ПРИМЕНЕНИЕ РОБОТОТЕХНИКИ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

АННОТАЦИЯ

Сегодня всё меньше и меньше промышленностей используют человеческий труд в качестве основной деятельности. Применение роботов в промышленной сфере началось около полувека назад, постепенное внедрение данной технологии привело к тому, что в наше время почти каждое предприятие имеют у себя автоматизированные линии, манипуляторы и тому подобные.  Интегрирование таких технологий в промышленность позволяет сократить производственные издержки, повысить эффективность производства и соответственно повысить свою конкурентоспособность на рынке и заработок. Несмотря на такое обширное, почти повсеместное распространение роботов, лишь специалисты в полной мере представляют себе весь спектр их возможностей.

ABSTRACT

Today, human labor is used less and less as a main activity. The use of this robots in the industry began about half a century ago. The integration of such technologies into the industry makes it possible to reduce production costs, increase production efficiency and, accordingly, increase market competitiveness and earnings. Despite such an extensive, almost ubiquitous distribution of robots, only specialists can fully provide themselves with the full range of their capabilities.

Ключевые слова: промышленные роботы, роботы, промышленность, промышленный Интернет вещей, искусственный интеллект.

Keywords: industrial robots, robots, industry, industrial Internet of things, artificial intelligence.

В России всё больше и больше заводов и предприятий переходит на автоматизацию своего производства ради увеличения эффективности и прибыли, а также расширения возможностей. По данным аналитиков Fortune Business Insights [1], к 2026 году рынок промышленной автоматизации вырастет до суммы в $300 млрд, показывая совокупный среднегодовой темп роста около 8,5%. Для автоматизации предприятий зачастую используют технологии, связанные с промышленным Интернетом вещей, искусственным интеллектом и роботами. В данной статье рассмотрим использование роботов.

Одна из причин быстро возрастающей автоматизации труда — робототехника, она становится дешевле. За прошлое десятилетие цена роботов снизилась почти на 30%, на следующие 10 лет прогнозируется уменьшение их стоимости еще на 20—22%. Робототехника не только продолжает развиваться на крупных предприятиях, но и уверенно продвигается в область среднего и малого бизнеса.

Промышленный робот - это робот-манипулятор, предназначенный для выполнения двигательных и управляющих функций в производственном процессе, то есть автоматическое устройство, состоящее из манипулятора и перепрограммируемого устройства управления, которое генерирует управляющие воздействия, задающие требуемые движения исполнительных органов манипулятора. Промышленные роботы обычно являются одним из компонентов автоматизированных производственных систем, используемых в гибком автоматизированном производстве, которые, поддерживая постоянный уровень качества, могут повысить производительность в целом. Экономически выгодно использовать промышленных роботов совместно с другими средствами автоматизации производства (автоматическими линиями, участками и комплексами).

Промышленных роботов разделяют по типу управления и по функциям и сферам применения. По типу управления бывают управляемые роботы, то есть те, которыми необходимо управлять напрямую оператором, полуавтономные роботы – действуют строго по заданной программе, не имеют сенсоров и не могут обойтись без участия рабочего, и автономные – могут совершать программный цикл без участия человека. По функциям и сферам применения всё просто – почти для каждой задачи разные роботы, но бывают и универсальные.

Компании Changying Precision Technology, Mcdonald’s, Vanguard Plastics Corp и FANUC Robotics провели ряд практических исследований в рамках использования технологий роботехники [2]. В совокупности результаты показали, что:

• роботы успешно заменяют людей и дешевле обходятся на производстве, чем работники;
• каждый может заменить несколько десятков рабочих вместе взятых;
• за 12-15 лет эксплуатации роботы не только окупают себя, но и увеличивают норму выработки продукции во множество раз.

На заводе Changying Precision Technology Company для производства мобильных телефонов требовалось 650 человек. Сейчас на фабрике работают 60 роботов-манипуляторов, которые круглосуточно работают на 10 производственных линиях. В компании по-прежнему работает всего 60 человек - трое назначены для проверки и контроля производственной линии, а остальные - для мониторинга компьютерных систем управления. Любая оставшаяся работа, не выполняемая людьми, остается в умелых руках машин [2].

Предлагается несколько способов и несколько разновидностей внедрения робототехники на производства.

Разные аспекты использования промышленных роботов рассматриваются, как правило, в рамках стандартных проектов промышленного производства: исходя из имеющихся требований, выбирается лучший вариант, в котором конкретизированы необходимый для предоставленной задачи тип роботов, их количество, а также решаются вопросы, связанные непосредственно с внедрением этих роботов. Робототехника в промышленности способна выполнять основные и вспомогательные технологические операции.

В самые распространённые задачи промышленных роботов входят такие операции как:

• погрузочно-разгрузочные работы;
• технологические операции;
• сборка и проверка.

Применения погрузочно-разгрузочных работ включают перемещение материалов, а также загрузку и разгрузку машин, то есть требуют, чтобы робот перемещал материалы или рабочие детали из одного места в другое. Многие из этих задач относительно просты, требуя, чтобы роботы собирали детали с одного конвейера и помещали их на другой. Необходимо, чтобы робот был оснащен захватом, который может захватывать детали. Обычно захват должен быть разработан специально для конкретной геометрии детали.

В технологических операциях подразумевается, что робот манипулирует инструментом для выполнения процесса над рабочей частью. Примеры таких применений включают точечную сварку, сварку непрерывной дугой и окраску распылением. Точечная сварка автомобильных кузовов - одно из наиболее распространенных применений промышленных роботов в США. Робот размещает точечный сварочный аппарат напротив автомобильных панелей и рамы, чтобы завершить сборку основного кузова автомобиля. Дуговая сварка - это непрерывный процесс, при котором робот перемещает сварочный стержень вдоль свариваемого шва. Окрашивание распылением включает в себя манипулирование окрасочным пистолетом по поверхности окрашиваемого объекта. Другие операции в этой категории включают шлифование, полировку и фрезерование, в которых вращающийся шпиндель служит инструментом робота.

Третья область применения промышленных роботов - сборка и проверка. Ожидается, что использование роботов при сборке будет увеличиваться из-за высокой стоимости ручного труда, который является обычным для этих операций. Поскольку роботы являются программируемыми, одна из стратегий при сборке состоит в том, чтобы производить несколько стилей продукта партиями, перепрограммируя роботов между партиями. Альтернативная стратегия состоит в том, чтобы производить смесь продуктов разных стилей в одной сборочной ячейке, требуя, чтобы каждый робот в ячейке идентифицировал стиль продукта по мере его поступления, а затем выполнял соответствующую задачу для этого подразделения.

Практически во всех промышленных предприятиях робот заменяет человеческий труд. Существуют определенные характеристики промышленных работ, выполняемых людьми, которые определяют эту работу как потенциальное применение для робототехники:

1. операция является повторяющейся, включающей одни и те же базовые рабочие движения в каждом цикле;
2. операция опасна или неудобна для человека-работника (например, окраска распылением, точечная сварка, дуговая сварка и определенные задачи по загрузке и разгрузке машины);
3. для выполнения задачи требуется рабочая деталь или инструмент, которые тяжелы и неудобны в обращении;
4. операция позволяет использовать робота в две или три смены.

Однако за эффективность приходится платить рабочими местами, на которых до этого работали люди и прокармливали свою семью. Фактически, согласно совместному исследованию, проведенному Оксфордским университетом и Oxford Martin School, «[…] 47 процентов рабочих мест в США “находятся под угрозой” автоматизации в ближайшие 20 лет» [3].

По мере развития робототехники и искусственного интеллекта (ИИ) машины вскоре смогут брать на себя задачи в различных отраслях промышленности и выполнять их не хуже, если не лучше, чем люди. Но к счастью, правительства и частные организации серьезно задумались над этим вопросом и предложили некоторые потенциальные решения для решения проблемы массового увольнения сотрудников.

Список литературы:

1. Размер рынка промышленной автоматизации // Fortune Business Insights — 2021. [электронный ресурс] — URL: https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/industrial-automation-market-101589 (дата обращения: 19.01.2022)
2. Практическое применение робототехники // Futurism — 2018. [электронный ресурс] — URL: https://futurism.com/2-production-soars-for-chinese-factory-who-replaced-90-of-employees-with-robots (дата обращения: 19.01.2022)
3. Будущее занятости людей // Oxford University and the Oxford Martin School. — 2016. [электронный ресурс] — URL: https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/academic/The_Future_of_Employment.pdf (дата обращения: 19.01.2022)