Den kollaborativa robotrevolutionen: Den smarta fabrikens framtid

(Dan Tri) – Inte längre jättemaskiner inlåsta i glasburar, en ny generation robotar kommer in i fabriker som "kollegor".

Samarbetande robotar – en ny hävstång för effektiv tillverkning

Världen bevittnar en tyst men djupgående revolution inom tillverkningsindustrin.

Inte gigantiska robotar inlåsta i glasburar som tidigare, utan intelligenta robot"kollegor" som kan arbeta tillsammans med människor säkert och effektivt. Detta är inte längre science fiction, utan en verklighet som händer mitt framför våra ögon.

Enligt den senaste rapporten från McKinsey & Company har den globala marknaden för industrirobotar nått ett rekordvärde på 16,5 miljarder dollar i nyinstallationer, med mer än 4,28 miljoner robotar i drift i fabriker runt om i världen.

Denna siffra återspeglar inte bara branschens starka tillväxt, utan signalerar också en ny era där robotar inte längre är en lyxlösning reserverad för stora företag.

Den största skillnaden mellan den nuvarande robotvågen och tidigare generationer är förmågan att "samarbeta" med människor.

Dessa "samarbetande" robotar är utformade för att arbeta tillsammans med arbetare, inte för att helt ersätta mänsklig arbetskraft utan för att stödja och förbättra produktiviteten. Med avancerade sensorer och intelligenta styrsystem kan de upptäcka människors närvaro och justera deras rörelser därefter, vilket garanterar absolut säkerhet.

Marknaden för kollaborativa robotar blomstrar med en imponerande tillväxttakt. Från 2,14 miljarder dollar år 2024 förväntas marknaden nå 11,64 miljarder dollar år 2030, vilket motsvarar en genomsnittlig årlig tillväxttakt (CAGR) på upp till 31,6 %.

Denna siffra återspeglar den växande efterfrågan från företag på flexibla och lättanvända automationslösningar.

Från pilot till fullskala

En av de största utmaningarna företag står inför är inte att driftsätta pilotrobotar, utan att skala upp applikationen.

Enligt en McKinsey-undersökning sa cirka 40 % av cheferna att även om deras robotpilotprojekt var spännande och väckte stort intresse inom tillverkningsindustrin, var det faktiska affärsvärdet oklart.

Marknaden för kollaborativa robotar blomstrar med en imponerande tillväxttakt (Foto: Genedge).

Det betyder inte att robotar inte är effektiva, utan snarare att tillvägagångssättet är ett av tillvägagångssätten. Istället för att se robotar som ett verktyg att köpa och använda, måste företag tänka på att bygga övergripande automatiseringskapacitet. Detta är ett betydande skifte i tankesättet från att investera i utrustning till att utveckla operativ kapacitet.

”Den stora skillnaden är att traditionell automatisering är en universallösning för en applikation”, säger Ujjwal Kumar från Teradyne Robotics. ”Den nya generationen AI-aktiverade robotar har standardprodukter som betjänar flera applikationer. Du kan distribuera dem till flera applikationer genom programvara och vissa skillnader i verktygslösningar.”

Det betyder att istället för att behöva 100 000 olika konfigurationer som med tidigare teknik, behöver Universal Robots nu bara 6 konfigurationer för att hantera 100 000 kollaborativa robotinstallationer världen över.

Detta är nyckeln till att dramatiskt minska den totala ägandekostnaden för den nya generationen automation.

AI - Själen hos den nya generationen robotar

Trenden att integrera artificiell intelligens i robotar blir allt starkare. Genom att utnyttja olika AI-tekniker kan robotar utföra en mängd olika uppgifter mer effektivt.

Analytisk AI gör det möjligt för robotar att bearbeta och analysera stora mängder data som samlas in av deras sensorer. Detta hjälper till att hantera variation och oförutsägbarhet i utomhusmiljöer, produktion med hög/låg volym och offentliga miljöer.

Robotar utrustade med datorseendesystem analyserar till exempel tidigare uppgifter för att identifiera mönster och optimera sina operationer för större noggrannhet och hastighet.

Datorseendesystem spelar en viktig roll i tillverkning av robotar (Foto: New Ocean).

Robot- och chiptillverkare investerar nyligen i att utveckla specialiserad hårdvara och mjukvara som simulerar verkliga miljöer. Denna fysiska artificiella intelligens gör det möjligt för robotar att träna sig själva i virtuella miljöer och arbeta baserat på erfarenhet snarare än stel programmering.

”Vår vision är att skapa mångsidiga robotar som kan ta sig vart människor än kan gå, förstå och manipulera sin omgivning i harmoni”, förklarar Marc Theermann från Boston Dynamics.

Och först när de kan göra alla tre sakerna har man verkligen en mångsidig robot. Under de senaste 30 åren har vi arbetat med att "ta sig vart som helst", och vi har blivit ganska bra på det. Nu kan våra robotar ta sig nästan vart som en människa kan.”

De två nästa utmaningarna de försöker lösa är semantisk förståelse och manipulation. Det är där de tillbringar större delen av sin tid.

Dessa är de grundläggande byggstenarna för den massiva skala som folk förutspår för den här typen av robotar.

Banbrytande teknologi

Ett annat viktigt genombrott inom robotikområdet är digital tvillingteknik.

Digitala tvillingar är virtuella replikor av fysiska system som speglar sina verkliga motsvarigheter i realtid. Dessa modeller använder data från sensorer och maskiner för att simulera beteendet och prestandan hos sina fysiska motsvarigheter.

Genom att tillhandahålla en detaljerad digital representation möjliggör digitala tvillingar kontinuerlig övervakning, analys och optimering av de system de replikerar. Denna teknik är särskilt värdefull för att minska riskerna med robotutplaceringar.

Som Ujjwal Kumar kommenterar: ”Med en digital tvilling försvinner en del av riskerna du pratar om. Nu kan du driftsätta ett nytt automatiserat system i en virtuell värld, testa det, finslipa det och sedan från samma digitala tvilling kan du ladda ner koden till produktionsmiljön.”

Digital Twin är en virtuell kopia av fysiska system som speglar deras verkliga motsvarigheter i realtid (Foto: Future).

Detta gör det möjligt för företag att simulera och optimera tillverkningssystem med Digital Twin innan de gör en faktisk kapitalinvestering. Företag kan förvänta sig en avkastning på investeringen inom ett till tre år och minimera integrationsrisken med befintliga IT- och OT-system, vilket gör implementeringen av robotteknik smidigare.

En växande trend inom robotik som kommer att fortsätta växa i år och framöver är utvecklingen av den mobila manipulatorn, allmänt känd som MoMa.

Dessa industrirobotar är resultatet av att kombinera uppgifter som utförs av robotarmar, såsom att gripa, lyfta eller flytta föremål, med robotarnas förmåga att navigera genom rymden.

MoMa består av en autonom mobil robot (AMR) integrerad med en robotarm utrustad med lämpliga verktyg.

Mobila manipulatorrobotar kan utföra fördefinierade tillverkningsuppgifter på utrustning eller hämta komponenter från en produktionslinje eller ett lager. Denna flexibilitet möjliggör automatiserad materialtransport till vilken plats som helst, vilket introducerar en ny effektivitetsnivå inom tillverkning och lagerhantering.

Denna mobilitet utökar inte bara robotarnas arbetsområde, utan gör det också möjligt för dem att anpassa sig till förändrade fabrikslayouter och möta behoven hos flexibel, mobil tillverkning.

Istället för att vara fixerat på en enda plats kan MoMa driftsättas flexibelt enligt affärsbehov, vilket optimerar resursutnyttjandet och förbättrar den totala effektiviteten.

Ett av de största hindren för att införa robotteknik har alltid varit den höga initiala investeringskostnaden, särskilt för små och medelstora företag (Foto: ITG Technology).

Ett av de största hindren för att införa robotteknik har alltid varit den höga initiala investeringskostnaden, särskilt för små och medelstora företag.

Robotar som en tjänst (RaaS) förändrar detta genom att tillåta företag att driftsätta robotar på en prenumerations- eller hyresmodell istället för att köpa dem direkt.

RaaS-modellen erbjuder flera fördelar, inklusive skalbarhet, motståndskraft och flexibilitet, vilket gör den till ett idealiskt val för sök- och räddningsuppdrag, miljöövervakning, tillverkning, jordbruk och rymdutforskning.

RaaS hjälper företag att skala upp lokal tillverkning utan stora kapitalrisker, vilket effektivt "gör det möjligt för tillverkare som producerar nära hemmet att flytta produktionen närmare sina konsumentmarknader utan att offra kostnadseffektiviteten."

Utmaningar och möjligheter framöver

Trots de positiva utsikterna står robotindustrin fortfarande inför betydande utmaningar. Ett av de största hindren är kompetensgapet i den nuvarande arbetskraften.

Den nuvarande arbetskraften saknar expertis för att driftsätta och hantera autonoma robotar. Även om detta har lett till arbetskraftsbrist är ett sätt att åtgärda detta att göra robotar mer tillgängliga genom riktade utbildningsprogram för att utrusta arbetstagare med rätt kompetens.

Tekniska framsteg har överträffat nuvarande utbildnings- och fortbildningsramverk. Arbetare är ofta oförberedda på att hantera moderna robotsystem, från programmering till underhåll.

Denna obalans saktar ner införandet av automatisering och förvärrar arbetskraftsbristen eftersom företag kämpar med att hitta kvalificerad personal.

För att ta itu med detta problem krävs det att utbildningarnas läroplaner uppdateras så att de inkluderar avancerad robotik och automationsteknik.

Branschpartnerskap kan ge praktisk utbildning och praktisk erfarenhet genom praktikplatser och lärlingsplatser. Som Ani Kelkar från McKinsey noterar: ”När vi frågade chefer om hinder, rapporterade 61 % av dem att ett av de största hindren var att även om de hittade en bra affärsplan, så hade de helt enkelt inte den interna kapaciteten att genomföra den.”

Den nuvarande arbetsstyrkan saknar expertis för att driftsätta och hantera autonoma robotar (Foto: Mecalux).

För att framgångsrikt kunna driftsätta robotar måste företag ändra sitt tillvägagångssätt från att fokusera på ren effektivitet till att prioritera flexibilitet.

Ujjwal Kumar råder ledare att ompröva automatisering utifrån flexibilitet, inte bara effektivitet. Traditionella automatiseringsverktyg byggdes för tillverkningsmiljöer med hög volym och låg variabilitet. Men dagens marknad kräver flexibilitet.

Sociala och arbetsrelaterade effekter

En vanlig oro kring robotar är deras förmåga att ersätta mänsklig arbetskraft. Verkligheten är dock att robotar, särskilt samarbetande robotar, främst är avsedda att komplettera mänsklig arbetskraft snarare än att helt ersätta den.

”Det här handlar inte om att ersätta människor”, betonar Ani Kelkar. ”Det handlar om att göra arbetet säkrare, mer flexibelt och mer meningsfullt; det frigör arbetstagarnas tid att fokusera på uppgifter med högre värde. Det finns många repetitiva uppgifter som inte fullt ut utnyttjar våra medarbetares kompetens.”

Att automatisera dessa uppgifter samtidigt som man investerar i kapacitetsuppbyggnad hjälper till att uppgradera arbetsstyrkan och förbereda sig för framtidens verksamhet.

Enligt Deloitte Consulting kan det faktiskt finnas 2 miljoner nya jobb inom tillverkningsindustrin år 2025. Detta återspeglar trenden att robotar skapar fler nya jobb än de eliminerar, särskilt inom områdena teknik, underhåll, programmering och systemdrift.

Arbetskraftsutmaningar, inklusive en åldrande befolkning och minskande intresse för fabriksjobb, driver på införandet av robotar.

Till exempel har USA brist på 400 000 svetsare, medan Europa rapporterade mer än 200 000 lediga jobb inom byggbranschen under 2020.

Robotar åtgärdar dessa brister genom att utföra repetitiva, arbetsintensiva uppgifter, vilket gör dem till värdefulla tillgångar för både små och stora företag.

Nya teknikmöjligheter i framtiden

Robottekniken går mot nya genombrott. Generativ AI integreras i robotar för att skapa mer intelligenta och adaptiva beteenden.

Dessa projekt syftar till att skapa ett ”ChatGPT-ögonblick” för fysisk AI, när robotar kan förstå och interagera med omgivningen lika naturligt som människor.

Avancerad sensorteknik gör robotar mer känsliga för sin omgivning.

Bioniska sensorer utvecklas för att ge avkänningsfunktioner lika känsliga som mänsklig hud. Framsteg inom gripteknik använder biologi för att uppnå hög gripkraft med nästan ingen energiförbrukning.

Svärmrobotik öppnar upp möjligheten att använda många små robotar som arbetar tillsammans för att slutföra komplexa uppgifter.

Denna metod erbjuder flera fördelar, inklusive skalbarhet, motståndskraft och flexibilitet, vilket gör svärmbototeknik till ett idealiskt val för sök- och räddningsuppdrag, miljöövervakning, tillverkning, jordbruk och rymdutforskning.

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