Dołącz do czytelników
Brak wyników

Z praktyki kierownika produkcji

9 marca 2022

NR 67 (Luty 2022)

Coboty – automatyczne ramię nowoczesnej produkcji

0 231

Mówi się, że wroga trzeba poznać, żeby z nim wygrać. Nie inaczej jest w przypadku awarii na liniach produkcyjnych. Żeby wykrywać i usuwać problemy dotyczące linii czy maszyn, musimy najpierw zgłębić wiedzę o nich od podstaw. Doskonałym narzędziem do tego jest baza awarii/postojów. Stanowi ona swojego rodzaju archiwum, do którego powinniśmy sięgać, żeby przeanalizować mające wcześniej miejsce przestoje i ich przyczyny. Dzięki temu narzędziu będziemy mogli w przyszłości skuteczniej wykrywać problemy, zanim spowodują one niezaplanowany postój maszyn.

Zautomatyzowanie procesów produkcyjnych jest obecnie jednym z ważniejszych celów Przemysłu 4.0. Dzięki niemu możliwe jest uzyskanie większej efektywności pracy, a także lepszej jakości produktów. Jednym z narzędzi, które realizują ten cel, są coboty – roboty współpracujące, którym może być powierzone szereg rozmaitych działań, zwłaszcza takich, które wymagają precyzji, szybkości i dokładności. Pod tymi względami znacznie przewyższają możliwości przeciętnego pracownika, choć w ostatecznym rozrachunku nie zastępują go, a jedynie ułatwiają jego pracę. 
„Kto nie idzie do przodu, ten się cofa” – powiedział Johann Wolfgang von Goethe. Dziś bardziej znana wersja tego zdania brzmi: kto stoi w miejscu, ten się cofa. Każde z tych zdań ma jednak podobny sens – jeśli nie będziemy działać w zgodzie z założeniami postępu, zostaniemy w tyle. Dotyczy to także współczesnego przemysłu, który ulega nieustającej ewolucji. Wiąże się z tym konieczność wdrażania w procesie produkcji innowacyjnych rozwiązań, które pozwalają na sprostanie wymaganiom stawianym przez rynek – zarówno tym dotyczącym czasu otrzymania gotowego produktu, jak i jego powtarzalnej jakości. 
Do tych wyzwań doszły w ostatnich dwóch latach nowe, które wynikają wprost z pandemii. Człowiek, choć jego wiedza i umiejętność podejmowania decyzji są nadal niezastąpione – okazał się słabym ogniwem. Raz – ze względu na absencje związane z chorobą COVID-19 lub wynikającą z zagrożenia nią kwarantanną, dwa – z powodu obostrzeń, których wprowadzenie stanowi dla zakładów produkcyjnych dodatkowe koszty. Kolejnym negatywnym bohaterem pandemii jest nieprzewidywalność – trudno zaplanować produkcję, gdy z dnia na dzień zmienia się liczba dostępnych pracowników lub wchodzą w życie nowe przepisy, które mają zagwarantować im bezpieczeństwo.
To wszystko napędziło automatyzację i robotyzację, zarówno w zakresie autonomicznych robotów, jak i robotów współpracujących, które wprawdzie do swojej pracy potrzebują człowieka, jednak wspomagają go w tych zakresach, w których często konieczne byłoby zapewnienie mu współpracownika. 

POLECAMY

Mała dawka historii

Coboty zostały wynalezione w 1996 roku przez profesorów J. Edwarda Colgate 'a i Michaela Peshkina z amerykańskiej uczelni Northwestern University. Opatentowali oni urządzenia, które nazwali „cobots” i które opisali jako takie, których metoda działania opiera się na bezpośredniej fizycznej interakcji między osobą a manipulatorem ogólnego przeznaczenia, sterowanym przez komputer. Oczywiście, inspiracją dla wynalazku była branża automotive, a dokładniej – firma General Motors, która dwa lata wcześniej zainicjowała badania nad takim rozwiązaniem i przyznała na nie granty. Celem było znalezienie sposobu na uczynienie robotów lub urządzeń podobnych do robotów wystarczająco bezpiecznymi, aby mogły współpracować z ludźmi.
Pierwsze coboty były bezpieczne dlatego, że nie miały wewnętrznego źródła napędu. Siłę napędową zapewniał im bowiem człowiek. Miały umożliwiać sterowany komputerem ruch, poprzez sterowanie ładunkiem, we współpracy z człowiekiem. Sama firma General Motors wkrótce zmieniła nazwę cobotów na urządzenia IAD (Intelligent Assist Device), aby odciąć się od skojarzenia z firmą Cobotics. Jednak współcześnie na całym świecie nazwą powszechnie stosowaną jest cobot, w Polsce spolszczony na kobot lub też zamiennie nazywany robotem współpracującym.

Czym są coboty i gdzie są stosowane?

Coboty (z ang. collaborative robot) to inaczej roboty współpracujące. Powstały z połączenia dwóch kluczowych technologii – sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego. W przeciwieństwie do typowych robotów, do działania potrzebują człowieka – operatora. W porównaniu z tradycyjnymi robotami są przez to – oczywiście – mniej szybkie i wydajne. Mają także zazwyczaj mniejszy udźwig (od 4 do 15 kg), ale ten w większości aplikacji powinien być wystarczający. Mimo tych ograniczeń stanowią doskonałe narzędzie uzupełniające, zwłaszcza w tych miejscach, gdzie pracuje się na niskich seriach produkcyjnych, a prędkość nie jest szczególnie potrzebna.
Coboty mają szereg walorów. Przede wszystkim są uniwersalne – przystosowanie ich do pełnienia nowego zadania jest szybkie i mało kosztowne. Doceniane są zwłaszcza przez sektor Małych i Średnich Przedsiębiorstw. Dedykowani im operatorzy wymagają jedynie prostego szkolenia, po którym są w stanie sami programować cobota. Najczęściej roboty współpracujące wykonują takie zadania jak spawanie, pakowanie, skręcanie, montaż i paletyzacja. Mogą wykonywać zarówno proste i powtarzalne zadania typu Pick&Place, jak i zaawansowane operacje z zakresu kontroli jakości, np. przy użyciu skanerów 3D lub kamer. Dobrze radzą sobie też w branży magazynowej. Mogą bowiem samodzielnie transportować wózki lub w inny sposób przemieszczać poszczególne elementy. 
Coboty posiadają wbudowany system bezpieczeństwa, dzięki któremu mogą współpracować z człowiekiem bez zewnętrznych zabezpieczeń, takich jak np. klatki. Ich przewaga wiąże się także z mobilnością – w łatwy sposób mogą być przenoszone z miejsca na miejsce, czemu sprzyja także ich waga (osiągają średnio między 15 a 30 kg).
Coboty są obecnie najszybciej rozwijającym się segmentem automatyki przemysłowej. 

Kluczowe różnice pomiędzy cobotami a robotami przemysłowymi

Pierwsza i najistotniejsza z nich została już wskazana – coboty, w przeciwieństwie do robotów przemysłowych, są zaprojektowane do współpracy z ludźmi, gdy tymczasem roboty przemysłowe działają zamiast pracowników, całkowicie zastępując ich w określonych zadania. Cobot wspomaga człowieka w pracy, która jest zbyt niebezpieczna bądź za bardzo uciążliwa i żmudna do samodzielnego jej wykonania. Jego zadaniem jest stworzenie bezpieczniejszego i bardziej wydajnego miejsca pracy.
Z kolei roboty przemysłowe stosowane do automatyzacji procesu produkcyjnego działają prawie całkowicie bez pomocy człowieka. Oczywiście dla pracowników to też może być korzystne, uwalniają ich bowiem od tych zadań, które są bardziej przyziemne bądź mogą powodować urazy natychmiastowe lub powstające w dłuższej perspektywie czasu.
Różnica pomiędzy cobotami a robotami zauważalna jest także w zakresie programowania obu tych urządzeń. Pierwsze z nich są w stanie „uczyć się”, pracując, a ich operator może w łatwy sposób przeprogramować cobota, np. przesuwając ramię wzdłuż żądanej ścieżki, którą urządzenie zapisuje w pamięci i powtarza już samodzielnie. Roboty przemysłowe przeciwnie – nie mogą być tak łatwo przeprogramowane i wymagają od inżyniera napisania nowego kodu w celu wprowadzenia zmian w procesie.
Ze względu na swoje rozmiary i konieczność współpracy z człowiekiem, coboty nie wszędzie się sprawdzą. Na pewno nie są przeznaczone do cięższej produkcji, którą natomiast mogą wykonywać roboty przemysłowe, radzące sobie z cięższymi i większymi materiałami. Prawdą jest jednak, że roboty wymagają klatek bezpieczeństwa, utrzymujących je z dala od przestrzeni roboczej, w której pracują ludzie. Coboty – taki był cel ich stworzenia – są wystarczająco bezpieczne, aby funkcjonować w pobliżu ludzi i nie wymagają infrastruktury bezpieczeństwa tego rodzaju, co roboty przemysłowe.

Coboty w procesach produkcyjnych

Na liniach produkcyjnych roboty współpracujące wykonują zadania równolegle z pracownikiem. Właściwie – uzupełniają jego pracę, wykonując albo pojedyncze czynności, albo pewne sekwencje. Istotne jest tu wykorzystanie możliwości zmiany końcówek ramienia większości cobotów, dzięki czemu przy użyciu jednego cobota można wykonać szereg rozmaitych zadań, takich jak obsługa wtryskarek, spawanie, skręcanie i składanie, nitowanie czy klejenie.
Spawanie to jedno z najczęstszych zadań powierzanych cobotom. Ich przewaga nad człowiekiem jest tu oczywista – są od niego znacznie bardziej precyzyjne i mniej wymagające. Dzięki właściwemu oprogramowaniu w idealnie równym tempie przesuwają elektrodę, wykonują bardzo dokładne spawy, a do tego pracują szybciej od człowieka i w jednostajnym tempie. Mogą wykonywać swoje zadania przez całą dobę, bez strat dla jakości. Nie potrzebują też oświetlenia, co w sposób znaczący wpływa na koszty zakładu.
Coboty doskonale sprawdzają się w roli montażystów. Nie tylko wykonują wspomniane wyżej zadania związane ze składaniem elementów, ich klejeniem czy spawaniem, ale także w przypadku bardziej wymagających zadań wyręczają człowieka przy przenoszeniu elementu na stanowisko montażowe. Dzięki nim pracownik nie traci czasu na prace powtarzalne, mało produktywne, a do tego żmudne.

Coboty mobilne

Innego typu robotami są te, które łączą pracę z mobilnością. Tego typu coboty wykorzystywane są najczęściej do pracy w magazynach lub do transportu wewnętrznego na halach produkcyjnych. Z powodzeniem wykorzystuje się je w wielu procesach logistycznych, począwszy od wspomnianego transportu po komplementację zamówień. ...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 numerów czasopisma "Menedżer Produkcji"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • Dodatkowe dokumenty do pobrania i samodzielnej edycji
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy