Роботизация производства в мире: сфера применения, примеры, плюсы и минусы
Опубликованно 10.09.2018 05:33
Совершенствуясь, человечество постоянно облегчает себе работу, перекладывая ее на искусственный интеллект. Роботизация производства позволила избавиться от целого ряда профессий, например, обслуживание телефонной связи сегодня производится только электроникой, хотя в начале прошлого века телефонистки-девушки соединяли двух абонентов. Сегодня прогресс шагнул еще дальше, и люди начали создавать реальные искусственные машины, способные осуществлять определенные механические операции – роботов. Что такое роботизация производства?
Данный процесс следует рассматривать в качестве компонента автоматизации производства, когда человеческие мощности заменяются роботизированными системами в промышленных масштабах. Чаще всего на крупных предприятиях стараются использовать универсальных роботов, которые могут позитивно повлиять на работу всего комплекса в целом. Их главное достоинство заключается в том, что они могут быть в любой момент перенастроены для изготовления совершенно других деталей и изделий, достаточно просто лишь ввести в оборудование другую программу. За счет использования подобной робототехники многим предприятиям удается добиться существенной экономии.
Процесс роботизации производства играет огромную роль на предприятиях, занимающихся обработкой различных деталей. До 50% продукции здесь производится достаточно небольшими партиями, и если на промышленных линиях отсутствуют роботы, то на само создание изделий будет уходить порядка 5% от всего рабочего дня. Все остальное время уйдет на перенастройку оборудования, замену деталей и инструментов. Подобное функционирование производства не выгодно ни одному предприятию, поскольку каждое из них преследует цель по увеличению производительности. У автоматизации создания деталей есть еще один положительный эффект – роботы позволяют сэкономить большое количество материалов и сырья, однако здесь все зависит от рациональной организации рабочего процесса. Каких роботов используют на предприятиях?
В производственной сфере существует понятие «промышленный робот», под которым понимается специфическое устройство, имеющее определенное количество функций и способное работать по 5 и более программам. Главная задача робота – выполнение поставленных задач, а именно: манипулирование инструментами, деталями и дополнительными материалами.
Опытные специалисты говорят о существовании как минимум трех поколений подобной техники. К первому поколению относят программируемую робототехнику, которая может только лишь исполнять заданную программу. Ко второму – адаптивных роботов, которые обладали сенсорами и с их помощью могли получать из окружающей среды информацию, анализировать ее, и при необходимости корректировать собственные задачи и поведение. Третье поколение сплошь состоит из интеллектуальных роботов, способных различать объекты окружающей среды и осуществлять определенные действия самостоятельно. Как правило, если речь заходит о роботизации производства, от компании, затеявшей ее, ждут закупок самой современной техники.
Промышленных роботов также принято делить по их непосредственному функционалу. Некоторые из них выполняют задачи для изготовления продукции, другие – осуществляют работы по подъему и транспортировке изделий, третьи – обслуживают основное производственное оборудование и т. д. Робототехника в некоторых случаях может выполнять вспомогательные функции, в частности, заниматься уборкой помещений.
Все роботы, задействованные в промышленности, являются основой роботизированных технологических комплексов (РТК). Последние являются совокупностью техники и чаще всего используются для проведения более масштабных операций – захвата изделия, выполнения задач в экстремальных условиях (например, под водой), предоставления информации о ходе проведения смежных производственных процессов и т. д. Где автоматизация необходима?
Роботизация производства должна заменить человеческие ресурсы, которые чаще всего используются для создания изделий и их перемещения. Чаще всего перед используемыми механизмами ставятся простейшие задачи, которые они постоянно выполняют по нескольку раз на дню. Без использования роботов не обойтись при упаковке изделий, погрузке и разгрузке, а также переносе продукции между различными участками производства. С созданием деталей пока что наблюдаются трудности, поскольку только очень дорогостоящая техника может точно воспроизводить детали по чертежу, а ее использование пока что является экономически невыгодным для многих предприятий.
Если говорить о том, где была ранее успешно внедрена роботизация производства, примером этого могут служить предприятия, занимающиеся сварочными работами, резкой, проведением контрольных испытаний и т. д. Роботов также активно используют для проведения несложных операций по сборке, более трудные процессы все же пока выполняются людьми, поскольку требуют дополнительных манипуляций. Ключевая задача автоматизации производства – отдать на откуп технике простые процессы, повторяющиеся по нескольку раз. Там, где это возможно сделать, роботы закупаются достаточно часто и служат очень долго. Каковы преимущества использования роботов?
Владельцы крупных предприятий положительно относятся к роботизации производства, плюсы и минусы данного процесса они рассматривают особенно тщательно, поскольку они оказывают прямое влияние на прибыль. Если говорить о достоинствах использования робототехники, то в первую очередь стоит сказать о производительности. Компания, обладающая робототехникой, имеет одно неоспоримое преимущество – ее цеха могут работать без перерыва на протяжении многих часов подряд.
При рациональной организации автоматизации производства количество производимой ежемесячно продукции может быть на порядок выше. Очень важно при роботизации не допустить частых переналадок оборудования, в противном случае количество получаемой прибыли может сократиться в разы. Помимо этого, замена человеческих ресурсов на робототехнику позволяет существенно сэкономить на заработной плате. Для выполнения всех процессов достаточно одного оператора, способного контролировать абсолютно все системы.
Необходимость создания качественных товаров – еще одна потребность бизнеса, вынуждающая предприятия прибегать к роботизации производства, плюсы использования подобной техники заключаются в высокой точности получаемых деталей. В скорректированном процессе создания деталей количество отбракованного материала существенно снижается, во многом это становится возможным за счет исключения человеческого фактора.
Стоит отметить и тот факт, что работа в некоторых производственных сферах чрезвычайно вредна для человеческого организма, и именно здесь робототехника просто незаменима. Речь идет о проведении сварочных работ, сталелитейном производстве, окраске материалов и т. д. Робот, установленный в цеху, обладает собственной рабочей зоной, которая сформирована так, что человек не сможет проникнуть в нее.
Достаточно часто студенты, пишущие ВКР «Роботизация промышленного производства», замечают, что использование искусственного интеллекта позволяет существенно сократить рабочее пространство. В некоторых случаях роботов можно подвешивать или даже убирать в закрытые помещения до следующего использования. Оборудование, используемое на промышленных предприятиях, обладает современными редукторами и двигателями, для его создания используются износостойких материалов, благодаря этому оно требует минимального обслуживания. Какие недостатки можно увидеть в этой модернизации?
Достаточно высокая стоимость оборудования является существенным недочетом в роботизации производства, примеры и минусы подобного изменения производственных мощностей можно отследить практически на любом предприятии. Например, стоимость замены одного станка составляет от 500 тысяч рублей до нескольких миллионов, и данный процесс требует предварительной финансовой подготовки. Если оборудование вдруг сломается, деньги на ремонт придется искать в срочном порядке, что не совсем удобно.
Еще один недостаток, с которым чаще всего приходится сталкиваться при модернизации производства – сокращение кадров. Роботы призваны выполнять низкоквалифицированную работу и заменить на этом посту людей, однако предприятия не всегда способны предложить своим сотрудникам адекватную замену в виде новой должности. По мнению специалистов Всемирного Экономического фонда, роботы «вытеснят» с рабочих мест более 5 миллионов человек на планете уже в ближайшие два-три года. Такое количество безработных понадобится куда-то пристроить, и уже сейчас крупнейшие государства планеты пытаются найти наиболее оптимальные варианты решения данного вопроса.
Развитые страны активно внедряют роботизацию производства, плюсы и минусы данного процесса они постоянно обсуждают на международных экономических форумах. В результате данных встреч формируются новые варианты проведения автоматизации рабочих процессов, а также идеи, направленные на организацию новых рабочих мест для сотрудников, оставшихся не у дел в результате внедрения искусственного интеллекта. Какие этапы проведения роботизации существуют?
Ввод искусственного интеллекта в работу на любом предприятии складывается из четырех этапов, первый из них – техническая подготовка к изменениям производственных линий. Здесь необходимо учесть абсолютно все особенности компании, которые будут оказывать определенное влияние на новое оборудование. В некоторых организациях используют экономико-математическое проектирование, целью которого является внедрение ЭВМ для проведения технических математических вычислений во всех подразделениях. Анализ деятельности, необходимой для подготовки роботизации, проводят вручную, поэтому сразу добиться экономии, грамотной оптимизации и высокого качества продукции не удается. Если же львиная доля производства обслуживается искусственным интеллектом, то сочетания всех вышеперечисленных качеств добиться намного проще.
Автоматизация и роботизация производства никогда не обходится без формирования контролирующего управления, которое всегда состоит из трех компонентов: управляющей структуры, системы связи, а также измерительной и информационной организации. Данное подразделение организации должно являться достаточно гибким и универсальным, иметь возможность быстро реагировать на изменения потребностей бизнеса, а также контролировать соблюдение всех критериев, указанных в программе. При выборе системы, которая будет контролировать работу робототехники, необходимо учитывать ее точность, себестоимость, универсальность, а также целый ряд других параметров.
Следует обратить внимание на то, что стоимость управляющего компонента составляет примерно 60% от цены промышленного робота, именно поэтому подходить к его выбору нужно с особенной тщательностью. Некоторые предприятия, к сожалению, выбирают наиболее дешевые системы управления – аналоговые и цикловые, это оправдывает себя только тогда, когда компания занимается производством массовых товаров и перепрограммировать оборудование нужно редко. При необходимости создания мелкосерийных деталей лучше использовать числовые и позиционные управляющие системы, которые можно легко перепрограммировать.
Далее наступает самый ответственный этап – непосредственное программирование. Роботизация современного производства предусматривает четыре этапа контроля за работой искусственного интеллекта: формирование цикла, запоминание программы, воспроизведение и непосредственное выполнение. Особое внимание здесь необходимо уделить программированию, которое сегодня осуществляется с помощью двух способов – аналитического и образовательного. Первый предусматривает проведение расчетов и отладки, после чего алгоритм работы заносится в систему управления. Второй представляет собой создание контролирующей программы уже в рабочем помещении с помощью специального пульта, являющегося частью оборудования. Опытные специалисты советуют использовать оба варианта, чтобы добиться наиболее качественного эффекта от роботизации.
Заключающим этапом является запуск автоматизированного производства на полную мощность. Очень важно добиться того, чтобы производственные линии работали максимально эффективно, только после проведения всех необходимых испытаний можно вводить робототехнику в строй. Обратите внимание – в первые несколько часов необходимо протестировать имеющиеся мощности и произвести необходимые корректировки. Как роботы помогают при сварке?
Эпоха внедрения искусственного интеллекта началась с роботизации сварочного производства, с его помощью удалось добиться весомых результатов. Промышленные автоматы в 1970-х годах были переориентированы на проведение точечной сварки, и с тех пор это стало их основным родом деятельности. С момента начала использования роботов качество сварки выросло в несколько раз, что пошло на пользу промышленности. На сегодняшний день профиль, из которого изготовлены детали, и место соединения не играют никакой роли, искусственный интеллект способен соединить абсолютно все.
Роботизация сварочного производства продолжает набирать ход в XXI веке, сегодня используемые устройства обладают дополнительными сенсорами, способными обрабатывать поступающие осязательные и зрительные данные. Все роботы в состоянии сварить две металлические поверхности и получить высококачественный шов, выполненный по устойчивой дуге. Промышленники считают, что в дальнейшем подобную технику можно будет использовать для осуществления сварки с помощью лазера, а также для дополнительной раскройки обрабатываемого материала. Можно ли использовать роботов для создания еды?
Поскольку человечество постоянно увеличивает свою численность, вопрос о том, каким образом прокормить всех, становится все более актуальным. На помощь может прийти роботизация пищевого производства, позволяющая в кратчайшие сроки создавать новые продукты высокого качества. Среди экспертов бытует точка зрения о том, что роботы все чаще будут использоваться в данной сфере, и рано или поздно вытеснят даже профессиональных поваров.
Прогресс шагнул так далеко, что сегодня искусственный интеллект способен самостоятельно обрабатывать творожные продукты: нарезать, сортировать и даже упаковывать, при этом на производстве соблюдается строжайшая стерильность. Особенно любят использовать робототехнику кондитеры, с ее помощью удается создавать оригинальные и точные рисунки на тортах и пирожных, а также осуществлять упаковку полученных изделий, что позволяет сэкономить немало временных ресурсов. Также роботов используют в рыбной промышленности, там они помогают разделывать улов на порционные кусочки, что весьма удобно для поваров, работающих в сфере общепита.
Роботизация пищевого производства должна затронуть те участки, где сотрудники предприятий подвергаются опасным и вредным воздействиям окружающей среды. Речь идет о перепадах температур, влажности, шумах, повышенной вибрации и запыленности. Впрочем, специалистами не исключается вариант того, что роботы будут заниматься созданием пищевых продуктов с нуля, но такой искусственный интеллект будет разработан еще не скоро. Как автоматизируют работу в нашей стране?
Если говорить о роботизации производства в России, то здесь она только начинает набирать обороты. Большая часть аппаратов применяется при проведении сварочных и погрузочных работ, а также в автомобилестроении. Количество компаний, использующих искусственный интеллект, ежегодно увеличивается, поскольку их владельцы поняли все преимущества внедрения автоматизации. По состоянию на 2018 год в России на 10 000 людей приходится всего лишь один робот, впрочем, уже к 2025 году эксперты прогнозируют увеличение количество робототехники в отечественной промышленности на 20%.
Отдельного внимания заслуживает тот факт, что подавляющее большинство работающих россиян негативно относятся к роботизации. С одной стороны, их можно понять, ведь использование робототехники может означать для кого-то потерю работы, однако с другой – научно-технический прогресс призван облегчить существование человечества и отказаться от него нельзя. Впрочем, до полной роботизации производственных мощностей в России еще далеко, поэтому в ближайшие годы полной автоматизации не произойдет.
Правительство между тем задумывается о том, какую пользу может принести роботизация производства, в Москве сейчас ведется активная разработка искусственного интеллекта нового поколения, который в дальнейшем будет отправлен в космос. В столице ежегодно проводится конференция, «РобоСектор» где все желающие могут ознакомиться с новейшими разработками ученых в области автоматизации производства, а владельцы предприятий – открыть для себя новые возможности. Как обстоят дела на мировом рынке?
Роботизация производства в мире уже давно стала обычным делом, согласно статистике, на январь 2017 года на каждые 10 тысяч сотрудников нашей планеты приходится более 70 роботов. Больше всего роботов используется в Южной Корее – 631 на 10000 рабочих, Сингапуре – 488 и Германии – 309. Аналитики утверждают, что активнее всего автоматизация рабочих процессов затрагивает Азию и Америку, ежегодно количество роботов там увеличивается на 9 и 7 процентов соответственно.
Рекордсменом по внедрению робототехники является Китай, если в 2013 году средняя плотность аппаратов составляла 25 единиц на 10 тысяч работников, то к концу 2016 года эта цифра выросла уже до 68 и продолжает увеличиваться. К 2020 году власти Поднебесной намерены войти в топ государств-лидеров роботизации. Южная Корея является государством с самым высоким показателем плотности роботов еще с 2010 года, там без них не могут обойтись при создании автомобилей и электроники.
Антирекордсменами по роботизации производства по состоянию на 2018 год являются Россия, Индия и Филиппины. В этих странах рынок робототехники еще развивается, поэтому производители оборудования активно предлагают свои услуги потенциальным клиентам. Огромный интерес к использованию искусственного интеллекта проявляют представители машиностроительной и автомобилестроительной сфер, поскольку его внедрение позволит существенно разгрузить человеческие ресурсы компаний.
Эксперты считают, что успех многих предприятий в будущем будет зависеть от роботизации производства, сфера применения автоматов постоянно расширяется и требует проведения все большего количества разработок и исследований. По их мнению, нельзя ставить автоматизацию в качестве самоцели, внедрять искусственные машины можно только в тех ситуациях, где человек по тем или иным причинам не может выполнить работу лучше них. Стабилизация технического процесса, увеличение точности произведенных деталей и скорости выполнения поставленных целей – все это лишь малая часть причин, заставляющих предприятия по всему миру внедрять роботов в производство. Автор: Major Pain 26 Июля, 2018
Категория: Новости
