната индустрия. Според някои производители, след внедряването на тези интелигентни системи за виждане, отпадъците намалели с около 32%. Според доклад на Medical Design Briefs от 2023 г., те успявали да проверяват приблизително 1200 отделни компонента на час.

Кейс студи: Кобот с изкуствен интелект в опаковането на фармацевтични продукти

Един от водещите играчи в медицинската област наскоро започна да използва съвместни роботи, оборудвани с напреднали AI чипове, за обработване на не по-малко от 37 различни лекарствени формули на една и съща опаковъчна линия. Системата използва специална технология за сканиране със светлина, за да проверява колко пълна е всяка капсула, и всъщност може да забавя или ускорява транспортните ленти в зависимост от текущите нужди. Тези промени са намалили времето за преход между продуктите с почти две трети, осигурявайки почти перфектни резултати при качествените проверки с точност от 99,98%. Според Packaging World Insights от миналата година, това показва колко способни са тези интелигентни машини, когато става въпрос за спазване на строгите изисквания на фармацевтичното производство.

ЧЗВ

Какво са съвместните роботи и как се различават от традиционните фабрични роботи?

Колаборативните роботи, или коботи, са проектирани да работят заедно с хора без нужда от предпазни клетки, за разлика от традиционните фабрични роботи. Те разполагат с напреднали сензори и технологии, които им позволяват безопасно функциониране в непосредствена близост до хора.

Защо все повече малки и средни предприятия (МСП) приемат колаборативни роботи?

МСП предпочитат колаборативните роботи, защото заемат по-малко пространство, могат бързо да бъдат настроени и осигуряват по-добър възвращаемост на инвестициите, като поемат повтарящи се задачи и гарантират безопасността на работниците.

Как колаборативните роботи подобряват гъвкавостта и отговорността в производството?

Коботите предлагат модулни и лесни за програмиране системи, които позволяват бързо преместване и адаптиране в различни производствени зони, като по този начин реагират по-бързо на промени в дизайна в сравнение със старите автоматизирани системи.