Rewolucja robotów współpracujących: przyszłość inteligentnej fabryki

(Dan Tri) - Już nie gigantyczne maszyny zamknięte w szklanych klatkach, ale nowa generacja robotów wchodzi do fabryk jako „koledzy”.

Roboty współpracujące – nowy sposób na zwiększenie efektywności produkcji

Świat jest świadkiem cichej, ale głębokiej rewolucji w przemyśle wytwórczym.

Nie gigantyczne roboty zamknięte w szklanych klatkach jak kiedyś, ale inteligentni, robotyczni „koledzy”, którzy mogą bezpiecznie i skutecznie współpracować z ludźmi. To już nie science fiction, ale rzeczywistość dziejąca się na naszych oczach.

Według najnowszego raportu McKinsey & Company, globalny rynek robotów przemysłowych osiągnął rekordową wartość 16,5 miliardów dolarów pod względem nowych instalacji, a w fabrykach na całym świecie pracuje ponad 4,28 miliona robotów.

Liczba ta nie tylko odzwierciedla dynamiczny rozwój branży, ale również zapowiada nową erę, w której roboty nie będą już rozwiązaniem luksusowym, zarezerwowanym dla dużych korporacji.

Największą różnicą między obecną falą robotów a poprzednimi generacjami jest umiejętność „współpracy” z ludźmi.

Te „współpracujące” roboty zostały zaprojektowane do pracy ramię w ramię z pracownikami, nie po to, by całkowicie zastąpić pracę ludzką, lecz by wspierać i zwiększać produktywność. Dzięki zaawansowanym czujnikom i inteligentnym systemom sterowania potrafią wykrywać obecność ludzi i odpowiednio dostosowywać swoje ruchy, zapewniając absolutne bezpieczeństwo.

Rynek robotów współpracujących dynamicznie rośnie. Z 2,14 mld dolarów w 2024 roku, do 2030 roku ma osiągnąć wartość 11,64 mld dolarów, co odpowiada średniorocznej stopie wzrostu (CAGR) na poziomie 31,6%.

Liczba ta odzwierciedla rosnące zapotrzebowanie przedsiębiorstw na elastyczne i łatwe do wdrożenia rozwiązania automatyzacyjne.

Od pilota do pełnej skali

Jednym z największych wyzwań, z jakimi mierzą się firmy, nie jest wdrażanie robotów pilotażowych, lecz skalowanie aplikacji.

Według badania McKinsey, około 40% dyrektorów stwierdziło, że chociaż ich pilotażowe projekty robotyki były ekscytujące i wzbudziły duże zainteresowanie w sektorze produkcyjnym, faktyczna wartość biznesowa tych projektów nie była jasna.

Rynek robotów współpracujących rozwija się w imponującym tempie (zdjęcie: Genedge).

Nie oznacza to, że roboty nie są skuteczne, ale raczej, że podejście jest podejściem. Zamiast postrzegać roboty jako narzędzie do kupienia i użytkowania, firmy muszą pomyśleć o budowaniu całościowych możliwości automatyzacji. To znacząca zmiana sposobu myślenia – z inwestowania w sprzęt na rozwijanie możliwości operacyjnych.

„Największą różnicą jest to, że tradycyjna automatyzacja to uniwersalne rozwiązanie dla jednego zastosowania” – mówi Ujjwal Kumar z Teradyne Robotics. „Nowa generacja robotów z obsługą sztucznej inteligencji oferuje standardowe produkty, które obsługują wiele zastosowań. Można je wdrażać w wielu aplikacjach za pomocą oprogramowania i pewnych kompleksowych różnic w oprzyrządowaniu”.

Oznacza to, że zamiast 100 000 różnych konfiguracji, jak w przypadku poprzedniej technologii, Universal Robots potrzebuje teraz tylko 6 konfiguracji do obsługi 100 000 instalacji robotów współpracujących na całym świecie.

To jest klucz do radykalnego obniżenia całkowitego kosztu posiadania nowej generacji automatyki.

AI – dusza nowej generacji robotów

Trend integracji sztucznej inteligencji z robotami staje się coraz silniejszy. Wykorzystując różne technologie AI, roboty mogą wykonywać wiele zadań wydajniej.

Analityczna sztuczna inteligencja umożliwia robotom przetwarzanie i analizowanie dużych ilości danych gromadzonych przez ich czujniki. Pomaga to w zarządzaniu zmiennością i nieprzewidywalnością w środowiskach zewnętrznych, w produkcji o dużej różnorodności/niskiej skali oraz w miejscach publicznych.

Przykładowo roboty wyposażone w systemy przetwarzania obrazu analizują wykonane wcześniej zadania, aby identyfikować wzorce i optymalizować swoje działania w celu uzyskania większej dokładności i szybkości.

Systemy przetwarzania obrazu odgrywają ważną rolę w produkcji robotów (zdjęcie: New Ocean).

Producenci robotów i układów scalonych inwestują ostatnio w rozwój specjalistycznego sprzętu i oprogramowania symulującego rzeczywiste warunki. Ta fizyczna sztuczna inteligencja pozwala robotom szkolić się w wirtualnych środowiskach i działać w oparciu o doświadczenie, a nie sztywne programowanie.

„Naszym celem jest stworzenie wszechstronnych robotów, które będą mogły dotrzeć wszędzie tam, gdzie docierają ludzie, a także rozumieć i harmonijnie manipulować swoim otoczeniem” – wyjaśnia Marc Theermann z Boston Dynamics.

Dopiero gdy potrafią wykonywać wszystkie te trzy czynności, mamy do czynienia z robotem wielofunkcyjnym. Przez ostatnie 30 lat pracowaliśmy nad tym, aby „dotrzeć wszędzie” i staliśmy się w tym całkiem dobrzy. Teraz nasze roboty mogą dotrzeć niemal wszędzie, gdzie tylko człowiek.

Kolejne dwa wyzwania, które próbują rozwiązać, to rozumienie semantyki i manipulacja. To właśnie na tym spędzają większość czasu.

Oto podstawowe elementy składowe przewidywanej przez ludzi skali masowych zastosowań tego typu robotów.

Przełomowa technologia

Kolejnym ważnym przełomem w dziedzinie robotyki jest technologia Digital Twin.

Cyfrowe bliźniaki to wirtualne repliki systemów fizycznych, które odzwierciedlają w czasie rzeczywistym swoje rzeczywiste odpowiedniki. Modele te wykorzystują dane z czujników i maszyn do symulacji zachowania i wydajności swoich fizycznych odpowiedników.

Zapewniając szczegółową reprezentację cyfrową, Cyfrowe Bliźniaki umożliwiają ciągłe monitorowanie, analizę i optymalizację replikowanych systemów. Technologia ta jest szczególnie cenna w ograniczaniu ryzyka związanego z wdrażaniem robotów.

Jak zauważa Ujjwal Kumar: „Dzięki Cyfrowemu Bliźniakowi niektóre z ryzyk, o których mówisz, znikają. Teraz możesz wdrożyć nowy zautomatyzowany system w wirtualnym świecie, przetestować go, udoskonalić, a następnie z tego samego Cyfrowego Bliźniaka możesz pobrać kod do środowiska produkcyjnego”.

Cyfrowy bliźniak to wirtualna replika systemów fizycznych, która w czasie rzeczywistym odzwierciedla ich odpowiedniki w świecie rzeczywistym (zdjęcie: Future).

Pozwala to firmom symulować i optymalizować systemy produkcyjne za pomocą Digital Twin przed dokonaniem faktycznej inwestycji kapitałowej. Firmy mogą spodziewać się zwrotu z inwestycji w ciągu jednego do trzech lat i zminimalizować ryzyko integracji z istniejącymi systemami IT i OT, co usprawnia proces wdrażania robotyki.

Coraz ważniejszym trendem w robotyce, który będzie się rozwijał w tym i kolejnych latach, jest rozwój Mobilnego Manipulatora, powszechnie znanego jako MoMa.

Tego rodzaju roboty przemysłowe powstały w wyniku połączenia zadań wykonywanych przez ramiona robotyczne, takich jak chwytanie, podnoszenie i przenoszenie obiektów, ze zdolnością robotów do poruszania się w przestrzeni.

MoMa składa się z autonomicznego robota mobilnego (AMR) zintegrowanego z ramieniem robota wyposażonym w odpowiednie narzędzia.

Mobilne roboty manipulatorowe mogą wykonywać predefiniowane zadania produkcyjne na sprzęcie lub pobierać komponenty z linii produkcyjnej lub magazynu. Ta elastyczność umożliwia zautomatyzowany transport materiałów w dowolne miejsce, wprowadzając nowy poziom efektywności w zarządzaniu produkcją i magazynowaniem.

Mobilność ta nie tylko zwiększa zasięg działania robotów, ale także pozwala im dostosowywać się do zmieniających się układów fabryk i spełniać wymagania elastycznej, mobilnej produkcji.

Zamiast być trwale zlokalizowanym w jednym miejscu, MoMa można wdrażać elastycznie, w zależności od potrzeb przedsiębiorstwa, optymalizując wykorzystanie zasobów i zwiększając ogólną wydajność.

Jedną z największych barier utrudniających wdrażanie robotyki zawsze były wysokie początkowe koszty inwestycyjne, zwłaszcza dla małych i średnich przedsiębiorstw (zdjęcie: ITG Technology).

Jedną z największych barier utrudniających wdrażanie robotyki zawsze były wysokie początkowe koszty inwestycyjne, zwłaszcza dla małych i średnich przedsiębiorstw.

Roboty jako usługa (RaaS) zmieniają tę sytuację, umożliwiając firmom wdrażanie robotów w ramach modelu subskrypcji lub wynajmu zamiast ich bezpośredniego zakupu.

Model RaaS oferuje szereg zalet, w tym skalowalność, odporność i elastyczność, dzięki czemu jest idealnym wyborem w przypadku misji poszukiwawczo-ratowniczych, monitorowania środowiska, produkcji, rolnictwa i eksploracji kosmosu.

RaaS pomaga firmom zwiększać skalę lokalnej produkcji bez dużego ryzyka kapitałowego, skutecznie „umożliwiając producentom prowadzącym produkcję blisko domu przeniesienie produkcji bliżej rynków konsumenckich bez poświęcania efektywności kosztowej”.

Wyzwania i możliwości na przyszłość

Pomimo optymistycznych perspektyw, branża robotyki wciąż stoi przed poważnymi wyzwaniami. Jedną z największych barier jest luka kompetencyjna wśród obecnej siły roboczej.

Obecnej sile roboczej brakuje kompetencji niezbędnych do wdrażania i zarządzania robotami autonomicznymi. Chociaż doprowadziło to do niedoboru siły roboczej, jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest zwiększenie dostępności robotów poprzez ukierunkowane programy edukacyjne i szkoleniowe, które wyposażą pracowników w odpowiednie umiejętności.

Postęp technologiczny wyprzedził obecne ramy edukacyjne i szkoleniowe. Pracownicy często nie są przygotowani do obsługi nowoczesnych systemów robotycznych, od programowania po konserwację.

Ta nierównowaga spowalnia proces automatyzacji i pogłębia niedobory siły roboczej, gdyż przedsiębiorstwa mają trudności ze znalezieniem wykwalifikowanego personelu.

Aby rozwiązać ten problem, konieczna jest aktualizacja programów nauczania poprzez uwzględnienie zaawansowanych technologii robotyki i automatyzacji.

Partnerstwa branżowe mogą zapewnić praktyczne szkolenia i doświadczenie w praktyce poprzez staże i praktyki. Jak zauważa Ani Kelkar z McKinsey: „Kiedy przeprowadziliśmy ankietę wśród kadry kierowniczej na temat barier, 61% z nich stwierdziło, że jedną z głównych barier był fakt, że nawet jeśli znaleźli dobry biznesplan, po prostu nie mieli wewnętrznych możliwości, aby go zrealizować”.

Obecnej kadrze brakuje kompetencji niezbędnych do wdrażania i zarządzania autonomicznymi robotami (zdjęcie: Mecalux).

Aby skutecznie wdrażać roboty, firmy muszą zmienić swoje podejście – nie skupiać się wyłącznie na wydajności, ale priorytetowo traktować elastyczność.

Ujjwal Kumar radzi liderom, aby przemyśleli automatyzację przez pryzmat elastyczności, a nie tylko wydajności. Tradycyjne narzędzia automatyzacji zostały stworzone z myślą o środowiskach produkcyjnych o dużej skali produkcji i niskiej zmienności. Jednak dzisiejszy rynek wymaga zwinności.

Skutki społeczne i pracownicze

Powszechnym problemem związanym z robotami jest ich zdolność do zastąpienia pracy ludzkiej. Jednak rzeczywistość jest taka, że ​​roboty, zwłaszcza roboty współpracujące, mają przede wszystkim uzupełniać pracę ludzką, a nie całkowicie ją zastępować.

„Nie chodzi o zastępowanie ludzi” – podkreśla Ani Kelkar. „Chodzi o to, aby praca była bezpieczniejsza, bardziej elastyczna i sensowna; pozwala to pracownikom skupić się na zadaniach o większej wartości. Wiele powtarzalnych zadań nie wykorzystuje w pełni umiejętności naszych pracowników”.

Automatyzacja tych zadań przy jednoczesnej inwestycji w rozwój potencjału pomaga w unowocześnianiu kadry pracowniczej i przygotowaniu jej na przyszłość operacji.

Według Deloitte Consulting, do 2025 roku w sektorze produkcyjnym może powstać 2 miliony nowych miejsc pracy. Odzwierciedla to tendencję, zgodnie z którą roboty tworzą więcej nowych miejsc pracy niż eliminują, zwłaszcza w obszarach inżynierii, konserwacji, programowania i obsługi systemów.

Wyzwania związane z siłą roboczą, w tym starzenie się społeczeństwa i spadek zainteresowania pracą w fabrykach, przyczyniają się do wdrażania robotów.

Na przykład w Stanach Zjednoczonych brakuje 400 000 spawaczy, podczas gdy w Europie w 2020 r. było ponad 200 000 wakatów w sektorze budowlanym.

Roboty wypełniają te luki, wykonując powtarzalne, pracochłonne zadania, dzięki czemu stanowią cenne zasoby zarówno dla małych, jak i dużych przedsiębiorstw.

Nowe perspektywy technologiczne w przyszłości

Technologia robotyki zmierza w kierunku nowych przełomów. Generatywna sztuczna inteligencja jest integrowana z robotami, aby tworzyć bardziej inteligentne i adaptacyjne zachowania.

Celem tych projektów jest stworzenie „momentu ChatGPT” dla fizycznej sztucznej inteligencji, w którym roboty będą w stanie rozumieć otoczenie i wchodzić z nim w interakcje tak naturalnie jak ludzie.

Zaawansowana technologia czujników sprawia, że ​​roboty stają się bardziej wrażliwe na otoczenie.

Opracowywane są czujniki bioniczne, które zapewnią możliwości czuciowe tak delikatne jak ludzka skóra. Postęp w technologii chwytaków wykorzystuje biologię, aby osiągnąć dużą siłę chwytu przy niemal zerowym zużyciu energii.

Robotyka rojowa otwiera możliwość wykorzystania wielu małych robotów, które będą ze sobą współpracować w celu realizacji złożonych zadań.

Takie podejście oferuje szereg zalet, w tym skalowalność, odporność i elastyczność, dzięki czemu robotyka roju jest idealnym wyborem do misji poszukiwawczo-ratowniczych, monitorowania środowiska, produkcji, rolnictwa i eksploracji kosmosu.

Source: https://dantri.com.vn/cong-nghe/cuoc-cach-mang-robot-hop-tac-tuong-lai-cua-nha-may-thong-minh-20250905101445097.htm