Ražošanas robotizācija pasaulē: apjoms, piemēri, plusi un mīnusi

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Uzlabojoties, cilvēce nemitīgi padara sev vieglāku, novirzot to uz mākslīgo intelektu. Ražošanas robotizācija ļāva atbrīvoties no vairākām profesijām, piemēram, telefonu apkalpošanu mūsdienās veic tikai elektronika, lai gan pagājušā gadsimta sākumā telefona operatores sievietes savienoja divus abonentus. Mūsdienās progress ir kļuvis vēl lielāks, un cilvēki ir sākuši radīt īstas mākslīgas mašīnas, kas spēj veikt noteiktas mehāniskas darbības - robotus.

Kas ir robotizēta ražošana?

Šis process ir jāuzskata par rūpnieciskās automatizācijas sastāvdaļu, kad cilvēku spējas tiek aizstātas ar robotizētām sistēmām rūpnieciskā mērogā. Visbiežāk lielie uzņēmumi cenšas izmantot universālus robotus, kas var pozitīvi ietekmētvisa kompleksa darbība. To galvenā priekšrocība ir tā, ka tos jebkurā laikā var pārkonfigurēt pilnīgi atšķirīgu detaļu un izstrādājumu ražošanai, pietiek tikai ar citas programmas ievadīšanu aprīkojumā. Izmantojot šāda veida robotiku, daudzi uzņēmumi var panākt ievērojamus ietaupījumus.

Ražošanas robotizācijas procesam ir liela nozīme uzņēmumos, kas nodarbojas ar dažādu detaļu apstrādi. Šeit diezgan mazās partijās tiek ražoti līdz 50% produktu, un, ja uz rūpnieciskajām līnijām nav robotu, tad pati produktu radīšana aizņems aptuveni 5% no visas darba dienas. Pārējais laiks tiks veltīts aprīkojuma pārkonfigurēšanai, detaļu un instrumentu nomaiņai. Šāda ražošanas darbība nav izdevīga nevienam uzņēmumam, jo katrs no tiem tiecas palielināt produktivitāti. Detaļu izveides automatizācijai ir vēl viens pozitīvs efekts – roboti var ietaupīt lielu daudzumu materiālu un izejmateriālu, taču šeit viss ir atkarīgs no darba plūsmas racionālas organizācijas.

Kādus robotus izmanto uzņēmumos?

Ražošanas sektorā ir jēdziens "industriālais robots", kas attiecas uz konkrētu ierīci, kurai ir noteikts funkciju skaits un kura spēj strādāt ar 5 vai vairāk programmām. Robota galvenais uzdevums ir veikt uzdotos uzdevumus, proti: manipulācijas ar instrumentiem, detaļām un papildu materiāliem.

Pieredzējuši profesionāļi runā parvismaz trīs šādu iekārtu paaudžu esamība. Pirmajā paaudzē ietilpst programmējama robotika, kas var izpildīt tikai noteiktu programmu. Otrajam - adaptīvie roboti, kuriem bija sensori un ar to palīdzību varēja saņemt informāciju no apkārtējās vides, analizēt to un, ja nepieciešams, koriģēt savus uzdevumus un uzvedību. Trešā paaudze pilnībā sastāv no inteliģentiem robotiem, kas spēj atšķirt vides objektus un paši veikt noteiktas darbības. Parasti, runājot par ražošanas robotizāciju, uzņēmumam, kurš to uzsāka, ir paredzēts iegādāties vismodernākās iekārtas.

Industriālos robotus parasti iedala arī pēc to tiešās funkcionalitātes. Daži no tiem veic izstrādājumu izgatavošanas uzdevumus, citi veic produktu pacelšanas un transportēšanas darbus, citi apkopj galvenās ražošanas iekārtas utt. Robotika dažos gadījumos var veikt palīgfunkcijas, jo īpaši telpu uzkopšanu.

Visi rūpniecībā iesaistītie roboti ir robotu tehnoloģisko kompleksu (RTC) pamatā. Pēdējie ir iekārtu kombinācija un visbiežāk tiek izmantoti, lai veiktu lielākas darbības - preces uztveršanu, uzdevumu veikšanu ekstremālos apstākļos (piemēram, zem ūdens), informācijas sniegšanai par saistīto ražošanas procesu gaitu utt.

Kur nepieciešama automatizācija?

Ražošanas robotizācijai vajadzētu aizstāt cilvēkresursus, kas ir biežāktiek izmantoti produktu radīšanai un pārvietošanai. Visbiežāk izmantotajiem mehānismiem tiek piešķirti visvienkāršākie uzdevumi, kurus tie pastāvīgi veic vairākas reizes dienā. Robotu izmantošana ir neaizstājama, iesaiņojot produktus, iekraujot un izkraujot, kā arī pārvietojot produktus starp dažādām ražošanas vietām. Līdz šim ir radušās grūtības ar detaļu izveidi, jo tikai ļoti dārgas iekārtas var precīzi reproducēt detaļas saskaņā ar zīmējumu, un tā izmantošana daudziem uzņēmumiem joprojām nav ekonomiski izdevīga.

Ja runājam par to, kur agrāk ir veiksmīgi ieviesta ražošanas robotizācija, kā piemēru var minēt uzņēmumus, kas nodarbojas ar metināšanu, griešanu, kontroles testu veikšanu utt. Roboti tiek aktīvi izmantoti arī vienkāršām montāžas darbībām, grūtākus procesus joprojām veic cilvēki, jo tie prasa papildu manipulācijas. Rūpnieciskās automatizācijas galvenais uzdevums ir sniegt tehnoloģiju žēlastībā vienkāršus procesus, kas atkārtojas vairākas reizes. Ja iespējams, roboti tiek iegādāti bieži, un tie kalpo ļoti ilgi.

Kādas ir robotu izmantošanas priekšrocības?

Lielo uzņēmumu īpašniekiem ir pozitīva attieksme pret ražošanas robotizāciju, viņi īpaši rūpīgi izvērtē šī procesa plusus un mīnusus, jo tie tieši ietekmē peļņu. Ja runājam par robotikas izmantošanas priekšrocībām, tad vispirms ir vērts pieminētsniegumu. Robotikas uzņēmumam ir viena nenoliedzama priekšrocība – tā darbnīcas var strādāt bez pārtraukuma stundām ilgi.

Racionāli organizējot ražošanas automatizāciju, ikmēneša ražošanas apjoms var būt par lielumu lielāks. Robotizējot ir ļoti svarīgi nepieļaut biežu iekārtu nomaiņu, pretējā gadījumā saņemtās peļņas apjoms var ievērojami samazināties. Turklāt cilvēkresursu aizstāšana ar robotiku var būtiski ietaupīt uz algām. Lai veiktu visus procesus, pietiek ar vienu operatoru, lai kontrolētu pilnīgi visas sistēmas.

Nepieciešamība radīt augstas kvalitātes preces ir vēl viena biznesa nepieciešamība, kas liek uzņēmumiem ķerties pie ražošanas robotizācijas, šādas iekārtas izmantošanas priekšrocības ir iegūto detaļu augstā precizitāte. Pielāgotajā detaļu veidošanas procesā ievērojami samazinās izbrāķēto materiālu daudzums, daudzējādā ziņā tas kļūst iespējams, pateicoties cilvēciskā faktora likvidēšanai.

Ir vērts atzīmēt faktu, ka darbs dažās ražošanas zonās ir ārkārtīgi kaitīgs cilvēka ķermenim, un tieši šeit robotika ir vienkārši neaizvietojama. Runa ir par metināšanu, tērauda izgatavošanu, krāsošanas materiāliem u.c.. Darbnīcā uzstādītajam robotam ir sava darba zona, kas ir veidota tā, lai cilvēks tajā nevarētu iekļūt.

Diezgan biežistudenti, kas raksta WRC "Rūpnieciskās ražošanas robotika", ievēro, ka mākslīgā intelekta izmantošana var ievērojami samazināt darba vietu. Dažos gadījumos robotus var pakārt vai pat novietot telpās līdz nākamajai izmantošanai. Rūpnieciskajās rūpnīcās izmantotajām iekārtām ir modernas pārnesumkārbas un motori, tā izveidošanai izmantoti nodilumizturīgi materiāli, tāpēc nepieciešama minimāla apkope.

Kādi trūkumi ir redzami šajā jauninājumā?

Iekārtu diezgan augstās izmaksas ir būtisks trūkums ražošanas robotizācijā, šādu ražošanas jaudas izmaiņu piemērus un trūkumus var izsekot gandrīz jebkurā uzņēmumā. Piemēram, vienas mašīnas nomaiņas izmaksas svārstās no 500 tūkstošiem rubļu līdz vairākiem miljoniem, un šim procesam ir nepieciešama iepriekšēja finanšu sagatavošana. Ja tehnika pēkšņi salūzīs, būs steidzami jāmeklē nauda remontam, kas nav īpaši ērti.

Vēl viens trūkums, ar ko visbiežāk saskaras ražošanas modernizācijā, ir personāla samazināšana. Roboti ir paredzēti mazkvalificētu darbu veikšanai un cilvēku aizvietošanai šajā amatā, taču uzņēmumi ne vienmēr spēj piedāvāt saviem darbiniekiem atbilstošu aizvietotāju jauna amata veidā. Pēc Pasaules ekonomikas fonda ekspertu domām, nākamo divu vai trīs gadu laikā roboti “izspiedīs” no darba vairāk nekā 5 miljonus planētas cilvēku.gadā. Šāds bezdarbnieku skaits kaut kur būs jāizmitina, un arī šobrīd planētas lielākie štati cenšas rast optimālākos risinājumus šim jautājumam.

Attīstītās valstis aktīvi ievieš ražošanas robotizāciju, tās pastāvīgi apspriež šī procesa plusus un mīnusus starptautiskos ekonomikas forumos. Šo tikšanos rezultātā veidojas jaunas iespējas darbplūsmu automatizēšanai, kā arī idejas, kas vērstas uz jaunu darba vietu organizēšanu mākslīgā intelekta ieviešanas rezultātā bez darba palikušajiem darbiniekiem.

Kādi ir robotizācijas posmi?

Mākslīgā intelekta ieviešana darbībā jebkurā uzņēmumā sastāv no četriem posmiem, no kuriem pirmais ir tehniskā sagatavošanās izmaiņām ražošanas līnijās. Šeit ir jāņem vērā absolūti visas uzņēmuma īpašības, kas zināmā mērā ietekmēs jauno aprīkojumu. Dažas organizācijas izmanto ekonomisko un matemātisko projektēšanu, kuras mērķis ir datoru ieviešana tehniskajiem matemātiskajiem aprēķiniem visās nodaļās. Robotikas sagatavošanai nepieciešamo darbību analīze tiek veikta manuāli, tāpēc nav iespējams uzreiz panākt ietaupījumu, kompetentu optimizāciju un augstu produktu kvalitāti. Ja lauvas tiesu produkcijas apkalpo mākslīgais intelekts, tad visu iepriekšminēto īpašību kombināciju sasniegt ir daudz vieglāk.

Ražošanas automatizācija un robotizācija nekad nav pilnīga bez kontrolējošas vadības izveidošanas, kas vienmēr irsastāv no trim sastāvdaļām: vadības struktūras, sakaru sistēmas un mērīšanas un informācijas organizācijas. Šim organizācijas sadalījumam jābūt pietiekami elastīgam un daudzpusīgam, jāspēj ātri reaģēt uz mainīgajām biznesa vajadzībām, kā arī jāuzrauga atbilstība visiem programmā noteiktajiem kritērijiem. Izvēloties sistēmu, kas kontrolēs robotikas darbu, ir jāņem vērā tās precizitāte, izmaksas, daudzpusība, kā arī virkne citu parametru.

Jāpievērš uzmanība tam, ka vadības komponenta izmaksas ir aptuveni 60% no industriālā robota cenas, tāpēc tā izvēlei jāpieiet īpaši uzmanīgi. Daži uzņēmumi diemžēl izvēlas lētākās vadības sistēmas - analogās un cikliskās, tas attaisnojas tikai tad, ja uzņēmums nodarbojas ar masu preču ražošanu un iekārtu pārprogrammēšana ir nepieciešama reti. Ja nepieciešams izveidot maza mēroga detaļas, labāk ir izmantot ciparu un pozicionālās vadības sistēmas, kuras var viegli pārprogrammēt.

Tālāk seko vissvarīgākais posms – tiešā programmēšana. Mūsdienu ražošanas robotizācija paredz četrus mākslīgā intelekta darba kontroles posmus: cikla veidošanu, programmas iegaumēšanu, reproducēšanu un tiešo izpildi. Šeit īpaša uzmanība jāpievērš programmēšanai, kas mūsdienās tiek veikta, izmantojot divas metodes -analītiski un izglītojoši. Pirmais ietver aprēķinus un atkļūdošanu, pēc kura darbības algoritms tiek ievadīts vadības sistēmā. Otrais ir vadības programmas izveide jau darba telpā, izmantojot īpašu tālvadības pulti, kas ir aprīkojuma sastāvdaļa. Pieredzējuši eksperti iesaka izmantot abas iespējas, lai panāktu visaugstākās kvalitātes robotizācijas efektu.

Pēdējais posms ir automatizētas ražošanas uzsākšana ar pilnu jaudu. Ir ļoti svarīgi nodrošināt, lai ražošanas līnijas strādātu pēc iespējas efektīvāk, tikai pēc visu nepieciešamo testu veikšanas robotiku var nodot ekspluatācijā. Lūdzu, ņemiet vērā, ka pirmajās stundās ir jāpārbauda pieejamās jaudas un jāveic nepieciešamās korekcijas.

Kā roboti palīdz metināšanā?

Mākslīgā intelekta ieviešanas laikmets sākās ar metināšanas ražošanas robotizāciju, ar tā palīdzību bija iespējams sasniegt ievērojamus rezultātus. Automatizētās rūpnieciskās iekārtas 1970. gados tika pārorientētas uz punktmetināšanu, un kopš tā laika šī ir kļuvusi par to galveno darbības virzienu. Kopš robotu izmantošanas sākuma metināšanas kvalitāte ir paaugstinājusies vairākas reizes, kas nākusi par labu nozarei. Mūsdienās profilam, no kura tiek izgatavotas detaļas, un krustojumam nespēlē nekādu lomu, mākslīgais intelekts spēj savienot pilnīgi visu.

Metināšanas ražošanas robotizācija 21. gadsimtā turpina uzņemt apgriezienus, mūsdienās izmantoierīcēm ir papildu sensori, kas spēj apstrādāt ienākošos taustes un vizuālos datus. Visi roboti spēj sametināt divas metāla virsmas un iegūt augstas kvalitātes metinājumu stabilā lokā. Rūpnieki uzskata, ka nākotnē šādas iekārtas varēs izmantot lāzermetināšanai, kā arī apstrādājamā materiāla papildu griešanai.

Vai robotus var izmantot ēdiena radīšanai?

Cilvēces skaitam nemitīgi pieaugot, arvien aktuālāks kļūst jautājums par to, kā visus pabarot. Var nākt palīgā pārtikas ražošanas robotizācija, kas ļauj pēc iespējas īsākā laikā radīt jaunus augstas kvalitātes produktus. Ekspertu vidū pastāv viedoklis, ka šajā jomā arvien vairāk tiks izmantoti roboti, kas agri vai vēlu pat aizstās profesionālus pavārus.

Progress ir pakāpies tik tālu, ka mūsdienās mākslīgais intelekts spēj patstāvīgi apstrādāt biezpiena izstrādājumus: sagriezt, šķirot un pat iepakot, savukārt ražošanā tiek ievērota visstingrākā sterilitāte. Konditori īpaši iecienījuši robotiku, ar tās palīdzību iespējams izveidot oriģinālus un precīzus zīmējumus uz kūkām un konditorejas izstrādājumiem, kā arī iepakot iegūtos produktus, kas ietaupa daudz laika resursu. Roboti tiek izmantoti arī zvejniecībā, kur tie palīdz lomu sagriezt porcijās, kas ir ļoti ērti ēdināšanas nozarē strādājošiem pavāriem.

Robotikapārtikas ražošanai būtu jāietekmē tās jomas, kurās uzņēmumu darbinieki ir pakļauti bīstamai un kaitīgai vides ietekmei. Runa ir par temperatūras izmaiņām, mitrumu, troksni, paaugstinātu vibrāciju un putekļiem. Tomēr eksperti neizslēdz iespēju, ka roboti radīs pārtikas produktus no nulles, taču šāds mākslīgais intelekts drīzumā netiks izstrādāts.

Kā viņi automatizē darbu mūsu valstī?

Ja runājam par ražošanas robotizāciju Krievijā, tad šeit tā tikai sāk uzņemt apgriezienus. Lielākā daļa ierīču tiek izmantotas metināšanas un iekraušanas operācijās, kā arī automobiļu rūpniecībā. Mākslīgo intelektu izmantojošo uzņēmumu skaits ar katru gadu pieaug, jo to īpašnieki ir sapratuši visas automatizācijas ieviešanas priekšrocības. No 2018. gada Krievijā uz 10 000 cilvēku ir tikai viens robots, tomēr līdz 2025. gadam eksperti prognozē robotikas skaita pieaugumu vietējā nozarē par 20%.

Īpaša uzmanība ir pelnījusi faktu, ka lielākajai daļai strādājošo krievu ir negatīva attieksme pret robotiku. No vienas puses, tos var saprast, jo robotikas izmantošana kādam var nozīmēt darba zaudēšanu, bet, no otras puses, zinātnes un tehnikas progress ir veidots tā, lai atvieglotu cilvēces pastāvēšanu un no tā nevar pamest. Tomēr līdz pilnīgai ražošanas jaudu robotizācijai Krievijā vēl ir tālu, tāpēc pilnīga automatizācija tuvākajos gados nenotiks.

Valdība tikmēr domā parKādu labumu var dot ražošanas robotizācija, Maskava šobrīd aktīvi attīsta jaunas paaudzes mākslīgo intelektu, kas nākotnē tiks nosūtīts kosmosā. Galvaspilsētā katru gadu notiek konference “RoboSector”, kurā ikviens var iepazīties ar zinātnieku jaunākajiem sasniegumiem ražošanas automatizācijas jomā, bet uzņēmumu īpašnieki – atklāt jaunas iespējas.

Kā klājas pasaules tirgum?

Ražošanas robotizācija pasaulē jau sen ir kļuvusi par ikdienu, pēc statistikas datiem, uz 2017. gada janvāri uz katriem 10 tūkstošiem darbinieku uz mūsu planētas ir vairāk nekā 70 robotu. Visvairāk robotu izmanto Dienvidkorejā ar 631 uz 10 000 darbiniekiem, Singapūrā ar 488 un Vācijā ar 309. Analītiķi saka, ka Āziju un Ameriku visvairāk ietekmē darbplūsmas automatizācija, un katru gadu robotu skaits palielinās attiecīgi par 9 un 7 procentiem.

Robotikas ieviešanas rekordiste ir Ķīna, ja 2013. gadā vidējais ierīču blīvums bija 25 vienības uz 10 tūkstošiem strādājošo, tad līdz 2016. gada beigām šis rādītājs bija pieaudzis līdz 68 un turpina pieaugt. Līdz 2020. gadam Debesu impērijas varas iestādes plāno kļūt par robotizācijas vadošajiem štatiem. Dienvidkoreja ir valsts ar vislielāko robotu blīvumu kopš 2010. gada, bez tiem nevar iztikt, veidojot automašīnas un elektroniku.

Ražošanas robotizācijas pretrekordisti no 2018. gada ir Krievija, Indija un Filipīnas. Šajosvalstīs robotikas tirgus joprojām attīstās, tāpēc iekārtu ražotāji aktīvi piedāvā savus pakalpojumus potenciālajiem klientiem. Lielu interesi par mākslīgā intelekta izmantošanu izrāda mašīnbūves un autoindustrijas pārstāvji, jo tā ieviešana būtiski atslogos uzņēmumu cilvēkresursus.

Eksperti uzskata, ka daudzu uzņēmumu panākumi nākotnē būs atkarīgi no ražošanas robotizācijas, automātisko iekārtu klāsts nepārtraukti paplašinās un prasa arvien vairāk attīstības un izpētes. Viņuprāt, automatizāciju nevajadzētu izvirzīt par pašmērķi, mākslīgās mašīnas var ieviest tikai tajās situācijās, kad cilvēks tādu vai citu iemeslu dēļ nevar paveikt darbu labāk par viņu. Tehniskā procesa stabilizācija, saražoto detaļu precizitātes palielināšanās un mērķu sasniegšanas ātrums ir tikai neliela daļa no iemesliem, kas liek uzņēmumiem visā pasaulē ieviest ražošanā robotus.