Революция коллаборативных роботов: будущее умных фабрик

(Дэн Три) - Гигантские машины больше не заперты в стеклянных клетках: новое поколение роботов приходит на фабрики в качестве «коллег».

Коллаборативные роботы – новый рычаг для повышения эффективности производства.

Мир становится свидетелем тихой, но глубокой революции в производстве.

Это уже не гигантские роботы, запертые в стеклянных клетках, как раньше, а интеллектуальные роботы-«коллеги», способные безопасно и эффективно работать бок о бок с людьми. Это уже не научная фантастика, а реальность, разворачивающаяся прямо у нас на глазах.

Согласно последнему отчету McKinsey & Company, мировой рынок промышленной робототехники достиг рекордного уровня в 16,5 миллиардов долларов США по объему новых установок, при этом более 4,28 миллионов роботов работают на заводах по всему миру.

Эта цифра не только отражает уверенный рост отрасли, но и знаменует собой новую эру, в которой робототехника перестает быть роскошью, доступной только крупным корпорациям.

Главное отличие нынешнего поколения роботов от предыдущих заключается в их способности «сотрудничать» с людьми.

Эти «совместные» роботы предназначены для работы бок о бок с рабочими, не для полной замены человеческого труда, а для поддержки и повышения производительности. Благодаря передовым датчикам и интеллектуальным системам управления они могут обнаруживать присутствие человека и соответствующим образом корректировать свои движения, обеспечивая абсолютную безопасность.

Рынок коллаборативной робототехники переживает бурный рост, демонстрируя впечатляющие темпы развития. Ожидается, что с 2,14 млрд долларов в 2024 году этот рынок достигнет 11,64 млрд долларов к 2030 году, что соответствует среднегодовому темпу роста (CAGR) в 31,6%.

Эта цифра отражает растущий спрос со стороны предприятий на гибкие и простые в развертывании решения для автоматизации.

От пилотного проекта до полномасштабного производства

Одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются предприятия, заключается не в пилотном внедрении роботов, а в масштабировании их применения.

Согласно опросу McKinsey, примерно 40% руководителей заявили, что, хотя их пилотные проекты в области робототехники были захватывающими и вызвали значительный интерес в производстве, их реальная коммерческая ценность оставалась неясной.

Рынок коллаборативных роботов переживает бурный рост, демонстрируя впечатляющие темпы развития (Изображение: Genedge).

Это не означает, что роботы неэффективны, а скорее, что подход является одним из ключевых. Вместо того чтобы рассматривать роботов как инструмент, который нужно купить и использовать, предприятиям необходимо думать о создании общих возможностей автоматизации. Это существенный сдвиг в мышлении: от инвестиций в оборудование к развитию операционных возможностей.

«Главное отличие заключается в том, что традиционная автоматизация — это универсальное решение, разработанное специально для одного конкретного применения», — говорит Уджвал Кумар из Teradyne Robotics. «Новое поколение роботов с поддержкой ИИ имеет стандартные продукты, охватывающие широкий спектр применений. Их можно использовать в различных областях с помощью программного обеспечения и некоторых различий в комплексных инструментах».

Это означает, что вместо 100 000 различных конфигураций, как в случае с предыдущей технологией, компании Universal Robots теперь требуется всего 6 конфигураций для обслуживания 100 000 установок коллаборативных роботов по всему миру.

Это ключевой фактор для существенного снижения общей стоимости владения системами автоматизации следующего поколения.

Искусственный интеллект — душа нового поколения роботов.

Тенденция интеграции искусственного интеллекта в робототехнику набирает обороты. Благодаря использованию различных технологий ИИ роботы могут более эффективно выполнять широкий спектр задач.

Аналитический ИИ позволяет роботам обрабатывать и анализировать большие объемы данных, собранных их датчиками. Это помогает справляться с изменчивостью и непредсказуемостью в условиях открытой местности, при мелкосерийном производстве с широким ассортиментом продукции и в общественных местах.

Например, роботы, оснащенные системами компьютерного зрения, анализируют прошлые задачи, чтобы выявлять закономерности и оптимизировать свою работу для повышения точности и скорости.

Системы компьютерного зрения играют решающую роль в производстве роботов (Фото: New Ocean).

В последнее время производители роботов и микросхем инвестируют в разработку специализированного оборудования и программного обеспечения, имитирующего реальные условия окружающей среды. Этот физический искусственный интеллект позволяет роботам обучаться в виртуальной среде и работать на основе опыта, а не жесткого программирования.

Марк Тэрманн из Boston Dynamics объясняет: «Наша цель — создать универсальных роботов, которые смогут перемещаться туда, куда могут перемещаться люди, понимать окружающую среду и гармонично с ней взаимодействовать».

И только когда они могут делать все три эти вещи, вы получаете действительно универсального робота. Последние 30 лет мы работали над частью, касающейся возможности "передвигаться куда угодно", и в этом мы довольно преуспели. Теперь наши роботы могут перемещаться практически везде, куда могут добраться люди».

Следующие две задачи, которые они пытаются решить, — это семантическое понимание и манипулирование информацией. Именно на это они и тратят большую часть своего времени.

Это основные строительные блоки для масштабного развития, которого ожидают люди от роботов такого типа.

Технологии меняют правила игры.

Еще одним значительным прорывом в области робототехники является технология цифрового двойника.

Цифровые двойники — это виртуальные копии физических систем, которые в реальном времени точно воспроизводят свои реальные аналоги. Эти модели используют данные с датчиков и машин для имитации поведения и производительности соответствующих физических устройств.

Предоставляя детальное цифровое представление, цифровой двойник позволяет осуществлять непрерывный мониторинг, анализ и оптимизацию воспроизводимых систем. Эта технология особенно важна для снижения рисков, связанных с внедрением роботов.

Как отмечает Уджвал Кумар: «С помощью цифрового двойника некоторые из рисков, о которых вы говорите, исчезают. Теперь вы можете развернуть новую автоматизированную систему в виртуальном мире, протестировать ее, доработать, а затем с помощью того же цифрового двойника загрузить код в производственную среду».

Цифровые двойники — это виртуальные копии физических систем, которые в реальном времени отражают свои реальные аналоги (Изображение: Future).

Это позволяет предприятиям моделировать и оптимизировать производственные системы с помощью цифрового двойника до осуществления фактических капиталовложений. Компании могут рассчитывать на окупаемость инвестиций в течение одного-трех лет и минимизировать риски интеграции с существующими ИТ- и ОТ-системами, что делает внедрение робототехники более плавным.

Одной из набирающих популярность тенденций в робототехнике, которая будет продолжать развиваться в этом году и в последующие годы, является эволюция мобильных манипуляторов, часто называемых MoMa.

Эти промышленные роботы являются результатом объединения задач, выполняемых роботизированными манипуляторами, таких как захват, подъем или перемещение объектов, со способностью роботов перемещаться в пространстве.

MoMa представляет собой автономного мобильного робота (AMR — автономный движущийся робот), интегрированного с роботизированной рукой, оснащенной соответствующими инструментами.

Мобильные манипуляторные роботы могут выполнять заранее определенные производственные задачи на оборудовании или извлекать компоненты с производственной линии или склада. Такая гибкость позволяет автоматизировать транспортировку материалов в любое место, выводя производство и управление складом на новый уровень эффективности.

Такая мобильность не только расширяет диапазон работы роботов, но и позволяет им адаптироваться к меняющейся планировке производственных площадей и удовлетворять требованиям мобильного, гибкого производства.

Вместо того чтобы быть стационарным в одном месте, MoMa может гибко развертываться в соответствии с потребностями работы, оптимизируя использование ресурсов и повышая общую эффективность.

Одной из главных преград на пути внедрения роботов всегда были высокие первоначальные инвестиционные затраты, особенно для малых и средних предприятий (Изображение: ITG Technology).

Одним из главных препятствий на пути внедрения роботов всегда были высокие первоначальные инвестиционные затраты, особенно для малых и средних предприятий.

Роботы, предоставляемые по модели «Робот как услуга» (RaaS), меняют эту ситуацию, позволяя компаниям развертывать роботов на основе подписки или аренды, вместо того чтобы покупать их в собственность.

Модель RaaS предлагает ряд преимуществ, включая масштабируемость, отказоустойчивость и гибкость, что делает ее идеальным выбором для поисково-спасательных операций, мониторинга окружающей среды, производства, сельского хозяйства и космических миссий.

Сервис RaaS помогает компаниям масштабировать местное производство без значительных капитальных рисков, по сути, «позволяя производителям, которые производят продукцию недалеко от дома, перенести производство ближе к потребительским рынкам без ущерба для экономической эффективности».

Предстоящие вызовы и возможности

Несмотря на позитивные перспективы, робототехническая отрасль по-прежнему сталкивается со значительными проблемами. Одним из самых больших препятствий является дефицит квалифицированных кадров в настоящее время.

Нынешним специалистам не хватает знаний для внедрения и управления автономными роботами. Это привело к дефициту рабочей силы, и одним из способов решения этой проблемы является повышение доступности роботов посредством целевых образовательных и учебных программ, направленных на приобретение работниками необходимых навыков.

Технологический прогресс значительно опередил существующие системы образования и обучения. Работники часто оказываются неподготовленными к работе с современными роботизированными системами, от программирования до технического обслуживания.

Эта асимметрия замедляет внедрение автоматизации и усугубляет дефицит рабочей силы, поскольку компаниям трудно найти квалифицированный персонал.

Для решения этой проблемы необходимо обновить образовательную программу, включив в нее передовые технологии робототехники и автоматизации.

Партнерство с отраслью может обеспечить практическое обучение и реальный опыт работы посредством стажировок и ученичества. Как отмечает Ани Келкар из McKinsey: «Когда мы опросили руководителей о препятствиях, 61% из них сообщили, что одним из главных препятствий является то, что, даже если они находят хороший бизнес-план, у них просто нет внутренних ресурсов для его реализации».

Нынешним специалистам не хватает опыта для внедрения и управления автоматизированными роботами (Фото: Mecalux).

Для успешного внедрения роботов предприятиям необходимо изменить свой подход, перейдя от сосредоточения исключительно на эффективности к приоритету гибкости.

Уджвал Кумар советует руководителям переосмыслить автоматизацию, рассматривая ее не только с точки зрения эффективности, но и с точки зрения гибкости. Традиционные инструменты автоматизации были созданы для производственных сред с большими объемами продукции и низкой вариативностью. Но сегодняшний рынок требует гибкости.

Социальные и трудовые последствия

Одно из распространенных опасений, связанных с роботами, заключается в их потенциальной способности заменить человеческий труд. Однако в реальности роботы, особенно коллаборативные роботы, в основном дополняют человеческий труд, а не полностью его заменяют.

«Речь не идёт о замене людей, — подчёркивает Ани Келкар. — Речь идёт о том, чтобы сделать работу более безопасной, гибкой и осмысленной; это позволит работникам сосредоточиться на более важных задачах. Существует множество повторяющихся задач, которые не в полной мере используют навыки наших сотрудников».

Автоматизация этих задач при одновлении инвестиций в развитие потенциала помогает повысить квалификацию персонала и подготовить его к будущим задачам предприятия.

Фактически, по данным консалтинговой компании Deloitte, к 2025 году в обрабатывающей промышленности может появиться 2 миллиона новых рабочих мест. Это отражает тенденцию, согласно которой роботы создают больше рабочих мест, чем сокращают, особенно в областях проектирования, технического обслуживания, программирования и эксплуатации систем.

Проблемы с рабочей силой, включая старение населения и снижение интереса к работе на заводах, являются движущей силой внедрения роботов.

Например, в Соединенных Штатах не хватает 400 000 сварщиков, в то время как в Европе в 2020 году было открыто более 200 000 вакансий в строительной отрасли.

Роботы заполняют эти пробелы, выполняя повторяющиеся, физически сложные задачи, что делает их ценными активами как для малых, так и для крупных предприятий.

Перспективы развития новых технологий в будущем.

Робототехника движется к новым прорывам. Генеративный искусственный интеллект интегрируется в роботов для создания более интеллектуального и адаптивного поведения.

Цель этих проектов — создать «моменты ChatGPT» для физического ИИ, где роботы смогут понимать окружающую среду и взаимодействовать с ней так же естественно, как и люди.

Передовые сенсорные технологии делают роботов более чувствительными к окружающей среде.

Разрабатываются бионические датчики, способные обеспечить ощущение тонкости, подобное человеческому ощущению кожи. В технологиях захвата используются биологические методы для достижения высокой силы захвата практически без энергопотребления.

Робототехника роевого типа открывает возможности для развертывания множества небольших роботов, работающих вместе для выполнения сложных задач.

Такой подход предлагает ряд преимуществ, включая масштабируемость, отказоустойчивость и гибкость, что делает роевые роботы идеальным выбором для поисково-спасательных операций, мониторинга окружающей среды, производства, сельского хозяйства и освоения космоса.

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