Prečo sú priemyselné roboty dôležité v výrobe

Priemyselné roboty zabezpečujú merateľné zvýšenie efektívnosti

Riešenie nedostatku pracovnej sily a rozširovanie výroby bez kompromisov

Výrobcovia sa čoraz viac obracajú na automatizáciu, keďže trpia trvalým nedostatkom pracovnej sily. Potreba udržať kvalitu výrobkov a zároveň zvýšiť výrobné kapacity donútila mnoho spoločností, aby sa presunuli k priemyselným robotom. Tieto stroje sa vyznačujú najmä pri opakujúcich sa, fyzicky náročných úlohách, ktoré ľudia zvyčajne vyhýbajú. Výbornou vlastnosťou robotov je ich schopnosť poskytovať konzistentné výsledky v každom jednom prípade, čo znamená, že naši zamestnanci môžu sústrediť pozornosť na dôležitejšie úlohy, ako je monitorovanie procesov, odstraňovanie porúch a rozhodovanie na strategickej úrovni. Výrobné závody, ktoré implementovali robotické systémy, často zaznamenali približne 20-percentné zvýšenie produktivity, čo významne napomáha vyplniť medzery v personále. A tu je niečo zaujímavé: keď rozširujeme prevádzku pomocou robotov, neprehrešujeme proti presnosti ani nezaznamenávame väčší počet chýb. Roboty sa starajú o náročné úlohy, ako je preprava materiálov a montáž jednoduchých komponentov. Tým vzniká akási „tlmiaca zóna“ pre podniky čeliacim nepredvídateľným kolísaniam pracovnej sily.

Optimalizácia cyklových časov, dostupnosti a výkonu s presnou reguláciou pohybu

Čo robí roboty tak efektívnymi? Všetko sa redukuje na ich algoritmy riadenia pohybu, ktoré eliminujú akékoľvek nadbytočné pohyby. Na rozdiel od ľudí, ktorí sa po niekoľkých hodinách práce unavia, roboty pracujú silno a neustále, deň aj noc, bez spomalenia. Vezmime si napríklad jednu potravinársku spoločnosť – výmenou za vysokorýchlostné robotické systémy zvýšila rýchlosť balenia o polovicu. Tieto stroje dokážu každú minútu vykonať až 120 operácií „zobrať a umiestniť“, čo žiadny ľudský pracovník nemôže trvalo dosahovať. Skutočná „mágia“ sa odohráva prostredníctvom nepretržitej kalibrácie, ktorá udržiava presnosť v desatinách milimetra. Táto úroveň presnosti znamená menej odpadu materiálu a menej problémov s kvalitou v rámci jednotlivých šarží. Keď zariadenie funguje tak hladko, skutočne sa zvyšuje tzv. celková účinnosť vybavenia (angl. Overall Equipment Effectiveness, skrátene OEE). Tento ukazovateľ v podstate meria, ako dobre sa stroje výkonne prejavujú v priebehu času. Keď operácie zabezpečujú roboty, dochádza k menej neočakávaných zastávok a porúch, čo umožňuje továrňam rýchlejšie plniť objednávky a plánovať výrobu oveľa prísnejšie, než bolo možné pred zavedením automatizácie.

Priemyselné roboty zvyšujú bezpečnosť na pracovisku a kvalitu výrobkov

Znižovanie úrazov spôsobených opakujúcimi sa zaťaženiami a ľudských chýb prostredníctvom spolupracujúcej automatizácie

Bezpečnosť na pracovisku dostáva výrazný impulz, keď priemyselné roboty prevzímajú nebezpečné úlohy, ako je zdvíhanie ťažkých bremien, práca v blízkosti zdrojov extrémneho tepla alebo manipulácia s toxickými materiálmi. Tieto spolupracujúce roboty, často označované ako „cobots“, sú vybavené zabudovanými bezpečnostnými funkciami vrátane senzorov na detekciu prekážok a kĺbov s obmedzenou maximálnou silou, ktorú môžu vyvinúť. Čísla to tiež potvrdzujú – štúdie v rámci výrobných závodov ukazujú približne 72-percentné zníženie prípadov úrazov spôsobených opakujúcimi sa zaťaženiami od okamihu, keď tieto stroje začali deliť výrobnú halu so zamestnancami. Keď sa automatizujú nudné a opakujúce sa úlohy, znižujú sa chyby spôsobené únavou zamestnancov, čo je obzvlášť dôležité pri jemnej práci s detailmi na nepretržite bežiacich montážnych linkách. Zamestnanci výrobných závodov tak môžu svoj čas venovať kontrolám namiesto toho, aby celý deň opakovali rovnaké pohyby. Navyše, neustála kontrola momentov krútiacej sily a schopnosť detegovať zrážky zabezpečujú bezpečnosť výrobných závodov pri zachovaní stabilných výrobných rýchlostí.

Zabezpečenie konzistentnosti na úrovni menej ako jeden milimeter prostredníctvom spätnej väzby v reálnom čase a kalibrácie

Dnešné priemyselné roboty sú vybavené pokročilými systémami strojového videnia a silovými snímačmi, ktoré dokážu zaznačiť najmenšie odchýlky na úrovni mikrónov, čo im umožňuje kalibrovať sa počas prevádzky. Dráhy zvárania sa udržiavajú v rozmedzí približne ± 0,05 mm a pri dávkovaní lepidla zabezpečujú konzistenciu približne 0,1 ml po celú dobu. Tieto stroje neustále porovnávajú v reálnom čase to, čo sa deje, so svojimi digitálnymi dvojčatami, čím automaticky korigujú napríklad tepelný posun pri obrábaní alebo nejednotné hladiny plnenia na plniacich linkách. Pri montáži elektroniky tento typ uzavretého regulačného okruhu zníži množstvo práce na opravu približne o 30–35 % a udržiava podiel chýb pod 0,02 % aj počas dlhých nepretržitých výrobných cyklov 24/7. Najdôležitejšie je, že všetky tie otravné chyby pri manuálnych meraniach úplne zmiznú z rovnice, čo zaisťuje konzistentnú kvalitu bez ohľadu na veľkosť výrobnej dávky – od malých sérií až po zložité objednávky rôznych výrobkov.

Základné aplikácie a typy robotov zodpovedajúce výrobným potrebám

Zváranie, manipulácia s materiálom a obsluha strojov: oblasti, kde priemyselné roboty prinášajú najvyšší návrat na investíciu (ROI)

Keď ide o dosiahnutie dobrých výnosov z priemyselných robotov, niektoré oblasti sa výrazne vynikajú. Zváranie, manipulácia s materiálom a obsluha strojov sú tie oblasti, kde tieto stroje naozaj žiaria, pretože zahŕňajú opakujúce sa úlohy, ktoré vyžadujú nielen presnosť, ale môžu byť aj fyzicky náročné pre pracovníkov. Vezmime si napríklad zváracie roboty. Dosahujú takú jemnú presnosť až na desatiny milimetra, čo znamená výrazne menej chýb v porovnaní s manuálnou výrobou – niektoré štúdie uvádzajú až približne o 90 % menej problémov. Systémy pre manipuláciu s materiálom dokážu zvládnuť aj veľmi vážne zaťaženie: premiestňujú bremená až do hmotnosti 2 300 kg takmer bez výpadkov – podľa špecifikácií výrobcov je dostupnosť (uptime) približne 99,8 %. A potom sú tu roboty na obsluhu strojov, ktoré udržiavajú CNC stroje v nepretržitej prevádzke namiesto toho, aby stáli nečinné a čakali, kým operátor vymení súčiastky. Väčšina spoločností si investíciu vráti už po niečo viac ako roku vďaka nižším nákladom na prácu a menšiemu odpadu materiálov. Automobilový priemysel sa k tomu vyjadril obzvlášť výrazne. Výrobcovia áut, ktorí inštalovali robotické zváracie bunky, uvádzajú, že po uvedení robotov do prevádzky sa ich výrobné kapacity zvýšili približne o štvrtinu.

Artikulované, SCARA a Delta roboty – výber správneho kinematického riešenia

Výber optimálneho robota vyžaduje zhodu kinematiky s požiadavkami úlohy:

• Artikulované roboty (6-osové) napodobňujú dexterity ľudskej paže – ideálne pre zložité zváranie, natieranie a flexibilnú montáž
• SCARA roboty ponúkajú tuhú vertikálnu stabilitu a rýchlu horizontálnu pohyblivosť – vhodné pre vysokorýchlostnú a vysokopresnú montáž elektronických komponentov
• Delta roboty zabezpečujú ultra-rýchly a ľahký pohyb – optimalizované pre balenie, triedenie a dávkovanie liekov

Nosná kapacita (1–500 kg), dosah (0,5–4 m) a opakovateľnosť (±0,01 mm) sú rozhodujúcimi kritériami pre výber. Jeden popredný výrobca elektroniky znížil čas prepnutia o 70 % po nahradení kartézskych systémov SCARA robotmi pri manipulácii s doskami plošných spojov.

Budúcnosť priemyselných robotov: adaptívne, inteligentné a integrované

Priemyselné roboty už nerobia len rovnaké staré úlohy, ale stávajú sa chytrými partnermi v výrobe, ktorí dokážu optimalizovať výrobu v reálnom čase. Novšie systémy využívajú techniky umelej inteligencie a strojového učenia na analýzu rôznych druhov prevádzkových údajov, zisťovanie času, keď sa môžu súčiastky potrebovať vymeniť ešte pred ich poruchou, a automatickú úpravu procesov. Tieto pokročilé roboty zvládajú zmeny materiálov alebo rôznych výrobkov bez nutnosti manuálneho preprogramovania niekým, čím sa skracuje čas potrebný na prepnutie medzi výrobnými sériami. Výsledky skorých testov ukazujú, že táto schopnosť prispôsobenia skracuje dobu prepnutia o 30 až takmer o polovicu v porovnaní s tradičnými metódami.

Spolupracujúce roboty vybavené vylepšenými senzormi sily a adaptívnymi zovretím schopnosťami dnes pracujú vedľa ľudí, pričom preberajú nebezpečné úlohy alebo také, ktoré zaťažujú telo, a zároveň zachovávajú dostatočnú flexibilitu pre rôzne typy úloh. Keď sú tieto stroje spojené s podrobnými systémami strojového videnia a technológiou dotykovej spätnej väzby, dokážu kontrolovať kvalitu výrobkov s presnosťou na desatiny milimetra počas pohybu výrobkov pozdĺž montážnej linky. To, čo tu vidíme, je niečo veľmi pozoruhodné – keď sa roboty prepoja so širokou škálou internetovo pripojených zariadení, virtuálnych modelov fyzických systémov a nástrojov na analýzu dát v cloude. Vznikajú tak továrne, v ktorých všetko komunikuje so všetkým. Aký je konečný výsledok? Výrobné usporiadania, ktoré rýchlo reagujú na zmeny, ľahko sa prispôsobia novým požiadavkám a vyrábajú výrobky na objednávku v veľkom rozsahu bez obmedzenia konzistencie ani spoľahlivosti medzi jednotlivými výrobnými dávkami.

Často kladené otázky

Na čo sa priemyselné roboty výrobných procesov používajú predovšetkým?

Priemyselné roboty sa používajú predovšetkým na úlohy, ako je zváranie, manipulácia s materiálom a obsluha strojov, ktoré vyžadujú opakujúce sa činnosti s vysokou presnosťou a môžu byť fyzicky náročné pre pracovníkov.

Ako roboty zvyšujú bezpečnosť na pracovisku?

Roboty zvyšujú bezpečnosť na pracovisku tým, že prevzímajú nebezpečné úlohy, napríklad zdvíhanie ťažkých bremien, prácu v blízkosti extrémne horúcich zdrojov alebo manipuláciu s toxickými látkami. Tým sa zníži riziko poránení spôsobených opakovaným zaťažením a ľudských chýb.

Aké sú výhody používania kolaboratívnych robotov?

Kolaboratívne roboty, tzv. coboty, pracujú spoločne s ľudskými zamestnancami a sú vybavené zabudovanými bezpečnostnými funkciami, ako sú senzory, ktoré pomáhajú znížiť počet chýb a pracovných úrazov. Umožňujú ľudskému personálu sústrediť sa na zložitejšie úlohy a tak zvyšujú celkovú produktivitu.