الروبوتات الصناعية وفوائد تنفيذها في الإنتاج وأهمية الروبوتات

أصبح العالم رقميًا وتقدميًا بشكل متزايد. يمكن الحكم على ذلك ، على سبيل المثال ، من خلال حقيقة أن عدد الروبوتات المثبتة في الصناعة حول العالم قد تضاعف ثلاث مرات في السنوات العشر الماضية.

الروبوتات هي أداة جديدة للميكنة المعقدة وأتمتة الإنتاج ، وهي تقنية لأحدث الأجيال ، مما يعطي أعلى كفاءة.

علم الروبوتات هو اتجاه علمي وتقني جديد معقد ، بما في ذلك التطوير والإبداع والاستخدام المتلاعبين والروبوتات والمجمعات التكنولوجية الروبوتية، فضلا عن الجوانب التنظيمية والاجتماعية والاقتصادية والنفسية ذات الصلة التي تتطلب نهجا علميا جديدا. العمل الناجح في مختلف المجالات يثبت تدريجياً مزاياه.

أتمتة الروبوت للإنتاجية والمرونة والسلامة

إن فكرة استبدال العمل البشري بالآلات معروفة منذ العصور القديمة.يعتبر الروبوت الصناعي خطوة أخرى في تطوير الأتمتة المرنة لتحسين الإنتاج ، مع القدرة ليس فقط على تكرار نفس العمليات بدقة مضمونة ، ولكن أيضًا مع إمكانية إعادة البرمجة البسيطة في حالة حدوث تغيير في برنامج الإنتاج الخاص بالمستخدم .

يبدأ المفهوم بمحطات عمل بسيطة ، حيث يكون الروبوت مزودًا بجهاز تحديد موضع لوضع الأجسام ووضع الأجزاء في محطتين أو أكثر ، إلى خط الإنتاج الآلي بأكمله ، حيث يتم التحكم في وظيفة الهيئات ، بما في ذلك تحميل وتفريغ الأجزاء ، بواسطة الروبوتات.

المساعدين المهمين في عالم الأتمتة الحديثة اليوم هم أنظمة مساعدة مستخدمة على نطاق واسع مثل أنظمة التصوير أو الكاميرات التي تسمح للروبوتات بإزالة ومعالجة الأجزاء الكبيرة.

ومع ذلك ، فإن موثوقية الروبوتات وبرامجها والأداء العالي وسهولة التشغيل هي متطلبات أساسية للتشغيل السليم لهذه الأجهزة والأنظمة.

يعتمد مستوى وطرق أتمتة الإنتاج بشكل كبير على نوعه وحجمه ، وإذا كان استخدام الخطوط الأوتوماتيكية في الإنتاج الضخم والواسع النطاق أكثر ما يبرره ، ثم في السلسلة المتوسطة والدُفعة الصغيرة والإنتاج الفردي أتمتة معقدة أصبح ممكنًا مع ظهور أجهزة الكمبيوتر وآلات CNC والروبوتات الصناعية.

على القاعدة المعدات التكنولوجية مع التحكم الرقمي وتجميع الروبوتات الصناعية وخطوط المنتجات المتعددة والأقسام وورش العمل التي تسمى التصنيع الآلي المرن.

المبدأ الرئيسي لبناء مرافق الإنتاج المرنة هو نمطية.تطورت أتمتة التصنيع الرشيقة من بسيطة إلى معقدة - تم تصميمها وتنفيذها في الأصل وحدات التصنيع المرنة (PMM)، مبنية على أساسها مجمعات إنتاجية مرنة (HPC) وأخيرا التصنيع الآلي المرن (HAP).

الجيل الجديد من الروبوتات أسهل في التثبيت والبرمجة وفي نفس الوقت يسهل عليهم التواصل مع بعضهم البعض

تطورهم الإضافي هو إنشاء إنتاج أوتوماتيكي مهجور تقريبًا ، حيث يتم استكمال الإنتاج الآلي المرن بإنتاج مصمم بالحاسوب للمنتجات المصنعة (CAD) والإعداد التكنولوجي لإنتاجها وتخطيطها والتحكم في الإرسال (ACS).

الوحدة الهيكلية الرئيسية لوحدات الإنتاج المرنة من أي تعقيد هي مجمعات التكنولوجيا الروبوتية (RTC)، والتي يمكن تشكيلها على أساس روبوت صناعي واحد يوفر صيانة فردية أو جماعية للمعدات المرفقة أو دورة معالجة كاملة للمنتج (على سبيل المثال ، اللحام) ، أو على أساس العديد من الروبوتات الصناعية التي تقوم بعمليات مترابطة.

تتيح براعة معظم الروبوتات الصناعية استخدامها على نطاق واسع كجزء من المجمعات التكنولوجية الروبوتية لأنواع مختلفة من الإنتاج.

يقود التقدم في تكنولوجيا الروبوتات الاستخدام المتزايد للروبوتات

يرجع الاعتماد المكثف للروبوتات الصناعية الآن وفي المستقبل إلى عدد من الأسباب.

بادئ ذي بدء ، إنشاء وإدخال الروبوتات الصناعية والمتلاعبين على نطاق واسع ، مما يجعل من الممكن تكثيف العمليات والعمليات التكنولوجية المختلفة ، لاستبعاد استخدام العمالة اليدوية منخفضة المهارة والرتيبة ، خاصة في الظروف الصعبة والخطيرة والضارة للناس .

في السنوات القادمة ، يجب أن تضمن الصناعة زيادة كبيرة في الإنتاج من خلال إدخال أنواع جديدة من المعدات والتقنيات التقدمية. على الرغم من انخفاض حصة العمل اليدوي في الصناعة ، لا يزال هناك مليون شخص في العمل اليدوي في العالم اليوم.

تظهر العديد من الدراسات حول ظروف العمل أن حوالي 30٪ من العمال يتأثرون سلبًا بالضوضاء ، و 30٪ يجب أن يعملوا وفقًا لنظام صارم التنظيم ، و 25٪ يتعرضون للرطوبة أو الحرارة أو البرودة ، ويعمل 20٪ في أوضاع غير مريحة جسديًا أو تحت ظروف الدخان والأبخرة. 20٪ مجبرين على بذل مجهود بدني كبير ، و 15٪ يعملون ليلاً.

غالبًا ما تعمل هذه الضغوطات معًا ؛ لذلك ، يتأثر حوالي 40٪ من العمال في وقت واحد بعاملين وحوالي 25٪ يتأثرون بثلاثة عوامل أو أكثر. وبناءً على ذلك ، فإن إدخال الروبوتات يوفر انخفاضًا كبيرًا في نسبة الأعمال اليدوية والثقيلة والضارة والمملة. (عامل اجتماعي).

يمكن للروبوتات الصناعية أداء المهام التي كان يمكن أن يؤديها البشر فقط في السابق

بالإضافة إلى ذلك ، تغيرت طبيعة الإنتاج - يتم إنتاج حوالي 80٪ من المنتجات على دفعات صغيرة. لذلك ، تصبح أتمتة الإنتاج إحدى الروافع الأساسية لزيادة إنتاجية العمل في الإنتاج الصغير. (عامل اقتصادي).

تسمح لك الروبوتات بحل مشاكل العمالة ذات الفترتين والثلاث فترتين ، وزيادة عامل تحميل المعدات وإيقاع عملها ، وتحسين جودة المنتجات وتقليل تكلفتها ، خاصة في الإنتاج على نطاق صغير.

إنه يخلق متطلبات مسبقة للانتقال إلى مستوى جديد نوعيًا - إنشاء أنظمة إنتاج مؤتمتة مرنة تسمح بإعادة التشكيل السريع لأداء العمليات ذات التسلسلات المختلفة وطبيعة الإجراءات والعمل بأقل قدر من المشاركة البشرية.

هناك تقارب أكبر بين الإنسان والآلة: فهم يعملون يداً بيد بشكل متزايد وبدون سياج وقائي.

يتم تحديد الخصائص التقنية الرئيسية للروبوتات الصناعية من خلال مجال التطبيق وظروف الإنتاج المخصصة لها.

وصف وخصائص الروبوتات الصناعية الحديثة واردة في المقالات: الروبوتات الصناعية في الإنتاج الحديث و تصنيف الروبوتات الصناعية

تشير الدراسات إلى أنه عند استخدامه في عمليات معينة ، فإن الروبوت الصناعي ، اعتمادًا على وردية العمل ، يحل محل 1-3 عمال ، ويزيد من إنتاجية العمل بنسبة 60-80٪ ويقلل من تكاليف إعداد الإنتاج بنسبة 45-50٪.

عند استخدامها في مجموعات ، تزداد كفاءة الروبوتات الصناعية بشكل حاد: تزداد الإنتاجية بما لا يقل عن 3 إلى 5 مرات ، وفي بعض الحالات بنسبة 8 إلى 10 مرات ، يتم تقليل تكاليف الاستثمار والصيانة نسبيًا ، ويتم تغيير كثافة وإيقاع الإنتاج ، زيادة جودة المنتج ، يتم تقليل عدد حالات الرفض.

تقود صناعة السيارات الطريق: باستخدام حلول التصنيع الذكية والروبوتات الصناعية بدلاً من خطوط التجميع التي هيمنت على التصنيع التقليدي لأكثر من 100 عام.

من بين مجالات الحد من العمل البدني الشاق واليدوي ، بالإضافة إلى الروبوتات ، يتم أيضًا تخصيص مكان مهم لأبسط الأجهزة - المتلاعبينكوسيلة للميكنة المعقدة للإنتاج.

في الإنتاج ، حيث لا توجد حاجة لحماية الشخص من البيئة والتحميل والتفريغ المتكرر للمعدات ، أصبحت المتلاعبات التي يتم التحكم فيها عن طريق الأوامر منتشرة على نطاق واسع ، وتتميز بحقيقة أن المشغل البشري يقوم بتشغيل محركات كل رابط بشكل متتابع.

مثل هذه المتلاعبات الآلية هي الأبسط في التصميم ، وغير مكلفة نسبيًا ، ولا يؤدي استخدامها إلى تغيير في العملية التكنولوجية ، لأنها تتناسب بسهولة مع التكنولوجيا الحالية. تعد تعددية الاستخدامات والتكلفة المنخفضة والكفاءة العالية في عمليات التحميل والتفريغ من صفاتها المميزة.

توفر المعالجات الآلية الحديثة فرصًا جديدة في عالم العمل

يمكن ميكنة العديد من أنواع العمل ، لا سيما التجميع الميكانيكي والبناء والتشطيب والرفع والنقل والتخزين والإصلاح في المستقبل القريب حصريًا بمساعدة المتلاعبين.

وفقًا للحسابات ، ستؤدي تلبية الاحتياجات الصناعية للمتلاعبين الآليين إلى تقليل عدد العمال اليدويين في أكثر من 30 مهنة: صانع الأقفال بنسبة 4٪ ، والمصلحون بنسبة 3 ، والرازمون بنسبة 5 ، وحراس المستودعات بنسبة 2.5 ، والناقلون بنسبة 3 ، واللوادر - بمقدار 5 ٪

نتيجة لابتكار الشبكة ، يظهر المزيد والمزيد من الروبوتات في قطاعات التصنيع التي اكتشفت الأتمتة مؤخرًا فقط. ومن الأمثلة على ذلك صناعة الأغذية وصناعة النسيج وصناعة الأخشاب وصناعة البلاستيك.

حتى وقت قريب ، كان استخدام الأنواع القياسية من الروبوتات الصناعية مصحوبًا بعدد من تدابير السلامة والوقاية من الحوادث. في هذا الصدد ، يعتبر نوع جديد من الروبوتات (الروبوتات التعاونية) ، التي تسمى أحيانًا "cobots" ، حلاً ثوريًا تمامًا.

ركز بحث وتطوير الروبوتات التعاونية منذ البداية على السلامة وفي نفس الوقت على إمكانية دمجها في خطوط العمل مع المشغلين البشريين.

حتى في العقد الماضي ، كانت الروبوتات الصناعية على الحياد. ولكن بعد ذلك ظهر الروبوتات التعاونية... جوهر مصطلح "التعاون" يعني أنه يمكنه العمل مع الناس.

كيف يمكن أن يبدو هذا ولماذا ليس خطيرًا؟ يتسم تصميم الروبوت بقدرته وخرجه المحدودين ، بما في ذلك الوظيفة التي توقف الروبوت فورًا عند اكتشاف الاصطدام ، والتي يمكن القيام بها بعدة طرق. في العديد من التطبيقات ، يمكن استخدام هذا الروبوت دون حماية السلامة.

اليوم ، يمكن لمصنعي الروبوتات أن يقدموا لعملائهم نوعًا من الروبوتات التي تلبي أكثر المتطلبات صرامة من حيث خصائصها وفي نفس الوقت لديها عدد من المزايا الأخرى التي يمكن إبرازها:

• عملية متزامنة مع عامل بشري ،
• توفير المساحة ،
• خطوه سهله،
• أداء عالي،
• دقة،
• مصداقية.

لا تزال الروبوتات التعاونية جديدة. لم يتم الكشف عن إمكانيات تطبيقهم بالكامل.في الوقت الحالي ، تُستخدم cobots على نطاق واسع في صناعة الإلكترونيات ، ولكن تم تطبيق قدراتها بنجاح في صناعات أخرى أيضًا. بفضل مرونتها وسهولة استخدامها ، سيجدون أيضًا مكانًا لهم في صناعات الخدمات اللوجستية والخدمات. يُظهر بحثنا أن هذه المناطق غير التصنيعية ستشكل 21.3٪ من مبيعات الكوبوت بحلول عام 2024. تتمتع روبوتاتنا الصغيرة الودودة بإمكانية النمو بشكل ملحوظ مقارنة بأنواع الروبوتات الأخرى!

— جان تشانغ ، الرئيس التنفيذي لتحليل التفاعل

إذا كان العامل يؤدي مهمة متكررة لعدة ساعات في اليوم ، فغالبًا ما يكون من السهل نسبيًا استبدال روبوت تعاوني في فترة زمنية قصيرة نسبيًا ، وذلك بفضل البرمجة والتكوين البسيط وبدون جميع تدابير السلامة المطلوبة للروبوتات الصناعية التقليدية.

للأسباب نفسها ، يكون الروبوت التعاوني أيضًا أكثر تكلفة (ليس فقط تكلفة الروبوت أقل ، ولكن أيضًا تكلفة التثبيت من خلال التخلص من الوقت اللازم لصيانة وتكوين معدات الخلايا الروبوتية) وبالتالي يكون من الأسهل تبريره ماليا.

أفضل الأمثلة على التنفيذ الناجح لمثل هذه الروبوتات موجودة في منشآت الإنتاج حيث توجد عدة محطات تؤدي نفس النوع من العمليات ، على سبيل المثال العمليات التكنولوجية باستخدام آلات CNC متعددة.

في الوقت الحاضر ، يجب الاعتراف بإنشاء وتنفيذ الروبوتات كأحد المجالات ذات الأولوية للتنمية الصناعية.

تعمل أكثر من ألف شركة في تطوير وإنتاج الروبوتات الصناعية. بدأت جميع الشركات الكبرى في الاستثمار في الروبوتات الصناعية.يتم إنشاء شركات جديدة متخصصة في هذه المنتجات ، وكذلك شركات وسيطة لإدخال الروبوتات الصناعية.

في جميع البلدان المتقدمة ، تم إنشاء جمعيات وطنية للروبوتات الصناعية ، وفي بعض البلدان تم رفع العمل في هذا المجال إلى مرتبة برنامج الدولة.

في روسيا ، تم إنشاء الرابطة الوطنية للمشاركين في سوق الروبوتات (NAURR) ، والغرض منها هو تطوير سوق الروبوتات ، وتوسيع العلاقات الدولية ، ونشر الروبوتات.