Coboty stają się coraz bardziej popularne na rynku. Dużo mówi się o ich funkcjach bezpieczeństwa czy zaletach przy współpracy. Jakie są najbardziej typowe zastosowania cobotów? Dlaczego firmy je wdrażają? I czy pieniądze to nie wszystko?
Bezpieczeństwo
Zacznijmy od sprawdzenia danych na temat wypadków przy robotach. Według GUS na 2019 rok mieliśmy 9,74 wypadki na 1000 osób pracujących w przemyśle, z czego ok 60,8 % wypadków są to wypadki spowodowane nieprawidłowym zachowaniem pracownika, niestosowaniem się do regulacji czy norm bezpieczeństwa. Ciężko jest jednak znaleźć dane bezpośrednio dotyczące wypadków z robotami. Tego typu wypadków w całym USA zliczono 37, z czego 27 było wypadkami śmiertelnymi. Jak widzimy, wypadki te są rzadkie, ale dość groźne. Z naszego doświadczenia wiemy, że największe ryzyko wypadku z robotem występuje podczas przezbrajania, programowania czy też testowania robotów. Druga sytuacja, kiedy może dochodzić do wypadków, występuje przy używaniu teaching box’a. Są to sytuacje kiedy zapominamy zmienić prędkość na mniejszą lub pomylimy w programie pozycje.
Czy bezpieczeństwo jest w takim razie ważne dla klientów? Odpowiedzią na to pytanie będzie również odpowiedz na to, dlaczego Volkswagen zaczął wdrażać Coboty ma masową skalę. Jakiś czas temu miał miejsce głośny, śmiertelny wypadek w fabryce Volkswagena, kiedy to podczas przezbrajania maszyny – programowania robota, zginął jeden z pracowników. Oczywiście pierwsze nagłówki gazet mówiły o tym, że roboty zabijają ludzi czy też głosiły „zmierzch ery ludzi”. Wypadki człowieka z udziałem robota może i są rzadkie, ale zawsze kontrowersyjne. Tutaj tak naprawdę głównym aspektem są kwestie PR, wizerunkowe, dlatego każdy z pracodawców dba o to by jak najbardziej ograniczać każdą możliwość wypadku.
Oszczędność miejsca
Ale czy zawsze? Ludzie często mają błędne wyobrażenie, że wystarczy postawić robota przed maszyną, na prostym postumencie, i taki robot po dwugodzinnym wdrożeniu będzie wydajnie pracował. Wyobrażają sobie, że dzięki temu oszczędzamy sporo miejsca oraz nie potrzebujemy dodatkowych wygrodzeń jak w przypadku standardowego robota.
Tylko w jakim stopniu taka wizja przekłada się na rzeczywistość? W rzeczywistości mamy stanowisko, które jest dwa razy większe. To prawda, że nie mamy wygrodzeń czy siatek, ale w zamian mamy kamery bezpieczeństwa. Dodatkowo, musimy policzyć dobiegi, odległości bezpieczne oraz sprawdzić czy detal posiada jakiekolwiek ostre lub niebezpieczne krawędzie. Finalnie, wykonując całościową ocenę ryzyka wychodzi nam, że potrzebujemy dwa razy tyle miejsca, a po wejściu do strefy skanera robot musi się zatrzymać lub zwolnić. Wygrodzenia fizyczne zastępujemy wygrodzeniami czujnikowymi (świetlnymi).
Proste programowanie
Kolejny i jednocześnie jedyny uzasadniony powód, który często przeważa o zakupie cobota. Cobot posiada takie funkcje jak uczenie ręczne, prostsze metody programowania – na przykład programowanie graficzne za pomocą prostych bloczków. Mamy tutaj bardzo uproszczony system, jest to kluczowe dla prostej produkcji, aby łatwo dało się takiego robota przezbroić. Ważną rzeczą jest też dynamiczny przyrost robotów na rynku, którego tempo nie pokrywa się z ilością robotyków. Coraz trudniej jest znaleźć wyszkolonych ludzi, którzy będą znali języki programowania robotów i będą potrafili się w tym odnaleźć…
No i ostatni powód – w zasadzie najważniejszy, który przeważa na rynku i który przeważa w większości przypadków wdrożenia cobota – jest to moda. Tak, moda!
Moda
Cobot stał się czymś w rodzaju ikony, symbolu przemysłu 4.0 czy Fabryki Przyszłości. Każdy po prostu chce mieć cobota w swojej firmie. W konsekwencji dochodzi do tak kuriozalnych przypadków, że dana kadra menadżerska dostaje zadanie wdrożenia na świecie określoną ilość cobotów tylko po to, żeby firma wyglądała na nowoczesną czy „współpracującą”. Niezależnie od tego czy to w konkretnych przypadkach opłaca się czy nie, często roboty te wdrażane są na siłę. Zdarzają się też przypadki, gdzie roboty stoją na półkach, bo centrala dokonała zakupu 500 sztuk robotów współpracujących, rozsyłała je lokalnie do fabryk i które nie bardzo wiedzą co z tymi robotami zrobić. Częste podejście odgórne bez jasnego powodu, obliczenia rachunku biznesowego i analizowania konkretnych aplikacji i zapotrzebowania. Na szczęście da się zaobserwować, że moda ta już się kończy. Rynek powoli stabilizuje się i nie ma zagrożenia żeby coboty wyparły z rynku klasyczne roboty przemysłowe.
Do jakiego typu aplikacji cobot się nie nadaje?
Zacznijmy od tego gdzie cobot się nie nadaje.
Aplikacje malowania
Proces malowania to strefa niebezpieczna, toksyczna. Może być też wybuchowa, dlatego chcemy wyeliminować udział człowieka w tym procesie. Musimy stworzyć przestrzeń tak, aby człowiek nie musiał w niej przebywać. Jedynym elementem przemawiającym za „cobotyzowaniem” takiej aplikacji jest łatwość uczenia czyli funkcja wodzenia za rękę.
Aplikacje w odlewniach
Tak jak poprzednio, mamy tutaj do czynienia z pracą niebezpieczną dla człowieka. Są to przestrzenie, gdzie mamy wysokie temperatury oraz ryzyko poparzenia. Są to trudne warunki pracy, które musimy uwzględnić. Przykładem takiej aplikacji może być robot przenoszący elementy metalowe o wysokiej temperaturze.
Obróbka szlifowania, frezowania, wkręcanie
Jest to przypadek, gdzie przez cały czas pracy operator ma styczność z ostrymi krawędziami narzędzia obróbczego. Sytuacje potencjalnie niebezpieczne dla operatorów, gdzie mamy z drugiej strony robota, który dzierży narzędzie i nigdy nie jesteśmy pewni gdzie ten robot pojedzie, jak zostanie zaprogramowany. Tutaj pojawia się pytanie jak zminimalizować i ograniczyć to ryzyko.
Nakłada nam to sporo ograniczeń. Wkrętaki współpracujące potrafią być 3/4 razy droższe od standardowych. A więc czy to się opłaca? Być może bardziej opłaca się wdrożyć aplikację na standardowym robocie ze standardowym wkrętakiem. Taki robot będzie zatrzymywał się jeśli ktoś podejdzie do przestrzeni roboczej. Taką przykładową aplikację mamy wdrożoną w Audi na Węgrzech, gdzie nasze roboty skręcają silniki przy pomocy standardowych wkrętaków. W sytuacji gdy ktoś do nich podejdzie, robot zatrzymuje się w trybie bezpiecznym i czeka aż operator się oddali.
Aplikacje pakowania
Zwłaszcza w przemyśle spożywczym, czy CPG. Są to aplikacje, które wymagają wysokiej wydajności ze względu na proces ciągły. W przypadku cobota, nawet jeśli przyspieszymy go do szybkości 250 mm/s powyżej tej bezpiecznej pracy, nawet jeśli nikogo nie ma wokół, to mimo wszystko jeśli ktoś podejdzie do robota to nam go zwolni. W tym przemyśle sam proces nie może być zwolniony, musi być cały czas zachowana płynność. Jeśli jest to np. transport ciastek na taśmociągu, to musimy cały czas mieć zapewnioną ciągłość pracy. W przypadku cobota nie zawsze jest to zagwarantowane. Ewentualnie, dla zachowania tej ciągłości, należy czasami zamiast dwóch cobotów zaaplikować sześć – a to wpływa nam już na rachunek finansowy.
To gdzie nadają się coboty?
Są miejsca, gdzie coboty nadają się idealnie. Uzupełniają ludzi i standardowe roboty przemysłowe. Taką przestrzenią są wszelkie aplikacje, gdzie mamy krótki seryjny montaż. Odpowiadając na to pytanie zacznijmy od wymienienia cech cobotów. Są to roboty elastyczne, cechują się łatwym programowaniem. W przypadkach, gdy potrzebujemy dużej elastyczności, często przezbrajamy maszynę, samego robota, mamy stosunkowo proste zadania. Właśnie w tych przypadkach możemy wykorzystać nie tyle co cechę pracy robota z człowiekiem, a cechę prostego uczenia, wodzenia za rękę, prostych, graficznych systemów programowania. Mamy też możliwość podziału zadań, gdzie te bardziej skomplikowane, czy zbyt drogie do automatyzacji, zostawiamy człowiekowi. Sam robot natomiast wykonuje proste, powtarzalne operacje. W ten sposób robot i człowiek wzajemnie się uzupełniają i wówczas praca ramię w ramię robota z człowiekiem nabiera sensu.
Coboty używane są w aplikacjach załadunku i rozładunku maszyny. Warto podkreślić tutaj, że nie mówimy tylko o obrabiarkach, ale też o wszystkich innych maszynach, gdzie robot coś ładuje do maszyny i coś z niej wyjmuje. Tutaj znów kluczowym elementem jest łatwe programowanie, gdzie wykonywana operacja jest prosta: „odbierz element i odłóż go na inne miejsce”. Bardzo łatwo jest takie zadania zrealizować za pomocą wspomnianych już, graficznych elementów programowania.
Mała przestrzeń – w wielu przypadkach możemy ograniczyć przestrzeń, którą robot zajmuje. Jeśli nie potrzebujemy dużej wydajności, robot może cały czas pracować przy bezpiecznej prędkości, a całe otoczenie, narzędzie i detal są bezpieczne dla operatora. Kolejnym ciekawą aplikacją cobotów jest pobieranie detali z kosza przy użyciu systemów wizyjnych 3d. Tutaj też wykorzystujemy cechę, jaką jest wysoka elastyczność – łatwo jest przezbroić takiego robota. Kwestia wydajności również nie jest tutaj problemem, ponieważ aktualnie dostępne systemy wizyjne jeszcze nie osiągają dużych wydajności. Potrzebują 2-3 s na znalezienie danego detalu w koszu i tutaj robot współpracujący radzi sobie wydajnościowo. Możemy także ograniczyć przestrzeń. Narzędzia, których używamy do aplikacji pobierania z kosza, nie są narzędziami, które stwarzają duże zagrożenie. Często są to chwytaki ssawkowe. Poza tym, detale które pobieramy często są drobnymi elementami.
I nadeszła pora na ostatni przykład, czyli aplikacje pakowania do kartonów, aplikacje pakowania paletyzacji. Coraz bardziej popularne stają się aplikacje do samej paletyzacji, gdzie tradycyjnie używaliśmy bardzo dużych robotów, robotów paletyzujących o udźwigach 100-200 kg, z ogromnymi klatkami dookoła itd. Teraz zauważalny jest trend, aby przenosić to na coboty.
Czy ma to sens i czy jest bezpieczne? Bardzo często zależy to od oceny ryzyka. Można sobie wyobrazić, że nawet jeśli przenosimy ważące 5-10 kg pudełko przyssawkami, to dochodzi cała kwestia związana z bezpieczeństwem dla operatorów. Natomiast samo pakowanie do pudełek pod kątem cobotów jest o tyle dobre, że te produkty, opakowania czy woreczki, które pakujemy do kartonów, nie maja dużej masy. Często są to detale ważące maksymalnie 2 kg i nie stwarzają one dużych zagrożeń. Jeśli chodzi o wydajność, często jest to wystarczające dla cobota. Aplikacje pakowania, w zależności od procesu, nie muszą być wysoko wydajne. Jednak jest to ciekawy obszar, gdzie będzie pojawiać się coraz więcej robotów współpracujących.
Ważnym obszarem zastosowań, o którym musimy wspomnieć, jest kontrola jakości. Zaletą stosowania cobotów w kontroli jakości jest to, że same kamery oraz systemy wizyjne, których używamy do kontroli jakości, nie stwarzają wielu zagrożeń dla człowieka. Nie posiadają one ruchomych elementów czy ostrych krawędzi. Możemy w większości przypadków używać standardowych systemów wizyjnych. Cobot natomiast daje nam przede wszystkim elastyczność oraz prostotę programowania. Możemy łatwo uczyć nowych pozycji, gdzie robot ma dojechać żeby zrobić zdjęcie. Możemy również wykorzystać funkcję wodzenia robota ręką – łapiemy robota, przejeżdżamy do konkretnej pozycji, zapamiętujemy, uczymy tej pozycji i w ten łatwy sposób modyfikujemy czy tworzymy programy.
Podsumowując, kiedy stosować coboty?
Przede wszystkim w prostych zadaniach, gdzie możemy faktycznie skorzystać z tych łatwych metod programowania i dzięki temu uzyskać elastyczność. W produkcji krótkoseryjnej, gdzie to proste programowanie jest potrzebne, gdzie często przezbrajamy robota i często zmieniamy produkcję. Kiedy wymagana jest stała obecność operatora, robot z człowiekiem pracują na zmianę. Musimy jednak pamiętać, że całe środowisko pracy musi być bezpieczne dla ludzi – nie tylko robot, ale także narzędzie i całe peryferia.
