Robotizace výroby ve světě: rozsah, příklady, klady a zápory

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Zlepšující se, lidstvo si to neustále usnadňuje a přesouvá to k umělé inteligenci. Robotizace výroby umožnila zbavit se řady profesí, například telefonní obsluhu dnes provádí pouze elektronika, i když ještě na začátku minulého století spojovaly telefonistky dvě účastnice. Dnes pokrok postoupil ještě dále a lidé začali vytvářet skutečné umělé stroje schopné provádět určité mechanické operace – roboty.

Co je robotická výroba?

Tento proces by měl být považován za součást průmyslové automatizace, kdy jsou lidské kapacity nahrazeny robotickými systémy v průmyslovém měřítku. Nejčastěji se velké podniky snaží používat univerzální roboty, které mohou pozitivně ovlivnitprovoz celého komplexu. Jejich hlavní výhoda spočívá v tom, že je lze kdykoli překonfigurovat pro výrobu zcela jiných dílů a výrobků, stačí do zařízení zadat jiný program. Použitím tohoto druhu robotiky je mnoho podniků schopno dosáhnout významných úspor.

Proces robotizace výroby hraje obrovskou roli v podnicích zabývajících se zpracováním různých dílů. Až 50 % produktů se zde vyrábí v docela malých sériích a pokud na průmyslových linkách nejsou roboti, tak samotná tvorba produktů zabere asi 5 % celého pracovního dne. Zbytek času stráví rekonfigurací zařízení, výměnou dílů a nástrojů. Takové fungování výroby není výhodné pro žádný podnik, protože každý z nich sleduje cíl zvýšení produktivity. Automatizace tvorby dílů má ještě jeden pozitivní efekt – roboti dokážou ušetřit velké množství materiálů a surovin, zde však vše závisí na racionální organizaci pracovního postupu.

Jaké druhy robotů se používají v podnicích?

Ve výrobním sektoru existuje pojem „průmyslový robot“, který označuje konkrétní zařízení, které má určitý počet funkcí a je schopno pracovat na 5 a více programech. Hlavním úkolem robota je plnit zadané úkoly, konkrétně: manipulaci s nástroji, díly a doplňkovým materiálem.

O čem mluví zkušení profesionálovéexistence alespoň tří generací takového zařízení. První generace obsahuje programovatelnou robotiku, která dokáže provádět pouze daný program. K druhému - adaptivní roboti, kteří měli senzory a s jejich pomocí mohli přijímat informace z okolí, analyzovat je a v případě potřeby korigovat vlastní úkoly a chování. Třetí generace se skládá výhradně z inteligentních robotů, kteří jsou schopni rozlišovat mezi objekty prostředí a sami provádět určité akce. Pokud jde o robotizaci výroby, očekává se zpravidla od společnosti, která ji zahájila, nákup nejmodernějšího vybavení.

Průmyslové roboty se také obvykle dělí podle jejich přímé funkčnosti. Někteří plní úkoly při výrobě výrobků, jiní zvedají a přepravují výrobky, další udržují hlavní výrobní zařízení atd. Robotika může v některých případech vykonávat pomocné funkce, zejména úklid prostor.

Všechny roboty zapojené do průmyslu jsou základem robotických technologických komplexů (RTC). Posledně jmenované jsou kombinací zařízení a nejčastěji se používají k provádění větších operací - zachycení produktu, provádění úkolů v extrémních podmínkách (například pod vodou), poskytování informací o postupu souvisejících výrobních procesů atd.

Kde je potřeba automatizace?

Robotizace výroby by měla nahradit lidské zdroje, které jsou častějšíse používají k vytváření produktů a jejich pohybu. Nejčastěji jsou používaným mechanismům přiřazeny nejjednodušší úkoly, které neustále provádějí několikrát denně. Použití robotů je nepostradatelné při balení produktů, nakládání a vykládání, stejně jako při přenášení produktů mezi různými výrobními místy. Doposud existují potíže s vytvářením dílů, protože pouze velmi drahé zařízení dokáže přesně reprodukovat díly podle výkresu a jeho použití stále není pro mnoho podniků ekonomicky životaschopné.

Pokud se budeme bavit o tom, kde se v minulosti úspěšně zavedla robotizace výroby, příkladem toho mohou být podniky zabývající se svařováním, řezáním, prováděním kontrolních zkoušek apod. Roboty se aktivně využívají i pro jednoduché montážní operace, obtížnější procesy stále provádějí lidé, protože vyžadují další manipulace. Klíčovým úkolem průmyslové automatizace je dát technologii na milost jednoduché procesy, které se několikrát opakují. Kde je to možné, roboti se kupují často a vydrží velmi dlouho.

Jaké jsou výhody používání robotů?

Majitelé velkých podniků mají kladný vztah k robotizaci výroby, zvlášť pečlivě zvažují klady a zápory tohoto procesu, protože mají přímý dopad na zisky. Pokud mluvíme o výhodách používání robotiky, pak v první řadě stojí za zmínkuvýkon. Robotická společnost má jednu nepopiratelnou výhodu – její dílny mohou pracovat nepřetržitě celé hodiny.

Při racionální organizaci automatizace výroby může být množství měsíční produkce o řád vyšší. Při robotizaci je velmi důležité zabránit častým výměnám zařízení, jinak se může výrazně snížit výše získaného zisku. Nahrazením lidských zdrojů robotizací lze navíc výrazně ušetřit na mzdách. K provádění všech procesů stačí jeden operátor, který ovládá absolutně všechny systémy.

Potřeba vytvářet vysoce kvalitní zboží je další obchodní potřebou, která nutí podniky uchýlit se k robotizaci výroby, výhodou použití takového zařízení je vysoká přesnost získaných dílů. V upraveném procesu tvorby dílů se výrazně snižuje množství vyřazeného materiálu, což je v mnoha ohledech možné díky eliminaci lidského faktoru.

Za zmínku stojí fakt, že práce v některých výrobních oblastech je lidskému tělu extrémně škodlivá a právě zde je robotika prostě nenahraditelná. Hovoříme o svařování, výrobě oceli, lakování atd. Robot instalovaný v dílně má svůj vlastní pracovní prostor, který je tvarován tak, aby do něj člověk nemohl vstoupit.

Poměrně častostudenti píšící WRC „Robotika průmyslové výroby“si všímají, že použití umělé inteligence může výrazně zmenšit pracovní prostor. V některých případech lze roboty do dalšího použití zavěsit nebo dokonce uložit uvnitř. Zařízení používaná v průmyslových závodech mají moderní převodovky a motory, k jejich výrobě jsou použity materiály odolné proti opotřebení, a proto vyžadují minimální údržbu.

Jaké nevýhody může tento upgrade vidět?

Poměrně vysoké náklady na zařízení jsou významným nedostatkem robotizace výroby, příklady a nevýhody takové změny výrobní kapacity lze vysledovat téměř v každém podniku. Například náklady na výměnu jednoho stroje se pohybují od 500 tisíc rublů do několika milionů a tento proces vyžaduje předběžnou finanční přípravu. Pokud se zařízení náhle porouchá, budete muset naléhavě hledat peníze na opravu, což není příliš pohodlné.

Další nevýhodou, se kterou se při modernizaci výroby nejčastěji setkáváme, je redukce personálu. Roboti jsou navrženi tak, aby vykonávali práci s nízkou kvalifikací a nahrazovali lidi na tomto postu, ale podniky nejsou vždy schopny svým zaměstnancům nabídnout adekvátní náhradu v podobě nové pozice. Podle odborníků ze Světového ekonomického fondu roboti v příštích dvou až třech letech „vytlačí“z práce více než 5 milionů lidí na planetě.roku. Takový počet nezaměstnaných bude potřeba někde ubytovat a i nyní se největší státy planety snaží najít ta nejoptimálnější řešení tohoto problému.

Vyspělé země aktivně zavádějí robotizaci výroby, neustále diskutují o výhodách a nevýhodách tohoto procesu na mezinárodních ekonomických fórech. Výsledkem těchto setkání jsou nové možnosti automatizace pracovních postupů a také nápady zaměřené na organizaci nových pracovních míst pro zaměstnance, kteří v důsledku zavedení umělé inteligence zůstali bez práce.

Jaké jsou fáze robotizace?

Zavedení umělé inteligence do provozu v jakémkoli podniku se skládá ze čtyř fází, z nichž první je technická příprava na změny ve výrobních linkách. Zde je nutné vzít v úvahu naprosto všechny vlastnosti společnosti, které budou mít určitý dopad na nové vybavení. Některé organizace využívají ekonomické a matematické projektování, jehož účelem je zavedení počítačů pro technické matematické výpočty ve všech odděleních. Rozbor činností nutných pro přípravu robotiky se provádí ručně, takže není možné okamžitě dosáhnout úspor, kompetentní optimalizace a vysoké kvality produktu. Pokud je lví podíl na produkci obsluhován umělou inteligencí, pak je mnohem snazší dosáhnout kombinace všech výše uvedených kvalit.

Automatizace a robotizace výroby není nikdy úplná bez vytvoření řídicího managementu, který je vždysestává ze tří složek: struktury řízení, komunikačního systému a organizace měření a informací. Toto rozdělení organizace by mělo být dostatečně flexibilní a všestranné, mělo by být schopno rychle reagovat na měnící se potřeby podniku a také sledovat dodržování všech kritérií uvedených v programu. Při výběru systému, který bude řídit práci robotiky, je nutné vzít v úvahu jeho přesnost, cenu, univerzálnost a také řadu dalších parametrů.

Měli byste věnovat pozornost skutečnosti, že náklady na ovládací prvek jsou přibližně 60% ceny průmyslového robota, a proto je třeba k jeho výběru přistupovat obzvláště pečlivě. Některé podniky si bohužel vybírají nejlevnější řídicí systémy - analogové a cyklické, což se ospravedlňuje pouze tehdy, když se společnost zabývá výrobou hromadného zboží a zřídka je nutné přeprogramovat zařízení. Pokud potřebujete vytvořit díly malého rozsahu, je lepší použít numerické a polohové řídicí systémy, které lze snadno přeprogramovat.

Následuje nejdůležitější fáze – přímé programování. Robotizace moderní výroby poskytuje čtyři stupně kontroly nad prací umělé inteligence: vytváření cyklu, zapamatování programu, reprodukci a přímé provádění. Zde je třeba věnovat zvláštní pozornost programování, které se dnes provádí dvěma způsoby -analytické a vzdělávací. První zahrnuje výpočty a ladění, po kterých je operační algoritmus zadán do řídicího systému. Druhým je vytvoření ovládacího programu již v pracovní místnosti pomocí speciálního dálkového ovladače, který je součástí vybavení. Zkušení odborníci doporučují využít obě možnosti k dosažení nejvyšší kvality efektu robotizace.

Poslední fází je spuštění automatizované výroby na plnou kapacitu. Je velmi důležité zajistit, aby výrobní linky fungovaly co nejefektivněji, teprve po provedení všech nezbytných testů lze robotiku uvést do provozu. Upozorňujeme, že během prvních několika hodin je nutné otestovat dostupné kapacity a provést potřebné úpravy.

Jak roboti pomáhají se svařováním?

Éra zavádění umělé inteligence začala robotizací svařovací výroby, s její pomocí bylo možné dosáhnout významných výsledků. Automatizované průmyslové stroje se v 70. letech přeorientovaly na bodové svařování a od té doby se to stalo jejich hlavním oborem podnikání. Od začátku používání robotů se kvalita svařování několikanásobně zvýšila, což prospělo průmyslu. Profil, ze kterého jsou díly vyrobeny, a křižovatka dnes nehrají žádnou roli, umělá inteligence je schopna propojit naprosto vše.

Robotizace svařovací výroby stále nabírá na síle v 21. století, dnes se používázařízení mají další senzory schopné zpracovávat příchozí hmatová a vizuální data. Všechny roboty jsou schopny svařit dva kovové povrchy a získat vysoce kvalitní svar ve stabilním oblouku. Průmyslníci věří, že v budoucnu bude možné takové zařízení použít pro laserové svařování a také pro dodatečné řezání zpracovávaného materiálu.

Lze roboty použít k výrobě jídla?

Vzhledem k tomu, že počet lidstva neustále roste, otázka, jak nasytit všechny, je stále naléhavější. Robotizace výroby potravin může přijít k záchraně, což vám umožní vytvořit nové vysoce kvalitní produkty v co nejkratším čase. Mezi odborníky panuje názor, že roboti budou v této oblasti stále více využíváni a dříve nebo později dokonce nahradí profesionální kuchaře.

Pokrok pokročil tak daleko, že dnes umělá inteligence dokáže tvarohové produkty samostatně zpracovávat: krájet, třídit a dokonce balit, přičemž při výrobě je dodržována nejpřísnější sterilita. Cukráři s oblibou využívají především robotiku, s její pomocí je možné vytvářet originální a přesné kresby na dorty a pečivo a také výsledné produkty balit, což šetří spoustu časových prostředků. Roboti se také používají v rybářském průmyslu, kde pomáhají krájet úlovek na porcované kousky, což je velmi výhodné pro kuchaře pracující v gastronomii.

Robotikavýroba potravin by měla zasáhnout ty oblasti, kde jsou zaměstnanci podniků vystaveni nebezpečným a škodlivým vlivům prostředí. Hovoříme o změnách teploty, vlhkosti, hluku, zvýšených vibracích a prašnosti. Odborníci však nevylučují možnost, že roboti vytvoří potravinářské produkty od nuly, ale taková umělá inteligence nebude brzy vyvinuta.

Jak v naší zemi automatizují práci?

Pokud mluvíme o robotizaci výroby v Rusku, zde teprve začíná nabírat na obrátkách. Většina zařízení se používá ve svářečských a nakládacích provozech a také v automobilovém průmyslu. Počet společností využívajících umělou inteligenci se každým rokem zvyšuje, protože jejich majitelé si uvědomili všechny výhody implementace automatizace. Od roku 2018 je v Rusku pouze jeden robot na 10 000 lidí, nicméně do roku 2025 odborníci předpovídají nárůst počtu robotů v domácím průmyslu o 20 %.

Zvláštní pozornost si zaslouží skutečnost, že naprostá většina pracujících Rusů má negativní vztah k robotice. Na jednu stranu je lze chápat, protože použití robotiky může pro někoho znamenat ztrátu zaměstnání, na druhou stranu je vědeckotechnický pokrok navržen tak, aby usnadnil existenci lidstva a nelze jej opustit. Plná robotizace výrobních kapacit v Rusku je však ještě daleko, takže k plné automatizaci v příštích letech nedojde.

Vláda mezitím přemýšlíJaké výhody může přinést robotizace výroby, Moskva nyní aktivně vyvíjí novou generaci umělé inteligence, která bude v budoucnu vyslána do vesmíru. Hlavní město každoročně pořádá konferenci „RoboSector“, kde se každý může seznámit s nejnovějším vývojem vědců v oblasti automatizace výroby a majitelé firem mohou objevit nové příležitosti.

Jak je na tom světový trh?

Robotizace výroby ve světě se již dávno stala samozřejmostí, podle statistik k lednu 2017 připadá na naší planetě více než 70 robotů na každých 10 tisíc zaměstnanců. Nejvíce robotů se používá v Jižní Koreji s 631 na 10 000 pracovníků, v Singapuru s 488 a v Německu s 309. Podle analytiků jsou automatizací pracovních postupů nejvíce postiženy Asie a Amerika, přičemž počet robotů každým rokem přibývá o 9 a 7 procent.

Rekordmanem v zavádění robotiky je Čína, pokud v roce 2013 byla průměrná hustota zařízení 25 jednotek na 10 tisíc pracovníků, pak do konce roku 2016 toto číslo vzrostlo na 68 a dále se zvyšuje. Do roku 2020 mají úřady Nebeské říše v úmyslu vstoupit mezi nejvyšší státy-vůdce robotizace. Jižní Korea je od roku 2010 zemí s největší hustotou robotů, při výrobě aut a elektroniky se bez nich neobejdou.

Antirekordmany pro robotizaci výroby od roku 2018 jsou Rusko, Indie a Filipíny. V těchtozemích se trh robotiky stále rozvíjí, takže výrobci zařízení aktivně nabízejí své služby potenciálním zákazníkům. Zástupci strojírenského a automobilového průmyslu projevují o využití umělé inteligence velký zájem, neboť její implementace výrazně uleví lidským zdrojům firem.

Odborníci se domnívají, že úspěch mnoha podniků v budoucnu bude záviset na robotizaci výroby, rozsah automatických strojů se neustále rozšiřuje a vyžaduje stále více vývoje a výzkumu. Podle jejich názoru by automatizace neměla být samoúčelná, umělé stroje lze zavádět pouze v těch situacích, kdy člověk z toho či onoho důvodu nemůže dělat práci lépe než oni. Stabilizace technického procesu, zvýšení přesnosti vyráběných dílů a rychlost dosahování cílů jsou jen malou částí důvodů, které nutí podniky po celém světě zavádět roboty do výroby.