Коботы для небольших производств: реалистичная точка входа в автоматизацию

На протяжении большей части истории промышленной робототехники автоматизация была игрой для крупных компаний. Капитальные затраты на традиционного промышленного робота - рука, защитная клетка, интеграция, программирование - оправдывались только при высоких объёмах и длинных производственных сериях. У компании, производящей несколько тысяч деталей в неделю, не было реальной точки входа.

Коллаборативные роботы, или коботы, изменили эту экономику за последние пять лет. Пандемия ускорила дискуссию: история о том, что роботы продолжали работать весной 2020 года, теперь является частью обсуждений на уровне советов директоров об устойчивости производства - таких разговоров два года назад не было.

Что такое кобот

Кобот - это роботизированная рука, спроектированная для работы рядом с людьми, а не в отдельной огороженной зоне. Подход к безопасности отличается от традиционных промышленных роботов: вместо полного предотвращения контакта коботы спроектированы для обнаружения контакта и остановки или замедления. Это позволяет им работать в общих рабочих пространствах без масштабного физического ограждения.

Основные производители - Universal Robots, FANUC, ABB, KUKA и ряд других - все имеют линейки коботов. Ведущие платформы (в частности, серия UR от Universal Robots) имеют большие экосистемы рабочих органов, систем зрения и интеграционного ПО, построенных вокруг них.

Где они подходят для небольших производств

Задачи, которые коботы решают хорошо:

• Захват и перемещение - перемещение деталей между позициями, загрузка и разгрузка станков, паллетирование. Повторяющееся, чётко определённое, с высоким объёмом за смену.
• Закручивание и затяжка - постоянный момент затяжки, постоянное время цикла, никакой усталости.
• Нанесение клея и дозирование - следование траектории с постоянной скоростью и давлением.
• Простая сборка - вставка компонентов, прессовые посадки, где допуски позволяют точность позиционирования руки.
• Обслуживание станков - загрузка станка с ЧПУ, ожидание, разгрузка. Задача, которая без нужды занимает квалифицированного рабочего.

Задачи, которые они решают плохо: всё, что требует тонкой моторики и адаптации в реальном времени, сильно варьирующиеся детали без системы зрения, или производственные шаги, где физическая установка часто меняется.

Стоимость в 2020 году

UR5 или аналогичная рука среднего класса стоит примерно 25 000-35 000 EUR. Добавьте рабочий орган (захват, отвёртка и т. д.) за 3 000-15 000 EUR и интеграцию с программированием за 15 000-40 000 EUR в зависимости от сложности. Полная рабочая установка на одной рабочей станции обычно укладывается в диапазон 50 000-90 000 EUR.

Сроки окупаемости для хорошо выбранных применений обычно составляют от 12 до 24 месяцев. Для задачи, которая сейчас требует одного оператора на смену в трёх сменах, арифметика обычно сходится.

Что идёт не так на практике

Распространены три сценария неудачи.

Первый: выбранная для пилота задача недостаточно повторяющаяся. Если продукт меняется еженедельно и переналадка занимает день, кобот простаивает больше, чем работает.

Второй: интеграция недооценивается. Рука - это меньшая часть бюджета. Проектирование захвата, оснастка, система зрения при необходимости, оценка безопасности, программирование, обучение операторов - здесь живёт реальная стоимость.

Третий: нет внутреннего владельца. Кобот, который ломается или требует перепрограммирования, нуждается в человеке на месте, который знает, как с этим справляться. Передача всего интегратору создаёт зависимость, которая дорога и медленна.

Правильный способ начать

Перед переговорами с интегратором определите одну повторяющуюся задачу, которая сейчас занимает человека не менее четырёх часов за смену. Задокументируйте задачу детально: время цикла, вариативность деталей, допуски, что меняется между партиями. Эта документация является основой для реалистичного разговора с поставщиком - и защищает вас от того, чтобы вам продали решение проблемы, которой у вас на самом деле нет.