Automatyzacja robotyczna: klucz do ewolucji produkcji

W jaki sposób automatyzacja robotyczna napędza transformację w ramach Przemysłu 4.0

Zamknięcie pętli: integracja automatyzacji robotycznej z czujnikami IoT oraz analityką opartą na sztucznej inteligencji

Automatyzacja robotyczna stała się obecnie niezbędna w operacjach przemysłu 4.0. Działa w ścisłej współpracy z czujnikami Internetu rzeczy (IoT) oraz analityką opartą na sztucznej inteligencji, zapewniając płynne funkcjonowanie procesów. Czujniki wbudowane bezpośrednio w maszyny fabryczne zbierają różnorodne dane w czasie rzeczywistym dotyczące ich wydajności, temperatury, występujących drgań, a także czynników środowiskowych w ich otoczeniu. Następnie wchodzi w grę element sztucznej inteligencji: modele te analizują zebrane dane i wykonują skomplikowane obliczenia. Mogą one przewidywać awarie urządzeń jeszcze przed ich zaistnieniem, automatycznie dostosowywać ustawienia w razie potrzeby oraz precyzyjnie dostrajać całe procesy produkcyjne. To, co obserwujemy tutaj, to system zdolny do samodzielnego uczenia się i adaptacji. Weźmy na przykład konserwację predykcyjną. Gdy zakłady wprowadzają tego typu technologie, wiele z nich odnotowało zmniejszenie nieplanowanego przestoju o niemal połowę. Niektórzy producenci zgłaszają również poprawę spójności jakości produktów o ponad 20%. Te dane wskazują na coś istotnego w nowoczesnym przemyśle: gdy maszyny komunikują się ze sobą za pośrednictwem danych, wszyscy korzystają z bardziej mądrych decyzji, mniejszej liczby błędów i ostatecznie niższych kosztów.

Studium przypadku: Wiodący europejski producent osiągający jakość na poziomie 99,9988 % dzięki zautomatyzowanej, end-to-end robotyzacji

Jedna z czołowych europejskich firm z branży elektroniki wdrożyła niedawno pełną robotyzację na swoich złożonych liniach montażowych, łącząc w jednym systemie współpracę robotów z ludźmi, inteligentne systemy inspekcyjne oparte na analizie obrazu z kamer oraz elastyczne mechanizmy sterowania. Jakie były rezultaty? Niesamowity poziom jakości wynoszący 99,9988 %, co oznacza zaledwie dwa wadliwe wyroby na każdy milion wyprodukowanych. Dzięki natychmiastowej, rzeczywistej informacji zwrotnej system umożliwiał natychmiastowe wykrywanie odchyleń od normy, co przyczyniło się do zmniejszenia odpadów materiałowych o około 40 %. Firma odzyskała poniesione nakłady już w ciągu mniej niż 22 miesięcy – wynikało to z mniejszej liczby konieczności korekcji błędów, lepszej jakości początkowej produktów oraz możliwości skupienia się pracowników na zadaniach wymagających większej zaangażowania zamiast powtarzalnej pracy. Ten przykład wyraźnie pokazuje, że inwestycje w inteligentną automatyzację to nie tylko dobre inżynierstwo, ale także rozsądna decyzja biznesowa.

Mierzalny wpływ biznesowy automatyzacji robotycznej

Skrócenie czasu cyklu, zapobieganie urazom oraz zwiększenie precyzji w produkcji samochodów na poziomie dostawcy pierwszego stopnia

Dla producentów samochodów z pierwszej grupy (Tier-1) roboty przynoszą rzeczywiste korzyści w trzech głównych obszarach: przyspieszenie produkcji, zwiększenie bezpieczeństwa pracowników oraz poprawa dokładności. Gdy maszyny przejmują powtarzalne zadania, takie jak spawanie, dozowanie materiałów lub przemieszczanie elementów, mogą one skrócić czasy cyklu od 20% aż do 110%. Oznacza to, że zakłady produkują więcej pojazdów, zachowując przy tym stałą jakość. Usunięcie ludzi z niebezpiecznych stref – np. linii prasowania lub wnętrza kabiny malarskiej – sprawia również, że miejsca pracy stają się bezpieczniejsze. Badania wykazują, że po wdrożeniu automatyzacji liczba wypadków spada o około 80%, a firmy oszczędzają od 20% do 60% kosztów związanych z bezpieczeństwem. Prawdziwym przełomem jest jednak niezwykła precyzja działania robotów. Ich dokładność na poziomie mniejszym niż milimetr przy spawaniu konstrukcyjnym i delikatnych zadaniach montażowych zmniejsza liczbę wad prawie o 90% w porównaniu do wyników osiąganych przez pracowników ludzkich. Wszystkie te ulepszenia sumują się wzajemnie, co ma ogromne znaczenie zwłaszcza wtedy, gdy nawet najmniejsze odchylenia wpływają na wydajność samochodów, roszczenia gwarancyjne lub reputację producenta.

Harmonogram zwrotu inwestycji i wzrost produktywności: Dowody z Globalnego Badania Robotyki Deloitte z 2023 r.

Badanie Deloitte na temat robotyki na skalę globalną z 2023 r. pokazuje, że uzasadnienie biznesowe stosowania robotów w halach produkcyjnych rzeczywiście dojrzało. Około 76% menedżerów branżowych uważa dziś automatyzację za element absolutnie niezbędny dla swojej strategii, głównie dlatego, że dziś przynosi ona zwrot inwestycji szybciej i jej wartość w czasie stale rośnie. Większość firm odzyskuje poniesione nakłady już po 1,5–3 latach – co jest znacznie lepszym wynikiem niż oczekiwany wcześniej okres ponad 5 lat sprzed dziesięciu lat. Poprawa ta wynika z wykonywania przez maszyny o 30–50% więcej pracy w podstawowych zadaniach produkcyjnych. Co to umożliwia? Maszyny mogą pracować nieprzerwanie, bez konieczności zmiany zmian, generują praktycznie zero odpadów dzięki stałej powtarzalności operacji oraz zapewniają o 25–45% większą wydajność produkcji na metr kwadratowy powierzchni hali w porównaniu do tradycyjnych metod. Ciekawym aspektem jest fakt, że pracownicy nie są całkowicie zastępowani. Zamiast tego przechodzą oni na stanowiska związane z monitorowaniem systemów, rozwiązywaniem problemów oraz ciągłym doskonaleniem procesów – ludzie nadal pełnią kluczową rolę, nawet gdy maszyny przejmują rutynowe zadania.

Poza sztywnymi liniami produkcyjnymi: elastyczna i skalowalna automatyzacja robotyczna

Roboty współpracujące (cobots) umożliwiające elastyczną produkcję o niskiej objętości i wysokiej różnorodności

W dzisiejszych czasach automatyzacja robotyczna nie wymaga już całej tej ciężkiej infrastruktury ani nie zajmuje wieczności przy wdrażaniu. Obserwujemy lekkie roboty współpracujące – zgodne ze standardem ISO urządzenia, zwane cobotami – które można przenosić dość szybko. Przełączenie się między różnymi zadaniami trwa zaledwie kilka minut dzięki łatwej w obsłudze opcji programowania oraz wbudowanym funkcjom inteligentnym. Tradycyjne systemy automatyzacji są zupełnie odmiennymi rozwiązaniami. Cobots pracują bezpośrednio obok ludzi bez żadnych problemów związanych z bezpieczeństwem i mogą obsługiwać różne produkty bez konieczności rozbierania całego systemu. Weźmy na przykład fabryki samochodowe: zaczęły one stosować te elastyczne cobots na liniach montażowych, gdzie jednocześnie produkowane są sedany i SUV-y. Czas potrzebny na przełączenie się między modelami drastycznie się skrócił – o około 85–90%. Podobne rozwiązania stosowane są również w firmach z branży elektronicznej: ich cobots mogą w ramach jednego dnia roboczego przełączać się między produkcją smartfonów a mniejszymi urządzeniami noszącymi, zachowując przy tym precyzję niezbędną do spełnienia surowych norm jakości. To, co czyni tę technologię szczególnie interesującą, to otwarcie możliwości dostosowanej produkcji na dużą skalę. Firmy mogą rozpocząć od małych próbnych partii, a następnie stopniowo zwiększać objętości produkcji bez utraty jakości produktu, efektywności wykorzystania powierzchni fabrycznej ani elastyczności zatrudnienia.

Ewolucja siły roboczej wraz z automatyzacją robotyczną

Gdy chodzi o automatyzację robotyczną, obserwujemy raczej przemianę niż zastąpienie miejsc pracy. Nudna i wyczerpująca fizycznie praca jest teraz wykonywana przez maszyny, co pozwala pracownikom skupić się na bardziej zaawansowanych zadaniach, takich jak nadzór nad robotami, planowanie koniecznych przeglądów i konserwacji, analiza danych dotyczących jakości produktów oraz określanie sposobów współpracy różnych systemów. Firmy zauważają, że obecnie potrzebują pracowników o innych umiejętnościach – m.in. programowania, interpretacji danych liczbowych oraz rozwiązywania problemów wymagających współpracy między działami. Zakłady produkcyjne w regionie Środkowego Zachodu zauważyły ciekawą tendencję: pracownicy przechodzący na stanowiska techniczne pozostają w firmie o około 10–25% dłużej niż wcześniej. Wydają się również bardziej zadowoleni, a liczba zgłoszonych wypadków przy pracy spada. Zamiast czynić ludzi zbędnymi, ta technologia faktycznie wzmacnia firmy – pomaga im radzić sobie z niedoborami personelu i utrzymuje wykwalifikowanych pracowników w centrum nowoczesnych, inteligentnych układów produkcyjnych, w których ludzie i maszyny współpracują na liniach montażowych.

Często zadawane pytania

Co to jest Industry 4.0?

Przemysł 4.0 odnosi się do trwającej automatyzacji tradycyjnych procesów produkcyjnych i przemysłowych przy użyciu nowoczesnych, inteligentnych technologii.

W jaki sposób automatyzacja robotyczna poprawia procesy produkcyjne?

Automatyzacja robotyczna poprawia produkcję poprzez skracanie czasów cyklu, minimalizację błędów oraz zwiększenie precyzji, co łącznie prowadzi do wzrostu wydajności i jakości produktów.

Czym są roboty współpracujące?

Roboty współpracujące (cobots) są zaprojektowane tak, aby bezpiecznie pracować obok ludzi, często stosowane w elastycznych środowiskach produkcyjnych o wysokiej różnorodności produktów.

Jak długo trwa osiągnięcie zwrotu z inwestycji w zakresie automatyzacji robotycznej?

Zgodnie z Globalnym Badaniem Robotyki Deloitte z 2023 roku większość firm osiąga zwrot z inwestycji w zakresie automatyzacji robotycznej w ciągu 1,5–3 roku.