Průmyslové roboty a výhody jejich implementace ve výrobě, význam robotiky

Svět se stává stále více digitálním a progresivním. Dá se to soudit například podle toho, že počet robotů instalovaných v průmyslu po celém světě se za posledních deset let více než ztrojnásobil.

Robotika je nový nástroj pro komplexní mechanizaci a automatizaci výroby, technologie nejnovějších generací, poskytující nejvyšší efektivitu.

Robotika je nový komplexní vědeckotechnický směr zahrnující vývoj, tvorbu a využití manipulátory, roboty a robotické technologické komplexy, jakož i související organizační, socioekonomické a psychologické aspekty, které vyžadují nový vědecký přístup. Úspěšná práce v různých oborech postupně prokazuje své přednosti.

Robotická automatizace pro produktivitu, flexibilitu a bezpečnost

Myšlenka nahradit lidskou práci stroji je známá již od starověku.Průmyslový robot je dalším krokem ve vývoji flexibilní automatizace pro optimalizaci výroby, se schopností nejen neustále opakovat stejné operace se zaručenou přesností, ale také s možností jednoduchého přeprogramování v případě změny výrobního programu uživatele. .

Koncepce začíná jednoduchými pracovišti, kde je robot vybaven polohovacím zařízením pro umístění těles a polohování dílů do dvou a více stanic, až po celou robotickou výrobní linku, kde je funkce těles včetně nakládání a vykládání dílů řízena robotů.

Důležitými pomocníky ve světě moderní automatizace jsou dnes hojně používané asistenční systémy, jako jsou zobrazovací systémy nebo kamery, které umožňují robotům odstraňovat a manipulovat s velkými díly.

Spolehlivost robotů, jejich software, vysoký výkon a snadná obsluha jsou však nezbytnými předpoklady pro správné fungování těchto zařízení a systémů.

Úroveň a způsoby automatizace výroby výrazně závisí na jejím typu a měřítku, a pokud je v hromadné a velkosériové výrobě nejvíce opodstatněné použití automatických linek, pak ve středněsériové a malosériové a kusové výrobě komplexní automatizace umožnil příchod počítačů, CNC strojů a průmyslových robotů.

Na základně technologické zařízení s digitálním ovládáním a sestavovat průmyslové roboty, multiproduktové řady, sekce, dílny nazývané flexibilní automatizovaná výroba.

Hlavním principem výstavby takových flexibilních výrobních zařízení je modularita.Agilní automatizace výroby se vyvinula z jednoduché na komplexní – původně navrženou a implementovanou flexibilní výrobní moduly (PMM), jsou postaveny na jejich základě flexibilní výrobní komplexy (HPC) a nakonec flexibilní automatizovaná výroba (HAP).

Roboty nové generace se snadněji instalují a programují a zároveň snáze spolu komunikují

Jejich dalším rozvojem je vznik téměř opuštěné automatické výroby, kde je flexibilní automatizovaná výroba doplněna o počítačově navrženou výrobu vyráběných produktů (CAD) a technologickou přípravu jejich výroby, plánování a řízení expedice (ACS).

Hlavní konstrukční jednotkou flexibilních výrobních modulů jakékoli složitosti jsou robotické technologické komplexy (RTC), který může být tvořen na bázi jednoho průmyslového robota zajišťujícího individuální nebo skupinovou údržbu připojeného zařízení nebo kompletního cyklu zpracování produktu (například svařování), nebo na bázi několika průmyslových robotů provádějících vzájemně propojené operace.

Všestrannost většiny průmyslových robotů umožňuje jejich široké využití jako součásti robotických technologických komplexů pro různé druhy výroby.

Pokroky v robotické technologii pohánějí rostoucí využívání robotů

Intenzivní zavádění průmyslové robotiky nyní i v budoucnu je způsobeno řadou důvodů.

Především vznik a plošné zavádění průmyslových robotů a manipulátorů, které umožňují zintenzivnit různé technologické procesy a operace, vyloučit použití manuální málo kvalifikované a monotónní práce, zejména v obtížných, nebezpečných a pro lidi škodlivých podmínkách. .

Průmysl by měl v příštích letech zajistit výrazný nárůst výroby zaváděním nových typů zařízení a progresivních technologií. Přestože podíl ruční práce v průmyslu poklesl, na světě dnes stále pracuje milion lidí.

Četné studie pracovních podmínek ukazují, že asi 30 % pracovníků je nepříznivě ovlivněno hlukem, 30 % musí pracovat podle přísně regulovaného režimu, 25 % je vystaveno vlhku, teplu nebo chladu, 20 % pracuje ve fyzicky nepohodlných pozicích nebo pod podmínky kouře a výparů. 20 % je nuceno vyvíjet velké fyzické úsilí a 15 % pracuje v noci.

Tyto stresory často působí v kombinaci; proto je asi 40 % pracovníků současně ovlivněno dvěma a asi 25 % třemi nebo více faktory. Zavedení robotiky tedy přináší výrazné snížení podílu manuální, těžké, škodlivé a únavné práce. (sociální faktor).

Průmyslové roboty mohou provádět úkoly, které dříve mohli provádět pouze lidé

Kromě toho se změnil charakter výroby — asi 80 % výrobků se vyrábí v malých sériích. Automatizace výroby se proto stává jednou ze zásadních pák pro zvýšení produktivity práce v malosériové výrobě. (ekonomický faktor).

Robotika umožňuje řešit problémy dvou a třísměnné práce, zvýšit vytížení zařízení a rytmus jeho práce, zlepšit kvalitu výrobků a snížit jejich náklady, zejména v malosériové výrobě.

Vytváří předpoklady pro přechod na kvalitativně novou úroveň — vytváření flexibilních automatizovaných výrobních systémů, které umožňují rychlou rekonfiguraci pro provádění operací s různými sekvencemi a povahou akcí a práci s minimálním zapojením člověka.

Mezi člověkem a strojem dochází k ještě většímu sblížení: stále více pracují ruku v ruce a bez ochranného plotu.

Hlavní technické vlastnosti průmyslových robotů jsou dány oblastí použití a výrobními podmínkami, pro které jsou určeny.

Popis a vlastnosti moderních průmyslových robotů jsou obsaženy v článcích: Průmyslové roboty v moderní výrobě a Klasifikace průmyslových robotů

Studie ukazují, že při použití v určitých provozech průmyslový robot v závislosti na pracovní směně nahradí 1-3 pracovníky, zvýší produktivitu práce o 60-80% a sníží náklady na přípravu výroby o 45-50%.

Při použití ve skupinách se efektivita průmyslových robotů prudce zvyšuje: produktivita se zvyšuje nejméně 3 až 5krát a v některých případech 8 až 10krát, kapitálové investice a náklady na údržbu se relativně snižují, intenzita a rytmus výroby se posouvá , zvýšení kvality produktu, snížení počtu zmetků.

Automobilový průmysl jde v čele: používá inteligentní výrobní řešení a průmyslové roboty namísto montážních linek, které dominují tradiční výrobě již více než 100 let.

Mezi oblastmi snižování manuální a těžké fyzické práce mají kromě robotů důležité místo také nejjednodušší zařízení — manipulátoryjako prostředek komplexní mechanizace výroby.

Ve výrobě, kde není potřeba chránit člověka před okolím a častým nakládáním a vykládáním zařízení, se rozšířily příkazově řízené manipulátory vyznačující se tím, že lidská obsluha postupně zapíná pohony každého článku zvlášť.

Takové robotické manipulátory jsou designově nejjednodušší, relativně levné a jejich použití nevede ke změně technologického postupu, protože snadno zapadají do stávající technologie. Všestrannost, nízká cena a vysoká efektivita při operacích nakládání a vykládání jsou jejich charakteristické vlastnosti.

Moderní robotické manipulátory poskytují nové příležitosti ve světě práce

Mnoho druhů prací, zejména strojní montáž, konstrukce a dokončovací práce, zvedání a přeprava, skladování a opravy, lze v blízké budoucnosti mechanizovat výhradně pomocí manipulátorů.

Splnění průmyslových potřeb robotických manipulátorů podle propočtů sníží počet manuálních pracovníků ve více než 30 profesích: zámečníci o 4 %, opraváři o 3, baliči o 5, skladníci o 2,5, dopravci o 3 a nakladači — o 5 %

V důsledku síťových inovací se stále více robotů objevuje ve výrobních odvětvích, které objevily automatizaci teprve nedávno. Příkladem je potravinářský průmysl, textilní průmysl, dřevozpracující průmysl a plastikářský průmysl.

Donedávna doprovázela používání standardních typů průmyslových robotů řada bezpečnostních a preventivních opatření. V tomto ohledu je zcela revolučním řešením nový typ robotů (kolaborativní roboti), někdy nazývaní „coboti“.

Výzkum a vývoj kolaborativních robotů se od počátku zaměřoval na bezpečnost a zároveň na možnost jeho integrace do pracovních linek s lidskou obsluhou.

I v posledním desetiletí byli průmysloví roboti na hraně. Ale pak se to objevilo kolaborativní roboty… Podstata pojmu „spolupráce“ znamená, že může spolupracovat s lidmi.

Jak to může vypadat a proč to není nebezpečné? Konstrukce robota je taková, že má omezený výkon a výkon, včetně funkce, která okamžitě zastaví robota, když je detekována kolize, což lze provést několika způsoby. V mnoha aplikacích může být tento robot použit bez bezpečnostní ochrany.

Výrobci robotů dnes mohou svým zákazníkům nabídnout typ robota, který svými vlastnostmi splňuje ty nejpřísnější požadavky a zároveň má řadu dalších výhod, které lze vyzdvihnout:

• Simultánní provoz s lidskou obsluhou,
• šetření místa,
• snadné nastavení,
• vysoký výkon,
• přesnost,
• spolehlivost.

Kolaborativní roboti jsou stále novinkou. Možnosti jejich uplatnění ještě nejsou zcela odhaleny.V současnosti jsou coboti nejvíce využíváni v elektronickém průmyslu, ale jejich schopnosti byly úspěšně aplikovány i v jiných odvětvích. Díky své flexibilitě a snadnému použití najdou své místo i v odvětví logistiky a služeb. Náš výzkum ukazuje, že tyto nevýrobní oblasti budou do roku 2024 tvořit 21,3 % prodeje cobotů. Naši přátelští malí coboti mají potenciál výrazně růst ve srovnání s jinými typy robotů!

— Jan Zhang, generální ředitel společnosti Interact Analysis

Pokud pracovník vykonává opakující se úkol mnoho hodin denně, je často relativně snadné vyměnit kolaborativního robota v relativně krátkém čase, a to díky jednoduchému programování a konfiguraci a bez všech bezpečnostních opatření, která jsou u tradičních průmyslových robotů vyžadována.

Ze stejných důvodů je kolaborativní robot také mnohem dostupnější (nejen náklady na robota jsou nižší, ale také náklady na instalaci díky eliminaci času potřebného na údržbu a konfiguraci zařízení robotické buňky), a proto je snazší jej ospravedlnit finančně.

Nejlepší příklady úspěšné implementace takových robotů jsou ve výrobních provozech, kde je několik stanic provádějících stejný typ procesů, například technologické procesy s více CNC stroji.

V současnosti by měla být tvorba a implementace robotiky uznávána jako jedna z prioritních oblastí průmyslového rozvoje.

Vývojem a výrobou průmyslových robotů se zabývá více než tisícovka firem. Všechny velké společnosti začínají investovat do průmyslových robotů.Vznikají nové společnosti specializující se na tyto produkty a také zprostředkovatelské společnosti pro zavádění průmyslových robotů.

Ve všech vyspělých zemích byly ustaveny národní asociace pro průmyslovou robotiku a v některých zemích byla práce v této oblasti povýšena na státní program.

V Rusku vznikla Národní asociace účastníků trhu robotiky (NAURR), jejímž účelem je rozvoj trhu robotiky, rozšiřování mezinárodních vztahů a popularizace robotiky.