Совместные роботы:шумиха или надежда?

Являются ли коботы ответом на нехватку квалифицированных рабочих в обрабатывающей промышленности?

Спросите владельца любого механического цеха или предприятия по производству листового металла, чтобы назвать самое большое препятствие для роста компании, и вы, вероятно, получите тот же ответ:их тормозит не отсутствие оборотного капитала и не нехватка передовых технологий, а нехватка передовых технологий. но что-то гораздо более простое:потребность в том, чтобы кто-то нажимал зеленую кнопку или упаковывал коробки. «Мы не можем найти достаточно людей», — услышите вы.

Вдобавок ко всему, те, кто каким-то образом преодолел свои трудовые проблемы — через партнерство с местными профессионально-техническими учебными заведениями или с помощью внутренних программ развития работников — по-прежнему сталкиваются с не менее серьезным препятствием, а именно с жесткой конкуренцией со стороны производителей в странах с низкой стоимостью рабочей силы. Как можно удержаться на плаву, если фонд заработной платы вашего конкурента составляет лишь небольшую часть от вашего?

Усилители рабочей силы

Решение очевидно:автоматизировать. Пройдитесь по проходам любого автомобильного завода, и вы обязательно увидите полчища желтых, оранжевых или белых роботов, обслуживающих длинные сборочные линии. То же самое можно сказать о любой крупной производственной компании, где промышленные роботы загружают и выгружают детали из обрабатывающих ячеек, наносят краску на проходящие детали или соединяют компоненты в автоматизированных сварочных ячейках. Трудовая проблема решена.

Но как насчет остального производственного мира, где более низкие объемы производства делают автоматизацию кажущимся сомнительным предложением? Всем известно, что промышленные роботы стоят дорого. Им требуются квалифицированные специалисты для их программирования, а также сложные защитные или световые завесы, чтобы предотвратить травмы их коллег-людей. Переключение с одной работы на другую требует драгоценного времени, не говоря уже о необходимости использования специальных инструментов на конце манипулятора, конвейеров для перемещения материала в зону досягаемости робота и из нее, а также планового технического обслуживания еще одной части производственного оборудования.

Универсальное решение

Хотя происхождение терминов «коллаборативный» и «кобот» вызывает ожесточенные споры, ясно одно:около 10-15 лет назад несколько поставщиков робототехники попытались решить проблему с помощью нового взгляда на автоматизацию. Например, «коллаборативный» робот UR5 от Universal Robots (Оденсе, Дания) обещал устранить защитные ограждения. Сообщается, что установка заняла менее часа. Интерфейс сенсорного экрана был достаточно простым, чтобы его мог использовать любой, а робот был достаточно легким, чтобы его можно было перемещать туда, где это необходимо. По прогнозам компании, цена коботов будет намного ниже, чем у промышленных роботов сопоставимого размера, и вскоре их можно будет найти в больших и малых магазинах.

Они были правы. Вскоре их примеру последовали и другие компании, производящие робототехнику, и сегодня практически каждый поставщик промышленных роботов либо производит, либо активно работает над собственным ответом на UR5. На самом деле коботы стали настолько популярными, что в недавнем блоге на веб-сайте Ассоциации робототехники (RIA; Анн-Арбор, Мичиган) говорится, что нынешняя 3-процентная доля рынка, которой пользуются коллаборативные роботы, к 2025 году увеличится в десять раз.

Впечатляющая цифра, конечно, но что это значит для традиционных, менее дружелюбных к человеку роботов — скоро ли они пойдут по пути машин с ременным приводом и инструментов из углеродистой стали? И если оставить в стороне их огромный потенциал роста, действительно ли коботы — это все, чем они должны быть, или это еще один пример рекламной шумихи, опережающей реальность?

Меньше значит больше

Стюарт Шеперд, региональный директор по продажам Universal Robots Americas (Анн-Арбор, Мичиган), так не думает. По его словам, есть несколько очень веских причин для ажиотажа, в том числе меньше охраны, меньшая площадь и меньшая потребность в обучении операторов.

«Коботы представляют собой возможность автоматизации для большего числа компаний и в приложениях, которые ранее не рассматривались», — сказал Шепард. «Они могут стать самым значительным изменением в отрасли автоматизации со времен изобретения ПЛК [программируемых логических контроллеров] и самих роботов».

Шепард отметил, что производители всех размеров пользуются преимуществами, которые коботы привносят в производственный цех, добавляя, что простота использования в сочетании с низкой совокупной стоимостью владения делают их особенно привлекательными для небольших компаний. Именно этим отчасти объясняется их более быстрый, чем в среднем по рынку, рост, сказал Шеперд, хотя он быстро указывает, что, поскольку внедрение коботов проще, чем с промышленными роботами, их использование выходит за рамки производства и включает пищевую промышленность. складская деятельность, лаборатория и научные приложения.

Переосмысление автоматизации

Несмотря на широкое применение, именно в рамках традиционного производственного пространства коботы чаще всего решают серьезную и широко распространенную проблему, изложенную выше:нехватку квалифицированных и доступных талантов для работы на заводе. Об этом сообщил Джим Лоутон, главный операционный директор компании Rethink Robotics Inc., занимающейся созданием коботов (Бостон).

«Благодаря своей способности выполнять задачи, которые до сих пор могли выполнять только люди, коботы играют ключевую роль в облегчении этой боли», — сказал он. «Кроме того, они могут выполнять работу, которую люди не хотят брать на себя, в том числе утомительную, напряженную или откровенно опасную, что дает сотрудникам возможность перейти к более желательным ролям».

Промышленные роботы десятилетиями с радостью берутся за грязную работу. Что делает коботов такими особенными? Лоутон привел несколько аргументов:

• Благодаря встроенному датчику усилия коботы идеально подходят для сборки электроники и других деликатных работ.
• Поскольку они обычно не требуют охраны, они также отлично подходят для таких задач, как упаковка, тестирование и проверка продукции, а также для любой среды, в которой присутствуют люди.
• Возможность быстро и легко развертывать коботов делает их идеальными для коротких производственных циклов и частых переналадок, что является огромной тенденцией в производстве.
• Коботы также могут работать вместе с более крупными промышленными роботами, дополняя их работу.
• Большинство коботов можно обучить, просто двигая рукой, демонстрируя желаемое выполнение задачи. Никаких обширных пакетов программного обеспечения не требуется.
• Для сезонных производителей или тех, кто видит большую изменчивость потребительского спроса, коботы предлагают надежный, адаптируемый ресурс в периоды пикового спроса.

«Коботы предоставляют производителям возможность автоматизировать гораздо больше сегодня, чем в предыдущие годы, позволяя им оставаться конкурентоспособными и инновационными независимо от отрасли», — сказал Лоутон. "Проще говоря, они надежны, эффективны и легко адаптируются и помогают компаниям стать более успешными".

Наступить на пальцы ног

Если вам интересно, где ваш магазин может добиться такого же успеха, есть несколько вещей, о которых следует помнить, прежде чем прыгать на борт Cobot Express. Во-первых, ни один руководитель производства или владелец магазина не хочет, чтобы его сотрудники бунтовали из-за предполагаемой роботизированной революции. При внедрении этой новой технологии в производственные цеха производителям важно дать понять рабочим, что коботы помогают им выполнять свою работу, а не заменяют их.

Ключ к успешной интеграции коботов также начинается с выбора правильной задачи. Как указывает Лоутон, когда кобот не используется или не ценится, почти всегда это происходит потому, что он был задействован для решения не той задачи. «Коботы не предназначены для удовлетворения всех потребностей автоматизации, и некоторые задачи лучше подходят для этой технологии, чем другие», — сказал он. «Именно здесь для производителя становится действительно важным работать напрямую с поставщиком или дистрибьютором коботов с первого дня, чтобы определить правильное приложение и обеспечить, чтобы кобот использовался наилучшим образом. После этого внедрение и интеграция с существующими процессами будут плавными и беспроблемными».

Забота об окружающей среде

Рик Максвелл, технический директор по общей промышленности и автомобильному сегменту в FANUC America Corp. (Рочестер-Хиллз, Мичиган), согласился, добавив, что важно оценить потребности приложения, чтобы предоставить правильное роботизированное решение. «Это действительно совместный характер или он лучше подходит для традиционного промышленного робота?» он сказал. «Определение того, что больше соответствует потребностям клиента, во многом определяется требованиями к пропускной способности операции, а также весом и сложностью объекта или детали, с которой необходимо обращаться».

Есть одна загвоздка, на которую быстро обращают внимание поклонники более традиционной автоматизации:большинство коботов не так быстры, как молния. Как отметил Максвелл, коботы лучше всего подходят для простых и понятных приложений по сбору и размещению, и делают это медленно и с постоянной скоростью. Это почти наверняка изменится по мере совершенствования технологии коботов, но, по крайней мере, сейчас не ожидайте, что их скорость приблизится к молниеносным движениям промышленных роботов.

Но это нормально. Потребность людей в безопасном взаимодействии с оборудованием в производственных рабочих ячейках вполне реальна, и эта деятельность стала возможной благодаря способности коботов ощущать неожиданный контакт с объектами в своей рабочей зоне, что устраняет ограничения, препятствующие их совместному использованию своих рабочих мест с людьми. По словам Максвелла, «это большое преимущество с точки зрения безопасности и затрат, поскольку оно позволяет роботу выполнять напряженные задачи и повторяющиеся операции без необходимости в дорогостоящих барьерах промышленной безопасности».

Кто покупает?

Как и другие строители, FANUC получает все больше запросов от компаний, которые ищут решение для совместной робототехники. По иронии судьбы, большая часть этих запросов исходит из неожиданного источника:крупных производителей, имеющих большой опыт работы с промышленными роботами. «Возможности для совместной работы с роботами доступны во всех компаниях, больших и малых», — сказал Максвелл.

Николас Де Кейсер, менеджер по сборке и тестированию в ABB Robotics (Оберн-Хиллз, Мичиган), наблюдает аналогичную тенденцию. «Поскольку коботы, как правило, проще в использовании и менее затратны для интеграции, они очень привлекательны для малых и средних предприятий, поскольку они делают автоматизацию более доступной», — сказал он. «Таким образом, по сравнению с традиционными роботами коботы, вероятно, более равномерно используются во всем производственном спектре в компаниях любого размера».

Помимо самовывоза, для чего используются коботы? Де Кейсер и Максвелл согласились с тем, что из общего спроса львиная доля будущего роста, как ожидается, будет приходиться на сегмент погрузочно-разгрузочных работ, где коботы используются для упаковки деталей, укладки коробок на поддоны, загрузки конвейеров и т. д., хотя Де Кейсер добавил, что некоторые коботы особенно хорошо подходят для сложных задач сборки, включая небольшие или хрупкие компоненты. Их также часто используют для обслуживания станков, загрузки и разгрузки токарных станков с ЧПУ и обрабатывающих центров, например, или извлечения готовых деталей из пластиковых форм для литья под давлением.

Не так быстро

Независимо от приложения или размера компании, те, кто привык к производительности промышленного робота, должны знать несколько вещей, отметил Дэвид М. Роберс, менеджер по продажам робототехники в Америке в Denso Robotics (Западный Честер, Огайо). «Коботов часто продают в приложения, в которых они не работают», — сказал он. "Да, они подходят для выполнения основных задач по сборке и перемещению, а также в приложениях с относительно длительным циклом, но большинство из них не могут конкурировать со скоростью и точностью традиционных промышленных роботов".

Их совместный характер также можно переоценить. Говорит Роберс:«Если вы наденете нож на конец кобота, он перестанет сотрудничать. Если вы используете захват, способный ущипнуть кого-то за палец, то он не считается совместным. Будь то наш или чужой продукт, вы должны оценить, действительно ли решение безопасно, и при необходимости добавить надлежащую защиту.

Также есть над чем подумать. Пользователи, знакомые со способностью промышленного робота восстанавливаться в случае падения детали или втягиваться из глубины заготовки в случае сбоя питания, например, могут быть разочарованы, если их блестящему новому коботу потребуется помощь человека для разрешения неловкой ситуации. .

«Если у вас много времени цикла, не требуется экстремальная повторяемость, а люди должны находиться в рабочей зоне и рядом с ней, то это достойные приложения для кобота», — сказал Роберс. «В противном случае я мог бы утверждать, что промышленный робот — лучшее решение, и в зависимости от результатов оценки безопасности, которую должен провести любой покупатель робота перед его покупкой, внедрение может стоить меньше денег, предлагая при этом более высокую производительность. Вокруг коботов много ажиотажа — люди в восторге от них, и теория, лежащая в их основе, здравая, но это определенно тот случай, когда покупатели должны сделать свою домашнюю работу».