Trendy v robotice se utváří pod vlivem pandemie

Trendy v robotice se utváří pod vlivem pandemie

Nová nečekaná rizika odhalená nástupem COVID-19 vrhla nové světlo na výhody automatizace a robotizace ve výrobě. Možná i to stálo za rozhodnutím uskutečnit tradiční konferenci ROBOTY 2021, i když v poněkud netradiční formě. Naštěstí s tradičně silným obsahem. Konference jako každý rok zkoušela mapovat trendy v robotice i přidružené automatizaci. Nikoho jistě nepřekvapí, že je utváří právě příslovečný nový normál ve výrobě. Jaké však ty aktuální trendy jsou?

I přesto, že k plnému vypnutí průmyslu doposud nedošlo – a doufejme ani nedojde – musela řada firem čelit nečekaným překážkám. Jednou z nich byl náhlý pokles lidského kapitálu ve výrobě, který způsobila pandemie přímo i nepřímo. Stejně tak se pozornost soustředila hlavně na zdraví a bezpečnost pracovníků. Zaměření na rizika COVID-19 na pracovišti tak logicky vrhlo nové světlo na výhody automatizace – zejména robotů. Jsou imunní vůči biologickým virům; ve skutečnosti je dokonce zabijí. Roboti již prokázali svoji schopnosti v přímém boji proti nákaze při dekontaminaci nemocnic a letišť, zapojili se do měření teplot nebo rozvozu jídla pro lidi v karanténě. Hlavní výhody robotiky však zůstávají na úrovni průmyslového závodu.

TIP: Chcete získat záznam z třídenní konference ROBOTY 2021? Pokračujte na www.konference-roboty.cz

Sociální distancování a kolaborativní roboty

Kolaborativní roboty, nebo zkráceně coboty, jsou schopny bezpečně pracovat v těsné blízkosti člověka. Označují se tak spolupracující roboty, které se často používají k posílení lidských pracovníků nebo k převzetí těžkých úkolů, aby lidé mohli přejít k hodnotnější a naplňující práci. Přesně tak je využívá jedna malá dílna v americkém Texaxu. V All Axis Machining navíc coboty využili jako přímý nástroj v boji proti COVID-19.

Již dříve firma vyžívala tým kolaborativních robotů, v minulosti díky jejich nasazení dokázala ve výrobě zvýšit dobu chodu vřetene z osmi na dvacet hodin denně. Tehdy ještě netušili, že přesun některých lidí z výroby do jiných operací napomůže i v současném stavu, kdy je větší koncentrace lidí na jednom místě nežádoucí.

To si uvědomovali až uprostřed probíhající pandemie, během níž svůj tým cobotů rozšířili. Cílem bylo maximalizovat vytíženost nástrojů, ale také možnost zaručit sociální distancování pracovníků na úrovni výroby. Přidali také víkendovou směnu k rozptýlení hustoty zaměstnanců. Nyní mají osm spolupracujících robotů běžících 24/7 napříč třemi směnami. Třetí směna navíc jede za vypnutých světel, což přináší další úspory. Tyto změny byly bezesporu hnány novými potřebami, které s sebou nesou dopady pandemie. Nicméně i bez ní odhaluje další možné využití robotizace i pro dobu po odlivu nebezpečí viru a podtrhují nové možnosti sílícího trendu nástupů spolupracujících robotů do výroby.

Nikoho pak nepřekvapí, že podle aktuálních statistik portálu Cobotcs World pak trh s coboty hlásí: 60 výrobců, 191 modelů a meziroční 25% růst v počtu implementací.

Roboty versus COVID-19: Roboty znovu vítězí

Paletizační úlohy na maximu

Příklad nasazení kolaborativních robotů výše je však pouze jedním z důsledků změn ve výrobách, kterou s sebou pandemie přinesla. Zatímco my stále zůstáváme pro práci i zábavu ve svých domovech, e-commerce zažívá enormní boom a požadavky na výrobce či distribuční centra jsou obrovské. Přidejme, že ruku v ruce s tím stále zápolíme s poklesem dostupné lidské práce kvůli karantén, ošetřovnému a nemožnosti využití pracovní síly ze zahraničí. Zúčastněné firmy se tak s vírou musí obracet třeba na rozšiřování systémů robotické paletizace.

Zajímavý je tady globálně větší zájem o pronájem robotických pracovníků, který je v některých případech dostupný již také v České republice. Z logiky věci tento vývoj žene těžký odhad dalšího vývoje i potřeba tyto nečekané požadavky vykrývat z provozních, nikoliv investičních rozpočtů.

Koronavirus, nesahat! Pošlete tam robot

Byla již zmíněna potřeba udržování patřičné vzdáleností pracovníků mezi sebou. Pandemie nás však uvrhla také k potřebě neustálého nošení ochranných pomůcek. Pro zajištění hygienické bezpečnosti je také klíčové minimalizovat ve výrobách styk pracovníků se zbožím. Moderní řešení robotického bin pickingu se tak stalo ideálním nástrojem.

Stejnou roli pak mohou zastat také mobilní roboty, které zažívaly svůj vzestup již před několika lety. Naplno se nyní projevuje řada dříve skrytých výhod. V součtu těch již deklarovaných se mobilní robotika může a bude těšit další oblibě. Zvlášť, když některé firmy ukázaly, že mohou být již dříve uvedeným bojovníkem proti viru v první linii. Důkazem budiž mobilní roboty předělané na dezinfekční pracovníky – klidně i na úrovni výrob.

Jedním ze segmentů, kde roboty hrály zvlášť signifikantní roli pak je masný průmysl, který se kvůli viru potýkal s velkými výpadky produkce. Kritičnost hygienicky přísných podmínek ve výrobách opět ocenila možnosti sofistikovaných řešení robotiky.

Vzdálené monitorování, spása zavřené továrny

Technologie nové generace získávají během pandemie obnovenou pozornost. Průmyslový internet věcí (IIoT), cloudová v robotice, velká data a umělá inteligence (AI) – inteligentní továrna vypadá chytřeji. Výrobci robotů a integrátoři používají tyto inovativní technologie, aby pomohli zákazníkům udržet jejich robotickou automatizaci správně fungující, i když jejich lidští správci musí pracovat na dálku.

Preventivní údržba sehrává zásadní roli pro omezení poruch zařízení, zvýšení výkonu a efektivity, maximalizaci životnosti a ochranu pracovníků před vadnými, potenciálně nebezpečnými zařízeními. Dnešní technologie IIoT přitom umožňují vzdálené monitorování preventivní a prediktivní údržby na dlani. V době, kdy je většina firem uzavřena ve svých nedobytných středověkých hradech a dostat se do nich je značně obtížné, jsou právě možnosti vzdálené pomoci pro zákazníky nejen v robotice neocenitelné.

5 trendů v robotice pro rok 2021 podle IFR

Jak bylo v úvodu článku uvedeno, celistvý přehled trendů pro letošní rok, si kladla za cíl nalézt konference Roboty 2021. V rámci té zazněla také vize na problematiku nejpovolanější instituce International Federation of Robotics (IFR). Vstupní keynote vystoupení se zhostila Dr. Susanne Bieller, generální tajemnice v IFR.

Záznam přednášky IFR za konference Roboty 2021

IFR společně se svými členy stanovila pro rok 2021 pět hlavních trendů, které považují v současné době za převládající. V následujícím textu je přímo čerpáno z podkladů Susanne Bieller z IFR.

Roboty jsou chytřejší

Rychlý vývoj v systémech 3D vidění a softwarových algoritmech zvyšuje rozsah úkolů, které jsou roboty schopny provádět samostatně. Jedním příkladem je bin picking, složitá operace, která vyžaduje, aby robot dokázal identifikovat a vybrat jednu část z koše buď podobných, nebo odlišných částí. Cílová část může být zcela, nebo částečně zakryta jinými. Jakmile je díl nalezen, software robotu zpracuje data, aby určil, jak k němu dosáhnout, a vypočítá správnou orientaci efektoru (ruka či jiný uchopovací mechanismus). Senzory v chapadle přivádějí data do softwaru robotu, který odesílá kód zpět do robotu, aby mu umožnil vyzvednout objekt, aniž by jej poškodil buď vynaložením příliš velkého tlaku, nebo příliš malým tlakem, aby objekt vyklouzl.

Během příštích 10 let budou roboty díky vývoji sémantické inteligence stále více schopny posoudit a vhodně reagovat na své prostředí. Například robot rozpozná, zda je předmět před ním člověk, nebo stroj. Bude schopen rozpoznat zamýšlený pohyb osoby – například směřující ke dveřím – a poté odpovídajícím způsobem přeplánuje cestu. Můžeme také očekávat další vývoj v rozpoznávání řeči a gest, což umožní robotům odpovídajícím způsobem reagovat na pracovníky a širokou veřejnost. Je důležité si uvědomit, že zatímco roboty budou stále více schopny rozhodovat o tom, jak nejlépe provést určitý úkol, bezpečnost bude mít vždy přednost. Zajistí ji lidská obsluha, na základě pevně zakódované vrstvy instrukcí – například stop, pokud je nějaký objekt blíže než 10 cm.

Roboty umožňují flexibilní výrobu

Výrobci a poskytovatelé logistiky jsou pod rostoucím tlakem na výrobu a odesílání menších zakázek v krátkém časovém rámci. Mnoho z nich automatizuje výrobní procesy, aby bylo možné efektivněji reagovat na nové objednávky. Některé podniky také restrukturalizují výrobu a logistiku, přecházejí z lineární výroby a logistických linek do řady standardních výrobních buněk, které lze rychle překonfigurovat podle daného úkolu. Výrobci automobilů jsou hlavní hnací silou těchto trendů, ale v budoucnu můžeme očekávat přijetí v dalších výrobních a logistických odvětvích.

Výrobci nyní automatizují výrobní linky propojením strojů – včetně robotů – navzájem i systémy plánování podnikových zdrojů. Výrobní proces lze automaticky spustit dokončeným designem produktu nebo zadáním objednávky. V takovém nelineárním rozložení výroby lze rychle rekonfigurovat kolekci malých produkčních buněk, aby prováděly části výrobního procesu. Autonomní mobilní roboty přenášejí materiály a součásti mezi buňkami, rovněž mohou aktivovat stroje v buňkách a provádět některé úkoly sami. Pomocí systému 3D strojového vidění budou mobilní roboty v budoucnu schopni provádět dohled nad kvalitou dílů při jejich přepravě, což zajistí kontrolu kvality za chodu a na konci cyklu minimalizaci odpadu i snížení nákladů.

Roboty vstupují na nové trhy

Kombinace výše popsaných nových funkcí a nižších nákladů na nastavení jsou hnací silou pro přijetí robotiky v průmyslových odvětvích a menších společnostech, které dosud neautomatizovaly.

Kromě rozmachu logistických robotů sleduje IFR zvýšenou adopci robotů ve výrobních odvětvích jako výroba potravin a farmaceutických výrobků, a také přijetí v odvětvích služeb – např. ve zdravotnictví a maloobchodu.

Páteří většiny výrobních ekonomik jsou malí a střední výrobci (MSP), ale mnoho z nich se automatizovalo pomalu. Současně ale sledujeme trend dramatické změny. V první řadě je nyní snazší programovat a přepracovávat roboty prostřednictvím intuitivních rozhraní. Zadruhé lze novou generaci kolaborativních robotů snadno integrovat do stávajících výrobních procesů společně s pracovníky – oproti automatickému přeplánování celé výrobní linky. A konečně, obchodní modely Robots as a Service, ve kterých si společnosti roboty pronajímají, nikoli kupují, odstraňují potřebu počátečních kapitálových výdajů, čímž je pro malé výrobce ještě atraktivnější učinit počáteční krok k robotizaci.

Roboty umožňují odolné dodavatelské řetězce

Obchodní válka mezi USA a Čínou, pandemie COVID-19 a Brexit zvýšily povědomí o rigidní povaze globálních dodavatelských řetězců. Roboty umožňují výrobcům zabudovat odolnost do vlastních dodavatelských řetězců. Například kolaborativní roboty, které pracují společně s lidmi a lze je rychle přepracovat, je možné využít k výrobě v obdobích špičky objednávek, kdy je pro většinu výrobců obtížné zvýšit počet zaměstnanců. Roboty také pomáhají, jak již bylo uvedeno, při plnění požadavků na sociální distancování v továrnách. A konečně, přijetí robota činí z místní výroby ekonomicky výhodnější alternativu, což dává výrobcům v rozvinutých ekonomikách větší flexibilitu při přizpůsobování dodavatelských řetězců v reakci na globální otřesy.

Snížená uhlíková stopa

Roboty přispívají ke snižování celkové uhlíkové stopy výroby tím, že minimalizují plýtvání materiálem a umožňují výrobcům optimalizovat prostor – a tím i energie spojené s osvětlením a vytápěním. Jak je uvedeno výše, roboty umožňují kratší dodavatelské řetězce, což může přispět k dalšímu významnému snížení stopy. Samotné roboty jsou také stále energeticky účinnější. Například jsou stále častěji vyráběny z lehčích, kompozitních materiálů, využívají energeticky účinné motory či převody se sníženými ztrátami třením. Mnoho z nich má úsporné režimy, když jsou v pohotovostním režimu, a také energeticky účinné řídicí a pohonné technologie. Vylepšené plánování dráhy a mapování zrychlení a pohybu na požadovaný taktovací čas také snižuje energii potřebnou k provádění úkolů. Roboty mají v neposlední řadě obvykle dlouhou životnost, kterou lze v dnešní době dokonce prodloužit, a poté do hry vstupuje navíc možnost renovace a recyklace.

Lukáš Smelík

Šéfredaktor časopisu Control Engineering Česko se soustřeďuje zejména na témata spojená s digitalizací, automatizací a robotizací průmyslu. Příspěvky se snaží odhalovat současné trendy a nálady na tuzemském i světovém trhu.