Автоматизация в производстве: будущее уже здесь

Производственные объекты будущего будут развертывать чрезвычайно простые в использовании, безопасные, гибкие и доступные решения автоматизации, поддерживаемые ИИ и стандартизированными программно-аппаратными интерфейсами. В нескольких ключевых аспектах трансформационные технологии, необходимые для всего этого, уже существуют, движимые спросом из самого производственного сектора. Эти технологии дают заманчивую заглядывать в будущее производственной автоматизации.

Перспектива производства

Производственный сектор сталкивается с кризисом кадров — как квалифицированных, так и неквалифицированных — который, прогнозируется, продлится далеко в будущее. Только в США дефицит производственных кадров к 2030 году может оставить незанятыми до 2,1 миллиона рабочих мест ценой в 1 трлн долл. для национальной экономики, согласно недавнему исследованию Deloitte и Manufacturing Institute.

Это повторяется во всем мире и стимулирует рост внедрения автоматизации. Отдельный отчет Deloitte Global Resilience Report 2021 года показал, что 57% респондентов из производственной сферы уже использовали передовые технологии для перепроектирования рабочих задач, включая автоматизацию ранее ручных процессов.

В то же время производители сталкиваются с растущим спросом на свою продукцию, движимым бумом электронной коммерции. И поверх всего этого требования клиентов меняются. Наблюдается заметная тенденция к все большей кастомизации конечного продукта, что стимулирует спрос на гибкую автоматизацию, быструю и легкую в перепрограммировании и переразвертывании. Связанная тенденция к высокосмешанному/малобсерийному производству уже здесь и также будет расти в будущем.

Производителям понадобится больше автоматизации в будущем. Это данность. Но, как мы увидим, им все больше понадобится автоматизация с определенными характеристиками: высокой удобностью использования, безопасной, гибкой, стандартизированной и доступной.

Взгляд в прошлое для понимания будущего

Двадцать лет назад традиционная промышленная автоматизация была единственной игрой в городе, и играть в нее были приглашены только крупные компании из-за затрат и сложности. Традиционная промышленная автоматизация лучше всего подходит для малосмешанного/высокобсерийного производства, требует дорогих экспертов для программирования и имеет большой футур. Она также требует обширных средств защиты и ограждения для защиты работников.

Традиционная промышленная автоматизация остается крупнейшим сегментом глобального рынка промышленной робототехники. Но самым быстрорастущим сегментом рынка промышленных роботов являются коллаборативные роботы (или коботы), и здесь мы получаем важные подсказки о направлении развития производственной автоматизации.

Характеризуясь простотой использования, низкими капитальными вложениями, компактностью, гибкостью и безопасной работой рядом с людьми, появление коботов и легких промышленных роботов за последние 15 лет позволило малым и средним предприятиям (МСП) впервые воспользоваться преимуществами автоматизации. Это также показало компаниям по автоматизации всех типов важность предоставления клиентам решений, высоких по безопасности, удобству использования и гибкости.

Прежде чем погрузиться в ключевые особенности будущей производственной автоматизации — задавая вопрос "Насколько близко текущая технология к будущему?" — отметим, что коботы не являются решением для любой проблемы производственной автоматизации, особенно когда требуются экстремально высокие скорости и большие полезные нагрузки. И хотя они быстро растут в популярности, коботы остаются нишевым сегментом рынка промышленной автоматизации.

Тем не менее, в плане снятия барьеров вокруг доступности, удобства использования, безопасности и гибкости, трансформационное влияние коботов ощущается во всех типах роботов и формирует ландшафт будущей автоматизации.

Безопасность

Текущие технологии, такие как световые шторы и датчики приближения, позволяют производителям делать почти любой тип автоматизированной ячейки безопасным для использования рядом с людьми (с учетом оценки рисков). Это означает, что безопасность больше не является исключительной прерогативой коллаборативных роботов, поскольку она включает безопасное развертывание традиционных промышленных робототехнических ячеек. Когда речь идет о безопасной эксплуатации, будущее уже здесь.

Удобство использования

Аналитики рынка и эксперты прогнозируют бум в робототехнических приложениях, но для этого нужно минимизировать время развертывания на каждом приложении, делая автоматизацию легче в внедрении.

С программной стороны это означает ПО с интуитивными интерфейсами, которые могут развертывать операторы с минимальным обучением, экономя время и деньги на программировании и инженерии. С аппаратной стороны это означает plug-and-play функции и легкую интероперабельность между разными типами роботов и их компонентов. Это также означает навесное/съемное оборудование и конец инструментам, закрепленным на месте с помощью 60 маленьких винтов.

Все производители продуктов автоматизации думают об этом, но среди доступных предложений есть большие вариации. Например, уже можно найти простые в использовании, готовые к работе сразу из коробки компоненты автоматизации, которые можно развернуть на широком спектре разных типов промышленных роботов. Но этот тип "все в одном" предложения является исключением, а не правилом.

В будущем эти функции станут правилом для всех предложений по автоматизации. И одним из ключевых катализаторов этого изменения будет растущая стандартизация как на аппаратной, так и на программной стороне.

Стандартизация

Почему интеграторам тратить время на изобретение велосипеда с индивидуальными решениями, когда они могут покупать стандартизированные продукты? Стандартизированная автоматизация обеспечивает широкую интероперабельность между компонентами, дешевле проектирования систем с нуля и освобождает интеграторов для фокуса на развертывании роботов и запуске приложений.

Сегодня все больше интеграторов заключают пакетные сделки со стандартизированными продуктами. Это означает экономию для производственных клиентов на установке и обслуживании. По мере распространения стандартизации это также будет означать, что интегратор, который мог установить пять проектов сегодня, скоро сможет установить 50. Интегратор будет взимать меньше за установку, снижая стоимость и делая автоматизацию доступной для МСП с ограниченным бюджетом, а также позволяя интеграторам зарабатывать больше, чем было возможно ранее.

Стандартизированные продукты доступны сегодня, и идут усилия по разработке стандартов робототехнического ПО и железа, но отрасли еще далеко до чего-либо вроде универсальной стандартизации.

Гибкость: меняющаяся роль интегратора

Гибкость — это многое, но по сути это набор инструментов, чтобы обеспечить, что ваше производство является lean, agile и способным быстро переразвертываться и меняться.

Будущее производственной автоматизации означает гибкую автоматизацию, спроектированную для удовлетворения требований к кастомизации клиентов производственных компаний. Это также означает гибкие, легко настраиваемые производственные установки и автоматизацию, легкую в программировании и (пере)развертывании, минимизирующую простой и снижающую затраты при смене производственных процессов.

Дать производителям возможность контролировать развертывания самим, включая большинство обслуживания и программирования, — это усиление возможностей конечного пользователя. И автоматизация быстро движется в этом направлении. По мере того как конечные пользователи становятся более уполномоченными благодаря растущей удобности использования, роль интеграторов также меняется. Интеграторы смогут все больше фокусироваться на развертывании автоматизации, а не на проектировании и программировании приложений.

Трудно программируемые, в основном однозначные традиционные промышленные роботы остаются крупнейшим сегментом современного рынка промышленной робототехники. Так что, несмотря на некоторые исключения — особенно в быстрорастущих сегментах коботов и легких промышленных роботов — отрасль еще имеет путь к обеспечению гибкости, которую требуют производители.

В будущем, однако, по мере того как больше компаний примут гибкость в дизайне своих роботов и компонентов, производители смогут (пере)развертывать автоматизацию быстро и легко как обычное дело.

Растущий интеллект

Ожидайте увидеть больше функций искусственного интеллекта (ИИ), включенных во всю производственную линию, включая каждый робот и энд-эффектор. ИИ — критически важный энаблер процессов сбора и анализа данных, поддерживающих Индустрию 4.0.

ИИ уже можно использовать для обеспечения возможностей удаленного мониторинга, обеспечивая прозрачность в проблемы, возникающие когда, по любой причине, ваш робот не работает или не работает на требуемом уровне эффективности. В будущем эта прозрачность станет стандартным компонентом каждой установки. Ожидайте ИИ-поддерживаемые приложения удаленного мониторинга, например, станут стандартными в ближайшие несколько лет, вместе с массовым ростом ИИ-поддерживаемого удаленного обслуживания и визуального инспектирования.

В конечном счете, программирование будет выполняться ИИ-платформами, построенными на универсальном программном интерфейсе, используемом во всех роботах.

Автоматизация как сервис

По мере развития бизнес-модели "As-a-Service", опирающейся на предложения Robots-as-a-Service и Fixtures-as-a-Service, которые мы видим сегодня, мы можем ждать возможности использовать простые, Uber-подобные смартфонные приложения для заказа технологий, необходимых для автоматизации конкретных частей производственного процесса. Возможность платить за автоматизацию по ставке за произведенную деталь, например, устраняет первоначальные капитальные вложения, позволяет более эффективное управление затратами и убирает еще один барьер для внедрения автоматизации. Ожидайте масштабный рост As-a-Service предложений в ближайшие годы — тренд, который еще больше уполномочит МСП на принятие решений по автоматизации.

Является ли будущее автоматизации в производственном секторе уже здесь? Да и нет. Мы улавливаем его в появлении коботов, легких промышленных манипуляторов и в некоторых предложениях энд-эффекторов и инструментов конца манипулятора. В других отношениях потребуются значительные усилия со стороны сектора автоматизации, чтобы превратить обещание будущей автоматизации в реальность, особенно в отношении усилий по стандартизации. Одно точно: синергия между производственным и автоматизационным секторами усилится, двигая технологические достижения от последнего и улучшенную производительность и увеличенные прибыли для первого.

Эту статью написал Кристиан Хулгаард, генеральный менеджер дивизиона Americas в OnRobot, Ирвинг, TX. Для дополнительной информации посетите здесь .