Automatyzacja systemów podawania materiałów z wykorzystaniem robotów przemysłowych
Universal RobotsSystemy podawania materiałów często stają się „wąskim gardłem” procesów produkcyjnych, dlatego automatyzacja tego obszaru ma olbrzymi potencjał wzrostu ich efektywności. Roboty przemysłowe, które podają i odbierają materiały, nie tylko zapewniają ciągłość produkcji, ale również eliminują błędy ludzkie, zachowują najwyższą jakość, zwiększają elastyczność i bezpieczeństwo produkcji, a do tego rozwiązują problem braku siły roboczej.
Automatyzacja procesów produkcyjnych, która dziś jest jednym z najważniejszych trendów w sektorze przemysłowym, nie może obejmować wyłącznie inwestycji w zaawansowane maszyny i urządzenia produkcyjne. Choć oczywiście to od nich w dużej mierze zależy produktywność i wydajność realizowanych procesów.
Powiązane firmy
Na końcowy wynik składają się również inne procesy, które nie są ściśle związane z wytwarzaniem produktów. Niezwykle ważne są m.in. zadania związane z obsługą, załadunkiem czy podawaniem materiałów produkcyjnych. Dziś nikt już chyba nie wyobraża sobie zautomatyzowanego procesu gięcia blachy czy wycinania laserowego, w których operator najpierw ręcznie podaje arkusze blachy, a następnie odbiera wykonany detal.
– W dobie Przemysłu 4.0 automatyzacja procesów podawania materiałów przestaje
być wyborem. Staje się koniecznością – mówi Michał Furmański z ABB. – Firmy, które inwestują w roboty przemysłowe, zyskują nie tylko na wydajności, ale też na jakości, bezpieczeństwie i przewidywalności produkcji. Już dziś niemal połowa robotów w przemyśle pracuje przy przenoszeniu komponentów, a ponad milion obsługuje maszyny wytwórcze.
Roboty podające to liczne korzyści
Roboty w systemach podawania, podobnie jak w każdej innej aplikacji, zapewniają liczne korzyści. Przede wszystkim optymalizują poszczególne procesy, zwiększają ich efektywność i wydajność, odciążają ludzi od wykonywania żmudnych, ciężkich i powtarzalnych zadań, a do tego podnoszą ogólny poziom jakości i bezpieczeństwa.
– Robotyzacja niesie wiele zalet, jak optymalizacja i bezpieczeństwo. Przykładowo:
odbieranie całej partii z maszyny wtryskowej, sortowanie, transport i montaż można zastąpić pracą robota, który odbierze detal prosto z formy, przeniesie go na montaż w znormalizowanej pozycji i wykona pierwszy etap prac nad nim – mówi Aleksander Szepietowski, konsultant techniczny LCA w firmie igus. I wymienia kolejne korzyści wykorzystania robota:
– Robot fizycznie odciąża pracowników, a linia wymaga mniej obsługi. Zwiększa produkcję przy zachowaniu tej samej wielkości kadr – dzięki robotom można obsługiwać równolegle kilka linii lub wydłużyć czas produkcji dzięki pracy zmianowej. Ponadto robot ogranicza obecność człowieka w niebezpiecznych środowiskach (obok ruchomych części czy w ograniczonych przestrzeniach). Bezpieczeństwo dodatkowo zwiększa stosowanie wygrodzeń i cobotów.
Grzegorz Będkowski, channel development manager w Universal Robots,
przekonuje, że również wykorzystanie cobotów może przynieść realne korzyści:
– Roboty współpracujące i coboty mobilne w systemach podawania materiałów znacząco zwiększają efektywność i przewidywalność tych procesów. Przykład UR15 pokazuje, jak cobot o podwyższonej prędkości może usprawnić operacje podawania, skracając czas cyklu bez kompromisów w precyzji. Z kolei MC600 to unikatowe rozwiązanie łączące mobilną platformę (AMR) o ładowności 600 kg z cobotem UR30 (udźwig do 35 kg), które umożliwia automatyczne zasilanie kilku stanowisk.
Jak zwiększyć efektywność wykorzystania robota?
Robotyzacja podawania materiałów w różnych procesach produkcyjnych może przynieść wspomniane wyżej korzyści, jednak ich skala może się różnić. Ważny jest więc przede wszystkim wybór odpowiedniego robota, który będzie optymalnie wkomponowany w dany proces produkcyjny i będzie idealnie współpracował z innymi pracownikami bądź maszynami produkcyjnymi.
– Zawsze zaczynamy od zrozumienia, czego dokładnie potrzebuje klient. Kluczowe są
cztery rzeczy: udźwig, zasięg, precyzja i warunki pracy – wyjaśnia Łukasz Szczepkowski, Sales Manager w KUKA Polska. – Korzystamy z narzędzi, takich jak KUKA.Load, żeby sprawdzić obciążenia, i KUKA.Sim, aby zasymulować cały proces i upewnić się, że wszystko działa, jak należy. Patrzymy też na sposób montażu, klasę szczelności, a także możliwość integracji z systemami wizyjnymi i czujnikami. Dzięki temu jesteśmy w stanie dobrać robota, który idealnie pasuje do konkretnej aplikacji – od prostych zadań po zaawansowaną automatyzację.
Jak przekonuje Michał Furmański, wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od wielu czynników: rodzaju produkcji, gabarytów wyrobów, zmienności asortymentu czy dostępnej przestrzeni.
– Warto tu zaufać doświadczonym integratorom, którzy pomogą dobrać technologię skrojoną na miarę potrzeb zakładu – podkreśla przedstawiciel firmy ABB. I dodaje, że coraz większą rolę odgrywają systemy wizyjne wspierane przez sztuczną inteligencję, które pozwalają robotom rozpoznawać elementy i dostosowywać ruch w czasie rzeczywistym.
Również roboty współpracujące otwierają nowe możliwości, zwłaszcza dla firm rozpoczynających automatyzację. Są bezpieczne, elastyczne i nie wymagają kosztownych zabezpieczeń.
Tomasz Kielar z firmy Dematec rekomenduje natomiast zastosowanie robotów
współpracujących – szczególnie tam, gdzie jest potrzeba pracy „ramię w ramię” człowieka z robotem. A np. przy szybkich procesach – zastosowanie robotów dwuosiowych SCARA.
Sposobów na poprawę efektywności jest jednak wiele. Kluczowy bywa dobór odpowiednych chwytaków do robotów, także takich, które potrafią dopasować się do zmiennych kształtów. Drugą ważna kwestią jest ustalenie stref buforowych, które zapobiegną przestojom.
– Z naszego punktu widzenia idealnym rozwiązaniem jest połączenie zautomatyzowanej linii produkcyjnej z cobotami Doosan, oferowanymi przez Dematec. Zaletą takiego rozwiązania jest pełna elastyczność pracy cobotów, ich bardzo łatwe przeprogramowanie, które trwa minuty, a nie dni. System oferowanych do nich narzędzi, takich jak systemy wizyjne czy niezliczona liczba chwytaków, to niewątpliwy atut takiego rozwiązania – zauważa Tomasz Kielar.
Liczy się zwrot z inwestycji
Wdrożenie zrobotyzowanych systemów podawania to oczywiście sporo różnego rodzaju korzyści, jednak z punktu widzenia przedsiębiorcy równie ważny (jeśli nie najważniejszy) jest zwrot z takiej inwestycji. Bez konkretnych wymiernych efektów trudno oczekiwać, że firma będzie chętna do wydawania sporych kwot na robotyzację.
Efektywność inwestycji najczęściej mierzy się wskaźnikiem ROI (return on investment), który odzwierciedla stosunek zysków do poniesionych kosztów. W praktyce kalkulacja zwrotu z inwestycji w roboty podające wykracza poza proste porównanie kosztów nakładów na nabycie robota i pracy ludzkiej. Analiza ROI musi uwzględniać 5 kluczowych składników: redukcję kosztów pracy, wzrost produktywności, poprawę jakości, oszczędności w zarządzaniu zapasami i redukcję przestojów.
– Kluczowe pytanie brzmi: czy robotyzacja się opłaca? Odpowiedź kryje się w analizie ROI. Jeśli uwzględni się koszty zakupu, oszczędności operacyjne, rotację kadry czy bezpieczeństwo pracowników, robotyzacja często okazuje się tańsza niż ręczna obsługa. Co więcej, dobrze dobrana technologia nie tylko nie podnosi kosztów produkcji, ale może je znacząco obniżyć – tłumaczy Michał Furmański.
Według Adriana Pękały, robotics account managera w firmie OMRON Industrial
Automation, zwrot z inwestycji w roboty przemysłowe zależy od wielu czynników, które łączą koszty początkowe z potencjalnymi oszczędnościami operacyjnymi. Do najważniejszych elementów należy zaliczyć wydatki związane z zakupem robota, jego instalacją i integracją z istniejącymi systemami produkcyjnymi, a także ewentualne modyfikacje procesów. Wysokie nakłady początkowe mogą wydłużać czas zwrotu z inwestycji, dlatego istotne jest dokładne dopasowanie technologii do potrzeb przedsiębiorstwa.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
– Równocześnie kluczową rolę odgrywają oszczędności operacyjne, które wynikają z redukcji kosztów pracy, ograniczenia przestojów i minimalizowania ilości błędów ludzkich. Im bardziej powtarzalne i przewidywalne są zadania realizowane przez robota, tym szybciej inwestycja zaczyna przynosić wymierne korzyści – tłumaczy Adrian Pękała.
Jednocześnie dodaje, że na ROI wpływają także koszty utrzymania i serwisu, które obejmują regularną konserwację, dostępność części zamiennych i wsparcie techniczne. Dodatkowo istotna jest elastyczność robotów i możliwość ich adaptacji do zmieniających się potrzeb produkcyjnych, co również zwiększa długoterminową opłacalność inwestycji.
Grzegorz Będkowski z Universal Robots podaje konkretny czas zwrotu z tego typu inwestycji: – ROI w 75% przypadków jest szacowane na maks. 3 lata, a co trzeci menadżer spodziewa się zwrotu w okresie 1–2 lat.
Jaka przyszłość robotów w systemach podawania?
Robotyzacja cały czas się dynamicznie rozwija i można się spodziewać, że również w obszarze systemów podających będziemy świadkami dalszych zmian. Niewątpliwie można oczekiwać rozwoju jeszcze bardziej zaawansowanych technologii, dzięki którym roboty będą w stanie wykonywać swoje zadania z większą precyzją czy powtarzalnością. Systemy następnej generacji będą również charakteryzować się większą autonomią, adaptacyjnością i integracją z systemami zarządzania przedsiębiorstwem.
– Rewolucją w tym zakresie jest rozwinięcie i udoskonalenie obecnych technologii, jak np. systemów wizyjnych, i wykorzystanie możliwości sztucznej inteligencji do zwiększenia efektywności linii produkcyjnych – mówi Tomasz Kielar z Dematec. – Systemy wizyjne wspomagane przez AI będą w stanie identyfikować, lokalizować i klasyfikować elementy o zmiennej geometrii i położeniu. Będą potrafiły precyzyjnie wybierać losowo ułożone elementy ze skrzyń i pojemników, nawet jeśli będą się stykają lub będą częściowo zasłonięte. Umożliwią to rozbudowana kamera 3D i algorytmy pozwalającym określić, który detal jest możliwy do pobrania bez kolizji. A to wszystko w ciągu zaledwie milisekund.
Według Aleksandra Szepietowskiego z firmy igus te zrobotyzowane systemy rozwijają się zarówno w kierunku zaawansowanych i kompleksowych rozwiązań, jak i automatyki nisko kosztowej, która pozwala na robotyzację prostych procesów, w których etat lub klasyczny robot nie jest opłacalny. W procesach podawania można wykorzystywać roboty na torach jezdnych lub autonomiczne platformy mobilne. Dzięki temu surowce i gotowe detale przenoszone są nie tylko w obrębie stacji, ale również na większe odległości – np. między magazynem a obrabiarką.
– Rośnie także rynek robotów współpracujących, które zachęcają przystępnością wdrożenia. Systemy wizyjne i AI pozwalają na detekcję pozycji obiektów i kontrolę jakości. Pojawiają się też pierwsze wdrożenia robotów humanoidalnych – dodaje Aleksander Szepietowski.
Również Adrian Pękała podkreśla, że obecnie w robotyzacji systemów podawania materiałów wyraźnie widać kilka kluczowych trendów. Coraz większą popularność zdobywają roboty współpracujące, czyli coboty, które mogą bezpiecznie funkcjonować obok ludzi, łącząc automatyzację z elastycznością.
Umożliwiają one szybkie reagowanie na zmiany w produkcji, obsługę różnorodnych materiałów i ograniczenie restrykcyjnych wymogów bezpieczeństwa. Jednocześnie roboty te coraz częściej wyposażane są w systemy wizyjne i algorytmy sztucznej inteligencji, co pozwala im autonomicznie rozpoznawać i sortować materiały, optymalizować sekwencje podawania oraz adaptować się do nietypowych zadań bez konieczności ingerencji operatora.
– Rosnące znaczenie mają także modułowość i skalowalność systemów. Dodatkowo roboty coraz częściej integruje się w cyfrowe ekosystemy, które umożliwiają monitorowanie wydajności w czasie rzeczywistym, analizę przepływów materiałów i przewidywanie potencjalnych przestojów. Wszystko to zwiększa wydajność, precyzję i elastyczność procesów podawania materiałów, a tym samym maksymalizuje zwrot z inwestycji w automatyzację – podkreśla przedstawiciel firmy OMRON.
Z kolei Łukasz Szczepkowski widzi wyraźny trend w kierunku wykorzystania autonomicznych robotów mobilnych (AMR), które potrafią samodzielnie poruszać się po hali produkcyjnej, omijając przeszkody i dostosowując trasę do aktualnych warunków. To ogromna zmiana w porównaniu do tradycyjnych, statycznych systemów transportu.
– Coraz częściej integrujemy też systemy wizyjne (uzbrojone w AI), które pozwalają robotom rozpoznawać i lokalizować obiekty w czasie rzeczywistym – nawet w chaotycznym otoczeniu. Dzięki temu cały proces podawania materiałów staje się bardziej elastyczny, skalowalny i gotowy na wyzwania Przemysłu 4.0 – mówi przedstawiciel KUKA Polska.
Robotyzacja systemów podawania jest dziś niezbędna, żeby firma produkcyjna mogła skutecznie konkurować na rynku z innymi graczami. Istotne jest kompleksowe podejście do kwestii robotyzacji tego obszaru, żeby poniesione nakłady zostały optymalnie wykorzystane i przyniosły maksimum korzyści.
– Robotyzacja to nie tylko zakup sprzętu, ale decyzja strategiczna. Dlatego warto rozmawiać o niej kompleksowo, uwzględniając całkowity koszt posiadania, łatwość wdrażania nowych produktów i długoterminowe cele biznesowe. Dobrze dobrany partner technologiczny może okazać się kluczowy w tej transformacji – podsumowuje Michał Furmański z firmy ABB.
O Autorze
