Tootmise robotiseerimine maailmas: ulatus, näited, plussid ja miinused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Parenedes teeb inimkond end pidev alt lihtsamaks, nihutades selle tehisintellektile. Tootmise robotiseerimine võimaldas vabaneda mitmetest ametitest, näiteks telefoniteenust pakub tänapäeval ainult elektroonika, kuigi eelmise sajandi alguses ühendasid naistelefonioperaatorid kaks abonenti. Tänapäeval on edusammud veelgi kaugemale arenenud ja inimesed on hakanud looma tõelisi tehismasinaid, mis suudavad sooritada teatud mehaanilisi toiminguid – roboteid.

Mis on robottootmine?

Seda protsessi tuleks käsitleda tööstusliku automatiseerimise komponendina, kui inimvõimsused asendatakse tööstuslikus mastaabis robotsüsteemidega. Enamasti proovivad suurettevõtted kasutada universaalseid roboteid, mis võivad positiivselt mõjutadakogu kompleksi toimimine. Nende peamine eelis seisneb selles, et neid saab igal ajal ümber konfigureerida täiesti erinevate osade ja toodete valmistamiseks, piisab lihts alt mõne muu programmi sisestamisest seadmesse. Seda tüüpi robootikat kasutades on paljudel ettevõtetel võimalik saavutada märkimisväärset kokkuhoidu.

Tootmise robotiseerimise protsess mängib erinevate osade töötlemisega seotud ettevõtetes tohutut rolli. Kuni 50% toodetest toodetakse siin üsna väikeste partiidena ja kui tööstusliinidel pole roboteid, siis toodete loomine ise võtab umbes 5% kogu tööpäevast. Ülejäänud aeg kulub seadmete ümberseadistamisele, osade ja tööriistade väljavahetamisele. Tootmise selline toimimine ei ole kasulik ühelegi ettevõttele, kuna igaüks neist taotleb tootlikkuse suurendamist. Osade loomise automatiseerimisel on veel üks positiivne mõju – robotid võivad säästa suurel hulgal materjale ja toorainet, kuid siin sõltub kõik töövoo ratsionaalsest korraldusest.

Milliseid roboteid ettevõtetes kasutatakse?

Tootmissektoris on mõiste "tööstusrobot", mis viitab konkreetsele seadmele, millel on teatud arv funktsioone ja mis on võimeline töötama 5 või enama programmiga. Roboti põhiülesanne on täita talle määratud ülesandeid, nimelt: tööriistade, osade ja lisamaterjalidega manipuleerimine.

Kogenud spetsialistid räägivadselliste seadmete vähem alt kolme põlvkonna olemasolu. Esimene põlvkond sisaldab programmeeritavat robootikat, mis suudab täita ainult etteantud programmi. Teisele - adaptiivsed robotid, millel olid andurid ja nende abiga said keskkonnast infot vastu võtta, seda analüüsida ning vajadusel enda ülesandeid ja käitumist korrigeerida. Kolmas põlvkond koosneb täielikult intelligentsetest robotitest, mis on võimelised eristama keskkonnaobjekte ja sooritama teatud toiminguid iseseisv alt. Tootmise robotiseerimisel eeldatakse reeglina seda alustanud ettevõttelt kõige kaasaegsemate seadmete ostmist.

Tööstusrobotid jagunevad tavaliselt ka nende otsese funktsionaalsuse järgi. Mõned neist täidavad toodete valmistamise ülesandeid, teised teostavad toodete tõstmise ja transportimise töid, teised hooldavad peamisi tootmisseadmeid jne. Robootika võib mõnel juhul täita abifunktsioone, eelkõige ruumide puhastamist.

Kõik tööstuses osalevad robotid on robottehnoloogiliste komplekside (RTC) aluseks. Viimased on seadmete kombinatsioon ja neid kasutatakse kõige sagedamini suuremate toimingute tegemiseks - toote hõivamiseks, äärmuslikes tingimustes (näiteks vee all) ülesannete täitmiseks, seotud tootmisprotsesside edenemise kohta teabe edastamiseks jne.

Kus on vaja automatiseerimist?

Tootmise robotiseerimine peaks asendama inimressursi, mida sagedamini onkasutatakse toodete loomiseks ja teisaldamiseks. Kõige sagedamini määratakse kasutatavatele mehhanismidele kõige lihtsamad ülesanded, mida nad täidavad pidev alt mitu korda päevas. Robotite kasutamine on asendamatu nii toodete pakkimisel, peale- ja mahalaadimisel kui ka toodete teisaldamisel erinevate tootmiskohtade vahel. Siiani on osade loomisel raskusi, kuna ainult väga kallid seadmed suudavad joonise järgi osi täpselt reprodutseerida ja nende kasutamine pole paljudele ettevõtetele endiselt majanduslikult tasuv.

Kui räägime sellest, kus varem on tootmise robotiseerimist eduk alt juurutatud, siis selle näiteks võivad olla ettevõtted, mis tegelevad keevitamise, lõikamise, kontrolltestide jms tegemisega. Roboteid kasutatakse aktiivselt ka lihtsate montaažitoimingute tegemiseks, raskemaid protsesse teevad ikka inimesed, kuna need nõuavad täiendavaid manipuleerimisi. Tööstusautomaatika põhiülesanne on anda tehnoloogia meelevalda lihtsad protsessid, mida korratakse mitu korda. Võimaluse korral ostetakse roboteid sageli ja need kestavad väga kaua.

Mis kasu on robotite kasutamisest?

Suurettevõtete omanikud suhtuvad tootmise robotiseerimisse positiivselt, nad kaaluvad eriti hoolik alt selle protsessi plusse ja miinuseid, kuna neil on otsene mõju kasumile. Kui rääkida robootika kasutamise eelistest, siis eelkõige tasub see ära mainidaesitus. Robootikaettevõttel on üks vaieldamatu eelis – selle töökojad võivad töötada katkematult tunde järjest.

Tootmise automatiseerimise ratsionaalse korralduse korral võib igakuine toodang olla suurusjärgu võrra suurem. Robotiseerimisel on väga oluline vältida sagedast seadmete ümbervahetamist, vastasel juhul võib saadava kasumi summa oluliselt väheneda. Lisaks võib inimressursi asendamine robootikaga oluliselt säästa töötasusid. Kõigi protsesside läbiviimiseks piisab ühest operaatorist, et juhtida absoluutselt kõiki süsteeme.

Kvaliteetsete kaupade loomise vajadus on veel üks äriline vajadus, mis sunnib ettevõtteid kasutama tootmise robotiseerimist. Selliste seadmete kasutamise eelised on saadud osade kõrge täpsus. Kohandatud osade loomise protsessis väheneb oluliselt tagasilükatud materjali hulk, paljuski saab see võimalikuks tänu inimfaktori kõrvaldamisele.

Märkimist väärib tõsiasi, et töö mõnes tootmispiirkonnas on inimorganismile äärmiselt kahjulik ja siin on robootika lihts alt asendamatu. Jutt käib keevitamisest, terase valmistamisest, värvimismaterjalidest jne. Töökotta paigaldatud robotil on oma tööala, mis on kujundatud nii, et sinna ei pääseks inimene.

Üsna sageliWRC-d "Tööstusliku tootmise robootika" kirjutavad õpilased märkavad, et tehisintellekti kasutamine võib oluliselt vähendada tööruumi. Mõnel juhul saab roboteid kuni järgmise kasutamiseni siseruumides riputada või isegi hoiustada. Tööstusettevõtetes kasutatavatel seadmetel on kaasaegsed käigukastid ja mootorid, selle loomiseks on kasutatud kulumiskindlaid materjale ja seetõttu on vaja minimaalselt hooldust.

Milliseid puudusi võib sellel versiooniuuendusel näha?

Seadmete üsna kõrge hind on oluliseks puuduseks tootmise robotiseerimisel, näiteid ja puudusi sellisest tootmisvõimsuse muutusest võib leida peaaegu igas ettevõttes. Näiteks ühe masina väljavahetamise maksumus ulatub 500 tuhandest rublast mitme miljonini ja see protsess nõuab eelnevat finantsettevalmistust. Kui seadmed äkki rikki lähevad, peate kiiresti remondiks raha otsima, mis pole eriti mugav.

Teine puudus, millega tootmise moderniseerimisel kõige sagedamini kokku puututakse, on personali vähendamine. Robotid on mõeldud madala kvalifikatsiooniga töö tegemiseks ja inimeste asendamiseks sellel ametikohal, kuid ettevõtted ei suuda alati pakkuda oma töötajatele piisavat asendust uue ametikoha näol. Maailma Majandusfondi ekspertide sõnul sunnivad robotid järgmise kahe-kolme aasta jooksul töölt välja rohkem kui 5 miljonit inimest planeedil.aasta. Selline hulk töötuid tuleb kuhugi majutada ja ka praegu püüavad planeedi suurimad osariigid sellele probleemile optimaalseimaid lahendusi leida.

Arenenud riigid juurutavad aktiivselt tootmise robotiseerimist, nad arutavad pidev alt rahvusvahelistel majandusfoorumitel selle protsessi plusse ja miinuseid. Nende kohtumiste tulemusena kujunevad välja uued võimalused töövoogude automatiseerimiseks, aga ka ideed, mis on suunatud tehisintellekti juurutamise tagajärjel tööta jäänud töötajatele uute töökohtade organiseerimisele.

Millised on robotiseerimise etapid?

Tehisintellekti kasutuselevõtt igas ettevõttes koosneb neljast etapist, millest esimene on tehniline ettevalmistus tootmisliinide muudatusteks. Siin on vaja arvestada absoluutselt kõigi ettevõtte omadustega, millel on teatud mõju uutele seadmetele. Mõned organisatsioonid kasutavad majanduslikku ja matemaatilist projekteerimist, mille eesmärk on arvutite kasutuselevõtt tehniliste matemaatiliste arvutuste jaoks kõigis osakondades. Robootika ettevalmistamiseks vajalike tegevuste analüüs toimub käsitsi, mistõttu ei ole võimalik kohe saavutada kokkuhoidu, pädevat optimeerimist ja kõrget tootekvaliteeti. Kui lõviosa toodangust teenindab tehisintellekt, siis on kõigi ül altoodud omaduste kombinatsiooni saavutamine palju lihtsam.

Tootmise automatiseerimine ja robotiseerimine ei ole kunagi täielik ilma kontrolliva juhtkonna moodustamiseta, mis on alatikoosneb kolmest komponendist: juhtimisstruktuur, sidesüsteem ning mõõtmis- ja teabekorraldus. Selline organisatsiooni jaotus peaks olema piisav alt paindlik ja mitmekülgne, suutma kiiresti reageerida muutuvatele ärivajadustele ning ka jälgima vastavust kõikidele programmis toodud kriteeriumidele. Robootika tööd kontrolliva süsteemi valimisel tuleb arvestada selle täpsuse, maksumuse, mitmekülgsuse ja ka mitmete muude parameetritega.

Pöörake tähelepanu asjaolule, et juhtkomponendi maksumus on ligikaudu 60% tööstusroboti hinnast, mistõttu tuleb selle valikusse suhtuda eriti ettevaatlikult. Mõned ettevõtted valivad kahjuks kõige odavamad juhtimissüsteemid - analoog- ja tsüklilised, see õigustab ennast ainult siis, kui ettevõte tegeleb masskaupade tootmisega ja seadmeid on harva vaja ümber programmeerida. Kui teil on vaja luua väikesemahulisi osi, on parem kasutada arv- ja asendijuhtimissüsteeme, mida saab hõlpsasti ümber programmeerida.

Edasi tuleb kõige olulisem etapp – otseprogrammeerimine. Kaasaegse tootmise robotiseerimine näeb ette neli etappi tehisintellekti töö kontrollimiseks: tsükli moodustamine, programmi meeldejätmine, reprodutseerimine ja otsene täitmine. Siin tuleb erilist tähelepanu pöörata programmeerimisele, mida tänapäeval teostatakse kahel viisil -analüütiline ja hariv. Esimene hõlmab arvutusi ja silumist, mille järel sisestatakse tööalgoritm juhtimissüsteemi. Teine on juhtimisprogrammi loomine juba tööruumis spetsiaalse kaugjuhtimispuldi abil, mis on seadmete osa. Kogenud eksperdid soovitavad robotiseerimisel kõrgeima kvaliteediga efekti saavutamiseks kasutada mõlemat võimalust.

Lõppetapp on täisvõimsusel automatiseeritud tootmise käivitamine. Väga oluline on tagada, et tootmisliinid töötaksid võimalikult tõhus alt, alles pärast kõigi vajalike testide läbiviimist saab robootika kasutusele võtta. Pange tähele, et esimestel tundidel on vaja testida saadaolevaid võimsusi ja teha vajalikud kohandused.

Kuidas robotid keevitamisel aitavad?

Tehisintellekti juurutamise ajastu sai alguse keevitamise tootmise robotiseerimisest, selle abil oli võimalik saavutada märkimisväärseid tulemusi. Automaatsed tööstusmasinad orienteeriti 1970. aastatel ümber punktkeevitustele ja sellest ajast alates on sellest saanud nende peamine tegevusvaldkond. Alates robotite kasutamise algusest on keevitamise kvaliteet tõusnud kordades, millest on tööstusele kasu tulnud. Tänapäeval ei mängi profiil, millest osad on valmistatud, ega ristmik mingit rolli, tehisintellekt suudab ühendada absoluutselt kõike.

Keevitustootmise robotiseerimine kogub 21. sajandil jätkuv alt hoogu, tänapäeval kasutatakseseadmetel on täiendavad andurid, mis on võimelised töötlema sissetulevaid puute- ja visuaalseid andmeid. Kõik robotid on võimelised keevitama kahte metallpinda ja saavutama kvaliteetse keevisõmbluse stabiilse kaarega. Töösturid usuvad, et tulevikus saab selliseid seadmeid kasutada nii laserkeevitamiseks kui ka töödeldava materjali täiendavaks lõikamiseks.

Kas roboteid saab kasutada toidu valmistamiseks?

Kuna inimkonna arv kasvab pidev alt, muutub üha aktuaalsemaks küsimus, kuidas kõiki toita. Appi võib tulla toidutootmise robotiseerimine, mis võimaldab luua uusi kvaliteetseid tooteid võimalikult lühikese ajaga. Asjatundjate seas on seisukoht, et roboteid hakatakse selles valdkonnas üha enam kasutama ja varem või hiljem asendavad need isegi professionaalsed kokad.

Progress on astunud nii kaugele, et tänapäeval suudab tehisintellekt kohupiimatooteid iseseisv alt töödelda: lõigata, sorteerida ja isegi pakkida, kusjuures tootmises järgitakse kõige rangemat steriilsust. Eriti armastavad kondiitrid kasutada robootikat, selle abil on võimalik kookidele ja küpsetistele luua originaalseid ja täpseid jooniseid, samuti pakendada saadud tooteid, mis säästab palju ajaressurssi. Roboteid kasutatakse ka kalatööstuses, kus need aitavad saaki tükkideks lõigata, mis on toitlustussektoris töötavatele kokkadele väga mugav.

Robootikatoiduainete tootmine peaks mõjutama neid piirkondi, kus ettevõtete töötajad puutuvad kokku ohtlike ja kahjulike keskkonnamõjudega. Jutt käib temperatuurimuutustest, niiskusest, mürast, suurenenud vibratsioonist ja tolmust. Eksperdid ei välista siiski võimalust, et robotid loovad toiduaineid nullist, kuid sellist tehisintellekti niipea ei arendata.

Kuidas nad meie riigis tööd automatiseerivad?

Kui rääkida tootmise robotiseerimisest Venemaal, siis siin hakkab see alles hoogu saama. Enamikku seadmeid kasutatakse keevitus- ja laadimistöödel, samuti autotööstuses. Tehisintellekti kasutavate ettevõtete arv kasvab iga aastaga, kuna nende omanikud on mõistnud kõiki automatiseerimise juurutamise eeliseid. 2018. aasta seisuga on Venemaal vaid üks robot 10 000 elaniku kohta, kuid eksperdid ennustavad aastaks 2025 robootika arvu kasvu kodumaises tööstuses 20%.

Erilist tähelepanu väärib asjaolu, et valdav enamus töötavaid venelasi suhtub robootikasse negatiivselt. Ühest küljest võib neist aru saada, sest robootika kasutamine võib tähendada kellelegi töökoha kaotust, teis alt aga on teaduse ja tehnika areng loodud inimkonna eksistentsi hõlbustamiseks ning sellest ei saa loobuda. Tootmisvõimsuste täielik robotiseerimine Venemaal on aga veel kaugel, nii et täielikku automatiseerimist lähiaastatel ei toimu.

Valitsus mõtleb vahepealMis kasu võib tuua tootmise robotiseerimine, Moskva arendab praegu aktiivselt uue põlvkonna tehisintellekti, mis tulevikus kosmosesse saadetakse. Pealinnas toimub igal aastal konverents “RoboSector”, kus kõik saavad tutvuda teadlaste viimaste arengutega tootmise automatiseerimise vallas ning ettevõtete omanikud avastada uusi võimalusi.

Kuidas maailmaturul läheb?

Tootmise robotiseerimine maailmas on juba ammu tavapäraseks muutunud, statistika järgi on 2017. aasta jaanuari seisuga meie planeedil üle 70 roboti iga 10 tuhande töötaja kohta. Kõige rohkem roboteid kasutatakse Lõuna-Koreas (631 10 000 töötaja kohta), Singapuris 488 ja Saksamaal 309. Analüütikute sõnul on töövoo automatiseerimine enim mõjutatud Aasias ja Ameerikas, kus robotite arv kasvab igal aastal vastav alt 9 ja 7 protsenti.

Robootika kasutuselevõtu rekordiomanik on Hiina, kui 2013. aastal oli seadmete keskmine tihedus 25 ühikut 10 tuhande töötaja kohta, siis 2016. aasta lõpuks oli see näitaja kasvanud 68-ni ja kasvab jätkuv alt. Aastaks 2020 kavatsevad Taevaimpeeriumi võimud astuda robotiseerimise tippriikide hulka. Lõuna-Korea on olnud kõige suurema robotite tihedusega riik alates 2010. aastast, ilma nendeta autode ja elektroonika loomisel hakkama ei saa.

Tootmise robotiseerimise vasturekordiomanikud 2018. aasta seisuga on Venemaa, India ja Filipiinid. Nendesriikides robootikaturg alles areneb, nii et seadmete tootjad pakuvad potentsiaalsetele klientidele aktiivselt oma teenuseid. Tehisintellekti kasutamise vastu tunnevad suurt huvi masina- ja autotööstuse esindajad, kuna selle rakendamine vähendab oluliselt ettevõtete inimressurssi.

Eksperdid usuvad, et paljude ettevõtete edu tulevikus sõltub tootmise robotiseerimisest, automaatsete masinate ulatus laieneb pidev alt ning nõuab üha enam arendust ja uurimistööd. Nende arvates ei tohiks automatiseerimist seada eesmärgiks omaette, tehismasinaid saab kasutusele võtta vaid nendes olukordades, kus inimene ühel või teisel põhjusel tööd temast paremini teha ei saa. Tehnilise protsessi stabiliseerumine, toodetud osade täpsuse kasv ja eesmärkide saavutamise kiirus on vaid väike osa põhjustest, mis sunnivad ettevõtteid üle maailma tootma roboteid.