Възходът на роботите

РоботикаТехнологииСпециален брой: Високотехнологична автоматизация • 05.05.2022

 

  • Роботите днес са по-бързи, по-сръчни, разходите за изработката им са по-ниски и те работят много по-колаборативно и интуитивно съвместно с операторите, отколкото моделите, произведени преди 10 или дори преди 5 години

  • Интелигентните фабрики преобръщат представата за традиционната производствена линия, а роботите и автоматизацията са се превърнали в норма за хранително-вкусовата, текстилната и пластмасовата индустрия

  • Тъй като фактори като пандемията от COVID-19, недостигът на работна ръка и стремежът за намаляване на въглеродния отпечатък оказват значително влияние върху способността на работниците да изпълняват задачи, се очаква възходът на индустриалните роботи да продължи и през следващите 10 години

 

 

Развитието на технологиите е до голяма степен итеративен процес, при който проектантските екипи надграждат постигнатото в миналото с цел да подобрят функционалността и ефективността на един продукт и/или да понижат разходите за производството му. Сферата на роботиката не е изключение – роботите днес са по-бързи, по-сръчни, разходите за изработката им са по-ниски и те работят много по-колаборативно и интуитивно съвместно с операторите, отколкото моделите, произведени преди 10 или дори преди 5 години. Затова наистина не е изненадващо, че много от промишлените производители клонят към засилване на присъствието на роботи в заводите си. Предвид на пръв поглед безграничните ползи, които носи инвестицията в индустриални роботи, е логично преходът от чисто човешка работна сила към такава, подпомагана от роботи, да продължи още дълго.

 

Последни пазарни тенденции

Въпреки пандемията Международната федерация по роботика (IFR) отчита ръст на инсталациите на роботи през 2020 г. – общо 383 545. Това представлява ръст от 0,5% и превръща 2020 г. в третата най-успешна година за роботиката досега, следвайки 2018 и 2017 г. Спадът от 10% на инсталациите през 2019 г. отразява трудния период за двата основни индустриални сектора, разчитащи на роботи – автомобилостроенето и производството на електрическо и електронно оборудване, както и търговския конфликт между Китай и САЩ. През 2020 г. основната движеща сила за регистрирания ръст е електронната индустрия (29% от инсталациите; +6 процентни пункта), която задминава автомобилостроенето (21% от инсталациите; -6 пп) като най-големия потребител на индустриални роботи. Следват металообработващата промишленост и машиностроенето (11%; -1 пп), които водят пред производството на пластмаси и химични продукти (5%) и на храни и напитки (3%). От IFR отбелязват, че за 22% от роботите няма информация в кой индустриален сектор са инсталирани.

През 2020 г. оперативният резерв от индустриални роботи наброява 3 014 879 единици (+10%). От 2010 г. търсенето на индустриални роботи нараства значително поради продължаващата тенденция за автоматизация, както и поради непрекъснато появяващите се технологични иновации в областта. От 2015 до 2020 г. годишните инсталации се увеличават с 9% средно на година. Между 2005 и 2008 г. средногодишно са продавани около 115 000 робота, преди глобалната икономическа и финансова криза да доведе до спад до само 60 000 единици през 2009 г. През 2010 г. инвестициите нарастват и водят до инсталирането на 120 000 индустриални робота. До 2015 г. годишните инсталации стават над двойно повече – 254 000 единици. През 2016 г. се преминава границата от 300 000 инсталации на година, а през 2017 г. броят им скача до почти 400 000 единици. Границата от 400 000 инсталации на година е прескочена за първи път през 2018 г.

Азия е най-големият пазар на индустриални роботи в света. През 2020 г. са инсталирани 266 452 единици, със 7% повече от 249 598 единици през 2019 г. От 2015 до 2020 г. годишните инсталации на роботи нарастват средно с 11% всяка година.

Картината е нехомогенна на трите най-големи азиатски пазара – инсталациите в Китай нарастват съществено (168 377 единици; +20%), докато пазарите в Япония (38 653 единици; -23%) и Южна Корея (30 506 единици; -7%) изпитват затруднения.
Инсталациите на роботи във втория по-големина пазар, Европа, спадат с 8% до 67 000 единици, като това е втора поредна година на спад след отчетения пик от 75 560 единици през 2018 г. Независимо от това, средногодишният ръст от 2015 до 2020 г. е 6%. Броят на инсталациите в Германия, най-големият европейски пазар, се запазва почти постояннен – 22 302 единици, докато при втория – Италия (8525 единици; -23%), и третия най-голям европейски пазар – Франция (5368 единици; -20%), спадът е значителен. И двете държави са силно засегнати от пандемията от COVID-19 и въвеждат продължителни ограничителни мерки през първата половина на 2020 г, които сериозно възпрепятстват икономиките им.

През 2020 г. средната плътност на роботите в производствената промишленост е 126 робота на 10 000 служители. Движена от големия брой инсталации през последните години, средната плътност на роботите в Азия нараства с годишен темп на растеж от 18% от 2015 г. до 134 единици на 10 000 служители през 2020 г. В Европа плътността на роботите нараства с темп на растеж от само 6% от 2015 г. и е 123 единици на 10 000 служители през 2020 г. В Северна и Южна Америка стойността е 111 робота (+11%) на 10 000 служители (+9% годишен темп на растеж от 2015 г.).

Според прогнозите на IFR бумът след кризата в инсталациите на роботи ще отшуми в световен мащаб до края на 2022 г.
Експертите очакват едноцифрен годишен темп на растеж между 2021 и 2024 г. Границата от 500 000 инсталирани робота на година се очаква да бъде достигната през 2024 г. Прогнозира се, че пазарът в Северна Америка ще става малко по-силен, регистрирайки среден ръст от 10% всяка година. Очакванията за ръста в Европа са малко по-ниски, като според прогнозите Централна и Източна Европа ще се представят по-силно от Западна Европа. Азиатският пазар ще запази лидерската си позиция.

 

Еволюцията на роботите

За да добием представа колко далеч са стигнали индустриалните роботи и докъде могат да стигнат в бъдеще, трябва да имаме ясна представа за произхода на технологията. Идеята за роботизирано спомагателно устройство, подпомагащо изпълнението на или изпълняващо самостоятелно задачи съществува отдавна, но едва през 1959 г. прототипът Unimate #001 – 1225-килограмов метален манипулатор, прикрепен към стоманен барабан, започва да работи редом със служители в леярския завод на General Motors в Ню Джърси. След по-малко от 5 години серията Unimate 1900 се превръща в първото масово произвеждано оборудване за автоматизация, като в експлоатация вече са 450 манипулатора. За някои 5 години между етапа на прототипиране и масовото производство може да изглеждат много, но е важно да се отбележи, че индустриалните роботи невинаги са били толкова лесни за продажба, колкото са днес.

Двадесет години след патентоването на Unimate, 1980-те години бележат ера на масово производство на разнообразие от роботизирано оборудване, като ежемесечно на пазара се появяват нови решения. В тези ранни години повечето от индустриалните роботи са “заети” с прости задачи като манипулиране със и транспортиране на стоки. Днес те вече се използват за изпълнението на сложни задачи, изискващи високо ниво на прецизност, и в много случаи работят съвместно със служители в интелигентни фабрики по цял свят.

 


Революцията на роботите

Докато мнозина отдавна очакват революцията на роботите (период, белязан от ненадмината производителност и безпроблемна масова интеграция на роботи във всички производствени сектори), други са притеснени от изземването от страна на индустриалните роботи на предвидени за хора работни позиции. След много години на значителен напредък в технологията, е трудно да се оспори твърдението, че този преходен период вече не е започнал.

Проучване, публикувано от Gartner, една от водещите консултантски компании в света, констатира, че близо 35% от професиите ще бъдат автоматизирани до 2025 г. или чрез роботи, или чрез усъвършенстван софтуер. Едно проучване само по себе си не е неоспорим индикатор, но други изследвания също подкрепят резултатите на Gartner.

Често се твърди, че роботите няма да изместят хората от работните им места. Много от използваните днес индустриални роботи са проектирани да работят съвместно с хората в различна степен. Въпреки че роботизираното оборудване извършва самостоятелно голяма част от повтарящите се задачи (със скорост, която човек никога не би могъл да достигне), операторите наблюдават роботите и изпълняват спомагателни задачи. Вместо изцяло да се елиминират хората от уравнението, подходът е да се интегрират колаборативни роботи в производствените процеси, като същевременно се оползотворяват способността за адаптация и опитът на служителите. Колаборативните роботи са във фокуса на индустрията до такава степен, че през 2013 г. са публикувани първите стандарти за безопасност за коботи. Тази стъпка може да не изглежда толкова значима, но тя всъщност потвърждава намерението на индустрията да продължи да предоставя достатъчно възможности на хората в рамките на целия спектър на трудовата заетост.

 


Водещи направления

Адаптируемостта винаги е била основен принцип за успешните организации. Отчитайки несигурността, пред която е изправен светът през последните 2 – 3 години, не е имало по-важен момент, в който този фактор да излезе на преден план. Дигиталната трансформация във всички индустриални сектори продължава да се разширява, създавайки още възможности бизнесът да открие ползите от цифровизираната работна среда. Това важи с особена сила за производствената индустрия, където напредъкът на роботите проправя пътя към едно по-ефективно бъдеще.

С повишаването на интелигентността на роботите се увеличават нивата им на ефективност, както и броят на процесите, които се задават за изпълнение на всяка единица. Много роботи, поддържащи изкуствен интелект, могат да заучават процеси и задачи, докато ги изпълняват, същевременно събирайки данни и подобрявайки действията си. Тези интелигентни версии на роботи могат дори да се самодиагностицират и при наличие на вътрешни проблеми да ги отстранят самостоятелно, без човешка намеса. Подобрените нива на изкуствен интелект предоставят вълнуващ поглед към бъдещето на производствените индустрии, обусловено от възможността за увеличаване на роботизираната работна ръка, която ще може да функционира, да се обучава и да решава проблеми точно както биха го направили служителите.

Организации на всички нива започват да приоритизират въздействието на ежедневните си практики върху околната среда и това се отразява на вида технологии, които използват. Съвременните роботи се създават с акцент върху околната среда, тъй като компаниите се стремят да редуцират въглеродния си отпечатък и същевременно да подобрят процесите си и да увеличат приходите си. Модерните роботи могат да понижат общото потребление на ресурси, защото работата им може да бъде много по-прецизна, елиминирайки човешките грешки и свързаната с отстраняването им консумация на допълнително количество материал.

Макар автоматизацията да продължава да подобрява всички аспекти на производствения процес, повишаването на колаборацията човек – машина се очаква да се запази като водеща тенденция и през следващите няколко години. Работата на хора и роботи в споделено пространство осигурява по-голяма синергия при изпълнението на задачи, като роботите се научават да реагират на движенията на хората в реално време.

Това безопасно съвместно съществуване може да бъде реализирано в среди, където служителят може да трябва да подаде нови материали към машината, да смени настройките й или да инспектира пускането на нови системи. Комбиниран подход дава възможност и за по-гъвкав производствен поток, като роботите се заемат с изпълнението на монотонните, повторяеми задачи, а хората предоставят необходимите импровизации и изменения.

По-интелигентните роботи са и по-безопасни за работещите около тях хора. Те могат да засекат присъствието на работниците и да настроят ходовете си така, че да предотвратят сблъсъци или други опасни взаимодействия.

Съвременните роботи не са еднакви – те се произвеждат с различни конструкции и от различни материали, отговарящи в най-голяма степен на изискванията на приложението им. Инженерите преминават границите по отношение на това, което е налично понастоящем на пазара, за да създадат оптимизирани модели, които са по-малки, по-леки и по-гъвкави от предшествениците си. Тези оптимизирани роботи се отличават и с интегрирани интелигентни технологии, които предлагат лесно програмиране и настройка за взаимодействие с хора, Използването на по-малко материал за изработката на един робот допринася и за подобряване на общите производствени разходи.

Интелигентните фабрики преобръщат представата за традиционната производствена линия, а роботите и автоматизацията са се превърнали в норма за хранително-вкусовата, текстилната и пластмасовата индустрия. Това е видимо във всички области на производствения процес – от използването на роботи за подреждане на печива върху тави и поставянето на различни хранителни продукти в опаковки до следенето на определени цветни нюанси като част от качествения контрол в текстилната промишленост. С масовото внедряване на облачни решения и възможността за дистанционно управление на процесите, традиционното производствено съоръжение скоро ще се превърне в производствен хъб благодарение на приноса на интуитивните роботи.

С очакваното ускорение на ръста на роботизираната автоматизация на процеси (RPA) през 2022 г. се прогнозира, че тя ще се превърне в една от стандартните технологии за бизнеса. RPA обикновено се внедрява в сектори и бизнеси, които се характеризират с голям брой повтарящи се задачи. Добър пример е секторът на здравеопазването. Много от болниците внедряват RPA, за да автоматизират процеси като управление на наличностите, издаване на фактури и насрочване на часове, което освобождава времето на служителите за изпълнението на по-важни задачи.

Сред най-големите ограничения пред внедряването на роботи в производствените съоръжения на по-малките компании са липсата на опитни служители и високата първоначална инвестиция. Благодарение обаче на засилващата се тенденция за предлагането на всичко като услуга (*aaS) този проблем вече не съществува. Сега компаниите могат да се възползват от RPA чрез модели на роботизация като услуга (RaaS). Тези базирани на абонаментен принцип модели често включват аналитични инструменти, мониторинг и превантивна поддръжка, като същевременно предлагат широка гама от ползи, например възможности за бързо надграждане и непрекъсната адаптация на платформите спрямо настоящите потребности и изисквания.

Търсенето на автономни мобилни роботи (AMR) нараства с изключителна скорост, водено от ръста на електронната търговия, увеличаващото се ниво на автоматизация на производството, недостига на работна ръка и масовото персонализиране на стоки. Всъщност, въпреки че през 2017 г. пазарът на AMR (хардуер) е оценен само на 0,88 млрд. евро, прогнозите са той да достигне 6,17 млрд. евро през 2022 г.

В допълнение се очаква AMR да започнат да функционират все повече като мобилни IoT хъбове. Установено е, че само софтуерът за мобилни роботи ще допринесе с 2,64 млрд. евро към пазарната стойност на хардуера за AMR.

Освен че предлагат възможността да извършват широка гама от задачи автономно, например сканиране на наличностите и измерване на температурата в хладилни съоръжения, AMR могат да предоставят и данни в реално време. Тази информация може да спомогне за оптимизиране на дейностите и повишаване на ефективността, производителността и приходите на компаниите.

Продължаващата тенденция за навлизането на коботите в работните пространства в цял свят показва как индустрии като логистиката, производството, електронната търговия и дори здравният сектор внедряват вече второ или дори трето поколение роботи. Това обаче води до едно от основните предизвикателства в съвременната роботика – липсата на оперативна съвместимост. Ако не се обърне внимание на този въпрос, може да се стигне до понижаване на производителността на предприятието или дори спиране на дейността му, тъй като някои от роботите ще започнат да пречат или взаимно да смущават функционирането си.

През последните 10 години светът стана свидетел на нарастващото търсене на роботи във всички индустриални сектори. Тъй като фактори като пандемията от COVID-19, недостигът на работна ръка и стремежът за намаляване на въглеродния отпечатък оказват значително влияние върху способността на работниците да изпълняват задачи, се очаква възходът на индустриалните роботи да продължи и през следващите 10 години.

Тъй като роботите стават все по-интелигентни с помощта на технологии като изкуствен интелект, машинно самообучение и IoT, индустриите, които внедряват роботи, също “поумняват” – това са например производствените предприятия, складовете и дистрибуционните центрове. Благодарение на това, че все повече от тези съоръжения започват да автоматизират процесите си, индустриалните роботи ще могат да работят по-бързо, по-ефективно и по-прецизно, елиминирайки непоследователностите.

 

Top