W jakich gałęziach przemysłu wykorzystuje się roboty?

Robotyka przemysłowa nie ogranicza się już do fabryk samochodów. Roboty pracują dziś przy montażu elektroniki, pakowaniu żywności, kontroli leków, obróbce metalu i transporcie wewnętrznym. W ramach Przemysłu 4.0 tworzą system połączony z automatyką, danymi, sztuczną inteligencją i urządzeniami IoT.

W jakich branżach wykorzystuje się roboty?

Robot przemysłowy to programowalna maszyna, która wykonuje zaplanowane ruchy i zadania z dużą powtarzalnością. Może przenosić elementy, obsługiwać maszyny, spawać, montować, pakować albo kontrolować jakość. Dzięki wymiennym narzędziom końcowym jedno ramię może realizować różne operacje, bez zmiany całej konstrukcji stanowiska.

Robotyzacja obejmuje zarówno duże zakłady produkcyjne, jak i mniejsze firmy. O wyborze rozwiązania decydują między innymi wolumen produkcji, powtarzalność operacji, wymagany udźwig, warunki pracy oraz możliwość bezpiecznej integracji z istniejącą linią.

Poniższe zestawienie pokazuje najczęstsze zastosowania w sześciu ważnych sektorach:

Motoryzacja pozostaje jednym z najbardziej zrobotyzowanych sektorów. Roboty wykonują tam spawanie punktowe i łukowe, nakładają powłoki lakiernicze, przenoszą podzespoły oraz wspierają montaż nadwozi i silników. Powtarzalność ruchu pomaga utrzymać stałą jakość, a automatyzacja ogranicza udział ludzi w pracy przy ciężkich elementach i w środowisku z oparami lakierów.

W przemyśle elektronicznym liczy się precyzja i delikatne obchodzenie się z komponentami. Roboty SCARA, Delta oraz specjalistyczne manipulatory mogą umieszczać elementy na płytkach PCB, wykonywać testy, sortować podzespoły i współpracować z systemami wizyjnymi. Zautomatyzowana kontrola pomaga wykrywać nieprawidłowości, których trudno szukać wyłącznie metodą ręczną.

W branży spożywczej roboty najczęściej zajmują się pakowaniem, porcjowaniem, sortowaniem, etykietowaniem i paletyzacją. Konstrukcja stanowiska musi uwzględniać wymagania higieniczne, możliwość mycia oraz ograniczenie ryzyka zanieczyszczenia produktu. W tym środowisku ważna jest nie tylko szybkość, lecz także dobór materiałów, osłon i narzędzi dopuszczonych do pracy w pobliżu żywności.

Przemysł farmaceutyczny wykorzystuje roboty przy dozowaniu, pakowaniu, zamykaniu opakowań i kontroli jakości. W laboratoriach mogą one przenosić próbki oraz wykonywać powtarzalne czynności w warunkach, w których kontakt człowieka z materiałem byłby niewskazany. Priorytetem są sterylność, dokładna dokumentacja operacji i ograniczenie możliwości pomyłki.

W branży metalowej i odlewniczej roboty pracują przy spawaniu, cięciu, szlifowaniu, gratowaniu, obsłudze pras oraz załadunku i rozładunku maszyn CNC. W odlewniach mogą mieć kontakt z wysoką temperaturą, pyłem i rozgrzanymi detalami, dlatego potrzebują specjalnych osłon, zabezpieczeń i konfiguracji dopasowanej do warunków stanowiska.

W logistyce coraz częściej stosuje się autonomiczne roboty mobilne AMR oraz pojazdy AGV. AGV zwykle poruszają się po wyznaczonej trasie, natomiast AMR mogą wybierać drogę na podstawie mapy i danych z czujników. Urządzenia te transportują komponenty między magazynem a produkcją, wspierają kompletowanie zamówień i ograniczają konieczność ręcznego przewożenia ładunków.

Jakie rodzaje robotów pracują w przemyśle?

Pojęcie robota przemysłowego obejmuje urządzenia o różnej konstrukcji i sposobie działania. Robot stacjonarny może mieć kilka osi obrotu i wykonywać bardzo szybkie, powtarzalne ruchy, podczas gdy robot mobilny przemieszcza się między stanowiskami. Najczęściej spotyka się następujące grupy:

• Roboty stacjonarne – obejmują między innymi ramiona antropomorficzne, roboty SCARA i roboty Delta. Montuje się je przy stanowisku, a ich zadaniem może być spawanie, montaż, malowanie, paletyzacja lub obsługa maszyny.
• Coboty – roboty współpracujące z człowiekiem, przeznaczone do zadań wymagających elastyczności i odciążenia operatora. Ich zastosowanie wymaga oceny ryzyka, właściwego oprzyrządowania i sprawdzenia warunków bezpiecznej współpracy.
• Roboty mobilne AMR i AGV – urządzenia przeznaczone do transportu materiałów, komponentów i gotowych produktów. Mogą obsługiwać magazyn, produkcję oraz przepływ ładunków między strefami zakładu.

Robot stacjonarny zwykle zapewnia większą szybkość i udźwig w ściśle określonym obszarze. Cobot jest zazwyczaj łatwiejszy do przeniesienia na inne stanowisko i lepiej pasuje do krótkich serii, ale nie zawsze osiąga wydajność dużego robota przemysłowego. Dobór technologii powinien wynikać z parametrów procesu, a nie z samego typu urządzenia.

Dlaczego firmy inwestują w robotyzację?

Decyzja o wdrożeniu powinna wynikać z analizy procesu i kosztów całego stanowiska, a nie tylko z ceny samego robota. Przy ocenie zwrotu z inwestycji bierze się pod uwagę między innymi czas cyklu, liczbę zmian, koszty pracy, zużycie materiałów, odsetek braków, przestoje oraz koszt integracji.

Najczęściej wskazywane powody robotyzacji to:

• Powtarzalność – robot utrzymuje zaprogramowaną trajektorię i parametry, co pomaga ograniczyć różnice między kolejnymi sztukami.
• Wydajność – urządzenie może wykonywać cykle przez długi czas bez spadku koncentracji, o ile stanowisko, narzędzia i zasilanie są właściwie przygotowane.
• Bezpieczeństwo – robot może przejąć operacje przy wysokiej temperaturze, dużym zapyleniu, szkodliwych oparach, ostrych elementach lub znacznych ciężarach.
• Kontrola kosztów – mniejsza liczba braków, krótszy cykl i lepsze wykorzystanie pracowników wpływają na ekonomikę procesu. Zwrot z inwestycji nie ma jednej stałej wartości, ponieważ zależy od aplikacji i warunków zakładu.
• Elastyczność produkcji – coboty, systemy wizyjne i programowalne chwytaki ułatwiają dostosowanie stanowiska do różnych produktów oraz krótszych serii.

Sama instalacja robota nie gwarantuje poprawy wyników. Trzeba dopasować chwytak, czujniki, system bezpieczeństwa, oprogramowanie i sposób podawania elementów. Niedostosowane stanowisko może ograniczyć wydajność nawet wtedy, gdy sam manipulator ma wystarczające parametry.

Największą wartość daje nie pojedyncze ramię, lecz zintegrowane stanowisko, które łączy robota, narzędzia, automatykę, kontrolę jakości i dane z procesu.

Jak robotyzacja zmienia rynek pracy i edukację?

Robotyzacja zmniejsza zapotrzebowanie na część prostych, monotonnych czynności, ale zwiększa popyt na kompetencje związane z obsługą i rozwojem systemów. Zakład potrzebuje nie tylko operatorów, lecz także osób, które potrafią zaprogramować robota, zintegrować go z maszyną, analizować dane i reagować na awarie.

Rosnące znaczenie mają programiści robotów, integratorzy automatyki, serwisanci, technicy utrzymania ruchu oraz specjaliści od systemów wizyjnych, analizy danych i sztucznej inteligencji. Szkoły techniczne i uczelnie rozwijają więc laboratoria, w których można uczyć programowania manipulatorów, projektowania stanowisk oraz zasad bezpiecznej współpracy człowieka z maszyną.

Współpraca człowiek–robot nie oznacza prostego zastąpienia pracownika. W wielu zakładach człowiek nadal podejmuje decyzje, nadzoruje jakość, przezbraja stanowisko i rozwiązuje nietypowe problemy, a robot przejmuje czynności obciążające fizycznie lub wymagające stałej powtarzalności. Dzięki temu robotyka staje się częścią szerszej zmiany organizacji pracy, a nie wyłącznie zakupem nowej maszyny.