Продвинутая робототека 101: повышение эффективности и инноваций в производстве

Manufacturing Global глубоко погружается в применение продвинутой робототехники в производственной отрасли.

По сравнению со своими аналогами — конвенциональной робототехникой — возможности «продвинутой робототехники» предоставляют производителям «высшее восприятие, интегрируемость, адаптивность и подвижность. Эти улучшения позволяют более быструю настройку, ввод в эксплуатацию и переконфигурацию, а также более эффективные и стабильные операции», — объясняет BCG.

Таким образом, производители, внедряющие стратегии «завода будущего» и «Индустрия 4.0», развертывают продвинутую робототехнику как неотъемлемую часть продвинутой автоматизации. Те, кто принимает продвинутую робототехнику, получают выгоды от улучшенных заводских структур и процессов, повышая производительность и гибкость на заводе и вдоль цепочки поставок. «Анализ показал, что использование продвинутых роботов может снизить конверсионные затраты до 15%, а комбинирование продвинутой робототехники с другими технологиями, улучшениями процессов и структурными изменениями планировки может дать экономию до 40%», — отмечает BCG.

Что делает робототехническую технологию «продвинутой»?

BCG определяет продвинутую автоматизацию как «децентрализованный интеллект, позволяющий устройствам и оборудованию принимать решения и предпринимать действия автономно, без человеческого вмешательства». BCG добавляет, что технология состоит из четырех основных элементов:

1. Холистические модели данных (цифровые двойники): предоставляющие цифровое представление продуктов и производственной системы. «Производственное оборудование (такое как продвинутые роботы) может получать доступ к моделям для, например, планирования необходимого пути на лету».

2. Облачно-краевая инфраструктура: для смещения вычислительной мощности и хранения к краям производственной сети, связывая IT и операционные технологии. «Это позволяет производителям собирать данные и передавать их в облачные сервисы для обработки. Кроме того, это позволяет процессам на заводском полу автономно адаптироваться к изменениям среды».
3. Технологии обработки данных: для конвертации данных переменного размера, типа и скорости в значимую информацию. «Недавние достижения в технологиях обработки данных позволяют производителям непрерывно оптимизировать процессы (такие как планирование пути)».
4. Система управления рабочим процессом: для синхронизации всех задач, которые выполняют люди или оборудование. «Эффективное управление всем рабочим процессом требует цифрового подключения или интеграции как машин, так и человеческих работников. Конфигурации систем управления рабочим процессом, вероятно, эволюционируют от централизованных архитектур в децентрализованные».

Почему производителям следует принять продвинутую робототехнику?

С текущей рыночной стоимостью продвинутой робототехники в производстве, составляющей 16,6 млрд долл. США в 2020 году, которая ожидается вырасти еще на 2 млрд долл. США до 18,6 млрд долл. США в 2021 году, ясно, что оцифровка операций предоставляет ценность для глобальных производителей.

Некоторые из множества выгод, которые могут быть получены от внедрения продвинутой робототехники в производстве, включают:

• Восприятие: по сравнению с конвенциональной робототехникой, продвинутые роботы используют обработку естественного языка, компьютерное зрение и датчики для улучшения автономности, ловкости и точности. В результате продвинутая робототехника может выполнять более сложные задачи.
• Интегрируемость: с сервис-ориентированными архитектурами, улучшенной связностью, доступом к холистическим моделям данных и улучшениями интерфейса и программирования, продвинутая робототехника быстрее настраивается и требует меньше времени на обучение выполнению задач.
• Адаптивность: продвинутая обработка данных и облачные сервисы позволяют продвинутым роботам учиться и автономно адаптироваться к средам для улучшения рабочего процесса.
• Подвижность: используя машинное обучение и компьютерное зрение, продвинутая робототехника способна автономно навигировать через среды.
• Эффективность: увеличив продвинутую робототехнику в сложные задачи, гибкие автоматизации могут помочь снизить затратные времена переключения и улучшить эффективность.
• Производительность: аналогично эффективности, с увеличенной гибкостью и возможностями решения проблем в реальном времени, продвинутая робототехника может увеличить производительность.
• Безопасность: используя продвинутые датчики и коммуникацию с низкой задержкой, безопасность значительно улучшается с продвинутой робототехникой благодаря их лучшему пониманию своих сред и их способности адаптироваться и реагировать на события.
• Качество: с использованием обмена данными через сеть, продвинутая робототехника уменьшает силосы, делая легче идентификацию проблем качества и отслеживание первопричины.
• Гибкость: независимо адаптируясь, продвинутая робототехника позволяет производственным операциям быть более гибкими без трудоемкой подготовки.

Преодоление вызовов внедрения

«С моей точки зрения, коммуникация — ключевой вызов здесь — как на заводском полу, так и между заводским полом и различными IT-системами. На заводском полу связность должна, с одной стороны, быть достаточно гибкой, чтобы соответствовать гибкости роботов, но с другой стороны, она должна быть достаточно стабильной и безопасной, чтобы поддерживать промышленные случаи использования. Роботы в будущем будут извлекать данные непосредственно из множества разных систем данных для выполнения своих задач; это ставит новые требования к IT-безопасности, чтобы гарантировать, что связность не открыта для новых угроз.

«Беспроводная связность — ключ для коммуникации на заводском полу для предоставления необходимой гибкости, и я вижу 5G приносящий идеальное сочетание гибкости, стабильности и безопасности. Когда речь идет о части IT-безопасности, я думаю, важно не пытаться расширить существующую офисную сеть на завод, а построить отдельную сеть, оптимизированную для условий и потребностей на заводе», — сказал Себастьян Эльмгрен, менеджер портфолио по умному производству в Ericsson.

Ценность продвинутой робототехники и ее роль в подключенном заводе будущего

С большинством производителей, признающих значительную роль, которую продвинутая робототехника сыграет в заводе будущего, многие типы функциональности, включая многоскоростное использование, мобильные приложения и роботизированную комплектацию, ожидаются стать все более важными. Согласно BCG, «примерно 70% респондентов опроса описывают эти функциональности как очень релевантные для их будущего производства».

С потенциалом трансформировать заводские процессы, производители верят, что продвинутая робототехника будет необходимым инструментом для адресации возрастающих сложностей в отрасли. «Продвинутая робототехника принесет гибкость в автоматизированные процессы, а также сделает возможным автоматизировать то, что не могло быть автоматизировано раньше, открывая возможности для массовой кастомизации продуктов», — говорит Себастьян Эльмгрен, менеджер портфолио по умному производству в Ericsson.

Добавляя к своим комментариям, Эльмгрен говорит: «Я вижу, что продвинутая робототехника откроет более общие фабрики [в будущем]. С полным потенциалом продвинутой робототехники фабрика могла бы почти произвести любой продукт. Это уберет необходимость в продукт-специфических фабриках, сближая производство к клиентам, сокращая логистические цепочки. Это также снизит барьер для новых компаний для начала производства своих продуктов, делая возможным покупку производства как услуги вместо [создания] крупных инвестиций в выделенные средства производства».

С 52% производителей, ожидающих, что продвинутая робототехника «станет одним из самых важных драйверов улучшения производительности к 2025 году», текущие применения технологии в основном найдены в производстве, логистике, качестве и обслуживании. «70% [производителей] ожидают, что продвинутая робототехника станет очень важным драйвером производительности в производстве и логистике к 2025 году. Участники также ожидают увидеть значительные приросты производительности в качестве и обслуживании», — сказал BCG.

Лучшие практики для будущего внедрения робототехники

Когда речь идет о внедрении продвинутой робототехники в организации, BCG объясняет, что это «выходит за пределы капитальных инвестиций», внедрение продвинутой робототехники затрагивает многие аспекты бизнес-модели производственной компании.

«Чтобы адресовать полный объем решений, компания должна разработать холлистическую целевую картину завода будущего. Это видение должно охватывать внедрение множественных технологий автоматизации, включая продвинутую робототехнику», — комментирует BCG.

Для результата в успешном внедрении такой технологии производители должны не только идентифицировать количества, размеры партий, вариации продуктов, планировку завода и процессы, но также принять во внимание бизнес-контекст и последствия внедрения такой технологии, создавая четкий и холлистический план внедрения.

Производители также должны смотреть на построение организационных компетенций и проектирование системной архитектуры, а также тестирование и сотрудничество на пилотных проектах, для быстрого масштабирования успешных решений на пилотной стадии.

Мифоборцы: Топ-3 заблуждения о продвинутой робототехнике

(Себастьян Эльмгрен, менеджер портфолио по умному производству в Ericsson)

1. Добавление продвинутой робототехники к моим существующим процессам даст мне все выгоды.

Нет, вам нужно найти новые способы работы, чтобы использовать все выгоды.

2. Это только про роботов.

Нет, вам нужно думать о всей системе.

3. Это на будущее.

Нет, технология здесь сегодня, чтобы начать использовать, и вы не должны ждать.