ความร่วมมือระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์: การปลดล็อกประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น

ความร่วมมือระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ทำให้บุคคลหนึ่งคนกับเครื่องจักรสามารถทำงานร่วมกันในพื้นที่เดียวกันได้โดยไม่จำเป็นต้องมีรั้วป้องกัน ส่งผลให้วิธีการออกแบบและจัดวางเซลล์ประกอบเปลี่ยนไป รวมถึงวิธีการจัดสรรบุคลากรด้วย

กรณีศึกษา: ผู้ประกอบชิ้นส่วนขนาดเล็กเพิ่มผลผลิตต่อคนเป็นสองเท่า

เมื่อความร่วมมือระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ช่วยกำจัดกรงป้องกันออกไป

บริษัทผู้ประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แห่งหนึ่งในโปรตุเกสใช้เซลล์หุ่นยนต์ที่มีรั้วป้องกัน ซึ่งต้องอาศัยช่างเทคนิคในการนำชิ้นส่วนมาใส่ แล้วถอยกลับไปรออยู่หลังรั้วทุกครั้ง จังหวะการทำงานแบบหยุด–เริ่มใหม่ส่งผลให้ผลผลิตสูงสุดถูกจำกัด ทีมงานจึงเปลี่ยนระบบด้วยการใช้หุ่นยนต์แบบร่วมมือ (cobot) ที่ควบคุมแรงได้ ซึ่งทำงานเคียงข้างผู้ปฏิบัติงานโดยตรง ภายใต้แนวคิดความร่วมมือระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ ผู้ปฏิบัติงานจะเป็นผู้ป้อนชิ้นส่วน ในขณะที่หุ่นยนต์ทำหน้าที่ขันและปรับแรงบิด จากนั้นทั้งสองฝ่ายจึงเคลื่อนย้ายไปยังหน่วยงานถัดไปพร้อมกัน ผลลัพธ์คือ ผลผลิตต่อคนเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า โดยไม่ต้องเพิ่มพื้นที่โรงงานแต่อย่างใด

กรงนั้นไม่เคยเป็นจุดประสงค์หลักแต่อย่างใด การถอดมันออกทำให้จังหวะกลับคืนสู่มนุษย์ ผู้ซึ่งกำหนดจังหวะที่เครื่องจักรต้องปฏิบัติตาม

การแบ่งงานอย่างแตกต่างกัน

การทำงานร่วมกันจัดสรรภาระงานตามจุดแข็ง ไม่ใช่ตามความเคยชิน คนทำหน้าที่ตัดสิน จัดการส่วนที่ไม่สม่ำเสมอ และตัดสินคุณภาพ ส่วนหุ่นยนต์ร่วมงาน (cobot) ทำหน้าที่ที่ต้องใช้แรงซ้ำๆ และความทนทาน การทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์จะได้ผลดีที่สุดเมื่อมีการออกแบบการแบ่งบทบาทอย่างรอบคอบ ไม่ใช่ improvising บนไลน์การผลิต ทีมงานที่วางแผนแต่ละขั้นตอนให้สอดคล้องกับผู้ปฏิบัติงานที่เหมาะสม จะพบข้อผิดพลาดน้อยลงและผู้ปฏิบัติงานล้าลดลง ผู้ปฏิบัติงานยังคงมีส่วนร่วมอย่างเต็มที่ แทนที่จะเพียงแค่เฝ้ามองเครื่องจักรผ่านกระจก ซึ่งช่วยรักษาอัตราการคงอยู่ของพนักงานในกะงานที่จำเจ

อะไรที่ทำให้การทำงานร่วมกันปลอดภัย

ขีดจำกัดด้านกำลัง แรง และความเร็ว

หุ่นยนต์เพื่อการทำงานร่วมกันถูกออกแบบมาให้จำกัดแรงสัมผัส แต่ขีดจำกัดนี้ใช้กับหุ่นยนต์เท่านั้น ไม่ใช่กับเซลล์ทั้งหมด การทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์จะปลอดภัยก็ต่อเมื่อความเร็วและระยะห่างของหุ่นยนต์ถูกปรับให้เหมาะสมกับงานและเครื่องมือที่หุ่นยนต์ถืออยู่ ตัวปลายเครื่องมือที่มีคมหรือร้อนจะเปลี่ยนระดับความเสี่ยง แม้ว่าแขนหุ่นยนต์จะเคลื่อนที่อย่างนุ่มนวลก็ตาม ระบบตรวจสอบความเร็วและระยะห่างจะชะลอหรือหยุดการเคลื่อนที่ของแขนทันทีที่บุคคลเข้ามาใกล้ ซึ่งเป็นการแลกเปลี่ยนเวลาในการทำงานเล็กน้อยเพื่อลดโอกาสเกิดการบาดเจ็บลงอย่างมาก

การประเมินความเสี่ยงและมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

ความปลอดภัยถูกออกแบบไว้ล่วงหน้า ไม่ใช่สิ่งที่สมมุติเอาไว้ การทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์จำเป็นต้องผ่านการประเมินความเสี่ยงที่จัดทำเป็นเอกสารตามมาตรฐาน ISO/TS 15066 ซึ่งอยู่ร่วมกับมาตรฐาน ANSI/RIA R15.06 และครอบครัวมาตรฐาน ISO 10218 การประเมินนี้จัดระดับแต่ละโหมดการทำงานร่วมกัน ได้แก่ โหมดจำกัดกำลังและแรง โหมดตรวจสอบความเร็วและระยะห่าง โหมดการสอนโดยจับมือ และโหมดหยุดการทำงานที่ได้รับการรับรองด้านความปลอดภัย การข้ามขั้นตอนนี้ไปถือเป็นวิธีที่เร็วที่สุดที่จะนำไปสู่การถูกแจ้งเตือนทางการและเกิดการบาดเจ็บ ผู้จัดจำหน่ายที่น่าเชื่อถือจะจัดเตรียมแบบฟอร์มการประเมินไว้ให้ และสนับสนุนกระบวนการทบทวน

การดำเนินการความร่วมมืออย่างมีประสิทธิภาพ

การเลือกงานที่เหมาะสม

ไม่ใช่งานทุกประเภทที่เหมาะกับโคบอต ความร่วมมือระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์เหมาะกับงานเบา ซ้ำซาก และมีปัญหาด้านสรีรศาสตร์ เช่น การขันสกรู การจัดเรียงสินค้าลงพาเลท และการดูแลเครื่องจักร ส่วนงานเชื่อมแบบหนักหรือการกดด้วยแรงสูงยังคงต้องใช้หุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบมีรั้วกั้นอยู่ ให้เริ่มจากงานที่สร้างความลำบากจริงๆ หนึ่งงาน เพื่อพิสูจน์ผลประโยชน์ที่ได้ ก่อนจะขยายขอบเขตออกไป การทดลองนำร่องที่ช่วยบรรเทาอาการบาดเจ็บที่ทราบแน่ชัด หรือคลายจุดติดขัดที่ชัดเจน จะได้รับการสนับสนุนเร็วกว่าการเปิดตัวอย่างกว้างขวางแต่คลุมเครือทั่วโรงงาน

การฝึกอบรมและการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง

ผู้ปฏิบัติงานควรเรียนรู้วิธีหยุดชั่วคราว ปรับภาระงานใหม่ และกู้ระบบโคบอตกลับมาใช้งานได้อย่างมั่นใจ โดยไม่รู้สึกหวาดกลัว ความร่วมมือระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์จะล้มเหลวหากพนักงานมองเครื่องจักรนี้ทั้งในฐานะของเล่นหรือภัยคุกคาม ต้องสอนวิธีล็อกเอาต์ (lockout) ความหมายของแต่ละโหมดการหยุดทำงาน และวิธีรายงานเหตุการณ์เกือบเกิดอุบัติเหตุ (near miss) ทั้งนี้ ต้องประเมินความเสี่ยงซ้ำหลังการเปลี่ยนแปลงเลย์เอาต์หรืออุปกรณ์ใดๆ เพราะเกริปเปอร์ตัวใหม่อาจเปลี่ยนระดับความเสี่ยงจากการสัมผัส รวมทั้งควรตรวจสอบสายเคเบิลและข้อต่อแบบมองเห็นด้วยตาทุกสัปดาห์ เพื่อรักษามาตรฐานความปลอดภัยของเซลล์ไว้ระหว่างรอบการบำรุงรักษา

การร่วมมือกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ช่วยส่งเสริมทีมงานที่ออกแบบการแบ่งหน้าที่ระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรอย่างมีจุดประสงค์ชัดเจน ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเกิดขึ้นจากหุ่นยนต์แบบ cobot ที่ควบคุมแรงได้ ประเมินความเสี่ยงอย่างเป็นเอกสารตามมาตรฐาน ISO/TS 15066 และผู้ปฏิบัติงานที่ได้รับการฝึกอบรมให้ทำงานร่วมกับเครื่องจักรอย่างปลอดภัย การเริ่มต้นด้วยขอบเขตเล็ก ๆ วัดผลประโยชน์ที่ได้รับ และขยายผลจากหลักฐานเชิงประจักษ์จะให้ผลดีกว่าการนำระบบไปใช้แบบกว้างขวางที่เร็วกว่าความสามารถของโรงงานในการรองรับ

คำถามที่พบบ่อย

การร่วมมือกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์คืออะไร

เป็นโหมดการทำงานที่บุคคลกับหุ่นยนต์ทำงานร่วมกันในพื้นที่เดียวกันโดยไม่มีรั้วกั้น โดยอาศัยการจำกัดความเร็วและแรงเพื่อความปลอดภัย การร่วมมือกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์พึ่งพาเซนเซอร์และมาตรฐานมากกว่าการแยกทางกายภาพ บุคคลกับเครื่องจักรแบ่งหน้าที่ร่วมกันตามจุดแข็งของแต่ละฝ่าย ซึ่งแตกต่างจากการทำอัตโนมัติแบบดั้งเดิมที่แยกหุ่นยนต์ไว้ภายในแนวรั้วกันภัย และถือว่ามนุษย์เป็นผู้นอกเซลล์

มาตรฐานใดที่กำกับดูแลหุ่นยนต์แบบร่วมมือ

ISO/TS 15066 คือเอกสารหลักสำหรับการปฏิบัติงานร่วมกัน ซึ่งอยู่ร่วมกับ ISO 10218 และมาตรฐานในครอบครัว ANSI/RIA R15.06 มันกำหนดโหมดการทำงานร่วมกันและขีดจำกัดแรงที่ยอมให้เกิดการสัมผัส การทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์จำเป็นต้องอิงตามการประเมินความเสี่ยงที่จัดทำเป็นลายลักษณ์อักษร ซึ่งอ้างอิงมาตรฐานเหล่านี้ การปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้มีผลต่อการออกแบบเซลล์ตั้งแต่ขั้นตอนแรก ดังนั้นจึงควรรวมไว้ในการวางแผนตั้งแต่ต้น ไม่ใช่เพิ่มเข้ามาภายหลังเมื่อเซลล์ถูกสร้างเสร็จแล้ว

แตกต่างจากเซลล์หุ่นยนต์แบบทั่วไปอย่างไร

เซลล์แบบเดิมจะล้อมรอบหุ่นยนต์ด้วยรั้วและห้ามไม่ให้บุคคลเข้าไปขณะหุ่นยนต์กำลังเคลื่อนไหว ส่วนการปฏิบัติงานร่วมกันจะยกเลิกรั้วออก แล้วให้ทั้งสองฝ่ายแบ่งปันพื้นที่ทำงานร่วมกันภายใต้การควบคุมความเร็วและแรงอย่างเข้มงวด ข้อแลกเปลี่ยนคือเวลาไซเคิลที่ช้าลงเพื่อแลกกับความยืดหยุ่นและการทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิด หุ่นยนต์แบบดั้งเดิมเหนือกว่าในด้านความเร็วและแรงโดยรวม ขณะที่ระบบการทำงานร่วมกันเหนือกว่าในด้านการเปลี่ยนงานได้อย่างรวดเร็วและลดภาระด้านสรีรศาสตร์ให้กับพนักงาน

หุ่นยนต์เพื่อการทำงานร่วมกันสามารถก่อให้เกิดอันตรายต่อบุคคลได้จริงหรือไม่

ใช่ แขนที่มีการจำกัดแรงช่วยลดความเสี่ยง แต่ไม่สามารถกำจัดความเสี่ยงได้โดยสิ้นเชิง โดยเฉพาะเมื่อใช้เครื่องมือที่มีคม ร้อน หรือหนัก การประเมินความเสี่ยงต้องพิจารณาทั้งระบบเซลล์โดยรวม ไม่ใช่เพียงข้อต่อแบบนุ่มนวลของหุ่นยนต์เท่านั้น จุดที่อาจบีบหนีบ ภาระที่ถูกยกขนส่ง และการเคลื่อนที่เข้าหาอย่างรวดเร็ว ยังคงก่อให้เกิดอันตรายได้ ด้วยเหตุนี้ การประเมินความเสี่ยงและการตรวจสอบความเร็วพร้อมระยะห่างจึงมีความสำคัญไม่แพ้พฤติกรรมเริ่มต้นที่นุ่มนวลของแขน

บริษัทควรเริ่มต้นการร่วมมือกับหุ่นยนต์เมื่อใด

เริ่มต้นเมื่อมีงานเฉพาะที่สร้างความลำบากชัดเจน เช่น ความเสี่ยงที่ทราบแน่ชัดว่าอาจก่อให้เกิดบาดเจ็บ จุดคับขวดในกระบวนการผลิต หรือช่องว่างด้านแรงงาน การทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์จะแสดงคุณค่าได้เร็วที่สุดผ่านโครงการนำร่องขนาดเล็กที่มีเป้าหมายชัดเจน มากกว่าแผนงานที่คลุมเครือครอบคลุมทั้งโรงงาน ให้เลือกงานที่ทำซ้ำได้หนึ่งงาน วัดผลก่อนและหลังการนำระบบมาใช้ จากนั้นจึงขยายขอบเขตตามหลักฐานที่ได้ แนวทางที่เน้นเฉพาะจุดนี้จะช่วยสร้างทักษะภายในองค์กรและความไว้วางใจก่อนที่จะลงทุนในขอบเขตที่ใหญ่ขึ้น

ทำไมการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

การร่วมมือกันจะประสบผลสำเร็จก็ต่อเมื่อผู้คนไว้วางใจและเข้าใจเครื่องจักร หุ่นยนต์ร่วมงาน (cobot) ที่ทำให้เกิดความหวาดกลัวหรือถูกใช้งานผิดวิธี จะไม่สามารถมอบทั้งความปลอดภัยและประสิทธิผลได้ การฝึกอบรมเกี่ยวกับการหยุดการทำงานชั่วคราว การกู้คืนระบบ การล็อกเอาต์ และการรายงานเหตุการณ์ใกล้เกิดอุบัติเหตุ ช่วยรักษาความปลอดภัยและความสามารถในการผลิตของเซลล์การผลิตให้คงอยู่ ผู้ปฏิบัติงานที่มีทักษะยังสามารถสังเกตความคลาดเคลื่อนได้ตั้งแต่เนิ่นๆ เสนอแนะการแบ่งงานที่เหมาะสมยิ่งขึ้น และคุ้มครองการลงทุนโดยใช้ระบบตามวัตถุประสงค์ที่ออกแบบไว้ แทนที่จะหาทางเลี่ยงหรือใช้งานผิดวิธี