Колаборативний робот: ідеальний варіант для дрібносерійного виробництва

Чому колаборативні роботи змінюють виробництво малими партіями

Перехід до співпраці людини та робота у сучасному виробництві

Ми спостерігаємо значний прорив у розвитку колаборативних роботів, які часто називають коботами. Вони символізують серйозну зміну підходу до взаємодії машин та людей — замість того, щоб повністю замінювати людину, вони працюють разом з нею. Традиційні фабричні роботи потребують захисних огорож для безпеки, тоді як коботи влаштовані інакше. Сучасні моделі оснащені такими функціями, як сенсори ЛіДАР, передові тривимірні системи технічного зору та технологія виявлення зусиль, що дозволяє їм працювати безпосередньо поруч із людьми, не завдаючи шкоди. Для багатьох виробничих процесів це означає, що коботи можуть виконувати нудні, повторювані завдання, наприклад, переміщення деталей між робочими місцями або завантаження/розвантаження верстатів. У той же час людські працівники можуть зосередитися на контролі якості продукції та прийнятті важливих рішень, де потрібне людське судження. Згідно з нещодавнім звітом компанії Future Market Insights, майже половина (близько 42%) малих і середніх підприємств обирають коботи замість традиційних методів автоматизації, оскільки вони займають менше місця, швидко встановлюються та дають змогу компаніям ефективніше використовувати наявні виробничі площі.

Як спільно працюючі роботи підвищують гнучкість і чутливість

Спільно працюючі роботи справді вирізняються там, де операції потрібно швидко змінювати. Їх модульна конструкція разом із простими у використанні системами програмування дозволяє переміщати їх із зон упаковки на складальні лінії або контролю якості менш ніж за дві години. Це приблизно на 90 відсотків швидше, ніж налаштування традиційних автоматизованих систем. З огляду на реальні підприємства, що використовують цих коботів, більшість повідомляють про те, що реагують на зміни у проектуванні продуктів на 30–50 відсотків швидше. Це має велике значення під час виготовлення спеціалізованих деталей або коротких серій спеціальних версій товарів. Також існують і мобільні версії, які доставляють матеріали точно туди, де вони потрібні, саме в потрібний момент. Більше не потрібно розбирати конвеєри та витрачати тижні на дорогі модифікації.

Зростаюче поширення спільно працюючих роботів серед МКП

Малі та середні підприємства зараз справді активно впроваджують колаборативних роботів. Цифри також розповідають цікаву історію — темпи впровадження серед МСП зросли втричі швидше, ніж у великих корпораціях, починаючи з початку 2022 року. Згідно з останніми галузевими даними за 2024 рік, близько двох третин виробничих підприємств із кількістю працівників менше 500 уже використовують колаборативних роботів для серій виробництва до 1000 одиниць. Чому? Ці компанії схвалюють, що їм більше не потрібні дорогі захисні огорожі, вони повертають інвестиції всього за трохи більше ніж рік і спостерігають більшу задоволеність працівників, оскільки небезпечні завдання тепер виконуються машинами. Візьмемо приклад автогалузі Іспанії. Майстерні, які впровадили технологію колаборативних роботів, збільшили обсяги виробництва малих партій майже вдвічі, одночасно скоротивши кількість виробничих травм майже на чотири п’ятих. Досить вражаючі результати, якщо про це замислитися.

Ключові переваги колаборативних роботів у спеціалізованому виробництві малої номенклатури

Задоволення зростаючого попиту на виробництво великої номенклатури з малим обсягом

Колаборативні роботи справді добре себе показують, коли за одну партію виготовляється понад 15 різних продуктів — щось, що стосується приблизно двох третин виробників із малим обсягом виробництва, згідно з дослідженням McKinsey минулого року. Ці машини можуть дивувально швидко перемикатися між виготовленням деталей для автомобілів та медичного обладнання — іноді змінюючи виробництво всього за кілька годин. Традиційні виробничі лінії часто потребують тижнів на перепрограмування для нових завдань, тоді як колаборативні роботи мають прості візуальні інструменти програмування, що значно скорочують час на підготовку. Деякі заводи повідомляють про економію від 40 до 60 відсотків попередніх витрат на час підготовки завдяки цим інтуїтивним інтерфейсам, як зазначено раніше цього року в Automation World.

Переналаштовані робочі процеси, що мінімізують простої

Сучасні кобот-комірки інтегрують модульні пристрої зміни інструментів, що підтримують 15+ конфігурацій закінчення робочого органу , що дозволяє уникнути окремих ліній для кожного завдання. Згідно з останнім галузевим порівнянням, підприємства, які використовують коботи, досягають рівня використання обладнання на 92%, тоді як на підприємствах із фіксованою автоматизацією цей показник становить лише 61%. Ця ефективність має важливе значення під час виконання різноманітних замовлень, таких як:

• партії по 50 одиниць аерокосмічних кріплень
• 200 корпусів спеціальних сенсорів IoT
• 75 прототипів медичних імплантатів

Швидка переналагодження, забезпечена гнучкими клітинами з коботами

Топ-постачальники для автогалузі, які використовують коботи, повідомляють про 24-хвилинне переналагодження між сімействами продуктів — на 83% швидше, ніж при традиційній автоматизації (AMFG 2024). Ця швидкість досягається за рахунок легшої конструкції (вантажопідйомністю 15–35 кг) та позиціонування з використанням системи технічного зору, яка автоматично підлаштовується під нові схеми кріплення.

Практичний приклад: лінія збірки електроніки з інтеграцією гнучких коботів

Один із виробників у Середньому Заході скоротив термін виготовлення з’єднувачів військового стандарту з 14 днів до 36 годин завдяки впровадженню коботів. Система поєднує в собі:

• Руки UR10e з обмеженням зусилля для обережного поводження з компонентами
• Модульні стелажі EOAT із 12 спеціалізованими захоплювачами
• Інтеграція MES у реальному часі для пріоритезації замовлень
  Ця конфігурація забезпечила 99,4% якості з першого разу та дозволила обробляти щотижневі партії від 25 до 300 одиниць.

Інтеграція колаборативних роботів у наявні виробничі системи

Виробникам, які прагнуть отримати гарний прибуток від інвестицій, не порушуючи повсякденну роботу, потрібно узгодити можливості колаборативних роботів з тим, що вже відбувається на виробничій ділянці. Згідно з дослідженням, опублікованим минулого року, компанії, які ретельно аналізують свої завдання перед встановленням таких роботів, досягають інтеграції на 37 відсотків швидше, ніж ті, хто просто встановлює їх і дивиться, що вийде. Почніть з визначення всіх нудних, повторюваних завдань, таких як затягування гвинтів або організація компонентів, де ці коботи можуть взяти на себе роботу, зменшуючи стомлюваність працівників і водночас забезпечуючи надзвичайно вузький допуск ±0,1 міліметра, який є стандартним для складання електронних пристроїв, як зазначено в Automation World у 2023 році. Під час тестування доцільно спочатку створити окремі робочі станції з коботами, щоб перевірити, наскільки добре вони справляються із завантаженням обладнання під час звичайних змін, перш ніж розгортати їх одночасно в кількох різних виробничих ділянках.

Оцінка завдань, що підходять для співпраці людини та кобота

Зосередьтеся на завданнях із високою частотою та низькою варіативністю, де коботи доповнюють людське судження. Поширеними цілями є завантаження верстатів з ЧПК (використовується 72% перших користувачів) та інспекції з візуальним керуванням, що вимагають точності менше 0,5 мм.

Визначення чітких ролей між операторами та колаборативними роботами

Застосовуйте розподіл за ролями: оператори керують складними змінами інструментів, тоді як коботи виконують повторювані зварювальні роботи або нанесення клею. Підприємства, що використовують цю модель, повідомляють про на 22% менше виробничих помилок (Robotics Business Review, 2023).

Починайте з малого: пілотні проекти для безпечного масштабування впровадження коботів

Розпочинайте з 90-денних пілотних проектів у сфері фасування або палетизації, де коботи зазвичай забезпечують строк окупності 5—7 місяців. Такий поетапний підхід сприяє адаптації персоналу та дає дані про тривалість циклів для майбутніх оптимізацій.

Вибір правильного колаборативного робота для ефективності при дрібносерійному виробництві

Оцінка вантажопідйомності, досяжності та точності для конкретних застосувань

Колаборативні роботи забезпечують максимальну вартість, коли їхні специфікації відповідають вимогам застосування. Використовуйте цю структуру для вибору:

Застосування	Рекомендований вантаж	Оптимальна досяжність	Точність загострення
Збірка електроніки	3–5 кг	700–900 мм	±0,05 мм
Обслуговування верстатів	10–15 кг	1300–1500 мм	±0,2 мм
Точне зварювання	5–8 кг	1000–1200 мм	±0.1 мм

Дослідження 2024 року щодо ефективності робототехніки виявило, що 68% виробників надмірно закуповують вантажопідйомність, через що початкові витрати збільшуються на 14–22 тис. доларів США на одиницю. Наприклад, колаборативний робот (cobot) вантажопідйомністю 10 кг, який обробляє компоненти вагою 3 кг, втрачає 40% своєї потенційної енергії за кожен цикл. Завжди враховуйте вагу кінцевого ефектора (+15–20% запасу) та майбутні потреби у додаткових аксесуарах. У «Настановах із вибору колаборативних роботів» наголошується на необхідності вимірювати максимальні габарити деталей перед тим, як остаточно визначати вимоги до досяжності.

Підбір функцій колаборативного робота під індивідуальні виробничі потреби

Сучасні колаборативні роботи пропонують модульні захвати, системи технічного зору та силову чутливість, щоб адаптуватися до спеціалізованих процесів. У фармацевтичному виробництві моделі з герметизацією IP54 та чутливістю до сили <0,01 Н мінімізують забруднення під час роботи з ампулами. Для виготовлення індивідуального меблевого виробництва колаборативні роботи з 360° моніторингом безпеки та 6-вісною гнучкістю забезпечують налаштування шліфування та полірування на 92% швидше, ніж традиційна автоматизація.

Порівняння найкращих моделей колаборативних роботів для МСП та нішевого виробництва

Три фактори впливають на ROI у режимі малих партій:

• Період окупності : Легкі збірні коботи окупаються за 8–14 місяців проти 22+ місяців для важких промислових роботів
• Сертифікація безпеки : Шукайте відповідність ISO 10218-1 та силу аварійного зупинення нижче 150 Н
• Зрілість екосистеми : Системи з попередньо затвердженим стороннім обладнанням скорочують витрати на інтеграцію на 33%

Лідерські постачальники зараз пропонують гарантію повторного розгортання за 12 годин для ліній з високим різноманіттям. Віддавайте перевагу тим, хто забезпечує місцеву технічну підтримку, оскільки перевірені інтеграційні партнерства зменшують непланові простої на 79% у перший рік роботи.

Покращення колаборативних роботів за допомогою штучного інтелекту та систем технічного зору

Роль штучного інтелекту у розумнішій взаємодії людини та кобота

Сучасні коботи використовують штучний інтелект для інтерпретації жестів людини, голосових команд та шаблонів робочого процесу в реальному часі. Машинне навчання дозволяє передбачувати коригування — наприклад, зниження швидкості руху маніпулятора поблизу оператора або пріоритетну обробку термінових партій на основі даних ERP, — що зменшує когнітивне навантаження та забезпечує безперервність

Машинне бачення для контроль якості в реальному часі та адаптивності

Системи технічного зору, що працюють завдяки штучному інтелекту, можуть виявляти дефекти майже з ідеальною точністю — близько 99,9% — в контрольованих умовах, фіксуючи навіть найдрібніші пошкодження розміром менше 0,1 мм, навіть коли об'єкти рухаються з великою швидкістю. Справжню цінність цих систем становить їхня здатність вносити корективи в реальному часі. Наприклад, якщо виявлено невідповідність у положенні, роботизований маніпулятор може змінити місце зварювання. Або ж під час роботи з делікатними деталями система автоматично може відрегулювати силу їхнього захоплення. Останнім часом ми бачили чудові результати їхнього застосування в автомобільній промисловості. За даними деяких виробників, після впровадження таких розумних систем технічного зору відходи скоротилися приблизно на 32%. Згідно зі звітом Medical Design Briefs за 2023 рік, системи здатні перевіряти близько 1200 окремих деталей кожного разу.

Практичний приклад: кобот на основі штучного інтелекту в упаковці лікарських засобів

Один із провідних учасників медичної галузі нещодавно почав використовувати колаборативних роботів, оснащених передовими чіпами штучного інтелекту, для обробки не менше ніж 37 різних лікарських форм на одній упакувальній лінії. Система використовує спеціальну технологію світлового сканування, щоб перевіряти ступінь наповнення кожної капсули, і може фактично уповільнювати або прискорювати стрічки конвеєра залежно від поточних потреб. Ці зміни скоротили час перемикання між продуктами майже на дві третини, забезпечуючи практично ідеальні результати під час перевірок якості — з точністю 99,98%. Згідно з даними Packaging World Insights минулого року, це демонструє, наскільки потужними можуть бути ці розумні машини, коли йдеться про відповідність суворим вимогам фармацевтичного виробництва.

ЧаП

Що таке колаборативні роботи та чим вони відрізняються від традиційних промислових роботів?

Колаборативні роботи, або коботи, створені для роботи поруч з людьми без необхідності використання захисних огорож, на відміну від традиційних промислових роботів. Вони оснащені сучасними датчиками та технологіями, що дозволяють безпечно працювати в безпосередній близькості до людей.

Чому все більше МСП впроваджують колаборативні роботи?

МСП надають перевагу колаборативним роботам, оскільки ті займають менше місця, можуть бути швидко налаштовані та забезпечують кращий повернення інвестицій, виконуючи повторювані завдання й одночасно забезпечуючи безпеку працівників.

Як колаборативні роботи підвищують гнучкість і чутливість у виробництві?

Коботи пропонують модульні системи, які легко програмувати, що дозволяє швидко переміщати їх і адаптувати до різних виробничих ділянок, забезпечуючи таким чином швидку реакцію на зміни в конструкції порівняно зі старими автоматизованими системами.