Revoluce kolaborativních robotů: Budoucnost chytré továrny

(Dan Tri) - Už žádné obří stroje zavřené ve skleněných klecích, do továren vstupuje nová generace robotů jako „kolegové“.

Kolaborativní roboti – nová páka pro efektivitu výroby

Svět je svědkem tiché, ale hluboké revoluce ve výrobě.

Ne obří roboti zavření ve skleněných klecích jako dříve, ale inteligentní robotičtí „kolegové“, kteří mohou bezpečně a efektivně pracovat po boku lidí. To už není sci -fi, ale realita, která se odehrává přímo před našima očima.

Podle nejnovější zprávy společnosti McKinsey & Company dosáhl globální trh s průmyslovými roboty rekordní hodnoty nových instalací ve výši 16,5 miliard dolarů, přičemž v továrnách po celém světě pracuje více než 4,28 milionu robotů.

Toto číslo nejen odráží silný růst odvětví, ale také signalizuje novou éru, ve které roboti již nejsou luxusním řešením vyhrazeným pro velké korporace.

Největším rozdílem mezi současnou vlnou robotů a předchozími generacemi je schopnost „spolupracovat“ s lidmi.

Tito „kolaborativní“ roboti jsou navrženi tak, aby pracovali po boku pracovníků, nikoli aby zcela nahradili lidskou práci, ale aby podpořili a zlepšili produktivitu. Díky pokročilým senzorům a inteligentním řídicím systémům dokáží detekovat přítomnost lidí a podle toho upravit jejich pohyby, čímž zajišťují absolutní bezpečnost.

Trh s kolaborativními roboty zažívá boom působivým tempem růstu. Z 2,14 miliardy dolarů v roce 2024 se očekává, že trh dosáhne do roku 2030 hodnoty 11,64 miliardy dolarů, což odpovídá složenému ročnímu tempu růstu (CAGR) až 31,6 %.

Toto číslo odráží rostoucí poptávku podniků po flexibilních a snadno nasaditelných automatizačních řešeních.

Od pilotního projektu po plnohodnotný projekt

Jednou z největších výzev, kterým firmy čelí, není nasazení pilotních robotů, ale škálování aplikace.

Podle průzkumu společnosti McKinsey přibližně 40 % vedoucích pracovníků uvedlo, že ačkoliv jejich pilotní robotické projekty byly vzrušující a přitahovaly velký zájem ve výrobě, jejich skutečná obchodní hodnota byla nejasná.

Trh s kolaborativními roboty zažívá boom působivým tempem růstu (Foto: Genedge).

To neznamená, že roboti nejsou efektivní, ale spíše to, že se jedná o přístup, který je jedním z přístupů. Místo toho, aby se firmy na roboty dívaly jako na nástroj, který si lze koupit a používat, musí přemýšlet o budování celkových automatizačních kapacit. Jedná se o významný posun v myšlení od investování do vybavení k rozvoji provozních schopností.

„Velký rozdíl spočívá v tom, že tradiční automatizace je univerzálním řešením pro jednu aplikaci,“ říká Ujjwal Kumar ze společnosti Teradyne Robotics. „Nová generace robotů s umělou inteligencí má standardní produkty, které slouží více aplikacím. Můžete je nasadit do více aplikací prostřednictvím softwaru a některých komplexních nástrojových rozdílů.“

To znamená, že namísto 100 000 různých konfigurací, jako tomu bylo u předchozí technologie, nyní společnost Universal Robots potřebuje pouze 6 konfigurací k obsluze 100 000 instalací kolaborativních robotů po celém světě.

To je klíč k dramatickému snížení celkových nákladů na vlastnictví nové generace automatizace.

AI - Duše nové generace robotů

Trend integrace umělé inteligence do robotů sílí. Využitím různých technologií umělé inteligence mohou roboti efektivněji vykonávat řadu úkolů.

Analytická umělá inteligence umožňuje robotům zpracovávat a analyzovat velké množství dat shromážděných jejich senzory. To pomáhá zvládat variabilitu a nepředvídatelnost ve venkovním prostředí, ve výrobě s vysokým/nízkým objemem výroby a ve veřejném prostředí.

Roboti vybavení systémy počítačového vidění například analyzují minulé úkoly, aby identifikovali vzorce a optimalizovali své operace pro větší přesnost a rychlost.

Systémy počítačového vidění hrají důležitou roli ve výrobě robotů (Foto: New Ocean).

Výrobci robotů a čipů v poslední době investují do vývoje specializovaného hardwaru a softwaru, které simulují reálná prostředí. Tato fyzická umělá inteligence umožňuje robotům trénovat se ve virtuálních prostředích a fungovat na základě zkušeností, nikoli na základě rigidního programování.

„Naší vizí je vytvořit všestranné roboty, kteří se mohou dostat kamkoli, kam se dostanou lidé, a zároveň harmonicky porozumět svému okolí a manipulovat s ním,“ vysvětluje Marc Theermann ze společnosti Boston Dynamics.

A teprve když dokážou všechny tři tyto věci, máte skutečně víceúčelového robota. Posledních 30 let pracujeme na tom, aby se „dostal kamkoli“, a docela jsme se v tom zdokonalili. Nyní se naši roboti dokážou dostat téměř kamkoli, kam se dostane člověk.“

Dalšími dvěma výzvami, které se snaží vyřešit, jsou sémantické porozumění a manipulace. Právě v tom tráví většinu svého času.

Toto jsou základní stavební kameny pro masivní rozsah, který lidé u těchto typů robotů předpovídají.

Technologie, která mění pravidla hry

Dalším důležitým průlomem v oblasti robotiky je technologie digitálních dvojčat.

Digitální dvojčata jsou virtuální repliky fyzických systémů, které v reálném čase zrcadlí své reálné protějšky. Tyto modely využívají data ze senzorů a strojů k simulaci chování a výkonu svých fyzických protějšků.

Díky podrobnému digitálnímu znázornění umožňují digitální dvojčata průběžné monitorování, analýzu a optimalizaci systémů, které replikují. Tato technologie je obzvláště cenná při zmírňování rizik spojených s nasazením robotů.

Jak poznamenává Ujjwal Kumar: „S digitálním dvojčetem některá rizika, o kterých mluvíte, mizí. Nyní můžete nasadit nový automatizovaný systém ve virtuálním světě, otestovat ho, zdokonalit a poté z téhož digitálního dvojčete stáhnout kód do produkčního prostředí.“

Digitální dvojče je virtuální replika fyzických systémů, která v reálném čase zrcadlí své reálné protějšky (Foto: Future).

To umožňuje firmám simulovat a optimalizovat výrobní systémy pomocí digitálního dvojčete ještě před provedením skutečné kapitálové investice. Společnosti mohou očekávat návratnost investice za jeden až tři roky a minimalizovat riziko integrace se stávajícími IT a OT systémy, což usnadňuje zavádění robotiky.

Jedním z rostoucích trendů v robotice, který bude i letos i v dalších letech růst, je vývoj mobilního manipulátoru, běžně známého jako MoMa.

Tito průmysloví roboti jsou výsledkem kombinace úkolů vykonávaných robotickými rameny, jako je uchopení, zvedání nebo přesun předmětů, se schopností robotů pohybovat se v prostoru.

MoMa se skládá z autonomního mobilního robota (AMR) integrovaného s robotickým ramenem vybaveným vhodným nářadím.

Mobilní manipulační roboti mohou provádět předem definované výrobní úkoly na zařízeních nebo odebírat komponenty z výrobní linky či skladu. Tato flexibilita umožňuje automatizovanou přepravu materiálu na jakékoli místo a zavádí novou úroveň efektivity v řízení výroby a skladování.

Tato mobilita nejen rozšiřuje provozní dosah robotů, ale také jim umožňuje přizpůsobit se měnícímu se uspořádání továren a splnit potřeby flexibilní a mobilní výroby.

Místo fixního umístění lze MoMa flexibilně nasadit podle obchodních potřeb, optimalizovat využití zdrojů a zlepšit celkovou efektivitu.

Jednou z největších překážek pro přijetí robotiky byly vždy vysoké počáteční investiční náklady, zejména pro malé a střední podniky (Foto: ITG Technology).

Jednou z největších překážek zavádění robotiky byly vždy vysoké počáteční investiční náklady, zejména pro malé a střední podniky.

Roboty jako služba (RaaS) to mění tím, že umožňuje firmám nasazovat roboty na základě předplatného nebo pronájmu, místo aby si je kupovaly přímo.

Model RaaS nabízí několik výhod, včetně škálovatelnosti, odolnosti a flexibility, což z něj činí ideální volbu pro pátrací a záchranné mise, monitorování životního prostředí, výrobu, zemědělství a průzkum vesmíru.

RaaS pomáhá firmám škálovat lokální výrobu bez velkých kapitálových rizik, což efektivně „umožňuje výrobcům, kteří vyrábějí blízko domova, přesunout výrobu blíže ke svým spotřebitelským trhům, aniž by obětovali nákladovou efektivitu“.

Výzvy a příležitosti dopředu

Navzdory pozitivnímu výhledu čelí robotický průmysl stále značným výzvám. Jednou z největších překážek je nedostatek kvalifikované pracovní síly.

Současná pracovní síla postrádá odborné znalosti pro nasazení a správu autonomních robotů. I když to vedlo k nedostatku pracovních sil, jedním ze způsobů, jak to řešit, je zpřístupnit roboty prostřednictvím cílených vzdělávacích a školicích programů, které pracovníkům poskytnou potřebné dovednosti.

Technologický pokrok předběhl současné vzdělávací a školicí rámce. Pracovníci se často ocitají nepřipraveni na práci s moderními robotickými systémy, od programování až po údržbu.

Tato nerovnováha zpomaluje zavádění automatizace a zhoršuje nedostatek pracovních sil, protože firmy se potýkají s hledáním kvalifikovaných pracovníků.

Řešení tohoto problému vyžaduje aktualizaci vzdělávacích osnov tak, aby zahrnovaly pokročilé robotické a automatizační technologie.

Partnerství s průmyslem mohou poskytnout praktické školení a zkušenosti z reálného světa prostřednictvím stáží a učňovské přípravy. Jak poznamenává Ani Kelkar ze společnosti McKinsey: „Když jsme provedli průzkum mezi vedoucími pracovníky ohledně překážek, 61 % z nich uvedlo, že jednou z hlavních překážek bylo, že i když našli dobrý podnikatelský plán, jednoduše neměli interní kapacitu k jeho realizaci.“

Současným zaměstnancům chybí odborné znalosti pro nasazení a správu autonomních robotů (Foto: Mecalux).

Aby firmy úspěšně nasadily roboty, musí změnit svůj přístup od zaměření na čistou efektivitu k upřednostňování flexibility.

Ujjwal Kumar radí vedoucím pracovníkům, aby přehodnotili automatizaci optikou flexibility, nikoli pouze efektivity. Tradiční automatizační nástroje byly navrženy pro velkoobjemová výrobní prostředí s nízkou variabilitou. Dnešní trh však vyžaduje agilitu.

Sociální a pracovní dopady

Častou obavou ohledně robotů je jejich schopnost nahradit lidskou práci. Realita je však taková, že roboti, zejména kolaborativní roboti, jsou primárně určeni k doplnění lidské práce, nikoli k jejímu úplnému nahrazení.

„Nejde o nahrazování lidí,“ zdůrazňuje Ani Kelkar. „Jde o to, aby byla práce bezpečnější, flexibilnější a smysluplnější; aby se pracovníci mohli soustředit na úkoly s vyšší hodnotou. Existuje mnoho opakujících se úkolů, které plně nevyužívají dovednosti našich zaměstnanců.“

Automatizace těchto úkolů a zároveň investice do budování kapacit pomáhají modernizovat pracovní sílu a připravit se na budoucnost provozu.

Podle společnosti Deloitte Consulting by do roku 2025 mohly vzniknout 2 miliony nových pracovních míst ve výrobě. To odráží trend, kdy roboti vytvářejí více nových pracovních míst, než kolik jich ruší, zejména v oblastech inženýrství, údržby, programování a systémového provozu.

Problémy s pracovní silou, včetně stárnoucí populace a klesajícího zájmu o pracovní místa v továrnách, jsou hnací silou pro zavádění robotů.

Například Spojené státy postrádají 400 000 svářečů, zatímco Evropa v roce 2020 hlásila více než 200 000 volných pracovních míst ve stavebnictví.

Roboti tyto mezery řeší prováděním opakujících se, pracných úkolů, což z nich činí cenný přínos pro malé i velké podniky.

Nové technologické vyhlídky v budoucnu

Robotická technologie směřuje k novým průlomům. Generativní umělá inteligence je integrována do robotů s cílem vytvořit inteligentnější a adaptivnější chování.

Tyto projekty si kladou za cíl vytvořit „moment ChatGPT“ pro fyzickou umělou inteligenci, kdy roboti budou moci rozumět prostředí a interagovat s ním stejně přirozeně jako lidé.

Pokročilá senzorová technologie činí roboty citlivějšími na své okolí.

Bionické senzory jsou vyvíjeny tak, aby poskytovaly snímací schopnosti jemné jako lidská kůže. Pokroky v technologii uchopovačů využívají biologii k dosažení vysoké uchopovací síly s téměř nulovou spotřebou energie.

Rojová robotika otevírá možnost nasazení mnoha malých robotů, kteří spolupracují na plnění složitých úkolů.

Tento přístup nabízí několik výhod, včetně škálovatelnosti, odolnosti a flexibility, což z rojové robotiky dělá ideální volbu pro pátrací a záchranné mise, monitorování životního prostředí, výrobu, zemědělství a průzkum vesmíru.

Zdroj: https://dantri.com.vn/cong-nghe/cuoc-cach-mang-robot-hop-tac-tuong-lai-cua-nha-may-thong-minh-20250905101445097.htm