Отрасли, лидирующие в робототехнической революции

Роботы — неотъемлемая часть многих отраслей. В статье вы узнаете, какие отрасли больше всего используют роботов, а также новые сценарии применения.

Промышленные роботы делают рабочие места более продуктивными и безопасными. Во многих они также делают работу более приятной. Роботы влияют на отрасли от автопрома к сельскому хозяйству, от складов к фармацевтике. Некоторые отрасли давно используют робототехнику, другие — только начинают. Статья дает обзор крупнейших пользователей промышленных роботов. Обсуждаем как и почему используются роботы. И смотрим на новые кейсы.

Содержание статьи:

• Автопром
• Электроника/Электрика
• Металлы и станки
• Пластмассы и химия
• Строительство
• Сельское хозяйство
• Склад и логистика
• Упаковка продуктов/Продукты питания
• Фармацевтика
• Как найти правильное роботизированное решение для вашей отрасли

Автопром

На автозаводах роботы стали обыденным инструментом. Автопром был крупнейшим пользователем роботов в мире в 2020 году. По Международной федерации робототехники (IFR). IFR: 28% всех установок роботов приходится на автосектор.

Стандартные применения

В автопроизводстве используется феноменальный разнообразие материалов. Следовательно, применяется много типов роботов. Тысячи деталей в автомобиле, у каждой — свои технологические процессы.

Артикулированные роботизированные манипуляторы

Крупные и тяжелые артикулированные манипуляторы часто встречаются на автозаводах. Поднимают большие веса. Гибкость позволяет двигаться в любом направлении. Операции для таких манипуляторов:

• Сварка
• Установка ветровых стекол
• Сборка крупных узлов — двери, бамперы и т.д.
• Удаление материала — сверление, нарезание резьбы, снятие заусенцев, шлифовка
• Обслуживание станков (machine tending) — загрузка деталей в ЧПУ и выгрузка
• Финишная обработка — шлифовка, покраска, полировка

Дельта-роботы

Когда детали меньше и легче — высокоскоростные дельта-роботы. Автопроизводители используют дельты для:

• Сборки электронных компонентов
• Мелких подсборок — насосы, моторы
• Pick-and-place — перемещение деталей на конвейерах

SCARA-роботы

SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) особенно хороши в сборке электроники. Это вставка деталей в плоскую печатную плату. Вертикальная вставка хорошо ложится на геометрию SCARA. Точность нужна — детали в крошечные отверстия. Другие применения автопрома для SCARA:

• Резка ткани для салонов
• Загрузка/выгрузка станков
• Паллетизация и депаллетизация

Картезианские роботы

Картезианские роботы жестки во всех трех осях: X, Y, Z — под прямыми углами. Их жесткая структура позволяет относительные большие нагрузки. Точны во всех трех направлениях. Автопроизводители используют картезианские для:

• Pick-and-place
• Складирование деталей в ячейки
• Сборка стартеров, моторов стеклоочистителей, топливных систем, приборных панелей
• Дозирование клея

Новые кейсы для автопрома — коботы

Относительно новая потребность в автопроме — коллаборативные роботы (коботы). Покупатели всё чаще требуют кастомизацию авто. Это заставляет производителей снижать размер партий. И повышает ценность быстрой переналадки процессов. Поэтому коботы всё чаще используются автоконценами.

Коботы можно «обучить» задачам людьми, не умеющими программировать. Человеко-машинное сотрудничество делает операции гибче. Тот же робот может делать разные задачи сегодня и вчера — потому что человек показал, как.

Работники довольны трендом. Скучные и утомительные аспекты задачи уходят роботу. Тем временем то, в чем люди сильны — адаптивность и инновации — остается востребованным. Коллаборация людей и роботов — тренд на автозаводах.

Электроника/Электрика

Использование роботов в электронике и электронике растет многократно. Скоро наибольшее число роботов может быть в электронике, а не в автопроме. Причины похожи на автосектор: высокий объем выходов + стандартизация деталей. Большое повторение в производстве электроники.

Но есть крупное различие между роботами в электронике и автопроме. Грузоподъемность. Детали электроники намного меньше тяжелых металлических деталей авто. Роботы в электронике меньше, легче и быстрее металлообрабатывающих. Конечно, современные авто много электроники. Но за исключением этого перекрытия, отличие сохраняется.

Стандартные применения

Сборка и вставка

Электроника и электротехника используют роботов для разного: сборка, вставка, инспекция, транспортировка деталей. Еще — затяжка винтов и пайка.

SCARA и дельта-роботы

В электронике больше SCARA и дельта-роботов. Меньше тяжелых манипуляторов, преобладающих в автопроме. Маленькие легкие роботы легче сделать безопасными для работы рядом с людьми. Многие роботы в производстве электроники — коботы. Работают рядом с людьми без защитных ограждений.

Производители электроники могут повысить продуктивность и качество роботами. Скучные и повторяющиеся работы сокращаются или устраняются. Это улучшает условия труда и удержание сотрудников.

Новые кейсы для электроники — коботы

Компьютерное зрение улучшается, цена коботов падает. Растет число компаний, использующих роботов. Тренд распространяется на малые фирмы. Малые компании, все еще на ручной сборке, могут использовать коботов. Не нужны огромные вложения. Могут начать с одного кобота. Получив опыт, увидят ROI и обоснуют дальнейшие закупки.

Коботы имеют смысл и для крупных фирм. Компаниям нужны роботы, умеющие делать много разных задач. Особенно если робот может быть обучен человеком, не умеющим кодить.

Металлы и станки

Третий по использованию промышленных роботов сектор — металлы и станки. У них веские причины. Металлообработка — высокие температуры. Заготовки часто крупные и тяжелые. Много инструментов вращаются на высоких скоростях. Шлифмашины, дебаринг, сверла — опасны для людей. Много операций генерируют опилки и металлические частицы, летящие от заготовок. Воздушные частицы опасны для людей.

Стандартные применения

Обслуживание станков (Machine Tending)

ЧПУ (CNC) давно автоматизирует обработку. ЧПУ — огромный шаг вперед от ручного. Числовой контроль — выше скорость и точность. Также безопаснее. Но ЧПУ все равно нуждаются в людях для тщательной наладки и ухода за процессом. Люди загружают заготовки. Когда процесс завершен — выгружают. Часто кладут на конвейер или в коробку.

Роботизированные манипуляторы используются для machine tending. Подают детали в ЧПУ. В нужный момент извлекают готовую деталь. Робот перемещает в следующий этап обработки. Machine tending — монотонная работа. Люди быстро отвлекаются или скучают. Рост риска ошибок. Человеческая ошибка может повредить дорогое оборудование или детали, вызвать травмы. Роботы для machine tending снижают риски. И роботы не устают — работают круглосуточно.

Роботы, заменяющие ЧПУ-станки

В некоторых случаях роботизированные манипуляторы могут заменить ЧПУ. Робот напрямую держит инструмент и выполняет металлообработку. Примеры: сверление, шлифовка, дебаринг, финиш. Роботизированная рука часто делает более сложные движения, чем традиционные ЧПУ. Это позволяет меньше шагов в процессе. Меньше операций — меньше время до завершения. Результат: выше продуктивность, больше удовлетворенность клиентов, лучше прибыль. Более сложные детали за меньшее время.

Новый кейс для металлов и станков — коботы

Коботы привлекательны гибкостью. Промышленник может обучить кобота, просто двигая его. Коботы спроектированы безопасными рядом с людьми. Оснащены сенсорами для безопасности. Не двигаются так быстро, не используют такую силу. Детектируют касание. Часто имеют компьютерное зрение для распознавания препятствий. Компьютерное зрение также позволяет коботам делать контроль качества. Высокое разрешение зрения нужно для многих применений.

Пластмассы и химия

Роботы используются множеством способов в пластмассах и химии. Одна из лучших причин — безопасность сотрудников. В этом роботы могут сделать решающую разницу.

Стандартные применения

Очистка резервуаров

На химических заводах большие резервуары часто нужно чистить. Требует от сотрудников СИЗ (PPE). СИЗ защищает от коррозионных химикатов и вредных паров. Химические компании теперь могут использовать дистанционно управляемых роботов для входа в резервуары. Люди остаются снаружи, управляют роботами. Операторы видят через камеры на роботах. Роботы с мощным распыляющим оборудованием делают очистку.

Упаковка и отгрузка

Упаковка и отгрузка — задачи для роботов в химии. Такие конвейерные процессы высокоповторяемы и идеально подходят для робототехники.

Пипетирование

Лаборантам регулярно нужно дозировать точные объемы жидкостей в пробирки. Для измерений и анализов. Пипетирующие роботы используются для этого. Такие роботы освобождают людей для более сложных и вознаграждающих задач. Роботы также повышают пропускную способность пипетирования.

Литье под давлением (Injection molding)

Литье пластика под давлением требует несколько операций machine tending: загрузка/выгрузка, стакивание/подъем, паллетизация. Робот может зайти внутрь литейного оборудования. Извлечь готовую деталь без повреждения. Роботы делают это точно и неистощимо. Продуктивность растет, тактовые времена падают. Роботы не нуждаются в перерывах и не ошибаются.

Новые кейсы для пластмасс и химии — аэриальные дроны и коботы

На химических заводах дымоходы, котлы, трубопроводы часто очень высоки. Нуждаются в периодической инспекции. Раньше требовало остановки завода. Оборудование должно остыть для безопасности.

Аэриальные дроны могут делать эти инспекции. Дроны с высокорезолюционными камерами и датчиками качества воздуха. Могут иметь термальную визуализацию. Летают на нужную высоту. Люди в безопасности на земле. Дроны инспектируют пока завод работает.

Использование коботов в пластмассах и химии растет. Кобот может подстригать лишний материал от пластиковой детали после литья. Потом класть на конвейер. Когда деталь меняется — кобота можно обучить новым движениям рабочим. Рабочий не должен уметь программировать.

Строительство

Строительные роботы — относительно новый феномен. Но отрасль зрела для инноваций. Роботы дают много преимуществ. Строительство все еще очень трудоемкое, но роботы идут быстро.

Новые кейсы в строительстве

Вязка арматуры

Вязка арматурных стержней («арматура») в дорожном и мостовом строительстве — высокоручной процесс. Обычно требует от рабочих наклоняться. Надеть тяжелые перчатки и СИЗ. Рабочие скрепляют арматуру, скручивая проволоку вокруг пересечений. Десятки тысяч таких вязок на дороге/мосте. В зависимости от длины — миллионы вязок.

Роботизированное оборудование автоматизирует вязку арматуры. Оборудование — большой трестл ширины дорожного полотна. На трестле много роботизированных рук для вязки. Пока трестл катится по дорожному полотну, руки одновременно скручивают проволоку во многих местах. Такие роботы избавляют людей от тяжелой и скучной работы. Ускоряют стройку и улучшают последовательность работы.

Подъем цементных блоков для каменщиков

Каменщики поднимают тяжелые цементные блоки. Средний каменщик поднимает 3000+ блоков в день. Работа изнурительная, повторяющиеся движения — частые травмы. Многие каменщики нуждаются в операциях на плечах. Роботизированные руки, управляемые каменщиками, делают тяжелую работу. Робот спасает людей от лишних усилий и травм повторяющихся движений. Работа быстрее, люди менее уставшие, больше проектов за меньше времени.

Автоматическая кладка кирпича

Есть роботизированные руки, автоматизирующие кладку кирпича. Роботы точно дозируют раствор. Укладывают кирпичи с отличной точностью и давят с нужной силой. Опять — выше продуктивность, ниже затраты.

Покраска

Покрасочные роботы красят комнату за долю времени, затрачиваемого человеком. И робот не боится токсичных паров.

Создание разметки

Строительство использует автономные мобильные роботы (AMR) для разметки. AMR печатает линии на полу, показывая рабочим, где ставить стены и другие элементы.

Самовоющиеся транспортные средства

Некоторые строительные компании используют самоуправляемые экскаваторы-роботы. Использование еще в зачаточном состоянии. Некоторые производители предлагают комплекты для переоборудования ручного экскаватора в роботизированный.

Тренчинг (копать траншеи) — текущее применение. Другие добавляются: погрузка грузовиков, транспортировка материалов, забивка свай, планировка.

Аэриальные дроны

Аэриальные дроны на стройплощадках для обзора прогресса проекта. Дроны делают замеры точнее других методов. И улучшают безопасность стройплощадки наблюдениями.

Сельское хозяйство

Стоимость труда растет, мировой дефицит кадров во многих отраслях. Фактор автоматизации. Рост стоимости труда — еще один. Сельское хозяйство — не исключение.

Робототехника в аграрии на ранних стадиях. Десятки захватывающих потенциальных кейсов. Много стартапов входят в игру. MarketsandMarkets оценивала рынок в $7 млрд в 2020 г. Прогноз — $12,8 млрд через 4 года.

Новые кейсы для аграрии

Самовоющиеся тракторы и транспорт

Земледельцы в развитых странах уже используют высокомеханизированное земледелие. GPS и грунтовые сенсоры встроены во многие новые тракторы и комбайны. Производители сельхозтехники добавляют автономное вождение. Крупнейшие имена в отрасли вложили много в эту технологию.

Роботы для прополки

Роботы-прополки на разных стадиях разработки. Растения всё чаще устойчивы к широкоспектровым пестицидам. Поиск альтернатив уничтожения сорняков — критично.

Продвинутое компьютерное зрение распознает сорняки. Робот определяет не только что это сорняк, но и конкретный вид. Тогда применяется химикат, специально подобранный под этот сорняк. И химикат наносится только на то растение. Вид химиката выбирает бортовой ИИ в тракторе или роботизированном приборе, буксируемом трактором. Другой подход — лазеры для уничтожения сорняков. Избегает химикатов. Лезвия для высечения и тепловые импульсы — альтернативные технологии.

Роботы для сбора урожая

Сбор фруктов и овощей — зона массовых вложений. Компьютерное зрение определяет спелые. Есть роботы для салата, яблок, клубники. Разные стадии коммерциализации.

Аэриальные дроны

Дроны набирают популярность в аграрии. Дрон собирает данные для цветных карт полей. Карты показывают где сорняки. Влажность почвы и здоровье посевов. Фермер использует инфу для планирования вмешательств. Часто — проблемы, о которых фермер не знал.

Склад и логистика

В 2020 г. оценивалось: около 80% складов мира не используют робототехнику. Это быстро меняется. Прогнозируются высокие темпы роста автоматизации в отрасли. Складские роботы повышают операционную продуктивность и снижают затраты на труд. Освобождают людей от повторяющихся, скучных задач.

Исследования: многие на складах тратят большую часть времени на перемещения. Толкают тележки или водят вилочники/промоборудование. Автономные мобильные роботы (AMR) автоматизируют эти активности.

Стандартные применения

Манипулирование материалами

Широкая разновидность AMR для транспорта грузов на складе. Некоторые — для целых паллет и тяжелых грузов. Другие — для малых весов. Некоторые AMR выглядят как обычные вилочники, люди могут их водить. Но есть автономный режим. Другие — низкие тележки, только автономные.

Комплектация заказов

Снижение трудоемкости комплектации — критично. Из-за e-commerce. E-commerce — больше товаров, меньше позиций в заказе. Комбинация делает комплектацию для e-commerce более трудоемкой.

Большинство решений — AMR помогают транспортировать товары. Перемещение — низкоценная часть комплектации.

В большинстве автоматизации комплектации люди все еще выбирают и снимают товары со стеллажей. Рабочий сканирует штрих-код, кладет в ящик на AMR. Сканер часто встроен в AMR. AMR делает перемещения по складу. Такое решение может дать удвоение продуктивности и более.

Роботы, умеющие сами комплековать, тоже есть для некоторых кейсов. Им нужны передовые системы зрения и захваты.

Паллетизирующие роботы

Паллетизирующие роботы автоматизируют укладку коробок на паллету. Робот оптимизирует стакирование для максимума коробок. Паллету можно обернуть стрейч-пленкой для отгрузки.

Формирование коробок, маркировка и сортировка

Складские роботы создают коробки под размер. Наносят этикетки на контейнеры и сортируют посылки по почтовым индексам или другим критериям. Роботы для этих и других функций — коммерчески доступны.

Новые кейсы для складов: аэриальные дроны и доставочные роботы

Склады начинают использовать аэриальные дроны для инвентаризации.

Ручно: люди поднимаются на лестницы, заглядывают в коробки, считают позиции. Долго, медленно, скучно.

Большинство складов целятся в инвентаризацию 2 раза в год, многие не успевают.

Дроны летят по проходам, читают штрих-коды, считают позиции. Когда сажают садится — летят к гнездовью и заряжаются. С такими аэриальными роботами инвентаризацию можно делать каждые 2 недели — огромная экономия времени и денег.

Доставочные роботы на ранних стадиях внедрения. Пилотные проекты доставки фастфуда и продуктов. Amazon и другие e-commerce хотят доставку аэриальными дронами. Потенциально миллионы разных товаров так. Технология, кажется, готова, но есть регуляторные барьеры.

Упаковка продуктов/Продукты питания

Роботизированная упаковка фруктов и овощей на коммерческой стадии. Роботизированные решения делают pick-and-place продукции. Роботы также упаковывают для отгрузки.

Нужен роботизированный захват, достаточно жесткий для удержания продукции, но достаточно нежный, чтобы не повредить. Захватная технология комбинируется с ИИ-помощью компьютерного зрения. Высокообъемная упаковка продукции коммерчески доступна и довольно рентабельна.

Всё больше людей хотят покупать продукты онлайн. Некоторые любят самовывоз из магазина. Другие — доставку. Это создало огромную нагрузку на магазины. Магазинам пришлось выделять людей под комплектацию заказов клиентов. Заказы упаковывать в пакеты/коробки. Люди выносят на выдачу. Или кто-то везет к клиенту.

Новые кейсы для упаковки продуктов и магазинов

Вендоры робототехники создали системы помощи магазинам во всем этом. Автоматизированные системы хранения и извлечения (AS/RS) можно вписать в заднюю часть магазина. AS/RS подает продукты на роботизированную станцию комплектации, которая загружает в пакеты/коробки.

Для доставки клиенту созданы беспилотные транспортные средства. Разные стадии тестирования. Несколько географических зон проводят пилотные проекты.

Фармацевтика

Роботы давно укоренились в фармацевтике. Способы использования в секторе:

Стандартные применения

Блистерные упаковки

Дельта или SCARA роботы кладут таблетки в блистеры. Быстры и точны при легких предметах. Маркировка флаконов таблеток или жидких лекарств часто роботизирована.

Пипетирование

Фармацевтические компании должны дозировать точные объемы жидкостей в пробирки. Пробирки подаются в тестовое оборудование (жидкостная хроматография). Хорошее применение для робототехники. Пипетирующие роботы распространены в фармацевтике.

Pick-and-place

Человеческий контакт с фармацевтикой может вызвать загрязнение. Фармкомпании естественно хотят минимизировать риск. Роботы полезны уже по этой причине. Пример: упаковка медицинских шприцев. Шприцы снимают с конвейера в контейнер. Человек — риск загрязнения и травмы. Роботизация была сложна — шприцы прозрачны. Прозрачность создает трудности для компьютерного зрения. Вызов преодолен. Результат — роботизированный процесс, гарантирующий высокое качество и последовательность.

Новый кейс для фармацевтики — помощь фармацевтам

Помощь фармацевтам — относительно новый кейс для роботов. Идеальны для рутинных задач: подсчет таблеток. Рецепт вводится в аптечную систему. ПО определяет нужный размер контейнера. Находит нужный препарат, роботизированная рука дозирует таблетки в контейнер. Робот наносит этикетку, ставит на конвейер.

Как найти правильное роботизированное решение для вашей отрасли

HowToRobot — глобальная платформа, помогающая компаниям успевать в автоматизации. Можно использовать мировой каталог HowToRobot — более 15 000 компаний робототехники. Найти роботизированное решение, идеально подходящее для вашей отрасли и применения.

Возможно, вы уже знаете тип нужного решения. Хотите больше инфы от вендоров? Используйте HowToRobot для котировок и продуктовой информации. Несколько вендоров ответят — сэкономите драгоценное время.

Может, не уверены, какое робототехническое решение нужно. HowToRobot поможет. Опишите применение и некоторые KPI. Сообщите цели, которые хотите достичь автоматизацией. Отправьте запрос информации (RFI). Получите ответы от вендоров. Они поставят информацию о своих решениях.

Обратите внимание: независимые эксперты HowToRobot помогут навигировать процесс. Нажмите здесь для записи на консультацию с экспертным советчиком.