Революция коллаборативных роботов: будущее умных фабрик

(Дэн Три) - Гигантские машины больше не заперты в стеклянных клетках: новое поколение роботов приходит на фабрики в качестве «коллег».

Коллаборативные роботы — новый рычаг повышения эффективности производства

В мире происходит тихая, но глубокая революция в производстве.

Не гигантские роботы, запертые в стеклянных клетках, как раньше, а разумные роботы-«коллеги», способные безопасно и эффективно работать бок о бок с людьми. Это уже не научная фантастика, а реальность, происходящая прямо на наших глазах.

Согласно последнему отчету McKinsey & Company, мировой рынок промышленных роботов достиг рекордной стоимости новых установок в 16,5 млрд долларов США, при этом на заводах по всему миру работает более 4,28 млн роботов.

Эта цифра не только отражает активный рост отрасли, но и сигнализирует о новой эре, в которой роботы больше не являются роскошью, доступной только крупным корпорациям.

Самое большое отличие современной волны роботов от предыдущих поколений — это способность «сотрудничать» с людьми.

Эти «коллаборативные» роботы предназначены для совместной работы с рабочими, но не для полной замены человеческого труда, а для поддержки и повышения производительности. Благодаря передовым датчикам и интеллектуальным системам управления они могут обнаруживать присутствие людей и соответствующим образом корректировать свои движения, обеспечивая абсолютную безопасность.

Рынок коллаборативных роботов растёт впечатляющими темпами. Ожидается, что объём рынка, составивший 2,14 млрд долларов в 2024 году, к 2030 году достигнет 11,64 млрд долларов, что соответствует среднегодовому темпу роста (CAGR) до 31,6%.

Эта цифра отражает растущий спрос со стороны предприятий на гибкие и простые в развертывании решения по автоматизации.

От пилота до полномасштабного проекта

Одной из самых сложных задач для предприятий является не развертывание пилотных роботов, а масштабирование приложения.

По данным опроса McKinsey, около 40% руководителей заявили, что, хотя их пилотные проекты в области робототехники были интересными и вызывали большой интерес в производстве, их реальная ценность для бизнеса оставалась неясной.

Рынок коллаборативных роботов растёт впечатляющими темпами (Фото: Genedge).

Это не означает, что роботы неэффективны, а скорее, что подход к ним — это подход. Вместо того, чтобы рассматривать роботов как инструмент, который можно купить и использовать, компаниям следует задуматься о создании комплексных возможностей автоматизации. Это значительный сдвиг в мышлении: от инвестиций в оборудование к развитию операционных возможностей.

«Главное отличие заключается в том, что традиционная автоматизация — это универсальное решение для одной области применения», — говорит Уджвал Кумар из Teradyne Robotics. «Новое поколение роботов с искусственным интеллектом предлагает стандартные продукты, предназначенные для решения различных задач. Их можно развернуть для решения различных задач благодаря программному обеспечению и некоторым сквозным инструментальным различиям».

Это означает, что вместо необходимости в 100 000 различных конфигураций, как это было раньше, компании Universal Robots теперь достаточно всего 6 конфигураций для обслуживания 100 000 установок коллаборативных роботов по всему миру.

Это ключ к значительному снижению общей стоимости владения новым поколением автоматизации.

ИИ — душа нового поколения роботов

Тенденция к интеграции искусственного интеллекта в роботов набирает силу. Используя различные технологии ИИ, роботы могут выполнять различные задачи более эффективно.

Аналитический ИИ позволяет роботам обрабатывать и анализировать большие объёмы данных, собираемых их датчиками. Это помогает контролировать изменчивость и непредсказуемость условий эксплуатации на открытом воздухе, в условиях производства с высокой номенклатурой и малыми объёмами производства, а также в общественных местах.

Например, роботы, оснащенные системами компьютерного зрения, анализируют выполненные ранее задачи, чтобы выявить закономерности и оптимизируют свои операции для большей точности и скорости.

Системы компьютерного зрения играют важную роль в производстве роботов (Фото: New Ocean).

Производители роботов и микросхем в последнее время инвестируют в разработку специализированного оборудования и программного обеспечения, имитирующего реальные условия. Этот физический искусственный интеллект позволяет роботам обучаться в виртуальных средах и действовать, основываясь на опыте, а не на жёстком программировании.

«Наша цель — создать универсальных роботов, которые смогут перемещаться везде, куда могут идти люди, понимать и гармонично управлять своим окружением», — объясняет Марк Терманн из Boston Dynamics.

И только когда робот способен выполнять все три эти функции, он становится по-настоящему многоцелевым. Последние 30 лет мы работали над тем, чтобы робот мог «пройти куда угодно», и достигли в этом значительных успехов. Теперь наши роботы могут пройти практически везде, где может пройти человек.

Следующие две задачи, которые они пытаются решить, — это семантическое понимание и манипуляция. Именно этому они уделяют большую часть своего времени.

Это основные строительные блоки для масштабных разработок, которые, как предсказывают специалисты, будут созданы для такого типа роботов.

Технология, меняющая правила игры

Еще одним важным прорывом в области робототехники является технология Digital Twin.

Цифровые двойники — это виртуальные копии физических систем, которые отражают их реальные аналоги в режиме реального времени. Эти модели используют данные с датчиков и машин для имитации поведения и производительности своих физических аналогов.

Предоставляя детальное цифровое представление, цифровые двойники обеспечивают непрерывный мониторинг, анализ и оптимизацию воспроизводимых ими систем. Эта технология особенно ценна для снижения рисков, связанных с внедрением роботов.

Как отмечает Уджвал Кумар: «Благодаря цифровому двойнику некоторые из упомянутых вами рисков исчезают. Теперь вы можете развернуть новую автоматизированную систему в виртуальном мире, протестировать её, усовершенствовать, а затем из того же цифрового двойника загрузить код в производственную среду».

Цифровой двойник — это виртуальная копия физических систем, которая отображает их реальные аналоги в режиме реального времени (Фото: Future).

Это позволяет компаниям моделировать и оптимизировать производственные системы с помощью Digital Twin до осуществления реальных капиталовложений. Компании могут ожидать окупаемости инвестиций в течение одного-трёх лет и минимизировать риск интеграции с существующими ИТ- и ОТ-системами, что делает внедрение робототехники более плавным.

Одной из растущих тенденций в робототехнике, которая продолжит развиваться в этом году и в дальнейшем, является разработка мобильного манипулятора, широко известного как MoMa.

Эти промышленные роботы являются результатом объединения задач, выполняемых роботизированными руками, таких как захват, подъем или перемещение объектов, со способностью роботов ориентироваться в пространстве.

MoMa состоит из автономного мобильного робота (AMR), интегрированного с роботизированной рукой, оснащенной соответствующими инструментами.

Мобильные роботы-манипуляторы могут выполнять заранее определённые производственные задачи на оборудовании или извлекать компоненты с производственной линии или склада. Такая гибкость позволяет автоматизировать транспортировку материалов в любую точку, выводя управление производством и складированием на новый уровень эффективности.

Такая мобильность не только расширяет рабочий диапазон роботов, но и позволяет им адаптироваться к изменяющимся планировкам завода и отвечать требованиям гибкого мобильного производства.

Вместо того чтобы фиксироваться в одном месте, MoMa можно гибко развертывать в соответствии с потребностями бизнеса, оптимизируя использование ресурсов и повышая общую эффективность.

Одним из самых больших препятствий для внедрения робототехники всегда были высокие первоначальные инвестиционные затраты, особенно для малого и среднего бизнеса (Фото: ITG Technology).

Одним из самых больших препятствий на пути внедрения робототехники всегда были высокие первоначальные инвестиционные затраты, особенно для малого и среднего бизнеса.

Роботы как услуга (RaaS) меняет ситуацию, позволяя компаниям внедрять роботов по подписке или в аренду вместо их прямой покупки.

Модель RaaS обладает рядом преимуществ, включая масштабируемость, устойчивость и гибкость, что делает ее идеальным выбором для поисково-спасательных операций, мониторинга окружающей среды, производства, сельского хозяйства и освоения космоса.

RaaS помогает компаниям масштабировать локальное производство без крупных рисков, связанных с капиталом, фактически «давая возможность производителям, которые производят продукцию недалеко от дома, переместить производство ближе к своим потребительским рынкам, не жертвуя при этом экономической эффективностью».

Грядущие вызовы и возможности

Несмотря на позитивный прогноз, отрасль робототехники по-прежнему сталкивается со значительными трудностями. Одним из главных препятствий является дефицит квалифицированных кадров.

В настоящее время у рабочей силы не хватает опыта для внедрения и управления автономными роботами. Хотя это и привело к дефициту рабочей силы, один из способов решения этой проблемы — сделать роботов более доступными с помощью целевых образовательных программ и тренингов, которые позволят работникам получить необходимые навыки.

Технологический прогресс опережает современные системы образования и обучения. Работники часто оказываются неподготовленными к работе с современными роботизированными системами — от программирования до обслуживания.

Этот дисбаланс замедляет внедрение автоматизации и усугубляет нехватку рабочей силы, поскольку компании испытывают трудности с поиском квалифицированного персонала.

Для решения этой проблемы необходимо обновить образовательные программы, включив в них передовые технологии робототехники и автоматизации.

Отраслевые партнёрства могут обеспечить практическое обучение и реальный опыт посредством стажировок и ученичества. Как отмечает Ани Келкар из McKinsey: «Когда мы опрашивали руководителей о препятствиях, 61% из них сообщили, что одним из главных препятствий было то, что даже если они находили хороший бизнес-план, у них просто не было внутренних ресурсов для его реализации».

Нынешним сотрудникам не хватает опыта для развертывания и управления автономными роботами (Фото: Mecalux).

Для успешного внедрения роботов компаниям необходимо изменить свой подход, перестав фокусироваться на чистой эффективности и отдавая приоритет гибкости.

Уджвал Кумар советует руководителям переосмыслить автоматизацию с точки зрения гибкости, а не только эффективности. Традиционные инструменты автоматизации были разработаны для крупносерийного производства с низкой изменчивостью. Но современный рынок требует гибкости.

Социальные и трудовые последствия

Распространенной проблемой, связанной с роботами, является их способность заменить человеческий труд. Однако в реальности роботы, особенно коллаборативные, призваны в первую очередь дополнять человеческий труд, а не полностью его заменять.

«Речь идёт не о замене людей, — подчёркивает Ани Келкар. — Речь идёт о том, чтобы сделать работу более безопасной, гибкой и осмысленной; это освобождает сотрудников для более важных задач. Существует множество повторяющихся задач, которые не позволяют в полной мере использовать навыки наших сотрудников».

Автоматизация этих задач с одновременным инвестированием в наращивание потенциала помогает повысить квалификацию персонала и подготовиться к будущему операций.

Фактически, по данным Deloitte Consulting, к 2025 году в производственной сфере может появиться 2 миллиона новых рабочих мест. Это отражает тенденцию: роботы создают больше рабочих мест, чем сокращают, особенно в сферах инжиниринга, технического обслуживания, программирования и системных операций.

Проблемы с рабочей силой, включая старение населения и снижение интереса к работе на производстве, стимулируют внедрение роботов.

Например, в США не хватает 400 000 сварщиков, а в Европе в 2020 году было зарегистрировано более 200 000 вакансий в сфере строительства.

Роботы устраняют эти пробелы, выполняя повторяющиеся трудоемкие задачи, что делает их ценными активами как для малого, так и для крупного бизнеса.

Новые технологические перспективы в будущем

Робототехника движется к новым прорывам. Генеративный ИИ интегрируется в роботов для создания более интеллектуального и адаптивного поведения.

Цель этих проектов — создать «момент ChatGPT» для физического ИИ, когда роботы смогут понимать окружающую среду и взаимодействовать с ней так же естественно, как люди.

Передовые сенсорные технологии делают роботов более чувствительными к окружающей среде.

Разрабатываются бионические датчики, способные обеспечить такую ​​же чувствительную чувствительность, как человеческая кожа. Достижения в области технологий захватов используют биологические механизмы для достижения высокой силы захвата практически без потребления энергии.

Коллективная робототехника открывает возможность развертывания множества небольших роботов, работающих совместно для выполнения сложных задач.

Такой подход обеспечивает ряд преимуществ, включая масштабируемость, устойчивость и гибкость, что делает групповую робототехнику идеальным выбором для поисково-спасательных операций, мониторинга окружающей среды, производства, сельского хозяйства и освоения космоса.

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