Продвинутая робототехника: революция в промышленном производстве

Кастомизация и гибкость — два самых горячих слова в промышленном производстве сейчас. Клиенты хотят продукт, сделанный специально для них: персонализированный лосьон с именем на флаконе, автомобиль только с нужными функциями, новый телефон с последней антенной для 5G. Вся эта кастомизация ведет к одному выводу — производство движется к high-mix (большому ассортименту) и выпуску миллионов разных продуктов в очень малых партиях.

В то же время многие современные продукты слишком сложны для существующих технологий автоматизации в одиночку, заставляя производителей дополнять традиционную робототехнику ручной сборкой людьми. Люди ценятся за способность быстро понимать и учитывать изменения процесса. Но что, если эту гибкость встроить в автоматизированные процессы?

Гибкая и автоматизированная (даже автономная) производственная система — Святой Грааль для многих производителей, желающих преодолеть растущую сложность продуктов и одновременно удовлетворить спрос на большую кастомизацию. Способность быстро переключать производство с одного продукта на другой станет определяющей чертой бизнесов на пути к партиям размера 1 и высоко кастомизируемым продуктам завтрашнего дня.

Малые партии сами по себе не проблема, но текущие производственные процессы не могут легко их вместить без огромных вложений в всё более сложную инфраструктуру. Чтобы избежать проблемы экспоненциальных инвестиций, которые могут и не решить проблему, многие бизы ищут более гибкий подход к производству. Как производить множество продуктов эффективно с минимальными изменениями на производственном полу между продуктами?

Ответ — продвинутая робототехника, и многие компании уже на пути к её внедрению.

Путь продвинутой робототехники

Многие цеха полагаются на сети конвейеров для транспортировки всего — от сырья до готовых продуктов. Но эти сети не проектировались для тысяч разных продуктов, идущих в постоянно меняющиеся места, нужные в мульти-продуктовом производстве. А что, если конвейерная система могла бы меняться? Меняет пути, чтобы избежать заторов на заводе? Меняет пункты назначения, чтобы доставить заготовку на оптимальный станок?

Именно такие проблемы решает продвинутая робототехника с использованием автоматических управляемых тележек (AGV) и автономных мобильных роботов (AMR) в тандеме с передовым ПО, решениями и платформой разработки приложений.

Обычно цель использования роботов — доставка материала из точки А в точку Б с относительной легкостью. Но не так просто, как просто ввести AGV или AMR на объект. Большая часть инвестиционной ценности приходит от оптимизации и координации передовых робототехнических технологий. По нашему опыту, помощь компаниям в внедрении продвинутой робототехники в производственные процессы — это путь из четырех стадий.

Стадия первая, или Новичок (Entrant), определяется использованием фиксированной автоматизации или похожих технологий, где большинство операций запрограммированы вручную. Всё планирование процесса делает человек, возможно с помощью ПО, и задачи назначаются конкретным роботам для работы в конкретных местах и время. Этот подход хорошо работает при больших объемах, когда изменения производственной линии минимальны. Поскольку каждое действие робота явно задано на этой стадии, робота нужно снимать с линии при изменениях и перепрограммировать вручную. Это негативно влияет на производственные сроки.

Вторая стадия — для Ветеранов (Veterans) — самая распространенная сегодня для промышленных производителей. Характеризуется использованием цифрового двойника для полной валидации системы и построения алгоритмов управления для всей производственной линии. Использование цифрового двойника производства дает глубокие инсайты для дальнейших стадий, позволяя симулировать весь объект. Значительные приросты производительности на этой стадии достигаются за счет одновременного обновления нескольких роботов, работающих от одних ПЛК, сокращая простоя на производстве.

Переходя к третьей или Пионерской (Pioneer) стадии, производители могут начать автоматизировать больше производственного процесса. Построенная на инсайтах от цифрового двойника и дополненная обратной связью от IoT-датчиков, задачно-ориентированное программирование может быть внедрено для роботов по всему объекту. Это сильно сокращает время программирования роботов под изменение дизайна или процесса. Простые команды позволяют автоматически корректировать робота на основе замкнутой калибровки между физической средой и цифровым двойником.

Финальная стадия, называемая Визионерской (Visionary), — где инициативы продвинутой робототехники становятся высоко автономными, доставляя почти полную автономию роботов. Именно здесь AGV и AMR становятся высокоэффективными, заменяя статичные конвейеры и линейные пути процесса передовыми мобильными роботами. Теперь изменения производства могут быть простыми как ввод количества требуемых продуктов и вариаций. Из этой информации система определит оптимальный путь производства желаемой партии.

ПО теперь определяет, сколько деталей нужно со склада Б, например, или какой станок сможет быстрее разогнаться для производства партии. И если основной выбор на обслуживании — каков следующий лучший вариант. Преилы не заканчиваются стенами завода. Выгоды расширяются на поставщиков и дистрибьюторов, помогая создать наиболее эффективную нагрузку для завода.

Визионерская стадия — оптимальная точка для внедрения AGV и AMR благодаря полной симуляции завода. Но продвинутую робототехнику можно внедрять и на ранних стадиях для задач проще производственного планирования. Некоторые компании внедрили AGV и AMR как полуавтономные тележки для складов, где робот следует за человеком и помогает ему.

В зависимости от того, как работает завод, есть почти бесконечные способы его оптимизации. Поэтому инвестиции в комплексный цифровой двойник так важны для этого пути. Он позволяет глубже понять, как работает завод, помогая уверенно инвестировать в будущее бизнеса. Продвинутая робототехника — часть портфеля Siemens Xcelerator программного обеспечения, решений и платформы разработки приложений, где сегодня встречается завтра для промышленного производства.