רובוטיזציה של ייצור בעולם: היקף, דוגמאות, יתרונות וחסרונות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

משתפר, האנושות מקלה על עצמה כל הזמן, ומעבירה אותה לבינה מלאכותית. רובוטיזציה של הייצור אפשרה להיפטר ממספר מקצועות, למשל, השירות הטלפוני כיום מתבצע רק על ידי אלקטרוניקה, אם כי בתחילת המאה הקודמת, טלפונים נשים חיברו שני מנויים. כיום, ההתקדמות צעדה עוד יותר, ואנשים החלו ליצור מכונות מלאכותיות אמיתיות המסוגלות לבצע פעולות מכניות מסוימות - רובוטים.

מהו ייצור רובוטי?

יש להתייחס לתהליך זה כמרכיב באוטומציה תעשייתית, כאשר היכולות האנושיות מוחלפות במערכות רובוטיות בקנה מידה תעשייתי. לרוב, ארגונים גדולים מנסים להשתמש ברובוטים אוניברסליים שיכולים להשפיע לטובהתפעול המתחם כולו. היתרון העיקרי שלהם טמון בעובדה שניתן להגדיר אותם מחדש בכל עת לייצור חלקים ומוצרים שונים לחלוטין, זה מספיק רק כדי להזין תוכנית אחרת לציוד. באמצעות רובוטיקה מסוג זה, עסקים רבים יכולים להשיג חיסכון משמעותי.

תהליך הרובוטיזציה של הייצור משחק תפקיד עצום במפעלים המעורבים בעיבוד של חלקים שונים. עד 50% מהמוצרים מיוצרים כאן באצוות קטנות למדי, ואם אין רובוטים בקווים תעשייתיים, הרי שיצירת המוצרים עצמה תיקח כ-5% מיום העבודה כולו. שאר הזמן יוקדש להגדרה מחדש של ציוד, החלפת חלקים וכלים. תפקוד כזה של ייצור אינו מועיל לאף מפעל, שכן כל אחד מהם שואף למטרה להגדיל את הפריון. לאוטומציה של יצירת חלקים יש השפעה חיובית נוספת - רובוטים יכולים לחסוך כמות גדולה של חומרים וחומרי גלם, אבל כאן הכל תלוי בארגון הרציונלי של זרימת העבודה.

באיזה סוג של רובוטים משתמשים בארגונים?

במגזר הייצור קיים המושג "רובוט תעשייתי", המתייחס למכשיר ספציפי בעל מספר מסוים של פונקציות ומסוגל לעבוד על 5 תוכניות או יותר. המשימה העיקרית של הרובוט היא לבצע את המשימות שהוקצו, כלומר: מניפולציה של כלים, חלקים וחומרים נוספים.

אנשי מקצוע מנוסים מדברים עלקיומם של לפחות שלושה דורות של ציוד כזה. הדור הראשון כולל רובוטיקה ניתנת לתכנות, שיכולה להפעיל רק תוכנית נתונה. לשני - רובוטים אדפטיביים שהיו להם חיישנים ובעזרתם יכלו לקבל מידע מהסביבה, לנתח אותו, ובמידת הצורך לתקן את המשימות וההתנהגות של עצמם. הדור השלישי מורכב כולו מרובוטים חכמים שמסוגלים להבחין בין עצמים סביבתיים ולבצע פעולות מסוימות בעצמם. ככלל, בכל הנוגע לרובוטיזציה של הייצור, החברה שהחלה אותו צפויה לרכוש את הציוד החדיש ביותר.

רובוטים תעשייתיים גם מחולקים בדרך כלל לפי הפונקציונליות הישירה שלהם. חלקם מבצעים משימות לייצור מוצרים, אחרים מבצעים עבודת הרמה והובלה של מוצרים, אחרים מתחזקים את ציוד הייצור העיקרי וכו'. רובוטיקה במקרים מסוימים יכולה לבצע פונקציות עזר, בפרט, ניקיון המקום.

כל הרובוטים המעורבים בתעשייה הם הבסיס של מתחמים טכנולוגיים רובוטיים (RTC). האחרונים הם שילוב של ציוד ומשמשים לרוב לביצוע פעולות גדולות יותר - לכידת מוצר, ביצוע משימות בתנאים קיצוניים (למשל מתחת למים), מתן מידע על התקדמות תהליכי ייצור קשורים וכו'.

היכן יש צורך באוטומציה?

רובוטיזציה בייצור צריכה להחליף את משאבי האנוש, שהם לעתים קרובות יותרמשמשים ליצירת מוצרים ולהזזתם. לרוב, המנגנונים המשמשים מוקצים את המשימות הפשוטות ביותר, אותן הם מבצעים כל הזמן מספר פעמים ביום. השימוש ברובוטים הוא הכרחי בעת אריזת מוצרים, טעינה ופריקה, כמו גם העברת מוצרים בין אתרי ייצור שונים. עד כה, ישנם קשיים ביצירת חלקים, שכן רק ציוד יקר מאוד יכול לשחזר חלקים במדויק לפי השרטוט, והשימוש בו עדיין אינו משתלם כלכלית עבור מפעלים רבים.

אם אנחנו מדברים על המקום שבו רובוטיזציה של ייצור הוכנסה בהצלחה בעבר, דוגמה לכך יכולה להיות ארגונים העוסקים בריתוך, חיתוך, ביצוע בדיקות בקרה וכו'. רובוטים משמשים באופן פעיל גם לפעולות הרכבה פשוטות, תהליכים קשים יותר עדיין מבוצעים על ידי אנשים, מכיוון שהם דורשים מניפולציות נוספות. המשימה המרכזית של אוטומציה תעשייתית היא לתת לחסדי הטכנולוגיה תהליכים פשוטים שחוזרים על עצמם מספר פעמים. במידת האפשר, רובוטים נרכשים לעתים קרובות ומחזיקים מעמד זמן רב מאוד.

מהם היתרונות של שימוש ברובוטים?

לבעלים של מפעלים גדולים יש גישה חיובית כלפי רובוטיזציה של הייצור, הם שוקלים את היתרונות והחסרונות של תהליך זה בזהירות רבה, מכיוון שיש להם השפעה ישירה על הרווחים. אם אנחנו מדברים על היתרונות של שימוש ברובוטיקה, אז קודם כל כדאי להזכירביצועים. לחברת רובוטיקה יש יתרון אחד שאין להכחישה - הסדנאות שלה יכולות לעבוד ללא הפסקה שעות על גבי שעות.

עם ארגון רציונלי של אוטומציה של ייצור, כמות הייצור החודשית יכולה להיות גבוהה בסדר גודל. חשוב מאוד בעת הרובוט למנוע החלפות תכופות של ציוד, אחרת ניתן להפחית משמעותית את כמות הרווח המתקבל. בנוסף, החלפת משאבי אנוש ברובוטיקה יכולה לחסוך משמעותית בשכר. כדי לבצע את כל התהליכים, מספיק מפעיל אחד כדי לשלוט לחלוטין בכל המערכות.

הצורך ליצור סחורה באיכות גבוהה הוא צורך עסקי נוסף שמאלץ ארגונים לפנות לרובוטיזציה של הייצור, היתרונות בשימוש בציוד כזה הם הדיוק הגבוה של החלקים המתקבלים. בתהליך המותאם של יצירת חלקים, כמות החומר הנדחה מצטמצמת משמעותית, מבחינות רבות הדבר מתאפשר עקב חיסול הגורם האנושי.

כדאי לשים לב לעובדה שעבודה באזורי ייצור מסוימים מזיקה מאוד לגוף האדם, וכאן פשוט אין תחליף לרובוטיקה. אנחנו מדברים על ריתוך, ייצור פלדה, חומרי צביעה וכו'. לרובוט המותקן בבית המלאכה יש אזור עבודה משלו, המעוצב כך שאדם לא יכול להיכנס אליו.

די לעתים קרובותסטודנטים הכותבים את ה-WRC "רובוטיקה של ייצור תעשייתי" שמים לב שהשימוש בבינה מלאכותית יכול להפחית משמעותית את מרחב העבודה. במקרים מסוימים, ניתן לתלות רובוטים או אפילו לאחסן אותם בתוך הבית עד לשימוש הבא. לציוד המשמש במפעלי תעשייה יש תיבות הילוכים ומנועים חדישים, ליצירתו נעשה שימוש בחומרים עמידים בפני שחיקה, ולכן הוא דורש תחזוקה מינימלית.

אילו חסרונות ניתן לראות בשדרוג הזה?

העלות הגבוהה למדי של הציוד היא חיסרון משמעותי ברובוטיזציה של הייצור, דוגמאות וחסרונות של שינוי כזה בכושר הייצור ניתן לאתר כמעט בכל מפעל. לדוגמה, עלות החלפת מכונה אחת נעה בין 500 אלף רובל לכמה מיליונים, ותהליך זה דורש היערכות פיננסית מקדימה. אם הציוד מתקלקל פתאום, תצטרכו לחפש כסף לתיקון בדחיפות, וזה לא מאוד נוח.

חיסרון נוסף שנתקל לרוב במודרניזציה של הייצור הוא צמצום כוח האדם. רובוטים נועדו לבצע עבודה ברמת מיומנות נמוכה ולהחליף אנשים בתפקיד זה, אך ארגונים לא תמיד מסוגלים להציע לעובדיהם תחליף הולם בצורה של תפקיד חדש. לפי מומחים מהקרן הכלכלית העולמית, רובוטים "יוציאו" יותר מ-5 מיליון אנשים על פני כדור הארץ מעבודתם בשנתיים-שלוש הקרובות.של השנה. מספר כזה של מובטלים יצטרכו להכיל איפשהו, וגם כעת המדינות הגדולות ביותר של כדור הארץ מנסות למצוא את הפתרונות האופטימליים ביותר לבעיה זו.

מדינות מפותחות מציגות באופן פעיל רובוטיזציה של הייצור, הן כל הזמן דנות ביתרונות ובחסרונות של תהליך זה בפורומים כלכליים בינלאומיים. כתוצאה מפגישות אלו נוצרות אפשרויות חדשות לאוטומציה של זרימות עבודה, וכן רעיונות שמטרתם לארגן משרות חדשות לעובדים שנותרו ללא עבודה כתוצאה מהכנסת בינה מלאכותית.

מהם שלבי הרובוטיזציה?

הכנסת בינה מלאכותית לפעולה בכל מיזם מורכבת מארבעה שלבים, כאשר הראשון שבהם הוא הכנה טכנית לשינויים בקווי הייצור. כאן יש צורך לקחת בחשבון לחלוטין את כל התכונות של החברה, אשר תהיה השפעה מסוימת על הציוד החדש. חלק מהארגונים משתמשים בתכנון כלכלי ומתמטי, שמטרתו הכנסת מחשבים לחישובים מתמטיים טכניים בכל המחלקות. ניתוח הפעילויות הדרושות להכנת הרובוטיקה מתבצע באופן ידני, כך שלא ניתן להשיג מיד חיסכון, אופטימיזציה מוכשרת ואיכות מוצר גבוהה. אם חלק הארי של הייצור מטופל על ידי בינה מלאכותית, אז שילוב של כל התכונות הנ ל הרבה יותר קל להשגה.

אוטומציה ורובוטיזציה של הייצור לעולם אינה שלמה ללא היווצרות של הנהלה בקרה, שהיא תמידמורכב משלושה מרכיבים: מבנה הניהול, מערכת התקשורת וארגון המדידה והמידע. חלוקה זו של הארגון צריכה להיות מספיק גמישה ורב-תכליתית, להיות מסוגלת להגיב במהירות לצרכים העסקיים המשתנים, וגם לפקח על עמידה בכל הקריטריונים המפורטים בתוכנית. כאשר בוחרים מערכת שתשלוט בעבודת הרובוטיקה, יש צורך לקחת בחשבון את הדיוק, העלות, הרבגוניות שלה וכן מספר פרמטרים נוספים.

כדאי לשים לב לעובדה שעלות רכיב הבקרה היא כ-60% ממחיר רובוט תעשייתי, ולכן יש להתייחס לבחירתו בזהירות רבה. חלק מארגונים, למרבה הצער, בוחרים במערכות הבקרה הזולות ביותר - אנלוגיות ומחזוריות, זה מצדיק את עצמו רק כאשר החברה עוסקת בייצור של סחורות המוני, ולעתים רחוקות יש צורך לתכנת מחדש ציוד. אם אתה צריך ליצור חלקים בקנה מידה קטן, עדיף להשתמש במערכות בקרה מספריות ומיקום שניתן לתכנת מחדש בקלות.

לאחר מכן מגיע השלב החשוב ביותר - תכנות ישיר. רובוטיזציה של ייצור מודרני מספק ארבעה שלבי שליטה על עבודת הבינה המלאכותית: יצירת מחזור, שינון תוכנית, שכפול וביצוע ישיר. יש להקדיש כאן תשומת לב מיוחדת לתכנות, שמתבצע היום בשתי שיטות -אנליטית וחינוכית. הראשון כולל חישובים וניפוי באגים, ולאחר מכן מוכנס אלגוריתם הפעולה למערכת הבקרה. השני הוא יצירת תוכנית בקרה כבר בחדר העבודה באמצעות שלט מיוחד, שהוא חלק מהציוד. מומחים מנוסים מייעצים להשתמש בשתי האפשרויות כדי להשיג את האפקט האיכותי ביותר מהרובוטיזציה.

השלב האחרון הוא השקת ייצור אוטומטי בתפוקה מלאה. חשוב מאוד לוודא שקווי הייצור עובדים בצורה יעילה ככל האפשר, רק לאחר ביצוע כל הבדיקות הנדרשות, ניתן להפעיל את הרובוטיקה. שימו לב שבשעות הראשונות יש צורך לבדוק את היכולות הזמינות ולבצע את ההתאמות הנדרשות.

איך רובוטים עוזרים בריתוך?

עידן כניסת הבינה המלאכותית החל ברובוטיזציה של ייצור הריתוך, בעזרתה ניתן היה להגיע לתוצאות משמעותיות. מכונות תעשייתיות אוטומטיות בשנות ה-70 הועברו מחדש לריתוך נקודתי, ומאז זה הפך לתחום העסקים העיקרי שלהן. מאז תחילת השימוש ברובוטים, איכות הריתוך עלתה פי כמה, מה שהועיל לתעשייה. כיום, הפרופיל שממנו עשויים החלקים והצומת אינם משחקים כל תפקיד, בינה מלאכותית מסוגלת לחבר הכל לחלוטין.

רובוטיזציה של ייצור ריתוך ממשיכה לצבור תאוצה במאה ה-21, כיום בשימושלמכשירים יש חיישנים נוספים המסוגלים לעבד נתונים מישוש וויזואליים נכנסים. כל הרובוטים מסוגלים לרתך שני משטחי מתכת ולקבל ריתוך באיכות גבוהה בקשת יציבה. תעשיינים מאמינים שבעתיד ניתן להשתמש בציוד כזה לריתוך לייזר, כמו גם לחיתוך נוסף של החומר המעובד.

האם ניתן להשתמש ברובוטים ליצירת מזון?

ככל שהאנושות גדלה כל הזמן במספרים, השאלה איך להאכיל את כולם הופכת דחופה יותר ויותר. רובוטיזציה של ייצור מזון יכולה לבוא להצלה, ולאפשר לך ליצור מוצרים חדשים באיכות גבוהה בזמן הקצר ביותר. קיימת נקודת מבט בקרב מומחים כי רובוטים ייעשה שימוש יותר ויותר בתחום זה, ובמוקדם או במאוחר הם אף יחליפו שפים מקצועיים.

התקדמות התקדמה עד כדי כך שכיום בינה מלאכותית מסוגלת לעבד באופן עצמאי מוצרי גבשושית: לחתוך, למיין ואפילו לארוז, תוך הקפדה על סטריליות קפדנית בייצור. קונדיטורים אוהבים במיוחד להשתמש ברובוטיקה, בעזרתה ניתן ליצור ציורים מקוריים ומדויקים על עוגות ומאפים, וכן לארוז את המוצרים המתקבלים, מה שחוסך משאבי זמן רבים. רובוטים משמשים גם בתעשיית הדיג, שם הם עוזרים לחתוך את המלכוד לחתיכות מנות, וזה מאוד נוח לטבחים העובדים בתעשיית הקייטרינג.

רובוטיקהייצור מזון צריך להשפיע על אותם אזורים שבהם עובדי ארגונים חשופים להשפעות סביבתיות מסוכנות ומזיקות. אנחנו מדברים על שינויים בטמפרטורה, לחות, רעש, רטט מוגבר ואבק. עם זאת, מומחים אינם שוללים את האפשרות שרובוטים ייצרו מוצרי מזון מאפס, אך בינה מלאכותית כזו לא תפתח בקרוב.

איך הם עושים עבודה אוטומטית במדינה שלנו?

אם אנחנו מדברים על רובוטיזציה של הייצור ברוסיה, כאן זה רק מתחיל לצבור תאוצה. רוב המכשירים משמשים בפעולות ריתוך והעמסה, וכן בתעשיית הרכב. מספר החברות המשתמשות בבינה מלאכותית גדל מדי שנה, שכן בעליהן הבינו את כל היתרונות של הטמעת אוטומציה. נכון לשנת 2018, יש רק רובוט אחד לכל 10,000 איש ברוסיה, אולם עד 2025, מומחים צופים עלייה במספר הרובוטיקה בתעשייה המקומית ב-20%.

לתשומת לב מיוחדת ראויה העובדה שלרוב המכריע של הרוסים העובדים יש גישה שלילית לרובוטיקה. מצד אחד אפשר להבין אותם, כי השימוש ברובוטיקה יכול להיות אובדן מקום עבודה עבור מישהו, אבל מצד שני, הקידמה המדעית והטכנולוגית נועדה להקל על קיומה של האנושות ולא ניתן לנטוש אותה. עם זאת, רובוטיזציה מלאה של יכולות הייצור ברוסיה עדיין רחוקה, ולכן אוטומציה מלאה לא תתרחש בשנים הקרובות.

הממשלה, בינתיים, חושבת עלאילו יתרונות יכולה להביא רובוטיזציה של הייצור, מוסקבה מפתחת כעת באופן פעיל דור חדש של בינה מלאכותית, אשר תישלח לחלל בעתיד. הבירה מארחת מדי שנה כנס, "RoboSector", שבו כולם יכולים להכיר את ההתפתחויות האחרונות של מדענים בתחום אוטומציית הייצור, ובעלי עסקים יכולים לגלות הזדמנויות חדשות.

איך הולך השוק העולמי?

רובוטיזציה של ייצור בעולם כבר מזמן הפכה לדבר שבשגרה, לפי הסטטיסטיקה, נכון לינואר 2017, ישנם יותר מ-70 רובוטים על כל 10 אלף עובדים על הפלנטה שלנו. המספר הגבוה ביותר של רובוטים נמצא בשימוש בדרום קוריאה עם 631 לכל 10,000 עובדים, סינגפור עם 488 וגרמניה עם 309. אנליסטים אומרים שאסיה ואמריקה הן המושפעות ביותר מאוטומציה של זרימת עבודה, כאשר הרובוטים גדלים ב-9 וב-7 אחוזים בכל שנה, בהתאמה.

מחזיקת השיא בהכנסת הרובוטיקה היא סין, אם ב-2013 צפיפות המכשירים הממוצעת הייתה 25 יחידות ל-10 אלף עובדים, הרי שעד סוף 2016 נתון זה צמח ל-68 וממשיך לעלות. עד שנת 2020, הרשויות של האימפריה השמימית מתכוונות להיכנס למדינות המובילות בתחום הרובוטיזציה. דרום קוריאה היא המדינה עם הצפיפות הגבוהה ביותר של רובוטים מאז 2010, הם לא יכולים בלעדיהם בעת יצירת מכוניות ואלקטרוניקה.

בעלי אנטי-שיא לרובוטיזציה של ייצור החל משנת 2018 הם רוסיה, הודו והפיליפינים. באלהבמדינות, שוק הרובוטיקה עדיין מתפתח, ולכן יצרני ציוד מציעים באופן פעיל את שירותיהם ללקוחות פוטנציאליים. נציגי תעשיות ההנדסה והרכב מגלים עניין רב בשימוש בבינה מלאכותית, שכן יישומו יקל משמעותית על משאבי האנוש של החברות.

מומחים מאמינים שהצלחתם של מפעלים רבים בעתיד תהיה תלויה ברובוטיזציה של הייצור, היקף המכונות האוטומטיות מתרחב כל הזמן ודורש עוד ועוד פיתוח ומחקר. לדעתם, אין להגדיר אוטומציה כמטרה בפני עצמה, ניתן להכניס מכונות מלאכותיות רק באותם מצבים בהם אדם, מסיבה זו או אחרת, אינו יכול לבצע עבודה טובה מהם. התייצבות התהליך הטכני, הגדלת הדיוק של החלקים המיוצרים ומהירות השגת היעדים הם כולם רק חלק קטן מהסיבות שמאלצות ארגונים ברחבי העולם להכניס רובוטים לייצור.