Robot współpracujący: Idealny dla produkcji małoseryjnej

Dlaczego roboty współpracujące zmieniają produkcję małoseryjną

Przejście ku współpracy człowiek-robot w nowoczesnej produkcji

Obserwujemy istotne zjawisko związane z robotami kollaboracyjnymi, często nazywanymi cobotami. Reprezentują one znaczącą zmianę w sposobie współpracy maszyn z ludźmi, zamiast całkowitego ich zastępowania. Tradycyjne roboty fabryczne wymagają ogrodzeń bezpieczeństwa, ale coboty są inne. Nowsze modele są wyposażone w takie funkcje jak czujniki LiDAR, zaawansowane systemy wizji 3D oraz technologię wykrywania siły, które pozwalają im pracować bezpośrednio obok ludzi, nie powodując szkód. Dla wielu procesów produkcyjnych oznacza to możliwość wykonywania nużących, powtarzalnych zadań, takich jak przenoszenie elementów między stanowiskami czy ładowanie/wyładowywanie maszyn. Tymczasem pracownicy ludzie mogą skupić się na kontroli jakości produktów i podejmowaniu ważnych decyzji, gdzie liczy się ocena sytuacji. Zgodnie z najnowszym raportem Future Market Insights prawie połowa (około 42%) małych i średnich przedsiębiorstw wybiera coboty zamiast starszych metod automatyzacji, ponieważ zajmują mniej miejsca, są szybkie w instalacji i pozwalają firmom lepiej wykorzystywać istniejące obszary warsztatowe.

Jak roboty kollaboracyjne zwiększają elastyczność i szybkość reakcji

Roboty kollaboracyjne naprawdę doskonale sprawdzają się tam, gdzie operacje muszą się szybko zmieniać. Dzięki ich modułowej budowie oraz intuicyjnym systemom programowania można przenosić je z obszarów pakowania na linie montażowe lub stanowiska kontroli jakości w mniej niż dwie godziny. To około 90 procent szybciej niż przygotowanie tradycyjnych systemów automatyzacji. W rzeczywistych fabrykach wykorzystujących te coboty, większość firm zgłasza, że reagują na zmiany projektów produktów o 30–50 procent szybciej. Ma to ogromne znaczenie podczas produkcji specjalistycznych części lub krótkich serii wyrobów limitowanych. Istnieją również mobilne wersje, które dostarczają materiały dokładnie tam i wtedy, gdy są potrzebne. Nie trzeba już rozmontowywać taśm transportowych i spędzać tygodni na kosztownych przebudowach.

Rosnąca adopcja robotów kollaboracyjnych wśród MŚP

Małe i średnie przedsiębiorstwa właśnie teraz dynamicznie wdrażają roboty kollaboratywne. Liczby również opowiadają ciekawą historię – tempo wdrażania robotów wśród MŚP wzrosło trzykrotnie szybciej niż w dużych korporacjach od początku 2022 roku. Zgodnie z najnowszymi danymi branżowymi z 2024 roku około dwie trzecie firm produkcyjnych zatrudniających poniżej 500 pracowników już wykorzystuje coboty do produkcji małoseryjnej, obejmującej mniej niż 1000 sztuk. Dlaczego? Te firmy doceniają brak konieczności stosowania drogich klatek bezpieczeństwa, szybki zwrot inwestycji (ponad rok) oraz większą satysfakcję pracowników, ponieważ to maszyny przejmują zadania niebezpieczne. Przykładem może być przemysł motoryzacyjny w Hiszpanii. Warsztaty, które przyjęły technologię cobotów, odnotowały prawie podwojenie produkcji dla mniejszych partii, jednocześnie zmniejszając liczbę wypadków przy pracy o blisko cztery piąte. Dość imponujące, jeśli się nad tym zastanowić.

Kluczowe zalety robotów kollaboratywnych w niestandardowej produkcji małoseryjnej

Odpowiadanie na rosnące zapotrzebowanie na produkcję wieloasortymentową o małej objętości

Roboty współpracujące naprawdę doskonale sprawdzają się wtedy, gdy w każdej partii produkowane jest ponad 15 różnych produktów – zjawisko to dotyczy około dwóch trzecich producentów o niewielkiej skali produkcji, według badań McKinsey sprzed ubiegłego roku. Te maszyny mogą szybko przełączać się między produkcją części do samochodów a sprzętem medycznym – czasem zmieniając linię produkcji już w ciągu kilku godzin. Tradycyjne linie produkcyjne często wymagają tygodni na ponowne zaprogramowanie dla nowych zadań, natomiast roboty współpracujące są wyposażone w proste, wizualne narzędzia programowania, które znacząco skracają czas przygotowania. Jak podano w Automation World w tym roku, niektóre zakłady odnotowały oszczędności wynoszące od 40 do 60 procent poprzedniego czasu przygotowania dzięki tym intuicyjnym interfejsom.

Rekonfigurowalne przepływy pracy minimalizujące przestoje

Nowoczesne komórki z robotami współpracującymi integrują modułowe zmieniacze narzędzi obsługujące 15+ konfiguracji końcowych efektorów , eliminując dedykowane linie dla każdego zadania. Niedawne porównanie branżowe wykazało, że zakłady wykorzystujące roboty współpracujące osiągają 92% wykorzystania sprzętu w porównaniu do 61% w zakładach z automatyzacją stałego typu. Ta efektywność jest kluczowa przy zarządzaniu różnorodnymi zamówieniami, takimi jak:

• partie po 50 sztuk wsporników lotniczych
• 200 niestandardowych obudów czujników IoT
• 75 prototypów implantów medycznych

Szybka wymiana dzięki elastycznym komórkom z robotami współpracującymi

Czołowi dostawcy dla przemysłu motoryzacyjnego korzystający z robotów współpracujących donoszą o 24-minutowych zmianach serii między rodzinami produktów – o 83% szybszych niż w przypadku tradycyjnej automatyzacji (AMFG 2024). Ta prędkość wynika z lekkiej konstrukcji (udźwig 15–35 kg) oraz pozycjonowania z wykorzystaniem systemu wizyjnego, który automatycznie dostosowuje się do nowych układów mocowania.

Studium przypadku: Linia montażu elektroniki z integracją agilnych robotów współpracujących

Producent z regionu Środkowego Zachodu skrócił czas realizacji konektorów przeznaczonych do zastosowań wojskowych z 14 dni do 36 godzin dzięki wdrożeniu robotów współpracujących. System łączy w sobie:

• Ramiona UR10e z ograniczeniem siły do delikatnego manipulowania komponentami
• Modułowe stojaki EOAT z 12 specjalistycznymi chwytakami
• Integracja w czasie rzeczywistym z systemem MES w celu ustalania priorytetów zleceń
  To rozwiązanie osiągnęło wskaźnik wydajności pierwszego przejścia na poziomie 99,4%, jednocześnie obsługując cotygodniowe serie produkcyjne od 25 do 300 sztuk.

Integrowanie robotów kolaboratywnych w istniejące systemy produkcyjne

Producenci chcący osiągnąć wysokie zyski ze swoich inwestycji bez zakłócania codziennych operacji muszą dostosować możliwości robotów kollaboratywnych do tego, co już dzieje się na hali produkcyjnej. Zgodnie z badaniem opublikowanym w zeszłym roku, firmy, które dokładnie przeanalizują swoje zadania przed instalacją tych robotów, kończą integrację o 37 procent szybciej niż miejsca, które po prostu je włączają i sprawdzają, co się stanie. Zacznij od znalezienia wszystkich tych nudnych, powtarzalnych zadań, takich jak dokręcanie śrub czy organizowanie komponentów, gdzie te koboty mogą przejąć pracę, zmniejszając przy tym zmęczenie pracowników, jednocześnie osiągając bardzo wąski zakres tolerancji plus minus 0,1 milimetra, który jest standardem przy montażu urządzeń elektronicznych, jak podano w Automation World w 2023 roku. Podczas testowania rozsądne jest najpierw skonfigurowanie oddzielnych stanowisk roboczych z kobotami, aby przetestować, jak dobrze radzą sobie z załadunkiem maszyn w trakcie regularnych zmian, zanim zostaną rozmieszczone równolegle w kilku różnych obszarach produkcji.

Ocena zadań odpowiednich do współpracy człowieka i kobotów

Skup się na zadaniach o wysokiej częstotliwości i niskiej zmienności, w których kobocie uzupełniają ludzkie osądy. Typowymi celami są ładowanie maszyn CNC (stosowane przez 72% wczesnych adeptów) oraz inspekcje z wykorzystaniem systemów wizyjnych wymagających dokładności poniżej 0,5 mm.

Określenie jasnych ról pomiędzy operatorami a robotami współpracującymi

Zastosuj przydział oparty na rolach: operatorzy zarządzają złożonymi wymianami narzędzi, podczas gdy kobocie wykonują powtarzalne spoiny lub aplikacje klejowe. Zakłady korzystające z tego modelu odnotowują o 22% mniej błędów produkcyjnych (Robotics Business Review 2023).

Rozpoczynanie od małego: projekty pilotażowe umożliwiające bezpieczne skalowanie wdrożeń kobotów

Rozpocznij od 90-dniowych projektów pilotażowych w zakresie pakowania lub paletowania, gdzie koboty zazwyczaj zapewniają zwrot inwestycji w ciągu 5–7 miesięcy. Takie podejście etapowe wspiera adaptację pracowników i generuje dane dotyczące czasu cyklu dla przyszłych optymalizacji.

Wybór odpowiedniego robota współpracującego dla efektywności w małoseryjnej produkcji

Ocena udźwigu, zasięgu i precyzji dla konkretnych zastosowań

Roboty kolaboracyjne zapewniają maksymalną wartość, gdy ich specyfikacja odpowiada wymaganiom zastosowania. Skorzystaj z tej struktury, aby poprowadzić dobór:

Zastosowanie	Zalecana nośność	Optymalny zasięg	Dokładność tolerancji
Montaż elektroniczny	3–5 kg	700–900 mm	±0,05 mm
Obsługa maszyn	10–15 kg	1 300–1 500 mm	±0,2 mm
Spawanie precyzyjne	5–8 kg	1 000–1 200 mm	±0.1 mm

Badanie z 2024 roku dotyczące wydajności robotów wykazało, że 68% producentów kupuje nadmierną nośność, zwiększając koszty wstępne o 14–22 tys. USD na jednostkę. Na przykład, cobot o nośności 10 kg przenoszący elementy o wadze 3 kg marnuje 40% swojego potencjalnego zapasu energii w każdym cyklu. Należy zawsze uwzględnić wagę końcowego efektora (+15–20% marginesu) oraz przyszłe potrzeby akcesoriów. Wytyczne doboru robotów współpracujących podkreślają konieczność zmierzenia maksymalnych wymiarów detali przed ustaleniem wymagań dotyczących zasięgu.

Dopasowanie cech cobota do niestandardowych wymagań produkcyjnych

Nowoczesne coboty oferują modułowe chwytaki, systemy wizyjne i czujniki siły, aby dostosować się do specjalistycznych procesów roboczych. W przypadku partii leków, modele z uszczelnieniem IP54 i czułością siły poniżej 0,01 N minimalizują ryzyko zanieczyszczenia podczas manipulacji fiolkami. W produkcji mebli na zamówienie, coboty z 360° monitorowaniem bezpieczeństwa i sześcioma osiami ruchu osiągają przygotowanie szlifowania i polerowania o 92% szybciej niż tradycyjna automatyka.

Porównanie najpopularniejszych modeli cobotów dla MŚP i niszowych gałęzi przemysłu

Trzy czynniki wpływają na zwrot z inwestycji w warunkach małoseryjnych:

• Okres zwrotu inwestycji (ROI) : Lekkie roboty współpracujące do montażu osiągają punkt zwrotności inwestycji w ciągu 8–14 miesięcy, w porównaniu do 22+ miesięcy dla ciężkich robotów przemysłowych
• Certyfikaty bezpieczeństwa : Poszukuj zgodności z normą ISO 10218-1 oraz siły zatrzymania ochronnego poniżej 150 N
• Dojrzałość ekosystemu : Systemy wyposażone w wstępnie zweryfikowane narzędzia firm trzecich obniżają koszty integracji o 33%

Wiodący dostawcy oferują obecnie gwarancję ponownego wdrożenia w ciągu 12 godzin dla linii wieloasortymentowych. Priorytetowo wybieraj tych, którzy zapewniają lokalną pomoc techniczną, ponieważ sprawdzone partnerstwa integracyjne redukują przestoje nieplanowane o 79% w pierwszym roku działania.

Wzbogacanie robotów współpracujących o sztuczną inteligencję i systemy wizyjne

Rola sztucznej inteligencji w inteligentniejszej interakcji człowiek-robot współpracujący

Nowoczesne roboty współpracujące wykorzystują sztuczną inteligencję do interpretowania gestów ludzi, poleceń głosowych oraz wzorców pracy w czasie rzeczywistym. Uczenie maszynowe umożliwia predykcyjne dostosowania — takie jak spowolnienie ruchu ramienia w pobliżu operatora lub priorytetowe przetwarzanie pilnych partii na podstawie danych z systemu ERP — zmniejszając obciążenie poznawcze i zapewniając ciągłość procesu.

Wizja maszynowa w czasie rzeczywistym do kontroli jakości i dostosowania

Systemy wizyjne wspomagane przez sztuczną inteligencję potrafią wykrywać wady z dokładnością bliską 99,9% w kontrolowanych warunkach, wyłapując mikroskopijne niedoskonałości o rozmiarze mniejszym niż 0,1 mm, nawet przy dużej prędkości ruchu. To, co czyni te systemy naprawdę wartościowymi, to ich zdolność do dokonywania korekt w czasie rzeczywistym. Na przykład, jeśli wykryte zostanie nieprawidłowe ustawienie, ramię robota może zmienić miejsce spawania. Albo podczas pracy z delikatnymi częściami system może automatycznie dostosować siłę chwytu. Ostatnio widzieliśmy, jak to działa cudy w przemyśle motoryzacyjnym. Niektóre zakłady meldowały o zmniejszeniu odpadów o około 32% po wdrożeniu tych inteligentnych systemów wizyjnych. Według raportu Medical Design Briefs z 2023 roku mogły one sprawdzić około 1200 poszczególnych części w ciągu każdej godziny.

Studium przypadku: Wspomagany sztuczną inteligencją kobot w pakowaniu farmaceutycznym

Jeden z głównych graczy na rynku medycznym niedawno rozpoczął stosowanie robotów kollaboratywnych wyposażonych w zaawansowane układy AI, aby obsługiwać nie mniej niż 37 różnych formuł leków na tej samej linii pakowania. System wykorzystuje specjalną technologię skanowania światłem do sprawdzania stopnia napełnienia każdej kapsułki i może faktycznie zwalniać lub przyspieszać taśmy transportowe w zależności od aktualnych potrzeb. Te zmiany skróciły czas przełączania między produktami o niemal dwie trzecie, osiągając przy tym niemal doskonałe wyniki kontroli jakości – dokładność na poziomie 99,98%. Zgodnie z raportem Packaging World Insights z zeszłego roku, pokazuje to, jak duże możliwości oferują te inteligentne maszyny, gdy chodzi o spełnianie surowych wymagań produkcji farmaceutycznej.

Często zadawane pytania

Czym są roboty kollaboratywne i czym różnią się od tradycyjnych robotów fabrycznych?

Roboty kolaboracyjne, czyli koboty, są zaprojektowane do pracy obok ludzi bez potrzeby stosowania klatek bezpieczeństwa, w przeciwieństwie do tradycyjnych robotów fabrycznych. Dysponują zaawansowanymi czujnikami i technologią, które pozwalają im bezpiecznie działać w bezpośrednim sąsiedztwie osób.

Dlaczego coraz więcej MŚP decyduje się na wykorzystywanie robotów kolaboracyjnych?

MŚP preferują roboty kolaboracyjne, ponieważ wymagają mniej miejsca, mogą być szybko uruchomione oraz zapewniają lepszy zwrot z inwestycji poprzez wykonywanie powtarzalnych zadań przy jednoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa pracowników.

W jaki sposób roboty kolaboracyjne zwiększają elastyczność i reaktywność produkcji?

Koboty oferują modułowe i łatwe w programowaniu systemy, które umożliwiają szybkie przenoszenie i dostosowanie do różnych obszarów produkcji, dzięki czemu reagują szybciej na zmiany projektowe niż starsze systemy automatyzacji.