Rewolucja robotów współpracujących: przyszłość inteligentnej fabryki

(Gazeta Dan Tri) - Już nie gigantyczne maszyny zamknięte w szklanych klatkach, ale nowa generacja robotów wchodzi do fabryk jako „koledzy”.

Roboty współpracujące – nowy sposób na zwiększenie efektywności produkcji.

Świat jest świadkiem cichej, ale głębokiej rewolucji w przemyśle wytwórczym.

To nie są już gigantyczne roboty zamknięte w szklanych klatkach, jak kiedyś, ale inteligentni, robotyczni „koledzy”, którzy mogą bezpiecznie i wydajnie współpracować z ludźmi. To już nie science fiction, ale rzeczywistość rozgrywająca się na naszych oczach.

Według najnowszego raportu McKinsey & Company, światowy rynek robotyki przemysłowej osiągnął rekordową wartość 16,5 miliardów dolarów w nowych instalacjach, a w fabrykach na całym świecie pracuje ponad 4,28 miliona robotów.

Liczba ta nie tylko odzwierciedla dynamiczny rozwój branży, ale również zapowiada nową erę, w której robotyka nie będzie już luksusowym rozwiązaniem zarezerwowanym dla dużych korporacji.

Największą różnicą między obecną falą robotów a poprzednimi generacjami jest ich zdolność do „współpracy” z ludźmi.

Te „współpracujące” roboty zostały zaprojektowane do pracy ramię w ramię z pracownikami, nie po to, by całkowicie zastąpić pracę człowieka, lecz by wspierać i zwiększać produktywność. Dzięki zaawansowanym czujnikom i inteligentnym systemom sterowania potrafią wykrywać obecność człowieka i odpowiednio dostosowywać swoje ruchy, zapewniając absolutne bezpieczeństwo.

Rynek robotyki współpracującej dynamicznie się rozwija, osiągając imponujące tempo wzrostu. Z 2,14 mld dolarów w 2024 roku, rynek ten ma osiągnąć wartość 11,64 mld dolarów do 2030 roku, co odpowiada średniorocznej stopie wzrostu (CAGR) na poziomie 31,6%.

Liczba ta odzwierciedla rosnące zapotrzebowanie przedsiębiorstw na elastyczne i łatwe do wdrożenia rozwiązania automatyzacyjne.

Od pilota do pełnej skali

Jednym z największych wyzwań, z jakimi mierzą się firmy, nie jest pilotażowe wdrażanie robotów, lecz zwiększanie skali ich zastosowań.

Według badania McKinsey, około 40% kadry kierowniczej stwierdziło, że chociaż ich pilotażowe projekty robotyki były ekscytujące i wzbudziły duże zainteresowanie w sektorze produkcyjnym, ich faktyczna wartość biznesowa pozostawała niejasna.

Rynek robotów współpracujących przeżywa rozkwit, notując imponujące wskaźniki wzrostu (zdjęcie: Genedge).

Nie oznacza to, że roboty nie są skuteczne, ale że takie podejście jest jednym z kluczowych. Zamiast postrzegać roboty jako narzędzie do kupienia i użytkowania, firmy muszą pomyśleć o budowaniu całościowych możliwości automatyzacji. To znacząca zmiana sposobu myślenia – z inwestowania w sprzęt na rozwijanie możliwości operacyjnych.

„Największą różnicą jest to, że tradycyjna automatyzacja to uniwersalne rozwiązanie, skrojone na miarę konkretnego zastosowania” – mówi Ujjwal Kumar z Teradyne Robotics. „Nowa generacja robotów z obsługą sztucznej inteligencji oferuje standardowe produkty, które pokrywają szeroki zakres zastosowań. Można je wdrażać w wielu aplikacjach za pomocą oprogramowania i kilku kompleksowych narzędzi”.

Oznacza to, że zamiast 100 000 różnych konfiguracji, jak w przypadku poprzedniej technologii, Universal Robots potrzebuje teraz tylko 6 konfiguracji do obsługi 100 000 instalacji robotów współpracujących na całym świecie.

Jest to klucz do radykalnego obniżenia całkowitego kosztu posiadania automatyzacji nowej generacji.

AI – dusza nowej generacji robotów

Trend integracji sztucznej inteligencji z robotami staje się coraz silniejszy. Wykorzystując różnorodne technologie AI, roboty mogą wykonywać szeroki zakres zadań wydajniej.

Analityczna sztuczna inteligencja umożliwia robotom przetwarzanie i analizowanie dużych ilości danych gromadzonych przez ich czujniki. Pomaga to w zarządzaniu zmiennością i nieprzewidywalnością w środowiskach zewnętrznych, w produkcji o dużej różnorodności/niskiej skali oraz w miejscach publicznych.

Przykładowo roboty wyposażone w systemy wizyjne analizują wykonane wcześniej zadania, aby identyfikować wzorce i optymalizować swoje działanie w celu uzyskania większej dokładności i szybkości.

Systemy przetwarzania obrazu odgrywają kluczową rolę w produkcji robotów (zdjęcie: New Ocean).

Producenci robotów i układów scalonych inwestują ostatnio w rozwój specjalistycznego sprzętu i oprogramowania symulującego rzeczywiste warunki. Ta fizyczna sztuczna inteligencja pozwala robotom szkolić się w wirtualnych środowiskach i działać w oparciu o doświadczenie, a nie sztywne programowanie.

Marc Theermann z Boston Dynamics wyjaśnia: „Naszym celem jest tworzenie wszechstronnych robotów, które będą mogły dotrzeć wszędzie tam, gdzie docierają ludzie, rozumieć otoczenie i harmonijnie z nim współdziałać”.

Dopiero gdy potrafią wykonywać wszystkie te trzy czynności, mamy do czynienia z naprawdę wszechstronnym robotem. Przez ostatnie 30 lat pracowaliśmy nad tym, aby „dotrzeć wszędzie” i staliśmy się w tym całkiem dobrzy. Teraz nasze roboty mogą dotrzeć niemal wszędzie, gdzie dotrą ludzie.

Kolejne dwa wyzwania, z którymi próbują się zmierzyć, to rozumienie semantyki i manipulacja. To właśnie na tym spędzają najwięcej czasu.

Oto podstawowe elementy, na których zbudowano roboty na tak ogromną skalę, jakiej ludzie oczekują od tego typu robotów.

Technologia zmienia zasady gry.

Kolejnym znaczącym przełomem w dziedzinie robotyki jest technologia Digital Twin.

Cyfrowe bliźniaki to wirtualne repliki systemów fizycznych, które odzwierciedlają w czasie rzeczywistym swoje rzeczywiste odpowiedniki. Modele te wykorzystują dane z czujników i maszyn do symulacji zachowania i wydajności odpowiednich urządzeń fizycznych.

Zapewniając szczegółową reprezentację cyfrową, Digital Twin umożliwia ciągłe monitorowanie, analizę i optymalizację replikowanych systemów. Technologia ta jest szczególnie istotna w ograniczaniu ryzyka związanego z wdrażaniem robotów.

Jak zauważa Ujjwal Kumar: „Dzięki Cyfrowemu Bliźniakowi niektóre z ryzyk, o których mówisz, znikają. Teraz możesz wdrożyć nowy zautomatyzowany system w wirtualnym świecie, przetestować go, udoskonalić, a następnie z tego samego Cyfrowego Bliźniaka możesz pobrać kod do środowiska produkcyjnego”.

Cyfrowe bliźniaki to wirtualne repliki systemów fizycznych, które w czasie rzeczywistym odzwierciedlają swoje odpowiedniki ze świata rzeczywistego (Grafika: Future).

Pozwala to firmom symulować i optymalizować systemy produkcyjne za pomocą Digital Twin przed dokonaniem faktycznej inwestycji kapitałowej. Firmy mogą spodziewać się zwrotu z inwestycji w ciągu jednego do trzech lat i zminimalizować ryzyko integracji z istniejącymi systemami IT i OT, co usprawnia proces wdrażania robotyki.

Jednym z rosnących trendów w robotyce, który będzie się rozwijał w tym i kolejnych latach, jest ewolucja manipulatorów mobilnych, często określanych jako MoMa.

Tego rodzaju roboty przemysłowe powstały w wyniku połączenia zadań wykonywanych przez ramiona robotyczne, takich jak chwytanie, podnoszenie i przenoszenie obiektów, ze zdolnością robotów do poruszania się w przestrzeni.

MoMa składa się z autonomicznego robota mobilnego (AMR - autonomous moving robot) zintegrowanego z ramieniem robotycznym wyposażonym w odpowiednie narzędzia.

Mobilne roboty manipulatorowe mogą wykonywać predefiniowane zadania produkcyjne na sprzęcie lub pobierać komponenty z linii produkcyjnej lub magazynu. Ta elastyczność umożliwia zautomatyzowany transport materiałów w dowolne miejsce, wprowadzając nowy poziom efektywności w zarządzaniu produkcją i magazynem.

Mobilność ta nie tylko zwiększa zasięg działania robotów, ale także pozwala im dostosowywać się do zmieniających się układów fabryk i spełniać wymagania mobilnej, elastycznej produkcji.

Zamiast być ustaloną w jednym miejscu, MoMa można wdrażać elastycznie, w zależności od potrzeb, optymalizując wykorzystanie zasobów i zwiększając ogólną wydajność.

Jedną z największych barier utrudniających wdrażanie robotów zawsze były wysokie początkowe koszty inwestycyjne, zwłaszcza dla małych i średnich przedsiębiorstw (zdjęcie: ITG Technology).

Jedną z największych barier utrudniających wdrażanie robotów zawsze były wysokie początkowe koszty inwestycyjne, zwłaszcza dla małych i średnich przedsiębiorstw.

Roboty typu Robot-as-a-Service (RaaS) zmieniają tę sytuację, umożliwiając firmom wdrażanie robotów w oparciu o subskrypcję lub wynajem zamiast ich bezpośredniego zakupu.

Model RaaS oferuje szereg zalet, m.in. skalowalność, odporność i elastyczność, dzięki czemu jest idealnym wyborem w przypadku misji poszukiwawczo-ratowniczych, monitorowania środowiska, produkcji, rolnictwa i eksploracji kosmosu.

RaaS pomaga firmom zwiększyć lokalną produkcję bez znaczącego ryzyka kapitałowego, co w istocie „umożliwia producentom, którzy wytwarzają w pobliżu, przeniesienie produkcji bliżej rynków konsumenckich bez poświęcania efektywności kosztowej”.

Wyzwania i możliwości na przyszłość

Pomimo optymistycznych perspektyw, branża robotyki wciąż stoi przed poważnymi wyzwaniami. Jedną z największych przeszkód jest luka kompetencyjna wśród obecnej siły roboczej.

Obecnej sile roboczej brakuje kompetencji niezbędnych do wdrażania i zarządzania robotami autonomicznymi. Chociaż doprowadziło to do niedoboru siły roboczej, jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest zwiększenie dostępności robotów poprzez ukierunkowane programy edukacyjne i szkoleniowe, które wyposażą pracowników w odpowiednie umiejętności.

Postęp technologiczny znacznie wyprzedził obecne ramy edukacyjne i szkoleniowe. Pracownicy często nie są przygotowani do obsługi nowoczesnych systemów robotycznych, od programowania po konserwację.

Ta asymetria spowalnia proces automatyzacji i pogłębia niedobory siły roboczej, gdyż firmy mają trudności ze znalezieniem wykwalifikowanego personelu.

Aby rozwiązać ten problem, konieczna jest aktualizacja programu nauczania poprzez uwzględnienie zaawansowanych technologii robotyki i automatyzacji.

Partnerstwa branżowe mogą zapewnić praktyczne szkolenia i doświadczenie w praktyce poprzez staże i praktyki. Jak zauważa Ani Kelkar z McKinsey: „Kiedy przeprowadziliśmy ankietę wśród kadry kierowniczej na temat barier, 61% z nich stwierdziło, że jedną z głównych barier był fakt, że nawet jeśli znaleźli dobry biznesplan, po prostu nie mieli wewnętrznych możliwości, aby go zrealizować”.

Obecnej kadrze brakuje kompetencji w zakresie wdrażania i zarządzania automatycznymi robotami (zdjęcie: Mecalux).

Aby skutecznie wdrażać roboty, firmy muszą zmienić swoje podejście – nie skupiać się wyłącznie na wydajności, ale nadać priorytet elastyczności.

Ujjwal Kumar radzi liderom, aby przemyśleli automatyzację przez pryzmat elastyczności, a nie tylko wydajności. Tradycyjne narzędzia automatyzacji zostały stworzone z myślą o środowiskach produkcyjnych o dużej skali produkcji i niskiej zmienności. Jednak dzisiejszy rynek wymaga zwinności.

Skutki społeczne i pracownicze

Powszechnym problemem związanym z robotami jest ich potencjał do zastąpienia pracy ludzkiej. Jednak rzeczywistość jest taka, że ​​roboty, zwłaszcza roboty współpracujące, przede wszystkim uzupełniają pracę ludzką, a nie całkowicie ją zastępują.

„Nie chodzi o zastępowanie ludzi” – podkreśla Ani Kelkar. „Chodzi o to, aby praca była bezpieczniejsza, bardziej elastyczna i sensowna; pozwala to pracownikom skupić się na zadaniach o większej wartości. Wiele powtarzalnych zadań nie wykorzystuje w pełni umiejętności naszych pracowników”.

Automatyzacja tych zadań przy jednoczesnej inwestycji w rozwój potencjału pomaga udoskonalić kadrę pracowniczą i przygotować ją na przyszłość działalności.

Według Deloitte Consulting, do 2025 roku w sektorze produkcyjnym może powstać 2 miliony nowych miejsc pracy. Odzwierciedla to tendencję, zgodnie z którą roboty tworzą więcej miejsc pracy, niż eliminują, zwłaszcza w obszarach inżynierii, konserwacji, programowania i obsługi systemów.

Wyzwania związane z siłą roboczą, w tym starzenie się społeczeństwa i spadek zainteresowania pracą w fabrykach, przyczyniają się do wdrażania robotów.

Przykładowo, w Stanach Zjednoczonych brakuje 400 000 spawaczy, podczas gdy w Europie w 2020 r. było ponad 200 000 wolnych miejsc pracy w branży budowlanej.

Roboty wypełniają te luki, wykonując powtarzalne, wymagające wysiłku fizycznego zadania, dzięki czemu stanowią cenne zasoby zarówno dla małych, jak i dużych przedsiębiorstw.

Perspektywy nowych technologii w przyszłości.

Technologia robotyki zmierza w kierunku nowych przełomów. Generatywna sztuczna inteligencja jest integrowana z robotami, aby tworzyć bardziej inteligentne i adaptacyjne zachowania.

Celem tych projektów jest stworzenie „momentów ChatGPT” dla fizycznej sztucznej inteligencji, dzięki którym roboty będą w stanie rozumieć otoczenie i wchodzić z nim w interakcje tak naturalnie, jak ludzie.

Zaawansowana technologia czujników sprawia, że ​​roboty stają się bardziej wrażliwe na otoczenie.

Opracowywane są czujniki bioniczne, które mają zapewnić wrażenie subtelności podobne do ludzkiej skóry. Postęp w technologii chwytaków wykorzystuje biologię, aby osiągnąć dużą siłę chwytu przy praktycznie zerowym zużyciu energii.

Robotyka rojowa otwiera możliwość wykorzystania wielu małych robotów, które będą ze sobą współpracować w celu realizacji złożonych zadań.

Takie podejście oferuje szereg zalet, w tym skalowalność, odporność i elastyczność, dzięki czemu roboty rojowe są idealnym wyborem do misji poszukiwawczo-ratowniczych, monitorowania środowiska, produkcji, rolnictwa i eksploracji kosmosu.

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