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 – Nový nástroj pro efektivitu výroby.

Svět je svědkem tiché, ale hluboké revoluce ve výrobě.

Nejsou to 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 průmyslovou robotikou rekordních 16,5 miliard dolarů v nových instalacích, 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, v níž robotika již není luxusním řešením vyhrazeným pro velké korporace.

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

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

Trh s kolaborativní robotikou zažívá boom a působivý růst. Z 2,14 miliardy dolarů v roce 2024 se očekává, že tento trh dosáhne do roku 2030 hodnoty 11,64 miliardy dolarů, což odpovídá složenému ročnímu tempu růstu (CAGR) 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 pilotní nasazení robotů, ale spíše rozšiřování jejich aplikace.

Podle průzkumu společnosti McKinsey přibližně 40 % vedoucích pracovníků uvedlo, že ačkoliv jejich pilotní robotické projekty byly zajímavé a vyvolaly značný zájem ve výrobě, jejich skutečná obchodní hodnota zůstala nejasná.

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

To neznamená, že roboti nejsou efektivní; problém spočívá v přístupu. Místo toho, aby se firmy na roboty dívaly jako na pouhé nástroje, které je třeba zakoupit a používat, musí přemýšlet o budování celkových automatizačních kapacit. To představuje zásadní posun v myšlení od investování do vybavení k rozvoji provozních schopností.

Ujjwal Kumar ze společnosti Teradyne Robotics uvedl: „Velký rozdíl spočívá v tom, že tradiční automatizace je perfektním řešením určeným speciálně pro jednu aplikaci. Nová generace robotů s integrovanou umělou inteligencí má standardní produkty, které slouží široké škále aplikací. Můžete je nasadit pro mnoho aplikací prostřednictvím softwaru a s určitými rozdíly v nástrojích pro koncové uživatele.“

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 klíčové pro drastické snížení celkových nákladů na vlastnictví automatizace nové generace.

AI - Duše nové generace robotů

Trend integrace umělé inteligence do robotů sílí. Využitím rozmanitých technologií umělé inteligence mohou roboti efektivněji vykonávat širokou škálu úkolů.

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

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

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

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

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

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

Dalšími dvěma výzvami, kterými se snaží řešit, 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 očekávají.

Technologie mění pravidla hry.

Dalším významným 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 příslušných fyzických zařízení.

Díky detailnímu digitálnímu znázornění umožňuje digitální dvojče průběžné monitorování, analýzu a optimalizaci systémů, které replikuje. Tato technologie je obzvláště významná pro zmírnění rizik spojených s robotickým nasazením.

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

Digitální dvojčata jsou virtuální repliky fyzických systémů, které v reálném čase zrcadlí své reálné protějšky (Obrázek: Future).

To umožňuje firmám simulovat a optimalizovat výrobní systémy pomocí digitálního dvojčete ještě před provedením skutečných kapitálových investic. Společnosti mohou předpokládat návratnost investic do jednoho až tří let a minimalizovat rizika integrace se stávajícími IT a OT systémy, což usnadňuje zavádění robotiky.

Jedním z rostoucích trendů v robotice, který se bude i v tomto roce i v dalších letech dále rozvíjet, je vývoj mobilních manipulátorů, často označovaných 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 - autonomous moving robot) integrovaného s robotickým ramenem vybaveným příslušnými nástroji.

Mobilní manipulační roboti mohou provádět předem definované výrobní úkoly na zařízeních nebo odebírat komponenty z výrobní linky či skladu. Tato flexibilita umožňuje automatizaci manipulace s materiálem na jakémkoli místě a zavádí novou úroveň efektivity ve výrobě a řízení skladů.

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

Místo fixního umístění na jednom místě lze MoMa flexibilně nasadit podle pracovních potřeb, optimalizovat využití zdrojů a zlepšit celkovou efektivitu.

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

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

Roboti typu Robot-as-a-Service (RaaS) to mění tím, že firmám umožňují 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 operace, monitorování životního prostředí, výrobu, zemědělství a mise průzkumu vesmíru.

RaaS pomáhá společnostem rozšiřovat lokální produkci bez významného kapitálového rizika, což v podstatě „umožňuje výrobcům, kteří vyrábějí blízko domova, přesunout výrobu blíže ke 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.

Současným zaměstnancům chybí odborné znalosti pro nasazení a správu automatizovaných 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 pracovníky vybaví správnými dovednostmi.

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

Tato asymetrie 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 poznamenala 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 jim chyběla interní kapacita k jeho realizaci.“

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

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

Ujjwal Kumar radí vedoucím pracovníkům, aby přehodnotili automatizaci optikou flexibility, nikoli pouze efektivity. Tradiční automatizační nástroje jsou navrženy pro prostředí s vysokým objemem výroby a nízkou variabilitou. Dnešní trh však vyžaduje agilitu.

Sociální a pracovní dopady

Častou obavou ohledně robotů je jejich potenciál nahradit lidskou práci. Realita je však taková, že roboti, zejména kolaborativní roboti, lidskou práci spíše doplňují, než aby ji zcela nahrazovali.

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

Automatizace těchto úkolů a současné investice do budování kapacit pomáhají zlepšit pracovní sílu a připravit ji na budoucnost provozu.

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

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

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

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

Perspektivy nových technologií 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 „ChatGPT momenty“ pro fyzickou umělou inteligenci, kde roboti mohou rozumět svému 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 pocit jemnosti podobný lidské kůži. Pokroky v technologii úchopů využívají biologii k dosažení vysoké úchopné síly prakticky s 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 rojových robotů 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-manh-robot-hop-tac-tuong-lai-cua-nha-may-thong-minh-20250905101445097.htm