Первые применения роботов были инициированы энтузиастами, стремившимися испытать технологию и оценить её потенциал для бизнеса. Решения о покупке основывались не столько на строгих критериях возврата инвестиций, сколько на вере в перспективы робототехники и важность быть на переднем крае её внедрения.
Рост использования роботов был обусловлен не только интересом к робототехнике, но и финансовыми критериями. Сегодня большинство компаний, применяющих роботов, основывают свои инвестиционные решения на финансовых выгодах, которые можно количественно оценить до инвестиций и реализовать после ввода системы в эксплуатацию.
Следует отметить, что некоторые преимущества, которые можно получить от использования роботов, также могут быть достигнуты с помощью менее гибкой автоматизации. Потенциальные преимущества от применения роботов можно разделить на две категории: те, которые приносят пользу конечному пользователю, и те, которые приносят пользу поставщику решений по автоматизации.
Вопросы и исследования, инициированные в основном поставщиками роботов, касающиеся ключевых преимуществ применения роботов, вызвали много споров. Эти поставщики, очевидно, имеют свои интересы, но список потенциальных преимуществ был уточнен, и Международная федерация робототехники опубликовала список из 10 ключевых преимуществ, которая получает компания при внедрении в производство промышленных роботов:
- Снижение эксплуатационных затрат.
- Улучшение качества и консистентности продукции.
- Улучшение условий труда сотрудников.
- Увеличение скорости производства.
- Повышение гибкости производства.
- Снижение материальных отходов и увеличение выхода продукции.
- Соответствие правилам безопасности и улучшение здоровья и безопасности на рабочем месте.
- Снижение текучести кадров и сложности найма работников.
- Снижение капитальных затрат.
- Экономия пространства в высокоценных производственных зонах.
Следует подчеркнуть, что это потенциальные преимущества, и они могут быть не применимы во всех случаях.
Во многих случаях потенциальные пользователи учитывают только экономию на прямых затратах на труд благодаря автоматизации. Однако финансовое обоснование может быть улучшено за счет оценки всех возможных преимуществ, и в некоторых случаях значительная экономия от других преимуществ может превысить экономию на затратах на труд.
Перечисленные преимущества от внедрения промышленной робототехники обсуждаются более подробно ниже.
Преимущества использования роботов в промышлености
1. Снижение эксплуатационных затрат
Роботизированная система может помочь снизить эксплуатационные расходы, связанные с производством конкретных деталей. Это включает прямые затраты, такие как замена труда. Однако также могут быть снижены накладные расходы.
Экономия энергии может быть достигнута из различных источников. Энергия на единицу продукции оптимизируется за счет стабильности работы робота и уменьшения количества брака или переделок.
Кроме того, роботы не требуют такого же отопления (или охлаждения) и освещения, как ручной труд. Поэтому, если определенная зона завода может быть полностью автоматизирована, возможно снизить потребление энергии для поддержания рабочей среды.
Сокращение прямого труда также может повлиять на другие аспекты работы, такие как обучение, охрана труда и администрирование сотрудников. Меньше косвенного труда требуется для поддержания и управления меньшим числом работников, что позволяет сэкономить на накладных расходах.
2. Улучшение качества и консистентности продукции
Консистентность — это качество, характеризующееся последовательностью и однородностью в поведении или представлении объектов, процессов или данных.
Консистентность в процессе производства достигается благодаря строгим производственным процессам и контролю качества. Это включает в себя использование одинаковых материалов, технологий и методов производства, что позволяет минимизировать вариации между разными партиями продукции.
Роботы обеспечивают повторяемость. Они будут стабильно производить продукцию высокого качества, если они правильно настроены и получают стабильные входные материалы.
Они не страдают от непостоянства ручного труда, вызванного усталостью, скукой или отвлечением, что часто связано с утомительными или повторяющимися задачами. Это непостоянство приводит к переменному выходу и переменному качеству.
В отличие от этого, робот обеспечивает регулярный выход: известное количество произведенных деталей в день, а также стабильное качество, что означает известное количество качественных деталей в день.
3. Улучшение условий труда для сотрудников
Роботы могут помочь улучшить условия труда для сотрудников. Они могут выполнять грязные, опасные и трудоемкие задачи. Примеры таких задач включают покраску, работу на прессах или перемещение тяжелых грузов.
Эти задачи часто трудно выполнять с постоянством, поэтому применение роботов также улучшит производственный выход или качество производимых деталей.
Использование роботов позволяет исключить ручной труд из непосредственного участия в производственном процессе, снижая нагрузку на работников по поддержанию стабильного уровня производства.
Эксплуатация и обслуживание роботов также требует повышения квалификации, что может повысить мотивацию сотрудников за счет улучшения их навыков и увеличения заработной платы одновременно с улучшением их работы.
4. Увеличение производительности
Стабильная работа роботов обеспечивает регулярный производственный результат. Это также позволяет максимизировать производительность других машин, так как роботы всегда готовы выполнять свои функции по мере необходимости.
Например, станки могут быть разгружены и загружены точно вовремя, а не ждать оператора, который может быть отвлечен, находиться на перерыве или занят другой задачей.
Также возможно выполнять некоторые операции в удлиненные смены или ночью и в выходные дни без ручного вмешательства.
Опять же, дорогие станки могут быть настроены на работу ночью с использованием роботов для разгрузки и загрузки, что обеспечивает дополнительный выход при ограниченных дополнительных затратах.
Эта повышенная производственная способность может быть особенно ценна для субподрядчиков, у которых могут быть переменные заказы от их клиентов.
5. Увеличение гибкости производства продукции
Роботы по своей природе более гибкие, чем другие формы автоматизации. После программирования операции в робота, она может быть вызвана и запущена в работу за считанные секунды. Таким образом, переналадка может быть очень быстрой, минимизируя время простоя.
Роботизированная система может обрабатывать варианты одного и того же продукта или даже разные продукты, предоставляя возможность для небольших партий.
Ограничения, вызванные оборудованием вокруг робота, такими как приспособления или захваты, могут возникнуть, но их можно преодолеть с помощью тщательного проектирования и продуманных концепций. Однако следует признать, что робот не обладает такой гибкостью, как человеческий оператор.
6. Снижение материальных отходов и увеличение выхода продукции
Одним из основных преимуществ промышленных роботов является их стабильность. Обеспечивая высокое качество продукции, они способствуют увеличению количества изделий, произведённых с первого раза, что, в свою очередь, снижает материальные отходы.
Кроме того, роботы требуют меньшего количества расходных материалов при производстве деталей. Например, робот-сварщик всегда создаёт сварной шов оптимального размера, избегая излишков и недостатков. Аналогично, роботизированная система окраски наносит краску с постоянной толщиной слоя.
Внедрение автоматизации, включая использование роботов, обеспечивает стабильность компонентов или продуктов, подаваемых на автоматизированные системы, что приносит значительную пользу бизнесу.
Автоматизация также может быть использована для проверки поступающего продукта и выявления несоответствий. Роботы и автоматизированные системы могут быть использованы для уменьшения диапазона допусков.
7. Соблюдение правил безопасности и улучшение охраны труда
Роботы могут выполнять неприятные, трудоемкие или угрожающие здоровью задачи, которые в настоящее время выполняются вручную.
Существуют все более строгие законы о здоровье и безопасности, которые делают выполнение некоторых из этих задач вручную либо трудным, либо невозможным, и роботы предоставляют все более экономически эффективную альтернативу.
Убирая операторов из прямого контакта с машинами или потенциально опасным производственным оборудованием или процессами, роботы могут снизить вероятность несчастных случаев.
Например, обработка поковок через литейные прессы является как трудоемкой, так и опасной операцией, которую в большинстве случаев можно автоматизировать с помощью роботов.
Существует множество повторяющихся или интенсивных промышленных операций, которые могут привести к заболеваниям, таким как синдром повторяющихся движений и вибрационная болезнь, например, полировка металлических деталей или зачистка отливок. Использование роботов может убрать операторов из этих задач, снижая риск травм.
8. Снижение текучести кадров и сложности найма работников
Улучшение рабочей среды и устранение наиболее повторяющихся или требовательных задач снизит текучесть кадров в компании.
Рабочие будут более удовлетворены, если им будут предоставлены более сложные, менее повторяющиеся роли, требующие более высокого уровня навыков, особенно если эти улучшенные роли также приведут к более высокой оплате труда.
Если удержание персонала улучшится, затраты, связанные с наймом новых работников, снизятся. Это включает не только прямые затраты на процесс найма, но и затраты на обучение и снижение производительности, пока работники осваиваются на работе.
9. Снижение капитальных затрат
Гибкость, предоставляемая роботами, может снизить капитальные затраты за счет возможности работы с малыми партиями, сокращения затрат на незавершенное производство и запасы.
Роботы могут обеспечить более эффективную работу другого оборудования или, возможно, продлить рабочие часы, что может означать отсутствие необходимости в покупке дополнительных машин. Например, один станок, управляемый роботом ночью в режиме “без света”, может устранить необходимость в покупке дополнительного станка.
Роботизированные системы, благодаря своей гибкости, также могут быть перенастроены и использованы повторно, если изменятся продукты или их конструкции, тогда как более специализированная автоматизация может потребовать замены.
10. Экономия пространства в высокоценных производственных зонах
Роботизированные системы могут быть очень компактными, так как им не требуется столько же места, сколько оператору для выполнения аналогичной задачи.
Роботы также могут быть установлены в различных положениях, таких как на стене или потолке, чтобы уменьшить требуемое пространство. Это предоставляет возможность минимизировать необходимую площадь, что в некоторых случаях может быть ценным преимуществом.
Тщательная оценка каждого из вышеуказанных преимуществ часто позволяет обосновать применение роботизированной системы с значительно улучшенной финансовой отдачей по сравнению с учетом только затрат на труд.
Смотрите также: Промышленные роботы и выгоды их внедрения на производстве, актуальность робототехники
Андрей Повный, Филиал БГТУ Гомельский государственный политехнический колледж