Robotyzacja

Robotyzacja (ang. robotics) to proces wprowadzania robotów i systemów automatycznych, które są w stanie realizować zadania fizyczne i powtarzalne, wymagające precyzji oraz szybkości działania. W kontekście Przemysłu 4.0 robotyzacja stanowi jeden z kluczowych elementów optymalizacji procesów produkcyjnych, magazynowych i logistycznych. Robotyka umożliwia przedsiębiorstwom zwiększenie efektywności, bezpieczeństwa oraz kontroli jakości poprzez automatyzację skomplikowanych zadań, które wcześniej wymagały interwencji człowieka.

Podstawowe rodzaje robotyzacji obejmują:

• Roboty przemysłowe: Maszyny przystosowane do wykonywania powtarzalnych zadań na liniach produkcyjnych, takich jak spawanie, montaż, malowanie, pakowanie i kontrola jakości.
• Roboty mobilne (AGV/AMR): Samobieżne pojazdy, które transportują materiały w obrębie zakładu, magazynu lub centrum dystrybucji, poruszając się po zaprogramowanych trasach (AGV) lub nawigując samodzielnie (AMR).
• Koboty (coboty, roboty współpracujące): Roboty zaprojektowane do bezpiecznej współpracy z ludźmi w tych samych przestrzeniach roboczych, np. w procesach montażowych.
• Roboty serwisowe: Maszyny wspierające działania serwisowe, takie jak magazynowanie, logistykę oraz czyszczenie.

Podstawowe elementy

Głównymi elementami systemu robotyzacji są:

• Manipulatory: Ramię robota, które wykonuje precyzyjne ruchy i operacje, takie jak chwytanie, montowanie, przenoszenie czy obróbka materiałów.
• Kontrolery robotów: Urządzenia sterujące, które przetwarzają polecenia i sterują ruchami manipulatora oraz innymi funkcjami robota.
• Systemy wizyjne: Kamery i czujniki, które pozwalają robotom na rozpoznawanie obiektów, kontrolę jakości i precyzyjne wykonywanie zadań w oparciu o obrazy.
• Napędy i siłowniki: Elementy zapewniające ruch robota, sterujące szybkością i precyzją operacji.
• Interfejsy HMI (Human-Machine Interface): Interfejsy umożliwiające komunikację i współpracę pomiędzy człowiekiem a robotem, co jest szczególnie ważne w przypadku kobotów.

Mechanizm działania

Mechanizm działania robotyzacji można podzielić na kilka głównych etapów:

• Programowanie i planowanie: Roboty są programowane do realizacji określonych zadań, takich jak montaż czy spawanie, a planowanie ruchów i działań uwzględnia ich optymalizację i bezpieczeństwo.
• Percepcja i analiza danych: Systemy wizyjne, czujniki i algorytmy przetwarzania danych pozwalają robotom na ocenę otoczenia, identyfikację obiektów oraz analizę warunków pracy, co umożliwia dynamiczne dostosowanie działania.
• Podejmowanie decyzji: Roboty wykorzystują wbudowane kontrolery i algorytmy sztucznej inteligencji do podejmowania decyzji w czasie rzeczywistym, co pozwala na autonomiczne reagowanie na zmienne warunki i unikanie przeszkód.
• Realizacja zadania: Roboty wykonują zaprogramowane zadania, takie jak przenoszenie, montaż, kontrola jakości, w sposób precyzyjny i powtarzalny. Ich działania są realizowane zgodnie z instrukcjami, z zachowaniem odpowiednich parametrów jakości i bezpieczeństwa.
• Monitorowanie i konserwacja predykcyjna: Dzięki zastosowaniu IoT i analizie danych, roboty mogą monitorować własny stan techniczny oraz zgłaszać potrzeby konserwacyjne. Monitorowanie stanu robota pozwala na planowanie konserwacji predykcyjnej, co minimalizuje ryzyko awarii.
• Optymalizacja i adaptacja: W zależności od danych zebranych w trakcie pracy, roboty mogą być dostosowywane do zmieniających się warunków lub nowych zadań, a dzięki analizie danych możliwe jest ciągłe doskonalenie ich działania.

Powiązania z innymi technologiami

Robotyzacja odgrywa kluczową rolę w integracji różnych technologii, w tym:

• Automatyzacja: Roboty przemysłowe i systemy robotyczne zintegrowane z systemami automatyzacji pozwalają na pełną automatyzację produkcji, eliminując potrzebę interwencji człowieka w powtarzalnych i wymagających zadaniach.
• Sztuczna inteligencja: AI umożliwia robotom przetwarzanie danych i podejmowanie autonomicznych decyzji, co jest wykorzystywane w zaawansowanych aplikacjach, takich jak sortowanie, kontrola jakości i inspekcja wizualna.
• Internet Rzeczy (IoT): Urządzenia IoT w robotyce zbierają dane na temat wydajności maszyn, ich stanu technicznego oraz efektywności procesów, co pozwala na monitorowanie i optymalizację działania robotów.
• Cyfrowy bliźniak (Digital Twin): Tworzenie cyfrowych modeli robotów umożliwia symulację, testowanie i optymalizację pracy robotów bez potrzeby ingerencji w fizyczne zasoby.
• Big Data i analiza danych: Dane zbierane przez roboty mogą być analizowane w celu optymalizacji wydajności oraz planowania działań konserwacyjnych.

Znaczenie dla gospodarki

Robotyzacja działalności organizacji jest obecnie niezbędna, z powodu m.in.: niedoboru pracowników, konieczności utrzymania stałego poziomu jakości oraz produkcji w krótkich niepowtarzalnych seriach. Główną zaletą robotyzacji jest możliwość pracy ciągłej (24 godziny/7 dni w tygodniu). Dzięki temu zwiększa się wydajność produkcji bez ponoszenia dodatkowych kosztów pracy oraz nadmiernego obciążania pracowników.

Dodatkowe zalety wdrożenia robotyzacji to:

• niższe koszty eksploatacji,
• poprawa bezpieczeństwa pracowników,
• skrócenie czasu realizacji zamówień,
• szybszy zwrot z inwestycji,
• zwiększenie konkurencyjności oraz wydajności produkcji,
• mniejszy ślad środowiskowy,
• lepsze planowanie,
• mniejsze zapotrzebowanie na outsourcing,
• optymalne wykorzystanie powierzchni,
• łatwa integracja,
• maksymalne wykorzystanie siły roboczej,
• zwiększenie wszechstronności oraz elastyczności systemu produkcyjnego.

Patrz również:

• Tag „Automatyzacja” na portalu Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości
• Tag „Roboty” na portalu Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości
• „Ulga na robotyzację” w Nawigatorze Finansowym Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości
• Tag „IIoT” na portalu Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości
• Tag „Cyberbezpieczeństwo” na portalu Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości
• Opracowanie „Predictive Maintenance: podejście umożliwiające optymalną eksploatację obiektów technicznych”