Μια Εργοστασιακή λύση της Βιομηχανίας 5.0 (Industry 5.0)
Τα συνεργατικά ρομπότ, γνωστά ως cobots, ζωντανεύουν το Industry 5.0. Αυτοί οι διαδραστικοί ρομποτικοί βραχίονες ανταποκρίνονται στην αυξανόμενη ζήτηση για τεχνολογίες κατασκευής που υπερβαίνουν τη βελτιστοποίηση της αυτοματοποίησης και δίνουν προτεραιότητα στις σχέσεις ανθρώπου-ρομπότ. Ενώ το Industry 4.0 βασιζόταν σε μεγάλο βαθμό σε περίπλοκες λύσεις όπως τα μεγάλα δεδομένα και το Διαδίκτυο των Πραγμάτων, το Industry 5.0 τοποθετεί τις εξελιγμένες τεχνολογίες απευθείας στα χέρια των χειριστών. Αγκαλιάζοντας αυτήν την τάση, τα cobots έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν δίπλα στους ανθρώπους, σε αντίθεση με τα παραδοσιακά βιομηχανικά ρομπότ που ήταν απομονωμένα από τους συναδέλφους τους. Τα Cobot αριστεύουν στο να εργάζονται σε κοινόχρηστους χώρους για να αυτοματοποιούν επαναλαμβανόμενες εργασίες όπως «επιλέγω και τοποθετώ», παλετοποίηση, λεπτές λειτουργίες συναρμολόγησης και εφαρμογές που απαιτούν σχεδιασμό διαδρομής.
Η δημοτικότητα των Cobot αυξήθηκε κατά τη διάρκεια της πανδημίας COVID-19 όταν οι κατασκευαστές αντιμετώπισαν ξαφνική έλλειψη ειδικευμένων εργαζομένων. Τα εργοστάσια που ήταν περίεργα για την αυτοματοποίηση αλλά δεν είχαν ακόμη εφαρμόσει λύσεις στράφηκαν στα cobots ως ένα εύκολα προγραμματιζόμενο και γρήγορα αναπτυσσόμενο πρώτο σημείο αυτοματισμού. Μπροστά σε πρωτόγνωρες συνθήκες, τα cobots πρόσφεραν μια οικονομικά αποδοτική λύση στις ελλείψεις εργατικού δυναμικού, παρέχοντας γρήγορα αποτελέσματα και ευέλικτο αυτοματισμό, διασφαλίζοντας παράλληλα την ασφάλεια των ανθρώπων. Η ολοκλήρωση έχει αποκτήσει έκτοτε δυναμική λόγω των πολύτιμων πλεονεκτημάτων των cobots, τα οποία περιλαμβάνουν την αναβάθμιση των δεξιοτήτων των εργαζομένων, τη βελτίωση της παραγωγής, τη διασφάλιση της ασφάλειας των εργαζομένων και την απλοποίηση πολύπλοκων εφαρμογών και προγραμματισμού.
Αναβάθμιση των δεξιοτήτων των εργαζομένων και βελτίωση της παραγωγής
Τα Cobot ενσωματώνουν την προσέγγιση Industry 5.0 της συνεργασίας ανθρώπου-ρομπότ και η ενσωμάτωσή τους παρέχει στους κατασκευαστές προηγμένες επιχειρησιακές δυνατότητες. Με μικρότερο εργατικό δυναμικό, τα εργοστάσια μπορούν να παράγουν προϊόντα υψηλότερης ποιότητας και να αυξήσουν την παραγωγική ικανότητα, επιτρέποντας στους διευθυντές να ανακατευθύνουν πρόσθετους ανθρώπινους πόρους σε πιο στρατηγικούς ρόλους. Αυτό είναι ιδιαίτερα ωφέλιμο σε εγκαταστάσεις που χειρίζονται εργασίες υψηλής μεταβλητής και χαμηλής απόδοσης, όπου η ευελιξία και η ευελιξία του cobot ενισχύουν σημαντικά τη λειτουργική απόδοση.
Για παράδειγμα, μια εγκατάσταση για τη συναρμολόγηση εξαρτημάτων σωλήνων υδραυλικών εγκαταστάσεων απασχολούσε ένα μεγάλο ανθρώπινο δυναμικό για να βάψει με στεγανωτικό στα σπειρώματα κάθε σωλήνα προτού το συνδέσει σε άλλο εξάρτημα. Αυτή η βασική διαδικασία εξασφάλιζε στεγανές συνδέσεις μεταξύ των εξαρτημάτων. Το εργοστάσιο χειρίστηκε χιλιάδες σωλήνες διαφόρων μεγεθών, πάχους και συνδυασμών.
Η εισαγωγή των cobots για να χειριστεί ένα σημαντικό μέρος αυτής της εργασίας επέτρεψε στο εργοστάσιο να επανατοποθετήσει τους εργαζομένους του για μια πιο αποτελεσματική και βασισμένη στην αξία διαδικασία. Ο εργοδότης ανέθεσε σε ορισμένους χειριστές να επιβλέπουν τα cobot, διασφαλίζοντας την ακριβή εφαρμογή του πάχους της κόλλας στα νήματα. Άλλοι χειριστές συνεργάστηκαν απευθείας με τα cobot, μοιράζοντας την εργασία και επικαλύπτοντας χειροκίνητα σωλήνες που δεν ήταν κατάλληλοι να συγκρατούνται από το εξάρτημα σωληνώσεων. Οι διευθυντές αναβάθμισαν πρόσθετους εργαζόμενους σε πιο στρατηγικούς ρόλους, όπως ο προγραμματισμός cobot για αναδιάταξη ή βελτιωμένη επιθεώρηση ποιότητας.
Σε όλη αυτή τη διαδικασία, η επιτυχία εξαρτιόταν από ειδικούς χειριστές με βαθιά γνώση της διαδικασίας επίστρωσης για την κατασκευή του προγράμματος cobot και την επίβλεψη της λειτουργίας των cobot. Τελικά, αυτό που προηγουμένως ήταν μια εργασία ρουτίνας που εκτελούνταν από ένα μεγάλο εργατικό δυναμικό εξελίχθηκε σε μια συλλογική προσπάθεια μεταξύ μιας μικρότερης δύναμης χειριστών και cobots, με αποτέλεσμα βελτιωμένη αξία προσωπικού και βελτιωμένη ποιότητα και χωρητικότητα προϊόντων.
Διασφάλιση της ασφάλειας των εργαζομένων
Τα παραδοσιακά βιομηχανικά ρομπότ είναι ένας διαφορετικός τύπος συναδέλφων. Ξεπερνούν τους ανθρώπινους ομολόγους τους σε ισχύ και δυνατότητες ισχύος. Στο παρελθόν, οι κατασκευαστές απομόνωσαν τα βιομηχανικά ρομπότ από τον άνθρωπο για ασφάλεια, αφαιρώντας έτσι τη δυνατότητα συνεργασίας. Σήμερα, σύμφωνα με τα βιομηχανικά πρότυπα, τα cobots είναι εξοπλισμένα με προηγμένες τεχνολογίες για την εξασφάλιση ασφαλών αλληλεπιδράσεων με τους εργαζόμενους σε κοινόχρηστα περιβάλλοντα.
Για παράδειγμα, οι αισθητήρες ροπής αρμών ενσωματώνονται στρατηγικά σε κάθε άξονα της ένωσης του cobot για να παρέχουν σήματα ανατροφοδότησης στις αλληλεπιδράσεις ανθρώπου-ρομπότ. Αυτοί οι αισθητήρες παίζουν καθοριστικό ρόλο στο να επιτρέπουν στους χειριστές να εργάζονται με ασφάλεια γύρω από ένα cobot. Για παράδειγμα, εάν ένας άνθρωπος έρθει απροσδόκητα σε επαφή με ένα cobot, οι αισθητήρες ροπής θα ανιχνεύσουν την επαφή και θα μειώσουν αμέσως το επίπεδο δύναμης και ταχύτητας του cobot. Η θέση και ο έλεγχος συμμόρφωσης ενός cobot του επιτρέπουν να χειρίζεται ευαίσθητα εξαρτήματα χωρίς να δημιουργεί κινδύνους συντριβής και στέψης.
Ωστόσο, η ενσωμάτωση μελλοντικών τεχνολογιών ενδέχεται να εισαγάγει νέα ζητήματα ασφάλειας ενώ θα ενισχύει τη διαδραστικότητα των cobot. Η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης, η οποία μπορεί να προσφέρει πολύτιμες προτάσεις στους χειριστές, ανοίγει την πόρτα σε απειλές για την ασφάλεια στον κυβερνοχώρο, όπως η μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση σε προσωπικά ή εμπιστευτικά επιχειρηματικά δεδομένα.
Συνολικά, ενώ τα cobot προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα όσον αφορά τις ικανότητες και την αποτελεσματικότητα, η ασφαλής ενσωμάτωσή τους στο ανθρώπινο περιβάλλον εργασίας απαιτεί συνεχείς τεχνολογικές εξελίξεις.
Απλοποίηση σύνθετων εφαρμογών και προγραμματισμού
Σε σύγκριση με προηγούμενες λύσεις βιομηχανικών ρομπότ, τα cobots προσφέρουν στους κατασκευαστές μια πιο φιλική προς το χρήστη και εύκολα προγραμματιζόμενη λύση αυτοματισμού. Το προηγμένο υλικό και λογισμικό της Cobots καθιστούν ακόμη και τις πιο σύνθετες εφαρμογές και προγραμματισμό προσβάσιμες σε ένα ευρύ φάσμα εγκαταστάσεων, από μικρές γραμμές παραγωγής έως μεγάλες μονάδες παραγωγής.
Μια διαβόητη πρόκληση για τα ρομπότ είναι η επιλογή κάδων,, στην οποία ένα συγκεκριμένο αντικείμενο σε τυχαία θέση αφαιρείται από έναν κάδο. Αν και αυτό το έργο φαίνεται απλό στους ανθρώπους, παρουσιάζει μια σημαντική «διανοητική» πρόκληση για τα ρομπότ. Οι μηχανικοί ταιριάζουν σε cobot που επιλέγουν κάδους με μια κάμερα πάνω από το κεφάλι που καταγράφει εικόνες του περιεχομένου του κάδου. Το σύστημα κάμερας χρησιμοποιεί προηγμένες τεχνικές μηχανικής μάθησης και αλγόριθμους για τον εντοπισμό της ακριβούς θέσης του επιθυμητού τμήματος μέσα στον κάδο και μεταδίδει αυτά τα δεδομένα θέσης στο cobot. Στη συνέχεια, το cobot χρησιμοποιεί μια λαβή ή άλλο τελικό εργαλείο για να εξαγάγει το εξάρτημα από τον κάδο και να το μεταφέρει στην επόμενη θέση του.
Η ανάπτυξη Cobot κάνει επίσης ένα βήμα προς την απλούστευση του εξελιγμένου προγραμματισμού, καθιστώντας τις λύσεις βιομηχανικού αυτοματισμού πιο προσιτές στους χειριστές. Παραδοσιακά, η πολυπλοκότητα των ρομπότ και των εφαρμογών τους απαιτούσε εξειδικευμένη κωδικοποίηση από ειδικούς τεχνικούς. Αντίθετα, οι μηχανικοί σχεδιάζουν cobot ώστε να μπορούν να προγραμματιστούν από οποιονδήποτε χειριστή, κάτι που επιτρέπει την ταχεία ανάπτυξη. Τα Cobot χρησιμοποιούν μια γλώσσα προγραμματισμού που βασίζεται σε δέντρα με σύστημα μεταφοράς και απόθεσης σε μια διαισθητική διεπαφή χρήστη, η οποία επιτρέπει την εύκολη δημιουργία προγράμματος και σύντομους χρόνους ανάπτυξης. Ο χειριστής μπορεί να προγραμματίσει και να επισκευάσει το cobot μέσω μιας διεπαφής ανθρώπου-μηχανής που ονομάζεται μενταγιόν διδασκαλίας (Εικόνα 1).
Ένα παράδειγμα μενταγιόν διδασκαλίας που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι χειριστές για να δημιουργήσουν ένα πρόγραμμα είναι το “Commander”, που αναπτύχθηκε από την KUKA, το οποίο είναι ένα κουτί ευαίσθητο στην πίεση μεγέθους χειρός που βρίσκεται στο cobot. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τον χειριστή να πιάνει το διδακτικό «Commander», να τοποθετεί τον βραχίονα του ρομπότ και να επιλέγει τα σημεία που ορίζουν μια διαδρομή για την επιθυμητή εφαρμογή. Αυτή η δυνατότητα είναι βολική όταν ένα ρομπότ απαιτείται να ακολουθήσει μια διαδρομή για μια εφαρμογή όπως η συγκόλληση ή η κόλληση. Στο μέλλον, ο προγραμματισμός ενός cobot μπορεί να μην απαιτεί καθόλου κωδικοποίηση. Αντίθετα, οι χειριστές θα μπορούσαν να αξιοποιήσουν ένα σύστημα εικονιδίων και προτύπων για να εκτελέσουν προ-προγραμματισμένες λειτουργίες, καθιστώντας τη διαδικασία ανάπτυξης ακόμη πιο αποτελεσματική και διαισθητική.
Συμπέρασμα
Ένα cobot είναι μια μετασχηματιστική τεχνολογία της Βιομηχανίας 5.0 που ενισχύει τις δεξιότητες του εργατικού δυναμικού, βελτιώνει την ποιότητα και την ικανότητα των προϊόντων, δίνει προτεραιότητα στην ασφάλεια των εργαζομένων και απλοποιεί τις προκλήσεις υλικού και λογισμικού. Με την ενσωμάτωση των cobots στις εργοστασιακές ρυθμίσεις, οι κατασκευαστές μπορούν να ανακατανείμουν τους εργαζομένους σε πιο στρατηγικούς ρόλους και να βελτιστοποιήσουν περαιτέρω την παραγωγή. Για να διασφαλιστεί η ασφαλής συνεργασία, τα cobot είναι εξοπλισμένα με προηγμένες τεχνολογίες ασφάλειας.
Επιπλέον, τα cobots παρουσιάζουν τη φιλικότητα προς τους χρήστες αξιοποιώντας νέες τεχνολογίες υλικού και λογισμικού για να αντιμετωπίσουν πολύπλοκες προκλήσεις εφαρμογής και να επιτρέψουν τον προγραμματισμό από οποιονδήποτε φορέα εκμετάλλευσης. Καθώς η εξέλιξη των τεχνολογιών Industry 5.0 οδηγεί τους κατασκευαστές να αναζητούν πιο έξυπνες λύσεις αυτοματισμού που ενισχύουν τη σχέση μεταξύ ανθρώπου και μηχανής, τα cobots θα συνεχίσουν να προσελκύουν χρήστες με ασφάλεια, προσαρμοστικότητα και ευκολία στη χρήση.