Автоматизация и коллаборативные роботы: формируя будущее промышленного тестирования

Поскольку промышленные организации стремятся полностью принять цифровую трансформацию и внедрение аналитики на основе данных по всей промышленной цепочке создания стоимости, выделился один главный тренд: применение роботов в тестировании устройств.

С производителями, мчащимися к цифровизации для ограничения влияния COVID-19 на глобальные цепочки поставок, некоторые источники даже утверждают, что пандемия может привести к 75,7% ускорению внедрения роботов в производственной отрасли.

Цифровая трансформация в производстве зависит от коллаборативных роботов (коботов), но их внедрение в тестирование — специализированная задача, требующая предметного понимания роботов, а также процессов верификации и валидации.

Зачем автоматизировать?

Процесс тестирования в производстве может быть многогранным, требуя одновременного выполнения множества действий для генерации необходимых данных. По мере увеличения количества действий растет сложность задачи. Это может привести к трудностям в поддержании темпа и точности тестирования при ручном выполнении. Это оказывает каскадный эффект на производительность и, в конечном счете, на прибыль.

Принятие технологий вроде робототехники может огромно улучшить эффективность и надежность как продуктового, так и системного тестирования. И, автоматизируя определенные функции, для человеческих операторов освобождается больше времени на интерпретацию и анализ результатов.

Новая эра робототехники: коботы

Роботы не подходят для всех одинаково. Для коммерческих применений можно рассмотреть несколько типов, с возможностями, пригодными для принципиально разных задач. Они широко классифицируются как:

• Сервисные роботы: Ассистентские роботы для людей в различных рутинных задачах. Обычно имеют определенную область применения и выделенную функциональность: упаковка, инспекция, домашний помощник.
• Кастомные роботы: Специфические мехатронные конструкции для выполнения выделенных задач, например системы толкания/тяги.
• Промышленные роботы: Специализированные сервисные роботы, более быстрые, ориентированные на производительность, используемые как автономные или кластеризованные единицы, например производственная линия.
• Коллаборативные роботы (коботы): Меньшие роботы, способные работать в коллаборативной среде рядом с человеческими операторами.

При наличии нескольких вариантов роботов встает вопрос: какой выбрать для тестирования устройств? Высокоспециализированная природа сервисных или кастомных роботов означает, что им не хватает гибкости, необходимой для тестовых сред. Аналогично, промышленные роботы лучше подходят для задач, выходящих за пределы человеческих возможностей.

Коботы — поэтому очевидный выбор. Они предлагают ряд преимуществ, делающих их идеальными для работы рядом с человеческими операторами — они легкие, компактные и энергоэффективные. По определению они коллаборативны, оснащены конструктивными и операционными механизмами, квалифицирующими их как безопасных спутников для совместной работы в одном времени и пространстве с человеческими операторами. Встроенные функции безопасности, такие как ограничения скорости и силы или виртуальные пределы безопасности, делают их идеальными для лабораторной установки. В сравнении, другие формы роботов не имеют таких предосторожностей, что означает, что они могут представлять угрозу безопасности для операторов и другого оборудования.

Дорожная карта к коботизации

Коботы усилены визуальными, звуковыми и сенсорными возможностями для выполнения сквозного тестирования от актуации, давая им широкую область применения в тестовых процессах:

• Функциональное тестирование: Тестирование физических, основанных на действиях особенностей устройства или модуля
• Нагрузочное тестирование: Последовательное и строгое тестирование входов и ответов устройства
• Пользовательское тестирование: Имитация максимально возможных пользовательских действий для покрытия функциональности тестируемого устройства (DUT)
• Системное тестирование: Тестирование в жесткой или опасной среде для конечного использования
• Ассистированное тестирование: Робот помогает людям выполнять повторяющиеся задачи, чтобы люди могли фокусироваться на эволюции тестов

Коботы уже используются в некоторых отраслях. В Германии ученые Fraunhofer IPA разработали мобильного кобота для Bosch, который тестирует долговечность бытовых приборов вроде посудомоечных машин, повторно загружая и разгружая их до износа. Сотрудники освобождены от высокоповторяющейся задачи и могут полагаться на стандартизированную и контролируемую 24-часовую операцию — в свою очередь, они могут направить свой ресурс на более нюансные задачи.

В то же время, испанский автомобильный поставщик Continental использует коботы для усиления своих производственных линий. В 2016 году компания внедрила множество коллаборативных роботов для автоматизации производства и обработки печатных плат. Это сократило время переналадки на 50%, с 40 минут при ручной работе до 20 минут — позволяя использовать это время эффективнее.

Организациям нужно учитывать несколько факторов перед внедрением коботов в тестовые процессы. Первое — большой выбор моделей — требуется глубокое понимание условий тестирования устройства для выбора типа робота, сенсоров и эндеффектора (роботизированной руки или пальца), которые потребуются при тестировании.

После выбора сотрудники должны быть надлежаще обучены пониманию того, как управлять коботом. Затем организации должны провести пробный запуск — тестирование на тайминг и эффективность верификации. Без надлежащего тестирования или обучения существует потенциальный риск для безопасности персонала или задержек производства, так как персонал не может надлежаще управлять оборудованием. Также, без фактического тестирования процесса нет способа узнать, работает ли он правильно — нет возможности пересмотреть дизайны или перекалибровать и кастомизировать при необходимости.

С выполнением этих шагов только тогда должно начинаться производственное развертывание. Однако это не разовая оценка — организации должны продолжать анализ масштабируемости и мониторинг ценности, разрабатывая стратегию обновления и обслуживания на случай непредвиденных проблем.

Светлое будущее для коботов

Широкое использование коботов в сквозном тестировании устройств уже найдено, но по мере развития технологий можно ожидать дальнейшее расширение этих применений. Потенциал коботов для помощи в цифровой трансформации огромен, особенно в таких отраслях, как аэрокосмическая, здравоохранение, промышленная автоматизация, и товары массового потребления, розница и распределение (CPRD).

По своей конструкции коботы поощряют более тесную работу с людьми, так что это не просто изъятие некоторых задач из рук сотрудников — это о том, как время сотрудников можно освободить для создания большей ценности в промышленной цепи, одновременно максимизируя автоматизацию, устойчивость и поддерживая безопасную коллаборативную тестовую среду.

Для дополнительной информации по производственным темам — пожалуйста, посмотрите последний выпуск Manufacturing Global.
Следите за нами в LinkedIn и Twitter.