Τα βιομηχανικά ρομπότ και τα οφέλη της εφαρμογής τους στην παραγωγή, η σημασία της ρομποτικής

Ο κόσμος γίνεται όλο και πιο ψηφιακός και προοδευτικός. Αυτό μπορεί να κριθεί, για παράδειγμα, από το γεγονός ότι ο αριθμός των ρομπότ που έχουν εγκατασταθεί στη βιομηχανία σε όλο τον κόσμο έχει υπερτριπλασιαστεί τα τελευταία δέκα χρόνια.

Η ρομποτική είναι ένα νέο εργαλείο σύνθετης μηχανοποίησης και αυτοματοποίησης της παραγωγής, τεχνολογία των τελευταίων γενεών, που δίνει την υψηλότερη απόδοση.

Ρομποτική είναι μια νέα σύνθετη επιστημονική και τεχνική κατεύθυνση, που περιλαμβάνει ανάπτυξη, δημιουργία και χρήση χειριστές, ρομπότ και ρομποτικά τεχνολογικά συγκροτήματα, καθώς και τις σχετικές οργανωτικές, κοινωνικοοικονομικές και ψυχολογικές πτυχές που απαιτούν μια νέα επιστημονική προσέγγιση. Δουλεύοντας με επιτυχία σε διάφορους τομείς, αποδεικνύει σταδιακά τα πλεονεκτήματά του.

Αυτοματισμός ρομπότ για παραγωγικότητα, ευελιξία και ασφάλεια

Η ιδέα της αντικατάστασης της ανθρώπινης εργασίας με μηχανές ήταν γνωστή από την αρχαιότητα.Το βιομηχανικό ρομπότ είναι ένα ακόμη βήμα στην ανάπτυξη ευέλικτου αυτοματισμού για τη βελτιστοποίηση της παραγωγής, με τη δυνατότητα όχι μόνο να επαναλαμβάνει συνεχώς τις ίδιες λειτουργίες με εγγυημένη ακρίβεια, αλλά και με τη δυνατότητα απλού επαναπρογραμματισμού σε περίπτωση αλλαγής του προγράμματος παραγωγής του χρήστη .

Η ιδέα ξεκινά με απλούς σταθμούς εργασίας, όπου το ρομπότ είναι εξοπλισμένο με ρυθμιστή θέσης για να τοποθετεί σώματα και μέρη σε δύο ή περισσότερους σταθμούς, σε ολόκληρη τη ρομποτική γραμμή παραγωγής, όπου η λειτουργία των σωμάτων, συμπεριλαμβανομένης της φόρτωσης και εκφόρτωσης εξαρτημάτων, ελέγχεται από ρομπότ.

Σημαντικοί βοηθοί στον κόσμο του σύγχρονου αυτοματισμού σήμερα είναι ευρέως χρησιμοποιούμενα υποστηρικτικά συστήματα, όπως συστήματα απεικόνισης ή κάμερες που επιτρέπουν στα ρομπότ να αφαιρούν και να χειρίζονται μεγάλα μέρη.

Ωστόσο, η αξιοπιστία των ρομπότ, το λογισμικό τους, η υψηλή απόδοση και η ευκολία στη λειτουργία είναι απαραίτητες προϋποθέσεις για τη σωστή λειτουργία αυτών των συσκευών και συστημάτων.

Το επίπεδο και οι μέθοδοι αυτοματισμού παραγωγής εξαρτώνται σημαντικά από τον τύπο και την κλίμακα του, και εάν στη μαζική και μεγάλης κλίμακας παραγωγή είναι πιο δικαιολογημένη η χρήση αυτόματων γραμμών, τότε σε μεσαίες σειρές και μικρές παρτίδες και μεμονωμένη παραγωγή πολύπλοκος αυτοματισμός κατέστη δυνατή με την εμφάνιση των υπολογιστών, των μηχανών CNC και των βιομηχανικών ρομπότ.

Στη βάση τεχνολογικό εξοπλισμό με ψηφιακό έλεγχο και συναρμολογούν βιομηχανικά ρομπότ, σειρές πολλαπλών προϊόντων, τμήματα, εργαστήρια που ονομάζονται ευέλικτη αυτοματοποιημένη κατασκευή.

Η κύρια αρχή για την κατασκευή τέτοιων ευέλικτων εγκαταστάσεων παραγωγής είναι η σπονδυλωτή.Ο ευκίνητος αυτοματισμός παραγωγής έχει εξελιχθεί από απλός σε σύνθετος — αρχικά σχεδιάστηκε και εφαρμόστηκε ευέλικτες μονάδες παραγωγής (PMM), χτίζονται στη βάση τους ευέλικτα συγκροτήματα παραγωγής (HPC) και τελικά ευέλικτη αυτοματοποιημένη κατασκευή (HAP).

Τα ρομπότ νέας γενιάς εγκαθίστανται και προγραμματίζονται ευκολότερα και ταυτόχρονα επικοινωνούν ευκολότερα μεταξύ τους

Η περαιτέρω ανάπτυξή τους είναι η δημιουργία μιας σχεδόν εγκαταλελειμμένης αυτόματης παραγωγής, όπου η ευέλικτη αυτοματοποιημένη παραγωγή συμπληρώνεται από την παραγωγή κατασκευασμένων προϊόντων σχεδιασμένη από υπολογιστή (CAD) και την τεχνολογική προετοιμασία της παραγωγής, προγραμματισμού και ελέγχου αποστολής τους (ACS).

Η κύρια δομική μονάδα των ευέλικτων μονάδων παραγωγής κάθε πολυπλοκότητας είναι συγκροτήματα ρομποτικής τεχνολογίας (RTC), το οποίο μπορεί να διαμορφωθεί με βάση ένα βιομηχανικό ρομπότ που παρέχει ατομική ή ομαδική συντήρηση του προσαρτημένου εξοπλισμού ή έναν πλήρη κύκλο επεξεργασίας προϊόντος (για παράδειγμα, συγκόλληση) ή με βάση πολλά βιομηχανικά ρομπότ που εκτελούν διασυνδεδεμένες λειτουργίες.

Η ευελιξία των περισσότερων βιομηχανικών ρομπότ επιτρέπει την ευρεία χρήση τους ως μέρος ρομποτικών τεχνολογικών συμπλεγμάτων για διάφορους τύπους παραγωγής.

Η πρόοδος στη ρομποτική τεχνολογία οδηγεί στην αυξανόμενη χρήση των ρομπότ

Η εντατική υιοθέτηση της βιομηχανικής ρομποτικής τώρα και στο μέλλον οφείλεται σε διάφορους λόγους.

Πρώτα απ 'όλα, η δημιουργία και η ευρεία εισαγωγή βιομηχανικών ρομπότ και χειριστών, που καθιστούν δυνατή την εντατικοποίηση διαφόρων τεχνολογικών διαδικασιών και λειτουργιών, τον αποκλεισμό της χρήσης χειρωνακτικής και μονότονης εργασίας χαμηλής ειδίκευσης, ειδικά σε δύσκολες, επικίνδυνες και επιβλαβείς συνθήκες για τους ανθρώπους .

Τα επόμενα χρόνια, ο κλάδος θα πρέπει να εξασφαλίσει σημαντική αύξηση της παραγωγής μέσω της εισαγωγής νέων τύπων εξοπλισμού και προοδευτικών τεχνολογιών. Αν και το μερίδιο της χειρωνακτικής εργασίας στη βιομηχανία έχει μειωθεί, υπάρχουν ακόμη ένα εκατομμύριο άνθρωποι σε χειρωνακτική εργασία στον κόσμο σήμερα.

Πολυάριθμες μελέτες των συνθηκών εργασίας δείχνουν ότι περίπου το 30% των εργαζομένων επηρεάζεται δυσμενώς από τον θόρυβο, το 30% πρέπει να εργάζεται σύμφωνα με αυστηρά ρυθμιζόμενο καθεστώς, το 25% εκτίθεται σε υγρασία, ζέστη ή κρύο, 20% εργάζεται σε σωματικά άβολες θέσεις ή κάτω από συνθήκες καπνού και καπνού. Το 20% αναγκάζεται να κάνει μεγάλες σωματικές προσπάθειες και το 15% εργάζεται τη νύχτα.

Αυτοί οι στρεσογόνοι παράγοντες συχνά δρουν συνδυαστικά. Επομένως, περίπου το 40% των εργαζομένων επηρεάζεται ταυτόχρονα από δύο και περίπου το 25% από τρεις ή περισσότερους παράγοντες. Αντίστοιχα, η εισαγωγή της ρομποτικής παρέχει σημαντική μείωση στο ποσοστό της χειρωνακτικής, βαριάς, επιβλαβούς και κουραστικής εργασίας. (κοινωνικός παράγοντας).

Τα βιομηχανικά ρομπότ μπορούν να εκτελούν εργασίες που προηγουμένως μπορούσαν να εκτελεστούν μόνο από ανθρώπους

Επιπλέον, η φύση της παραγωγής έχει αλλάξει — περίπου το 80% των προϊόντων παράγονται σε μικρές παρτίδες. Ως εκ τούτου, ο αυτοματισμός παραγωγής γίνεται ένας από τους βασικούς μοχλούς για την αύξηση της παραγωγικότητας της εργασίας στη μικρής κλίμακας παραγωγή. (οικονομικός παράγοντας).

Η ρομποτική σάς επιτρέπει να επιλύσετε τα προβλήματα εργασίας δύο και τριών βάρδιων, να αυξήσετε τον συντελεστή φόρτισης του εξοπλισμού και το ρυθμό της εργασίας του, να βελτιώσετε την ποιότητα των προϊόντων και να μειώσετε το κόστος τους, κυρίως σε μικρής κλίμακας παραγωγή.

Δημιουργεί προϋποθέσεις για τη μετάβαση σε ένα ποιοτικά νέο επίπεδο — δημιουργία ευέλικτων αυτοματοποιημένων συστημάτων παραγωγής που επιτρέπουν την ταχεία αναδιαμόρφωση για την εκτέλεση λειτουργιών με διαφορετική αλληλουχία και φύση ενεργειών και εργασία με ελάχιστη ανθρώπινη συμμετοχή.

Υπάρχει μια ακόμη μεγαλύτερη προσέγγιση μεταξύ ανθρώπου και μηχανής: δουλεύουν όλο και περισσότερο χέρι-χέρι και χωρίς προστατευτικό φράχτη.

Τα κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά των βιομηχανικών ρομπότ καθορίζονται από το πεδίο εφαρμογής και τις συνθήκες παραγωγής για τις οποίες προορίζονται.

Η περιγραφή και τα χαρακτηριστικά των σύγχρονων βιομηχανικών ρομπότ περιέχονται στα άρθρα: Βιομηχανικά ρομπότ στη σύγχρονη παραγωγή και Ταξινόμηση βιομηχανικών ρομπότ

Μελέτες δείχνουν ότι όταν χρησιμοποιείται σε ορισμένες λειτουργίες, ένα βιομηχανικό ρομπότ, ανάλογα με τη βάρδια εργασίας, αντικαθιστά 1-3 εργαζόμενους, αυξάνει την παραγωγικότητα της εργασίας κατά 60-80% και μειώνει το κόστος προετοιμασίας της παραγωγής κατά 45-50%.

Όταν χρησιμοποιούνται σε ομάδες, η απόδοση των βιομηχανικών ρομπότ αυξάνεται απότομα: η παραγωγικότητα αυξάνεται κατά τουλάχιστον 3 έως 5 φορές και σε ορισμένες περιπτώσεις κατά 8 έως 10 φορές, το κόστος επένδυσης κεφαλαίου και συντήρησης μειώνεται σχετικά, η ένταση και ο ρυθμός παραγωγής μετατοπίζονται , αύξηση της ποιότητας του προϊόντος, μειώνεται ο αριθμός των απορρίψεων.

Η αυτοκινητοβιομηχανία πρωτοπορεί: χρησιμοποιώντας έξυπνες κατασκευαστικές λύσεις και βιομηχανικά ρομπότ αντί για τις γραμμές συναρμολόγησης που κυριαρχούν στην παραδοσιακή κατασκευή για περισσότερα από 100 χρόνια.

Μεταξύ των τομέων μείωσης της χειρωνακτικής και βαριάς σωματικής εργασίας, εκτός από τα ρομπότ, σημαντική θέση έχουν και οι απλούστερες συσκευές — χειριστέςως μέσο σύνθετης μηχανοποίησης της παραγωγής.

Στην παραγωγή, όπου δεν υπάρχει ανάγκη προστασίας ενός ατόμου από το περιβάλλον και συχνή φόρτωση και εκφόρτωση εξοπλισμού, έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένοι χειριστές ελεγχόμενων εντολών, που χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι ο ανθρώπινος χειριστής ενεργοποιεί διαδοχικά τους δίσκους κάθε συνδέσμου ξεχωριστά.

Τέτοιοι ρομποτικοί χειριστές είναι οι πιο απλοί στο σχεδιασμό, σχετικά φθηνοί και η χρήση τους δεν οδηγεί σε αλλαγή της τεχνολογικής διαδικασίας, καθώς ταιριάζουν εύκολα στην υπάρχουσα τεχνολογία. Η ευελιξία, το χαμηλό κόστος και η υψηλή απόδοση στις εργασίες φόρτωσης και εκφόρτωσης είναι τα διακριτικά τους χαρακτηριστικά.

Οι σύγχρονοι ρομποτικοί χειριστές παρέχουν νέες ευκαιρίες στον κόσμο της εργασίας

Πολλοί τύποι εργασιών, ιδίως μηχανική συναρμολόγηση, κατασκευή και φινίρισμα, ανύψωση και μεταφορά, αποθήκευση και επισκευή μπορούν να μηχανοποιηθούν στο εγγύς μέλλον αποκλειστικά με τη βοήθεια χειριστών.

Σύμφωνα με υπολογισμούς, η κάλυψη των βιομηχανικών αναγκών των ρομποτικών χειριστών θα μειώσει τον αριθμό των χειρώνακτων σε περισσότερα από 30 επαγγέλματα: κλειδαράδες κατά 4%, επισκευαστές κατά 3, συσκευαστές κατά 5, αποθηκευτές κατά 2,5, μεταφορείς κατά 3 και φορτωτές κατά 5. %

Ως αποτέλεσμα της καινοτομίας του δικτύου, όλο και περισσότερα ρομπότ εμφανίζονται σε κλάδους παραγωγής που μόλις πρόσφατα ανακάλυψαν τον αυτοματισμό. Παραδείγματα αυτού είναι η βιομηχανία τροφίμων, η κλωστοϋφαντουργία, η ξυλουργική και η βιομηχανία πλαστικών.

Μέχρι πρόσφατα, η χρήση τυπικών τύπων βιομηχανικών ρομπότ συνοδευόταν από μια σειρά μέτρων ασφαλείας και πρόληψης ατυχημάτων. Από αυτή την άποψη, ένας νέος τύπος ρομπότ (συνεργατικά ρομπότ), που μερικές φορές αποκαλούνται "cobots", είναι μια εντελώς επαναστατική λύση.

Η έρευνα και η ανάπτυξη συνεργατικών ρομπότ έχει επικεντρωθεί από την αρχή στην ασφάλεια και ταυτόχρονα στη δυνατότητα ενσωμάτωσής τους σε γραμμές εργασίας με ανθρώπινους χειριστές.

Ακόμη και την τελευταία δεκαετία, τα βιομηχανικά ρομπότ ήταν στον φράχτη. Μετά όμως εμφανίστηκε συνεργατικά ρομπότ… Η ουσία του όρου «συνεργασία» σημαίνει ότι μπορεί να συνεργαστεί με ανθρώπους.

Πώς μπορεί να μοιάζει αυτό και γιατί δεν είναι επικίνδυνο; Ο σχεδιασμός του ρομπότ είναι τέτοιος ώστε να έχει περιορισμένη ισχύ και απόδοση, συμπεριλαμβανομένης μιας λειτουργίας που σταματά αμέσως το ρομπότ όταν ανιχνεύεται σύγκρουση, η οποία μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους. Σε πολλές εφαρμογές, αυτό το ρομπότ μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς προστασία ασφαλείας.

Σήμερα, οι κατασκευαστές ρομπότ μπορούν να προσφέρουν στους πελάτες τους έναν τύπο ρομπότ που πληροί τις πιο αυστηρές απαιτήσεις όσον αφορά τα χαρακτηριστικά του και ταυτόχρονα έχει μια σειρά από άλλα πλεονεκτήματα που μπορούν να επισημανθούν:

• Ταυτόχρονη λειτουργία με ανθρώπινο χειριστή,
• εξοικονόμηση χώρου,
• εύκολη εγκατάσταση,
• υψηλή απόδοση,
• ακρίβεια,
• αξιοπιστία.

Τα συνεργατικά ρομπότ είναι ακόμα νέα. Οι δυνατότητες εφαρμογής τους δεν έχουν ακόμη αποκαλυφθεί πλήρως.Επί του παρόντος, τα cobot χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών, αλλά οι δυνατότητές τους έχουν εφαρμοστεί με επιτυχία και σε άλλες βιομηχανίες. Χάρη στην ευελιξία και την ευκολία χρήσης τους, θα βρουν επίσης τη θέση τους στους κλάδους των logistics και των υπηρεσιών. Η έρευνά μας δείχνει ότι αυτές οι μη κατασκευαστικές περιοχές θα αντιπροσωπεύουν το 21,3% των πωλήσεων cobot έως το 2024. Τα φιλικά μικρά cobots έχουν τη δυνατότητα να αναπτυχθούν σημαντικά σε σύγκριση με άλλους τύπους ρομπότ!

— Jan Zhang, Διευθύνων Σύμβουλος της Interact Analysis

Εάν ένας εργαζόμενος εκτελεί μια επαναλαμβανόμενη εργασία για πολλές ώρες την ημέρα, είναι συχνά σχετικά εύκολο να αντικαταστήσει ένα συνεργατικό ρομπότ σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα, χάρη στον απλό προγραμματισμό και τη διαμόρφωση και χωρίς όλα τα μέτρα ασφαλείας που απαιτούνται για τα παραδοσιακά βιομηχανικά ρομπότ.

Για τους ίδιους λόγους, το συνεργατικό ρομπότ είναι επίσης πολύ πιο προσιτό (όχι μόνο το κόστος του ρομπότ είναι χαμηλότερο, αλλά και το κόστος εγκατάστασης με την εξάλειψη του χρόνου που απαιτείται για τη συντήρηση και τη διαμόρφωση του εξοπλισμού ρομποτικής κυψέλης) και επομένως είναι ευκολότερο να δικαιολογηθεί οικονομικά.

Τα καλύτερα παραδείγματα επιτυχημένης εφαρμογής τέτοιων ρομπότ είναι σε εγκαταστάσεις παραγωγής όπου υπάρχουν πολλοί σταθμοί που εκτελούν τον ίδιο τύπο διεργασιών, για παράδειγμα τεχνολογικές διεργασίες με πολλαπλές μηχανές CNC.

Επί του παρόντος, η δημιουργία και η εφαρμογή της ρομποτικής θα πρέπει να αναγνωριστεί ως ένας από τους τομείς προτεραιότητας της βιομηχανικής ανάπτυξης.

Περισσότερες από χίλιες εταιρείες ασχολούνται με την ανάπτυξη και παραγωγή βιομηχανικών ρομπότ. Όλες οι μεγάλες εταιρείες αρχίζουν να επενδύουν σε βιομηχανικά ρομπότ.Δημιουργούνται νέες εταιρείες που ειδικεύονται σε αυτά τα προϊόντα, καθώς και εταιρείες διαμεσολάβησης για την εισαγωγή βιομηχανικών ρομπότ.

Σε όλες τις ανεπτυγμένες χώρες, έχουν ιδρυθεί εθνικές ενώσεις για τη βιομηχανική ρομποτική, και σε ορισμένες χώρες οι εργασίες σε αυτόν τον τομέα έχουν ανέλθει στην τάξη ενός κρατικού προγράμματος.

Στη Ρωσία, ιδρύθηκε η Εθνική Ένωση Συμμετεχόντων στην Αγορά Ρομποτικής (NAURR), σκοπός της οποίας είναι η ανάπτυξη της αγοράς ρομποτικής, η επέκταση των διεθνών σχέσεων και η εκλαΐκευση της ρομποτικής.