Чому промислові роботи мають значення у виробництві

Промислові роботи забезпечують вимірні ефекти підвищення ефективності

Вирішення проблем нестачі робочої сили та масштабування виробництва без компромісів

Виробники все частіше звертаються до автоматизації, оскільки стикаються з тривалими нестачами робочої сили. Необхідність забезпечення якості продукції при одночасному нарощуванні обсягів виробництва спонукає багато компаній переходити на промислових роботів. Ці машини особливо ефективні у виконанні тих повторюваних, фізично виснажливих завдань, яких люди, як правило, уникають. Що особливо добре — роботи забезпечують стабільні результати щоразу, завдяки чому наш персонал може зосередитися на більш важливих завданнях: моніторингу процесів, усуненні неполадок та прийнятті стратегічних рішень. Підприємства, що впровадили роботизовані системи, часто відзначають підвищення продуктивності приблизно на 20 %, що значно допомагає заповнити прогалини у штаті. І ось ще один цікавий момент: при масштабуванні операцій за допомогою роботів точність не знижується, а кількість помилок не зростає. Роботи виконують важкі фізичні завдання, такі як переміщення матеріалів та збирання простих компонентів. Це створює так зону «буферу» для бізнесу, який стикається з непередбачуваними коливаннями чисельності робочої сили.

Оптимізація тривалості циклів, часу безперервної роботи та продуктивності за допомогою точного керування рухом

Що робить роботів настільки ефективними? Усе зводиться до їхніх алгоритмів керування рухом, які усувають будь-які зайві рухи. На відміну від людей, які втомлюються після годин роботи, роботи працюють безперервно — день і ніч — не сповільнюючись. Візьмемо, наприклад, одну харчову компанію: вона збільшила швидкість упаковки на 50 % лише завдяки переходу на високошвидкісні роботизовані системи. Ці машини здатні виконувати 120 операцій «захоплення й розміщення» щохвилини — показник, який жоден людський працівник не зможе стабільно підтримувати. Справжнє «чудо» відбувається завдяки постійній калібруванні, що забезпечує точність у межах часток міліметра. Такий рівень точності означає менше відходів матеріалів і менше проблем із якістю в окремих партіях. Коли обладнання працює так гладко, це фактично покращує так звану Загальну ефективність обладнання (OEE). По суті, цей показник вимірює, наскільки добре працює техніка протягом часу. Коли операції виконують роботи, несподіваних зупинок і поломок стає значно менше, що дозволяє заводам швидше виконувати замовлення та планувати виробництво набагато точніше, ніж це було можливо до впровадження автоматизації.

Промислові роботи підвищують безпеку на робочому місці та якість продукції

Зменшення травм, пов’язаних із повторюваними навантаженнями, та людських помилок за допомогою співпрацюючої автоматизації

Безпека на робочому місці значно підвищується, коли промислові роботи беруть на себе небезпечні завдання, такі як підйом важких вантажів, робота поблизу джерел екстремальної теплоти або обробка токсичних матеріалів. Ці співпрацюючі роботи, як їх часто називають коботами, оснащені вбудованими функціями безпеки, зокрема датчиками, що виявляють перешкоди, та шарнірами, обмеженими за максимально допустимим рівнем прикладеної сили. Ці дані підтверджують і статистичні дослідження: у виробничих підприємств показник травм, пов’язаних із повторними навантаженнями, скоротився приблизно на 72 % з того часу, як ці машини почали спільно працювати на виробничих площах разом із людьми. Автоматизація монотонних і повторюваних завдань зменшує кількість помилок, спричинених втомою працівників, що особливо важливо під час виконання робіт, що вимагають високої точності, на конвеєрних лініях, які працюють безперервно. Працівники заводів тепер витрачають свій час на перевірку виконаних операцій замість того, щоб весь день виконувати одні й ті самі рухи. Крім того, постійний контроль рівня крутного моменту та здатність виявляти зіткнення забезпечують безпечну роботу підприємства без зниження темпів виробництва.

Забезпечення узгодженості на рівні менше одного міліметра за допомогою зворотного зв’язку та калібрування в реальному часі

Сучасні промислові роботи оснащені передовими системами технічного зору та датчиками сили, які здатні виявляти незначні відхилення на рівні мікронів, що дозволяє їм самокалібруватися під час роботи. Траєкторії зварювання залишаються в межах приблизно ±0,05 мм, а щодо нанесення клею — забезпечується стабільність об’єму близько 0,1 мл протягом усього процесу. Ці машини постійно порівнюють реальні події в режимі реального часу зі своїми цифровими двійниками, автоматично вносячи корективи, наприклад, у разі теплового дрейфу під час механічної обробки або нерівномірного рівня наповнення на лініях розливу. У процесі збирання електроніки такий замкнений контур керування скорочує обсяги повторної роботи приблизно на 30–35 % і підтримує рівень браку нижче 0,02 % навіть під час тривалих безперервних виробничих циклів 24/7. Найважливіше — всі ті неприємні помилки, пов’язані з ручними вимірами, просто зникають із рівняння, тому якість залишається стабільною як при малих партіях, так і при складних замовленнях із сумішшю різних продуктів.

Основні застосування та типи роботів, що відповідають потребам виробництва

Зварювання, переміщення матеріалів та обслуговування верстатів: сфери, де промислові роботи забезпечують найвищий ROI

Коли йдеться про отримання високого рівня прибутковості від промислових роботів, певні сфери виділяються серед інших. Зварювання, транспортування матеріалів та обслуговування верстатів — це ті галузі, у яких такі машини справжньо випромінюють себе, оскільки вони передбачають повторювані завдання, що вимагають як високої точності, так і значних фізичних зусиль від працівників. Візьмемо, наприклад, зварювальні роботи: вони забезпечують виконання навіть найдрібніших деталей з точністю до часток міліметра, що означає значно меншу кількість дефектів порівняно з ручним виконанням людиною — за даними деяких досліджень, на 90 % менше проблем. Системи транспортування матеріалів також справляються зі значними вантажами: вони можуть переміщати вантажі вагою до 2300 кілограмів практично без простоїв — за специфікаціями виробників, коефіцієнт готовності становить близько 99,8 %. А роботи для обслуговування верстатів забезпечують безперервну роботу ЧПУ-верстатів замість того, щоб вони простояли в очікуванні операторів для заміни деталей. Більшість компаній повертають свої інвестиції всього за трохи більше ніж рік завдяки зниженим витратам на робочу силу та меншому відходу матеріалів. Автомобільна промисловість особливо активно говорить про це: автовиробники, які встановили роботизовані зварювальні комірки, повідомляють про зростання темпів виробництва приблизно на чверть після запуску роботів у роботу.

Шарнірні, SCARA та дельта-роботи — вибір оптимальної кінематичної схеми

Вибір оптимального робота вимагає узгодження його кінематики з вимогами до завдання:

• Шарнірні роботи (6 осей) імітують ловкість людської руки — ідеальні для складного зварювання, фарбування та гнучкої збірки
• Роботів SCARA забезпечують жорстку вертикальну стабільність та швидкий горизонтальний рух — підходять для електронної збірки з високою швидкістю та високою точністю
• Дельта-роботи забезпечують надшвидкий та легкий рух — оптимізовані для упаковки, сортування та дозування фармацевтичних препаратів

Вантажопідйомність (1–500 кг), досяжність (0,5–4 м) та повторюваність (±0,01 мм) є вирішальними критеріями вибору. Один із провідних виробників електроніки скоротив час переналагодження на 70 % після заміни декартових систем на роботи типу SCARA для обробки друкованих плат.

Майбутнє промислових роботів: адаптивні, інтелектуальні та інтегровані

Промислові роботи більше не виконують лише ті самі старі завдання, а стають розумними партнерами у виробництві, здатними оптимізувати виробництво в режимі реального часу. Новіші системи використовують технології штучного інтелекту та машинного навчання для аналізу різноманітних оперативних даних, виявлення моменту, коли деталі можуть потребувати заміни до їхнього виходу з ладу, а також автоматичного коригування процесів. Ці передові роботи адаптуються до змін у матеріалах чи різних продуктах без необхідності ручного перепрограмування кимось із персоналу, що скорочує час між виробничими циклами. Ранні випробування показали, що ця здатність до адаптації скорочує тривалість переналагодження від 30 % до майже половини порівняно з традиційними методами.

Співпрацюючі роботи, оснащені покращеними системами вимірювання зусиль та адаптивними захоплювальними пристроями, сьогодні працюють поруч із людьми, виконуючи небезпечні завдання або ті, що створюють надмірне навантаження на організм, при цьому зберігаючи достатню гнучкість для виконання різноманітних завдань. У поєднанні з детальними системами машинного зору та технологіями тактильного зворотного зв’язку ці машини можуть контролювати якість продукції з точністю до часток міліметра під час її руху по конвеєрній лінії. Те, що ми спостерігаємо зараз, — це досить вражаюче явище: роботи взаємодіють із різноманітними пристроями, підключеними до Інтернету, віртуальними моделями фізичних систем та інструментами аналізу даних у хмарі. Це створює заводи, де всі компоненти «розмовляють» один з одним. Який кінцевий результат? Виробничі системи, які швидко реагують на зміни, легко адаптуються до нових вимог і випускають товари за індивідуальними замовленнями в масштабах великого виробництва без втрати стабільності чи надійності в серіях.

Часті запитання

Для чого промислові роботи використовуються переважно у виробництві?

Промислові роботи використовуються переважно для виконання завдань, таких як зварювання, обробка матеріалів та обслуговування обладнання, що передбачають повторювані дії, які вимагають точності й можуть бути фізично важкими для працівників.

Як роботи підвищують безпеку на робочому місці?

Роботи підвищують безпеку на робочому місці, виконуючи небезпечні завдання, наприклад, підйом важких вантажів, роботу поблизу джерел екстремально високої температури або роботу з токсичними матеріалами. Це зменшує ризик травм, пов’язаних із повторюваними навантаженнями, та людських помилок.

Які переваги використання співпрацюючих роботів?

Співпрацюючі роботи (коботи) працюють поряд із людськими працівниками й оснащені вбудованими системами безпеки, зокрема датчиками, що допомагають зменшити кількість помилок та травм на робочому місці. Вони дають змогу персоналу зосередитися на складніших завданнях, що підвищує загальну продуктивність.