Roboty zmieniają globalny rynek produkcji

Fot.: Franck V. / Unsplash

Roboty przemysłowe muszą stać się zręczniejsze i bardziej elastyczne, gdyż coraz więcej aplikacji z ich zastosowaniem będzie dotyczyło rolnictwa, medycyny i przemysłu motoryzacyjnego.

Przemysły takie jak elektronika użytkowa, gdzie wymaga się znacznej personalizacji i wysokiej jakości wyrobów, wymuszają znaczące zmiany w całym przemyśle. Zastosowanie systemów zintegrowanych robotów przemysłowych może rozwiązać tu wiele problemów. Przedsiębiorstwa pracują w coraz krótszych cyklach biznesowych i marketingowych. A to oznacza większą personalizację produktów i produkcję na rynek lokalny. Przemysł przestawia się zatem z masowego wytwarzania jednego wyrobu na produkcję niewielkich ilości niezwykle zróżnicowanych produktów.

Tradycyjny model wytwarzania nie zniknie szybko, gdyż jest dobrze dopasowany do produkcji masowej. W takich tradycyjnych zakładach roboty przemysłowe są umiejscowione w konkretnych punktach linii produkcyjnej i zaprogramowane do wykonywania konkretnych czynności. Typowy robot przemysłowy jest niezwykle efektywny, dokładny i niezawodny. Jednakże tradycyjne roboty nie widzą swojego otoczenia, nie czują produktów, które obsługują, i nie współpracują z ludźmi.

Aby spełnić przyszłe wymagania zmieniającego się globalnego modelu produkcji, roboty – jeżeli mają poprawić efektywność pracy i podnieść jakość wyrobów – w przyszłości muszą być bardziej elastyczne i zręczne, adaptując się jednocześnie do stale zmieniających się potrzeb konsumentów.

Jedną z kluczowych cech przyszłych inteligentnych robotów będzie adaptacja do różnorodnych aplikacji, jakimi mogą być zarówno zakład przemysłowy, jak i prywatny dom. Muszą mieć również możliwość połączenia z siecią dla wymiany informacji z innymi inteligentnymi urządzeniami oraz umiejętność uczenia się za pomocą algorytmów sztucznej inteligencji i współpracy z Big Data czy chmurą. Muszą również mieć prosty i bezpieczny interfejs do komunikacji z ludźmi oraz możliwość przemieszczania się.

Inteligentne roboty

Największe światowe firmy pracują obecnie nad stworzeniem bardziej inteligentnych robotów. Google uczy swoje 6-osiowe roboty podnoszenia obiektów o różnych kształtach, wykonanych z różnych materiałów. Roboty te nie są w żaden sposób wstępnie zaprogramowane, ich działania są więc bardzo nieporadne, gdyż maszyny dopiero zaczynają uczyć się nowych kształtów. Czerpią jednak stosowną wiedzę z każdego wykonanego ruchu i znajdują wreszcie właściwą strategię podniesienia nowego przedmiotu. Robot uczy się zatem na podstawie swoich sukcesów i niepowodzeń, a dzięki udostępnianiu danych w chmurze może dzielić się wiedzą z innymi robotami.

Firma Fanuc prowadzi podobne badania z algorytmem głębokiego uczenia, który również, na zasadzie prób i błędów, pozwala na naukę podnoszenia obiektów dowolnie rozmieszczonych w przestrzeni z dokładnością do 90%. Fanuc współpracuje z firmą Nvidia, producentem układów GPU, oferując usługi sztucznej inteligencji, pozwalające określić przestoje w zakładach produkcyjnych i możliwości poprawy efektywności aktualnie pracujących tam robotów przemysłowych. Znaczący potencjał aplikacji opartych na głębokim uczeniu maszynowym obejmuje między innymi minimalizowanie przestojów dzięki opracowaniu optymalnego harmonogramu serwisów, oraz optymalizację ruchów robotów przez zastosowanie systemów wizyjnych i analizy danych z różnorodnych czujników.

IHS Markit przewiduje, że globalny rynek robotów dynamicznie wzrośnie do 2020 r. Największy wzrost rynku jest oczekiwany w segmencie robotów przemysłowych oraz profesjonalnych robotów usługowych. Źródło: IHS Markit

Współpraca robotów i ludzi

Roboty przeznaczone do współpracy z ludźmi (collaborative robots lub cobots) nie są tak efektywne ani dokładne jak współczesne roboty przemysłowe, które zostały zaprojektowane do specyficznych zadań. Mają one jednak wiele zalet, do których należy zwiększone bezpieczeństwo, mobilność, elastyczność, zwartość czy choćby łatwość montażu, zaprogramowania i wdrożenia. Firma IHS Markit przewiduje, że rynek robotów nowej generacji w najbliższych latach wzrośnie ze 108 milionów USD w 2015 r. do 570 milionów USD w 2020 r.

Roboty współpracujące są tak projektowane, aby „rozumiały” otaczające je środowisko oraz współdziałały z obsługującymi je ludźmi, co stanowi całkowite zaprzeczenie robotów pracujących obecnie na liniach produkcyjnych. Technologia idzie w kierunku opracowania intuicyjnych interfejsów, które umożliwią obsługę całych systemów robotów bez długotrwałych szkoleń i przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia energii.

Roboty współpracujące z ludźmi to temat popularny na całym świecie i wielu producentów robotów oferuje na rynku swoje rozwiązania z tego segmentu, żeby wspomnieć tylko robota YuMi firmy ABB, roboty UR3, UR5 i UR10 firmy Universal Robots, roboty Sawyer i Baxter firmy Rethink Robotics czy robota CR-35iA firmy Fanuc.

Zgodnie z badaniem „Service Robots & Drones Report 2016”, przeprowadzonym przez IHS Markit, rynek profesjonalnych robotów usługowych w roku 2015 został oszacowany na 2,6 miliarda USD, a jego wartość w roku 2020 przewiduje się na 12,8 miliarda USD. Po roku 2020 globalny rynek profesjonalnych robotów usługowych ma rosnąć jeszcze szybciej i przewiduje się, że w roku 2030 osiągnie poziom 80,6 miliarda USD, przy czym większość rozwiązań przejdzie już ze stadium prototypów do komercyjnej produkcji.

Popyt na profesjonalne rozwiązania systemów robotów osiąga wartość wielu miliardów USD. Przemysły takie jak rolnictwo, logistyka, medycyna i ochrona zdrowia czy pomoc domowa należą do obszarów ludzkiej aktywności najszybciej adaptujących się do nowych usług świadczonych przez najnowsze generacje robotów. Automaty coraz częściej zastępują rolników w wielu uciążliwych pracach polowych. Są one wykorzystywane do takich prac, jak siew, sadzenie, zbiór plonów, usuwanie chwastów, opryski, sortowanie czy transport materiałów.

Medycyna oraz ochrona zdrowia mają również ogromny udział we wdrażaniu różnego typu robotów. Przy spadających cenach robotów wspomagających operacje chirurgiczne są coraz częściej obecne w salach szpitalnych, a przemysł medyczny jest jednym z obszarów, w których zastosowanie robotów rośnie szczególnie szybko. Przy starzejącej się populacji światowej, szczególnie w krajach wysoko rozwiniętych, jak Niemcy czy Japonia, szybko rośnie również popyt na roboty domowe ułatwiające życie ludzi starszych.

Mobilność jest jednym z elementów odróżniających współczesne roboty usługowe od tradycyjnych robotów przemysłowych. Można je dziś sklasyfikować na cztery typy, biorąc pod uwagę środowisko i mobilność: roboty lądowe, roboty powietrzne/kosmiczne/drony, roboty wodne/podwodne oraz roboty noszone/egzoszkielety.

Wyszczególnione tutaj typy robotów są związane ze środowiskiem, w którym mają pracować, i z ich możliwościami ruchowymi. Robot wyposażony w koła dobrze zaadaptuje się w środowisku rozwiniętej infrastruktury (jako autonomiczny pojazd w fabryce lub domowy robot sprzątający), podczas gdy robot wyposażony w kończyny będzie odpowiedni dla środowiska naturalnego.


Wilmer Zhou jest starszym analitykiem w IHS Markit.