Roboty przemysłowe i korzyści z ich wdrożenia w produkcji, znaczenie robotyki

Świat staje się coraz bardziej cyfrowy i postępowy. Można to ocenić na przykład po tym, że liczba robotów zainstalowanych w przemyśle na całym świecie w ciągu ostatnich dziesięciu lat wzrosła ponad trzykrotnie.

Robotyka to nowe narzędzie kompleksowej mechanizacji i automatyzacji produkcji, technologia najnowszej generacji, dająca najwyższą wydajność.

Robotyka to nowy złożony kierunek naukowy i techniczny, obejmujący rozwój, tworzenie i użytkowanie manipulatory, roboty i zrobotyzowane kompleksy technologiczne, a także związanych z nimi aspektów organizacyjnych, społeczno-ekonomicznych i psychologicznych, które wymagają nowego podejścia naukowego. Działając z powodzeniem na różnych polach, stopniowo udowadnia swoje zalety.

Automatyzacja robotów dla produktywności, elastyczności i bezpieczeństwa

Idea zastąpienia pracy ludzkiej maszynami znana jest od czasów starożytnych.Robot przemysłowy to kolejny krok w rozwoju elastycznej automatyzacji do optymalizacji produkcji, z możliwością nie tylko ciągłego powtarzania tych samych operacji z gwarantowaną dokładnością, ale także z możliwością prostego przeprogramowania w przypadku zmiany programu produkcyjnego użytkownika .

Koncepcja zaczyna się od prostych stanowisk roboczych, gdzie robot jest wyposażony w pozycjoner do umieszczania korpusów i pozycjonowania części na dwóch lub więcej stanowiskach, po całą zrobotyzowaną linię produkcyjną, gdzie funkcja korpusów, w tym załadunek i rozładunek części, jest kontrolowana przez roboty.

Ważnymi pomocnikami w dzisiejszym świecie współczesnej automatyki są szeroko stosowane systemy wspomagające, takie jak systemy obrazowania lub kamery, które umożliwiają robotom usuwanie i manipulowanie dużymi częściami.

Jednak niezawodność robotów, ich oprogramowania, wysoka wydajność i łatwość obsługi są niezbędnymi warunkami prawidłowego funkcjonowania tych urządzeń i systemów.

Stopień i metody automatyzacji produkcji w znacznym stopniu zależą od jej rodzaju i skali, a jeśli w produkcji masowej i wielkoseryjnej najbardziej uzasadnione jest zastosowanie linii automatycznych, to w produkcji średnioseryjnej i małoseryjnej oraz jednostkowej złożona automatyzacja stało się możliwe wraz z pojawieniem się komputerów, maszyn CNC i robotów przemysłowych.

Na bazie wyposażenie technologiczne ze sterowaniem cyfrowym i montujemy roboty przemysłowe, linie wieloproduktowe, sekcje, warsztaty zwane elastyczną automatyzacją produkcji.

Główną zasadą budowy takich elastycznych obiektów produkcyjnych jest modułowość.Zwinna automatyzacja produkcji ewoluowała od prostych do złożonych — pierwotnie zaprojektowanych i wdrożonych elastyczne moduły produkcyjne (PMM), są zbudowane na ich bazie elastyczne kompleksy produkcyjne (HPC) i w końcu elastyczna zautomatyzowana produkcja (HAP).

Roboty nowej generacji są łatwiejsze w instalacji i programowaniu, a jednocześnie łatwiej im się ze sobą komunikować

Ich dalszym rozwinięciem jest stworzenie niemal zarzuconej automatycznej produkcji, gdzie elastyczną zautomatyzowaną produkcję uzupełnia komputerowo projektowana produkcja wytwarzanych wyrobów (CAD) oraz technologiczne przygotowanie ich produkcji, planowanie i kontrola wysyłek (ACS).

Główną jednostką strukturalną elastycznych modułów produkcyjnych o dowolnej złożoności są kompleksy technologii robotycznej (RTC), który może być utworzony na bazie jednego robota przemysłowego zapewniającego indywidualną lub grupową konserwację dołączonych urządzeń lub pełnego cyklu przetwarzania produktu (np.

Uniwersalność większości robotów przemysłowych umożliwia ich szerokie zastosowanie w ramach zrobotyzowanych kompleksów technologicznych dla różnego rodzaju produkcji.

Postępy w technologii robotycznej napędzają rosnące wykorzystanie robotów

Intensywne wdrażanie robotyki przemysłowej obecnie iw przyszłości wynika z wielu powodów.

Przede wszystkim stworzenie i powszechne wprowadzenie robotów i manipulatorów przemysłowych, które umożliwiają intensyfikację różnych procesów i operacji technologicznych, wykluczenie stosowania pracy ręcznej, nisko wykwalifikowanej i monotonnej, zwłaszcza w warunkach trudnych, niebezpiecznych i szkodliwych dla ludzi .

W najbliższych latach przemysł powinien zapewnić znaczny wzrost produkcji poprzez wprowadzanie nowych typów urządzeń i postępowych technologii. Chociaż udział pracy fizycznej w przemyśle spadł, dzisiaj na świecie nadal pracuje milion osób.

Liczne badania warunków pracy wskazują, że około 30% pracowników jest narażonych na hałas, 30% musi pracować według ściśle uregulowanego reżimu, 25% jest narażonych na wilgoć, ciepło lub zimno, 20% pracuje w niewygodnych fizycznie pozycjach lub w warunków dymu i oparów. 20% jest zmuszonych do dużego wysiłku fizycznego, a 15% pracuje w nocy.

Te stresory często działają łącznie; w związku z tym na około 40% pracowników wpływają jednocześnie dwa, a na około 25% trzy lub więcej czynników. W związku z tym wprowadzenie robotyki zapewnia znaczne zmniejszenie udziału pracy ręcznej, ciężkiej, szkodliwej i żmudnej. (czynnik społeczny).

Roboty przemysłowe mogą wykonywać zadania, które wcześniej mogli wykonywać tylko ludzie

Ponadto zmienił się charakter produkcji — około 80% produktów wytwarza się w małych partiach. Dlatego automatyzacja produkcji staje się jedną z podstawowych dźwigni zwiększania wydajności pracy w produkcji małoseryjnej. (czynnik ekonomiczny).

Robotyka pozwala rozwiązywać problemy pracy dwu- i trzyzmianowej, zwiększać współczynnik obciążenia sprzętu i rytm jego pracy, poprawiać jakość produktów i obniżać ich koszt, głównie w produkcji małoseryjnej.

Stwarza warunki do przejścia na jakościowo nowy poziom — tworzenia elastycznych zautomatyzowanych systemów produkcyjnych, które umożliwiają szybką rekonfigurację w celu wykonywania operacji o różnej kolejności i charakterze działań oraz pracy przy minimalnym zaangażowaniu człowieka.

Istnieje jeszcze większe zbliżenie między człowiekiem a maszyną: coraz częściej pracują ramię w ramię i bez ogrodzenia ochronnego.

Główne cechy techniczne robotów przemysłowych są określone przez obszar zastosowania i warunki produkcji, dla których są przeznaczone.

Opis i charakterystykę nowoczesnych robotów przemysłowych zawarte są w artykułach: Roboty przemysłowe w nowoczesnej produkcji I Klasyfikacja robotów przemysłowych

Z badań wynika, że ​​robot przemysłowy zastosowany w niektórych operacjach w zależności od zmiany pracy zastępuje 1-3 pracowników, zwiększa wydajność pracy o 60-80% i zmniejsza koszty przygotowania produkcji o 45-50%.

W przypadku pracy w grupach wydajność robotów przemysłowych gwałtownie wzrasta: produktywność wzrasta co najmniej 3 do 5 razy, a w niektórych przypadkach nawet 8 do 10 razy, inwestycje kapitałowe i koszty utrzymania są relatywnie zmniejszone, intensywność i rytm produkcji są przesunięte , wzrost jakości produktu, zmniejsza się liczba odrzutów.

Przemysł motoryzacyjny przoduje: wykorzystując inteligentne rozwiązania produkcyjne i roboty przemysłowe zamiast linii montażowych, które dominowały w tradycyjnej produkcji przez ponad 100 lat.

Wśród obszarów ograniczania pracy fizycznej i ciężkiej pracy fizycznej oprócz robotów ważne miejsce zajmują także najprostsze urządzenia — manipulatoryjako środek złożonej mechanizacji produkcji.

W produkcji, gdzie nie ma potrzeby ochrony człowieka przed środowiskiem oraz częstym załadunkiem i rozładunkiem sprzętu, rozpowszechniły się manipulatory sterowane komendami, charakteryzujące się tym, że człowiek-operator sekwencyjnie włącza napędy każdego ogniwa z osobna.

Takie zrobotyzowane manipulatory są najprostsze w konstrukcji, stosunkowo niedrogie, a ich zastosowanie nie prowadzi do zmiany procesu technologicznego, ponieważ łatwo wpasowują się w istniejącą technologię. Uniwersalność, niski koszt i wysoka wydajność operacji załadunku i rozładunku to ich cechy wyróżniające.

Nowoczesne manipulatory robotów dają nowe możliwości w świecie pracy

Wiele rodzajów prac, w szczególności montaż mechaniczny, prace budowlane i wykończeniowe, podnoszenie i transport, magazynowanie i naprawy można w niedalekiej przyszłości zmechanizować wyłącznie za pomocą manipulatorów.

Według obliczeń zaspokojenie przemysłowych potrzeb robotycznych manipulatorów zmniejszy liczbę pracowników fizycznych w ponad 30 zawodach: ślusarzy o 4%, mechaników o 3, pakowaczy o 5, magazynierów o 2,5, transporterów o 3 i ładowaczy o 5 %

W wyniku innowacji sieciowych coraz więcej robotów pojawia się w sektorach produkcyjnych, które dopiero niedawno odkryły automatyzację. Przykładami tego są przemysł spożywczy, przemysł tekstylny, przemysł drzewny i przemysł tworzyw sztucznych.

Do niedawna stosowaniu standardowych typów robotów przemysłowych towarzyszył szereg środków bezpieczeństwa i zapobiegania wypadkom. Pod tym względem zupełnie rewolucyjnym rozwiązaniem jest nowy typ robotów (roboty współpracujące), zwane czasem „cobotami”.

Badania i rozwój robotów współpracujących od samego początku koncentrowały się na bezpieczeństwie, a jednocześnie na możliwości integracji z liniami roboczymi z udziałem ludzi.

Nawet w ostatniej dekadzie roboty przemysłowe były na fali. Ale potem się pojawił roboty współpracujące… Istota pojęcia „współpraca” polega na tym, że potrafi współpracować z ludźmi.

Jak to może wyglądać i dlaczego nie jest niebezpieczne? Konstrukcja robota jest taka, że ​​ma ograniczoną moc i wydajność, w tym funkcję natychmiastowego zatrzymania robota po wykryciu kolizji, co można zrobić na kilka sposobów. W wielu zastosowaniach tego robota można używać bez zabezpieczeń.

Dziś producenci robotów mogą zaoferować swoim klientom typ robota, który spełnia najbardziej rygorystyczne wymagania w zakresie swoich właściwości, a jednocześnie posiada szereg innych zalet, które można wyróżnić:

• Jednoczesna obsługa z udziałem człowieka,
• oszczędzanie przestrzeni,
• łatwe ustawienie,
• wysoka wydajność,
• dokładność,
• niezawodność.

Roboty współpracujące to wciąż nowość. Możliwości ich zastosowania nie zostały jeszcze w pełni ujawnione.Obecnie coboty są najczęściej wykorzystywane w przemyśle elektronicznym, ale ich możliwości z powodzeniem zostały zastosowane również w innych gałęziach przemysłu. Dzięki swojej elastyczności i łatwości obsługi znajdą swoje miejsce również w branży logistycznej i usługowej. Z naszych badań wynika, że ​​do 2024 r. te obszary niezwiązane z produkcją będą odpowiadać za 21,3% sprzedaży cobotów. Nasze przyjazne małe coboty mają potencjał znacznego wzrostu w porównaniu z innymi typami robotów!

— Jan Zhang, dyrektor generalny Interact Analysis

Jeśli pracownik wykonuje powtarzalne zadanie przez wiele godzin dziennie, często stosunkowo łatwo jest wymienić robota współpracującego w stosunkowo krótkim czasie, dzięki prostemu programowaniu i konfiguracji oraz bez wszystkich środków bezpieczeństwa wymaganych w przypadku tradycyjnych robotów przemysłowych.

Z tych samych powodów robot współpracujący jest również znacznie bardziej przystępny cenowo (nie tylko koszt robota jest niższy, ale także koszt instalacji poprzez wyeliminowanie czasu potrzebnego na konserwację i konfigurację wyposażenia celi zrobotyzowanej), a zatem łatwiej jest uzasadnić materialnie.

Najlepszymi przykładami udanego wdrożenia takich robotów są zakłady produkcyjne, gdzie jest kilka stanowisk realizujących ten sam typ procesów, np. procesy technologiczne z wieloma maszynami CNC.

Obecnie tworzenie i wdrażanie robotyki należy uznać za jeden z priorytetowych obszarów rozwoju przemysłu.

Ponad tysiąc firm zajmuje się rozwojem i produkcją robotów przemysłowych. Wszystkie duże firmy zaczynają inwestować w roboty przemysłowe.Powstają nowe firmy specjalizujące się w tych produktach, a także firmy pośredniczące we wprowadzaniu robotów przemysłowych.

We wszystkich krajach rozwiniętych powstały krajowe stowarzyszenia robotyki przemysłowej, aw niektórych krajach prace w tej dziedzinie zostały podniesione do rangi programu państwowego.

W Rosji powstało National Association of Robotics Market Participants (NAURR), którego celem jest rozwój rynku robotyki, poszerzanie kontaktów międzynarodowych oraz popularyzacja robotyki.