Dołącz do czytelników
Brak wyników

Temat numeru

29 kwietnia 2021

NR 62 (Kwiecień 2021)

Czy warto robotyzować produkcję?

0 101

Wymagania stawiane przedsiębiorstwom, narzucane przepisy prawne, konkurencja oraz zwiększające się koszty produkcji, wymuszają na organizacjach skierowanie spojrzenia na wykorzystanie rozwiązań technologicznych do automatyzacji i robotyzacji procesów produkcyjnych, nie tylko w celu poprawy wydajności czy jakości, ale również w celu zmniejszania kosztów.

Coraz tańsze i łatwiej dostępne technologie sprawiają, że wiele przedsiębiorstw przekształca się w częściowo, a czasem nawet w pełni zautomatyzowane organizacje zdolne do funkcjonowania z udziałem bardzo małej liczby pracowników. Dzięki technologiom przedsiębiorstwa te zyskują również znaczną przewagę konkurencyjną. I mimo korzyści, jakie przynosi robotyzacja produkcji, polskie przedsiębiorstwa są jednymi z najmniej zrobotyzowanych na świecie. Wynika to z braku informacji i wiedzy na temat robotyzacji, korzyści, jakie przynosi oraz stereotypów krążących w przestrzeni publicznej, że automatyzacja i robotyzacja sprawdza się tylko w wielkich fabrykach i jest rozwiązaniem kosztownym. Innymi czynnikami skutecznie utrudniającymi rozwój robotyzacji w Polsce są czynniki społeczne, czyli przekonanie, że robotyzacja to odbieranie pracy ludziom czy obawa przed nowoczesnymi rozwiązaniami.
Na szczęście stopniowo odnotowywany jest wzrost wykorzystania robotów, do czego przyczyniają się m.in. braki kadrowe na monotonnych lub niebezpiecznych stanowiskach, jak również zmiana przekonań związanych z robotyzacją.
Czynnikiem, który również ma bardzo silny wpływ na brak decyzji o wdrożeniu robotów w przedsiębiorstwie, jest niewiedza w tym zakresie. Zamiast zaprosić specjalistów, którzy są w stanie poprzez analizę procesu produkcyjnego zaproponować ciekawe rozwiązania, dotychczasowi menedżerowie stwierdzają, że ich procesu nie da się zautomatyzować. Sytuacja taka ma najczęściej miejsce w przypadku produkcji małoseryjnej lub takiej, która wymaga elastyczności. Przykładowo, jeden z producentów rur i kształtek preizolowanych dla ciepłownictwa w procesie produkcyjnym wymaga wielu różnych manipulacji w stosunku do produkowanego elementu. Ze względu na częste zmiany rozmiarów oraz kształtów asortymentu nie decyduje się na robotyzację procesu, twierdząc, że charakter procesu to uniemożliwia. Jednak po analizie przez firmy zajmujące się robotyzacją okazało się, że niektóre etapy procesu można całkowicie zrobotyzować, a inne pozwalają na wdrożenie robota jako asystenta pracownika, co zwiększyłoby wydajność i jakość.
Na uwagę zasługuje to, że roboty wdraża się nie tylko na produkcji, lecz także w usługach, gdzie wprowadzają one dane klientów, przyjmują zgłoszenia awarii w sieciach energetycznych, a nawet kolejkują pacjentów na właściwą ścieżkę kliniczną w jednym z brytyjskich szpitali, co pozwoliło skrócić proces o trzy dni. Powszechnie znane jest już użycie robotów w medycynie, jak np. fascynujący robot da Vinci, za którego pomocą w samej Europie w 2017 r. wykonano ok. 700 tysięcy skomplikowanych operacji.
Wracając jednak do procesów produkcyjnych, roboty obecnie mogą wykonywać niezliczoną liczbę operacji, m.in.: spawanie, pakowanie, paletyzowanie, lakierowanie i malowanie, załadunek i rozładunek, montaż czy też transport. Roboty są coraz bardziej intuicyjne, łatwiejsze w obsłudze i programowaniu.
Żeby jeszcze bardziej przybliżyć obszary, w jakich roboty mogą być zastosowane, przyjrzyjmy się kilku przykładom:

POLECAMY

  • Spawanie – częste wykorzystanie robota w tym obszarze jest spowodowane lepszą jakością wykonania spawu przy dużej wydajności, brakiem konieczności szkolenia pracowników, większą kontrolą nad procesem spawania, niezawodnością i, co istotne, zmniejszeniem zużycia materiałów spawalniczych. Co warto zaznaczyć, roboty spawalnicze charakteryzują się dużą elastycznością oraz możliwością spawania dowolnymi technikami. Jednym z ciekawych rozwiązań jest śledzenie przez robota jakości wykonywanego spawu i modyfikacja parametrów w czasie rzeczywistym, aby uzyskać spoinę spełniającą wymagania jakościowe.
  • Szlifowanie – obok możliwości skrócenia procesu szlifowania nawet o 20% dzięki zastosowanym czujnikom obróbka jest realizowana z takim samym naciskiem, co m.in. zmniejsza ryzyko uszkodzenia narzędzia.
  • Montaż – wsparcie procesu montażu, zwłaszcza przy drobnych i skomplikowanych elementach, wymaga zastosowania robotów o większym zakresie ruchu niż w przypadku spawania. Dodatkowe kamery i czujniki pozwalają na montaż elementów charakteryzujących się dużą precyzją.
  • Produkcja addytywna, technologia przyrostowa – czyli produkcja elementów trójwymiarowych za pomocą ich komputerowych modeli. Jest to metoda wykorzystywana w druku 3D i polega na dodawaniu kolejnych warstw, w przeciwieństwie do obróbki ubytkowej, na przykład obróbki skrawaniem. W obszarze tym z powodzeniem wykorzystuje się roboty, do realizacji takich procesów jak osadzanie topionego materiału czy selektywnego spiekania laserowego (SLS). Dzięki temu produkowane są precyzyjne elementy dla przemysłu lotniczego i medycyny.
  • Transport wewnątrz firmy – przewożenie półproduktów i elementów gotowych z i do magazynu może być realizowane przez roboty mobilne. Jako przykład może posłużyć fabryka firmy Whirlpool w Łodzi, w której mobilne roboty dostarczają pracownikom produkcyjnym niezbędne części. Robot tego typu otrzymuje z linii informację o zapotrzebowaniu na dane elementy, po czym przemieszcza się do magazynu i przywozi pracownikowi potrzebne zasoby.

Jakiego robota wybrać?

Dobór robota jest oczywiście zależny od rodzaju wykonywanych prac oraz oczekiwań inwestora.
Dla prac montażowych, ploterów, wtryskarek, transportu, zastosowanie znajdzie robot kartezjański. Jego nazwa pochodzi od sposobu poruszania się w trzech płaszczyznach. Inny robot, wykorzystywany między innymi w pracach montażowych, przy paletyzacji czy też spawaniu, to robot cylindryczny. Obszarem poruszania się tego robota jest cylinder i składa się z dwóch liniowych zespołów ruchu oraz jednego obrotowego.
Jeżeli konieczne jest wykonywanie prac polerowania czy malowania, przydatny może być robot typu SCARA. Robot ten ceniony jest za szybkość pracy. Ma dwie osie obrotowe, a jedną postępową. 
Jeszcze innym typem usprawniającym montaż, paletyzację czy też transport, jest robot sferyczny, z jednym liniowym i dwoma obrotowymi zespołami ruchowymi.
Chyba najbardziej znanym jest robot przegubowy, który wykonuje ruch obrotowy we wszystkich osiach. Wykorzystuje się go na przykład w montażu, pianowaniu, lakierowaniu czy zgrzewaniu. Natomiast do transportu elementów, dostarczania na linię półproduktów, z powodzeniem zastosowanie znajdą roboty mobilne.
Zagadnienia, które należy przeanalizować przy wyborze robota to m.in. warunki środowiskowe, w jakich robot będzie pracował, jaki powinien być jego zakres ruchu, jego prędkość oraz udźwig.
Na uwagę zasługują również roboty z grupy współpracujących, czyli tak zwane koboty. Ich rolą jest wsparcie pracowników w wykonywaniu najbardziej monotonnych czynności. Dzięki zastosowaniu licznych czujników kobot, obok kontroli siły czy też momentu obrotowego, może bezpiecznie pracować, asystując pracownikowi, bez konieczności montowania dodatkowych osłon chroniących pracownika przed maszyną. Koboty są łatwe w obsłudze oraz programowaniu do wykonywania nowych czynności. Stosowane są do rozładunku i załadunku linii, konfekcjonowania oraz układania elementów na przykład według zadanego wcześniej wzoru. Ciekawym zastosowaniem kobotów jest obsługa maszyn CNC oraz obróbka detali.
Obok wyboru właściwego urządzenia należy również wziąć pod uwagę następujące aspekty:

  • Cel biznesowy – przed rozpoczęciem automatyzacji procesu warto zadać sobie następujące pytania: Po co w ogóle automatyzować proces? Co to wniesie? Jakie są szanse i zagrożenia? Jak automatyzacja danego elementu procesu wpłynie na cały proces? Czy zwiększy to wydajność i zmniejszy straty?
  • Odpowiedź na powyższe, przykładowe pytania, może spowodować, że przedsiębiorstwo może nawet zrezygnować z pomysłu robotyzacji.
  • Brak szczegółowego projektu – projekt jest najważniejszy w celu realizacji udanej inwestycji. Dzięki niemu zostanie określony budżet, przewidywany zakres prac, opłacalność inwestycji, czy też warunki ograniczające.
  • Skalowalność robota – czyli zintegrowanie robota z całym procesem. Przeanalizowanie jego zakresu ruchu, czynności, jakie ma wykonywać oraz możliwości rozbudowy/ przebudowy wraz z rozwojem linii. Brak przeanalizowania tych aspektów da efekty w postaci nieużywanych robotów zajmujących miejsce na hali lub maszyn używanych sporadycznie, w jednostkowych przypadkach.
  • Obsługa robota – przed wprowadzeniem robota na produkcję należy mieć przeszkoloną kadrę do jego obsługi. Każdy robot wymaga pracownika utrzymania ruchu, który będzie zajmował się jego konfiguracją i serwisowaniem. Brak przeszkolonych inżynierów to gwarancja dodatkowych kosztów oraz niespełnienia przez robota zakładanej wydajności.

Zalety i wady robotyzacji

Zmiana stosunku do automatyzacji i robotyzacji wymaga poznania zalet, jakie wnoszą te rozwiązania technologiczne:

  • Lepsza jakość – na dzisiejszym rynku wymagania klienta są coraz większe. Klient oczekuje lepszej jakości w tej samej, a najlepiej niższej cenie. Dzięki robotyzacji możliwa jest większa precyzja wykonania produktu oraz natychmiastowe reagowanie na spadek parametrów jakościowych. Obecne technologie umożliwiają, aby robot wytwarzając produkt, jednocześnie badał go pod kątem wymogów jakościowych. Gdy tylko pojawi się odchylenie, dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu informacja może być natychmiast przekazana do obsługi. Inną możliwością jest samodzielne znalezienie przez robota przyczyny błędu, a następnie wdrożenie rozwiązania.
  • Oszczędność pieniędzy – ceny robotów z biegiem lat drastycznie spadły. W ciągu ostatnich 30 lat o ponad połowę. Co ciekawe, ceny robotów w Polsce są niższe niż w krajach zachodnich. Oszczędności to również brak kosztów, jakie ponosi pracodawca przy zatrudnieniu pracownika. Warto również wiedzieć, że od stycznia 2021 r. obowiązuje w Polsce ulga na robotyzację dla przedsiębiorstw, które wprowadzą robota w celu utrzymania ciągłości produkcji.
  • Zwiększenie bezpieczeństwa – w przypadku obszarów, w których praca człowieka jest związana z dużym ryzykiem, wprowadzenie robota z pewnością ogromnie zmniejszy prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku spowodowanego zarówno przez awarię maszyny, jak i błąd człowieka – gdyż, jak się okazuje, według danych Głównego Urzędu Statystycznego oraz Państwowej Inspekcji Pracy, najczęstszą przyczyną wypadków w miejscu pracy, jest nieprawidłowe postępowanie pracowników. 
  • Jednym z takich obszarów obarczonym dużym ryzykiem jest hutnictwo – trujące opary, hałas czy wysokie temperatury. Dzięki zrobotyzowaniu takich procesów, jak odbieranie gotowych wyrobów, kucie czy odlewanie, można znacznie zredukować wypadki w miejscu pracy.
  • Czas pracy – czas pracy pracownika zgodnie z przepisami obowiązującymi w Polsce to 40 godzin tygodniowo, kiedy czas pracy robota nie jest normowany. Automatyzacja i robotyzacja pozwalają na nieprzerwaną pracę przez wszystkie zmiany.
  • Maksymalizacja produktywności i wydajności – robotyzacja z założenia zwiększa szybkość produkcji, tym samym w połączeniu z całodobową dostępnością robota redukowany jest czas cyklu oraz wydajność.

Obok wymienionych zalet występują również wady, z którymi mierzą się przedsiębiorstwa w...

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