Robot công nghiệp và lợi ích của việc triển khai chúng trong sản xuất, tầm quan trọng của robot
Thế giới ngày càng trở nên kỹ thuật số và tiến bộ. Ví dụ, điều này có thể được đánh giá bởi thực tế là số lượng rô-bốt được lắp đặt trong ngành công nghiệp trên toàn thế giới đã tăng hơn gấp ba lần trong mười năm qua.
Robotics là một công cụ mới để cơ giới hóa và tự động hóa sản xuất phức tạp, công nghệ của các thế hệ mới nhất, mang lại hiệu quả cao nhất.
người máy là một hướng khoa học và kỹ thuật phức tạp mới, bao gồm phát triển, sáng tạo và sử dụng người thao tác, rô-bốt và tổ hợp công nghệ rô-bốt, cũng như các khía cạnh tổ chức, kinh tế xã hội và tâm lý liên quan đòi hỏi một cách tiếp cận khoa học mới. Làm việc thành công trong các lĩnh vực khác nhau, nó dần dần chứng minh lợi thế của mình.
Robot tự động hóa cho năng suất, tính linh hoạt và an toàn
Ý tưởng thay thế sức lao động của con người bằng máy móc đã được biết đến từ thời cổ đại.Robot công nghiệp là một bước nữa trong quá trình phát triển tự động hóa linh hoạt để tối ưu hóa sản xuất, với khả năng không chỉ lặp lại liên tục các hoạt động tương tự với độ chính xác được đảm bảo mà còn có khả năng lập trình lại đơn giản trong trường hợp có sự thay đổi trong chương trình sản xuất của người dùng .
Khái niệm này bắt đầu với các trạm làm việc đơn giản, trong đó rô-bốt được trang bị bộ định vị để đặt các bộ phận và định vị các bộ phận trong hai hoặc nhiều trạm, cho đến toàn bộ dây chuyền sản xuất rô-bốt, trong đó chức năng của các bộ phận, bao gồm cả việc bốc dỡ các bộ phận, được điều khiển bởi người máy.
Những người trợ giúp quan trọng trong thế giới tự động hóa hiện đại ngày nay là các hệ thống hỗ trợ được sử dụng rộng rãi như hệ thống hình ảnh hoặc máy ảnh cho phép rô-bốt tháo và thao tác các bộ phận lớn.
Tuy nhiên, độ tin cậy của robot, phần mềm của chúng, hiệu suất cao và dễ vận hành là những điều kiện tiên quyết cần thiết để các thiết bị và hệ thống này hoạt động bình thường.
Mức độ và phương pháp tự động hóa sản xuất phụ thuộc đáng kể vào loại hình và quy mô của nó, và nếu trong sản xuất hàng loạt và quy mô lớn, việc sử dụng dây chuyền tự động là hợp lý nhất, thì trong sản xuất hàng loạt vừa và nhỏ và đơn lẻ tự động hóa phức tạp được thực hiện với sự ra đời của máy tính, máy CNC và rô bốt công nghiệp.
Trên cơ sở thiết bị công nghệ với điều khiển kỹ thuật số và lắp ráp rô-bốt công nghiệp, dây chuyền, bộ phận, phân xưởng đa sản phẩm được gọi là sản xuất tự động linh hoạt.
Nguyên tắc chính để xây dựng các cơ sở sản xuất linh hoạt như vậy là tính mô đun.Tự động hóa sản xuất linh hoạt đã phát triển từ đơn giản đến phức tạp - được thiết kế và triển khai ban đầu mô-đun sản xuất linh hoạt (PMM), được xây dựng trên cơ sở của chúng Tổ hợp sản xuất linh hoạt (HPC) và cuối cùng sản xuất tự động linh hoạt (HAP).
Robot thế hệ mới dễ cài đặt và lập trình hơn, đồng thời chúng dễ dàng giao tiếp với nhau hơn
Sự phát triển hơn nữa của họ là tạo ra sản xuất tự động gần như bị bỏ rơi, trong đó sản xuất tự động linh hoạt được bổ sung bằng sản xuất các sản phẩm được sản xuất do máy tính thiết kế (CAD) và chuẩn bị công nghệ cho sản xuất, lập kế hoạch và kiểm soát điều phối (ACS).
Đơn vị cấu trúc chính của các mô-đun sản xuất linh hoạt ở bất kỳ độ phức tạp nào là tổ hợp công nghệ robot (RTC), có thể được hình thành trên cơ sở một rô-bốt công nghiệp cung cấp dịch vụ bảo trì riêng lẻ hoặc theo nhóm cho thiết bị kèm theo hoặc một chu trình xử lý sản phẩm hoàn chỉnh (ví dụ: hàn) hoặc trên cơ sở một số rô-bốt công nghiệp thực hiện các hoạt động được kết nối với nhau.
Tính linh hoạt của hầu hết các robot công nghiệp cho phép chúng được sử dụng rộng rãi như một phần của tổ hợp công nghệ robot cho các loại hình sản xuất khác nhau.
Những tiến bộ trong công nghệ rô-bốt đang thúc đẩy việc sử dụng rô-bốt ngày càng nhiều
Việc áp dụng mạnh mẽ robot công nghiệp hiện nay và trong tương lai là do một số lý do.
Trước hết, việc tạo ra và giới thiệu rộng rãi người máy công nghiệp và người điều khiển, giúp tăng cường các quy trình và hoạt động công nghệ khác nhau, loại bỏ việc sử dụng lao động thủ công có tay nghề thấp và đơn điệu, đặc biệt là trong điều kiện khó khăn, nguy hiểm và có hại cho con người .
Trong những năm tới, ngành cần đảm bảo tăng sản lượng đáng kể thông qua việc giới thiệu các loại thiết bị mới và công nghệ tiên tiến. Mặc dù tỷ lệ lao động thủ công trong công nghiệp đã giảm, nhưng vẫn còn một triệu người lao động thủ công trên thế giới ngày nay.
Nhiều nghiên cứu về điều kiện lao động cho thấy khoảng 30% người lao động bị ảnh hưởng xấu bởi tiếng ồn, 30% phải làm việc theo chế độ quy định nghiêm ngặt, 25% tiếp xúc với ẩm, nóng hoặc lạnh, 20% làm việc ở những vị trí không thoải mái về thể chất hoặc thấp hơn. khói và điều kiện khói. 20% buộc phải nỗ lực rất nhiều về thể chất, và 15% làm việc vào ban đêm.
Những yếu tố gây căng thẳng này thường hoạt động kết hợp với nhau; do đó, khoảng 40% người lao động bị ảnh hưởng đồng thời bởi hai yếu tố và khoảng 25% bị ảnh hưởng bởi ba yếu tố trở lên. Theo đó, sự ra đời của người máy giúp giảm đáng kể tỷ trọng các công việc thủ công, nặng nhọc, độc hại và tẻ nhạt. (yếu tố xã hội).
Robot công nghiệp có thể thực hiện các nhiệm vụ mà trước đây chỉ có thể được thực hiện bởi con người
Ngoài ra, bản chất của sản xuất đã thay đổi — khoảng 80% sản phẩm được sản xuất theo lô nhỏ. Vì vậy, tự động hóa sản xuất trở thành một trong những đòn bẩy thiết yếu để tăng năng suất lao động trong nền sản xuất quy mô nhỏ. (yếu tố kinh tế).
Robotics cho phép bạn giải quyết các vấn đề về lao động hai và ba ca, tăng hệ số tải của thiết bị và nhịp độ làm việc của thiết bị, cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí, chủ yếu trong sản xuất quy mô nhỏ.
Nó tạo ra các điều kiện tiên quyết để chuyển sang một cấp độ mới về chất lượng — tạo ra các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt cho phép cấu hình lại nhanh chóng để thực hiện các hoạt động với các trình tự và tính chất hành động khác nhau và hoạt động với sự tham gia tối thiểu của con người.
Có một mối quan hệ hợp tác thậm chí còn lớn hơn giữa con người và máy móc: họ ngày càng làm việc tay trong tay và không có hàng rào bảo vệ.
Các đặc tính kỹ thuật chính của robot công nghiệp được xác định bởi lĩnh vực ứng dụng và điều kiện sản xuất mà chúng dự định.
Mô tả và đặc điểm của robot công nghiệp hiện đại có trong các bài viết: Robot công nghiệp trong sản xuất hiện đại Và Phân loại robot công nghiệp
Các nghiên cứu cho thấy khi sử dụng trong một số công đoạn nhất định, một robot công nghiệp tùy theo ca làm việc sẽ thay thế 1-3 công nhân, tăng năng suất lao động 60-80% và giảm 45-50% chi phí chuẩn bị sản xuất.
Khi được sử dụng theo nhóm, hiệu quả của robot công nghiệp tăng mạnh: năng suất tăng ít nhất 3 đến 5 lần, có trường hợp gấp 8 đến 10 lần, chi phí đầu tư vốn và bảo trì giảm tương đối, cường độ và nhịp điệu sản xuất được thay đổi , nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm số lượng hàng loại bỏ.
Ngành công nghiệp ô tô đang dẫn đầu: sử dụng các giải pháp sản xuất thông minh và rô-bốt công nghiệp thay vì dây chuyền lắp ráp đã thống trị sản xuất truyền thống trong hơn 100 năm.
Trong số các lĩnh vực giảm lao động chân tay và nặng nhọc, ngoài robot, một vị trí quan trọng cũng được phân bổ cho các thiết bị đơn giản nhất — người thao túngnhư một phương tiện cơ giới hóa sản xuất phức tạp.
Trong sản xuất, nơi không cần bảo vệ con người khỏi môi trường và việc bốc dỡ thiết bị thường xuyên, các bộ điều khiển được điều khiển bằng lệnh đã trở nên phổ biến, được đặc trưng bởi thực tế là người vận hành bật tuần tự các ổ đĩa của từng liên kết một cách riêng biệt.
Những bộ điều khiển robot như vậy là thiết kế đơn giản nhất, tương đối rẻ tiền và việc sử dụng chúng không dẫn đến thay đổi quy trình công nghệ, vì chúng dễ dàng phù hợp với công nghệ hiện có. Tính linh hoạt, chi phí thấp và hiệu quả cao trong hoạt động xếp dỡ là những phẩm chất nổi bật của chúng.
Những người điều khiển robot hiện đại mang đến những cơ hội mới trong thế giới việc làm
Nhiều loại công việc, đặc biệt là lắp ráp cơ khí, xây dựng và hoàn thiện, nâng và vận chuyển, bảo quản và sửa chữa có thể được cơ giới hóa trong tương lai gần chỉ với sự trợ giúp của người thao tác.
Theo tính toán, việc đáp ứng nhu cầu công nghiệp của người thao tác rô-bốt sẽ giảm số lượng lao động thủ công trong hơn 30 ngành nghề: thợ khóa giảm 4%, thợ sửa chữa giảm 3%, thợ đóng gói giảm 5, thủ kho giảm 2,5, người vận chuyển giảm 3 và người bốc xếp - giảm 5 %
Kết quả của đổi mới mạng là ngày càng có nhiều rô-bốt xuất hiện trong các lĩnh vực sản xuất mới chỉ được phát hiện tự động hóa gần đây. Ví dụ về điều này là ngành công nghiệp thực phẩm, ngành dệt may, ngành chế biến gỗ và ngành nhựa.
Cho đến gần đây, việc sử dụng các loại rô-bốt công nghiệp tiêu chuẩn đi kèm với một số biện pháp an toàn và phòng ngừa tai nạn. Về vấn đề này, một loại robot mới (robot hợp tác), đôi khi được gọi là "cobot", là một giải pháp hoàn toàn mang tính cách mạng.
Nghiên cứu và phát triển rô-bốt cộng tác ngay từ đầu đã tập trung vào sự an toàn, đồng thời vào khả năng tích hợp của nó vào dây chuyền làm việc với sự điều khiển của con người.
Ngay cả trong thập kỷ trước, robot công nghiệp đã xuất hiện. Nhưng sau đó nó xuất hiện robot hợp tác… Bản chất của thuật ngữ "hợp tác" có nghĩa là anh ta có thể làm việc cùng với mọi người.
Điều này có thể trông như thế nào và tại sao nó không nguy hiểm? Thiết kế của rô-bốt sao cho có công suất và đầu ra hạn chế, bao gồm chức năng dừng rô-bốt ngay lập tức khi phát hiện va chạm, có thể thực hiện theo nhiều cách. Trong nhiều ứng dụng, robot này có thể được sử dụng mà không cần bảo vệ an toàn.
Ngày nay, các nhà sản xuất rô bốt có thể cung cấp cho khách hàng của mình một loại rô bốt đáp ứng các yêu cầu khắt khe nhất về đặc điểm của nó, đồng thời có một số ưu điểm khác có thể nêu bật:
- Hoạt động đồng thời với một nhà điều hành con người,
- tiết kiệm không gian,
- thiết lập dễ dàng,
- hiệu suất cao,
- sự chính xác,
- độ tin cậy.
Robot hợp tác vẫn còn mới. Khả năng ứng dụng của họ vẫn chưa được tiết lộ đầy đủ.Hiện tại, cobot được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành điện tử, nhưng khả năng của chúng cũng đã được áp dụng thành công cho các ngành khác. Nhờ tính linh hoạt và dễ sử dụng, chúng cũng sẽ tìm được vị trí của mình trong ngành hậu cần và dịch vụ. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng các khu vực phi sản xuất này sẽ chiếm 21,3% doanh số bán cobot vào năm 2024. Các cobot nhỏ thân thiện của chúng tôi có tiềm năng phát triển đáng kể so với các loại robot khác!
— Jan Zhang, Giám đốc điều hành của Phân tích tương tác
Nếu một công nhân thực hiện một nhiệm vụ lặp đi lặp lại trong nhiều giờ mỗi ngày, thì việc thay thế rô-bốt cộng tác trong một khoảng thời gian tương đối ngắn thường tương đối dễ dàng nhờ lập trình và cấu hình đơn giản và không có tất cả các biện pháp an toàn cần thiết cho rô-bốt công nghiệp truyền thống.
Vì những lý do tương tự, rô-bốt cộng tác cũng có giá cả phải chăng hơn (không chỉ chi phí của rô-bốt thấp hơn mà còn cả chi phí lắp đặt bằng cách loại bỏ thời gian cần thiết để bảo trì và định cấu hình thiết bị tế bào rô-bốt) và do đó, nó dễ dàng hơn để chứng minh tài chính.
Các ví dụ điển hình nhất về việc triển khai thành công các robot như vậy là trong các cơ sở sản xuất nơi có một số trạm thực hiện cùng loại quy trình, ví dụ như các quy trình công nghệ với nhiều máy CNC.
Hiện tại, việc tạo ra và triển khai robot nên được công nhận là một trong những lĩnh vực ưu tiên phát triển công nghiệp.
Hơn một nghìn công ty đang tham gia vào việc phát triển và sản xuất robot công nghiệp. Tất cả các công ty lớn đang bắt đầu đầu tư vào robot công nghiệp.Các công ty mới chuyên về các sản phẩm này đang được thành lập, cũng như các công ty trung gian để giới thiệu rô bốt công nghiệp.
Ở tất cả các nước phát triển, các hiệp hội quốc gia về người máy công nghiệp đã được thành lập và ở một số nước, hoạt động trong lĩnh vực này đã được nâng lên thành chương trình cấp nhà nước.
Tại Nga, Hiệp hội quốc gia về những người tham gia thị trường rô-bốt (NAURR) được thành lập với mục đích phát triển thị trường rô-bốt, mở rộng quan hệ quốc tế và phổ biến rô-bốt.