Robotizacija spreminja pakirno industrijo, tudi odnos človek – stroj - EOL 148

Robotizacija spreminja pakirno industrijo, tudi odnos človek – stroj - EOL 148

Če govorimo o tradicionalnih industrijskih robotih, sodelovalnih robotih (cobots) ali mobilnih robotih, bo imela avtomatizacija osrednjo vlogo v proizvodnji danes in v prihodnosti. Kateri izzivi v razvoju robotizacije so največji predvsem v embalažni industriji? Kako nanje odgovarjajo globalno največji proizvajalci in katere ovire je najtežje preskočiti? Praksa je različna, prav tako možnosti hitrega prilagajanja. Kaj bodo v proizvodnji spremenili sodelovalni roboti? Ali res izrinjajo človeka iz proizvodnje?

Robotizacija
Robotizacija

Embalažni izzivi? Proizvajalci in lastniki blagovnih znamk iščejo kompleksne rešitve. Zahteva se višja stopnja prilagoditve, višji obračalni časi in več nenavadnih embalaž, vse močnejši pa so pritiski, da se ponudijo bolj trajnostne in etične rešitve. Na primer pri hrani: »Dandanes so proizvodni vidiki povezani s hrano ravno tako pomembni kot izdelek sam,« pravi Paolo Cavallanti iz Omron Industrial Automation Europe. »Končni potrošnik nenehno povprašuje celotno oskrbovalno verigo za hrano, ki jo kupuje, povprašuje po virih, ki jih je podjetje porabilo pri izdelavi, o delovnih in varnostnih pogojih. Zato moramo pri proizvodnih odločitvah vedno upoštevati potrošnika in posebno pozornost namenjamo trajnostnemu razvoju, varnosti, dobremu počutju in kvaliteti za pravo ceno.« Robotizacija se razvija, da odgovori na zahteve po vedno bolj sofisticiranih aplikacijah. V začetkih vpeljevanja industrijskih robotov so bili ti v večini namenjeni bolj osnovnim opravilom, kot je dvig težkih tovorov. Danes jih uporabljajo za bolj zapletene naloge, kot je primarna, sekundarna in terciarna embalaža, od ločevanja, razstavljanja, dvigovanja in vstavljanja itd. Inštalacija robotskih sistemov lahko dovoli proizvajalcu, da hitro in učinkovito pospeši proizvodnjo.

Prilagodljivost, glavna ovira do avtomatizacije

Lastniki blagovnih znamk in proizvajalci embalaže potrebujejo avtomatizirane sisteme z vedno večjo fleksibilnostjo in prilagodljivostjo, da izpolnijo zahteve potrošnikov po manjših šaržah in personalizaciji, proizvajalci robotizacije pa si prizadevajo z razvojem odgovoriti na potrebe trga.

»Pri embalaži je glavna ovira avtomatizacije v prilagodljivosti, saj ni veliko strojev, ki bi lahko dvigovali izdelke unikatnih oblik, velikosti in tež,« je povedal Richard Mawson, vodja prodaje pri OnRobot. »Tako je pri dvigovanju v skladišču in pri pakiranju različnih serij izdelkov potrebna vsestranska rešitev. Današnja robotska roka je lahko nameščena s končnimi efektorji, ki dajejo aplikaciji visoko stopnjo fleksibilnosti. Ta inteligentna orodja lahko diagnosticirajo tip izdelka z nameščanjem oprijema na velikost, da bi bil bolj učinkovit.« Veliko današnjih rešitev je visoko prilagodljivih (po meri), kar pomeni, da so sposobni ravnati s širokim razponom kompleksnih aplikacij. Kot primer vzemimo OnRobotov VGC10 – visoko nastavljiv električni vakuumski prijemalec, ki je »idealen za zaprta okolja in manjše robotske roke, med tem ko še vedno ponuja obremenitev 15 kg,« nadaljuje Richard Mawson. »Za razliko od drugih vakuumskih oprijemalcev VGC10 ne potrebuje kompresorja ali dovoda zraka, kar zagotavlja veliko bolj preprosto in hitro rešitev. Ima tudi funkcije enostavno zamenljivih sesalnih glav, ki omogočajo hitro dodajanje ali menjavo, da ustreza specifičnim potrebam aplikacije.« Opaziti je mogoče tudi povečano uvajanje ne le tradicionalnih industrijskih robotov, temveč tudi sodelovalnih robotov (cobots). »Prehrambni in kozmetični trg sta najbolj primerna za cobots,« pravi Paolo Cavallanti. »Za embalažne aplikacije coboti pregledujejo in razvrščajo izdelke, preden jih vstavijo v zaboje. Hitro lahko prilagodijo proizvodne linije na nove izdelke ali sezonske modele.« Ta zmožnost hitrega prilagajanja je nujno potrebna v današnjih razmerah, ki jim potrošniki diktirajo tempo.

Opažajo tudi bolj fleksibilno menjanje med načini z različnimi robotskimi rešitvami, ki delujejo simultano, da povišajo produktivnost. Več proizvajalcev raziskuje rešitve mobilnih manipulatorjev, da bi združili prednosti sodelovalnih robotov z avtonomnimi mobilnimi roboti, tako da lahko v proizvodnje umestijo najbolj okretne rešitve.

Učinkovitost in preprostost spremenila igro

Seveda si proizvajalci in lastniki blagovnih znamk želijo narediti življenje preprostejše in bolj učinkovito za kupce. Roboti proizvajalca Camas so oblikovani tako, da je vsak robot integriran del proizvodne linije. Programska oprema je unikatna, tako da ne potrebujejo črne skrinjice. Podjetja bodo morala integrirati robote, ki so jih izdelala druga podjetja, na svoje proizvodne linije, kar v primeru okvare pomeni, da morajo poklicati drugo podjetje, da jim odpravi problem, kar pomeni tako strošek kot izgubo časa. Da bi robote integrirali neposredno na proizvodne linije, je veliko bolj preprosta rešitev, so prepričani v podjetju.

Sodelovalni roboti bodo imeli pomembno vlogo pri poenostavljanju procesov. »Za razliko od njihovih industrijskih bratrancev so sodelovalni roboti oblikovani z mislijo na brezhibno integracijo v linije,« pravi Mark Gray, prodajnik pri podjetju Universal Robots. »Sodelovalni robot je izdelan tako, da ko ga vzameš iz škatle, deluje, četudi z njim rokuje neizkušen operater, ga lahko nastavi in sprogramira v manj kot uri. To poslovno pomeni, da lahko podjetja maksimizirajo svojo pretočnost, pospešijo čas, ki je potreben, da izdelek pride na trg, in kar je ključno, dosežejo ROI (povračilo investicije) v zelo kratkem času.« Veliko podjetji na področju robotizacije – Cama in Omron sta le dva primera – propagira uporabo robotov, ki operirajo z vizualnim delom v proizvodnih linijah. Industrijski roboti uporabljajo algoritem za strojni vid, da locirajo in sestavijo dele ter preverijo operacije. »Pri tem smo posebej entuziastični glede prehrambnega sektorja, kjer je potrebno izbrati in postaviti zmožnosti, da se lahko soočimo s tisoč izdelki v eni minuti, med katerimi so nekateri zelo delikatni, kar je vedno velik izziv, ki ga lahko zelo dobro reši vizualni sistem,« pojasnjujejo. Tudi Omron popolnoma sprejema vizualno tehnologijo, ki je oblikovana za prepoznavanje stopnje vzorca, pozicioniranje objekta in identifikacijo lastnosti. Uporabniki takšnih sistemov lahko namestijo vizualne naloge za takojšnjo uvedbo v proizvodnjo, brez dodatnih kompleksnih korakov integracije zunanjih kamer ali svetlobne opreme. »Naš Integrated Vision System (IVS) je lahko uporabiti kot vklopi in igraj sistem,« pravijo. »Potrebno je veliko časa, da sprogramiraš industrijske robote, vendar je z IVS veliko lažje sprogramirati in uvesti aplikacije sodelovalnih robotov (cobots) v sestavljalne linije.« Sistem vklopi in igraj je postal prava revolucija v smislu simplifikacije in stroškovne učinkovitosti. »Avtomatizacija naloge postane veliko bolj preprosta in stroškovno učinkovita, ko lahko preprosto naročiš zahtevan konec roke iz trgovine, kot da bi moral na nekaj čakati po naročilu,« pravi Mark Grey. V prihodnosti bodo vizualni sistemi postali vedno natančnejši in z višjo ločljivostjo, kar bo olajšalo integracijo med roboti in človeškim očesom.

Ljudje in stroji: kulturni preobrat

To nas privede do specifičnega izziva, s katerim se srečujejo proizvajalci, ko iščejo načine, kako implementirati robote v proizvodne linije. Kako zagotoviti njihovo neproblematično integracijo z njihovimi človeškimi kolegi? To vprašanje je izziv. Posebno sodelovalni roboti bodo spremenili način, kako tovarne delujejo. Ne da bi potrebovali fizične kletke, nizko ali visoko volumno proizvodnjo, bodo vedno bolj delali ob ljudeh. Je to varnostni problem? Poleg tega obstajajo skrbi med obstoječo delovno silo, da bomo z višjo ravnjo avtomatizacije potrebovali manj delavcev ali da bo večji poudarek na bolj usposobljeni delovni sili, kot so programski inženirji ali programerji, na račun delavcev. To je lahko kulturna in tehnološka transformacija znotraj podjetja.

Sodelovanje povečuje varnost

Govorimo o peti industrijski revoluciji, o močnejši povezavi med človekom in strojem s poudarkom na človeškem faktorju. »Na ta način sodelovalna robotika postaja odločilna,« razlaga Paolo Cavallanti, »in postaja paradigma sprememb, ki lahko podpre podjetja pri spoprijemanju s scenariji sprememb, ki se dogajajo, in hkrati spreminjajo percepcijo tehnološkega in kulturnega pristopa, ki je potreben za prilagoditev na pragu pete industrijske revolucije.« Obstajajo pa tudi neobhodni varnostni pomisleki, ki izhajajo iz dejstva, da ljudje in stroji delajo skupaj. Ali to ogroža ljudi? Bo to povzročilo več nesreč? »Ne,« pravi Mark Gray, »ko govorimo o varnosti, so sodelovalni roboti, kot pove že njihovo ime, oblikovani za delo v bližini ljudi. Še več, priča smo, da podjetja v procese vključujejo sodelovalne robote ravno zaradi izboljšanja varnosti zaposlenih.« Takšen je primer podjetja Carlsbergs Danish. Pred tem so zaposleni trpeli zaradi ponavljajočih se naporov pri nošenju embalažnih kartonov s palet do trgovine in utrpeli ureznine med odstranjevanjem pakirnega traku.

Alternativa je, da ostanete zadaj

Vendar je ob vsaki investiciji potreben premislek, posebno za tista podjetja, ki jim primanjkuje dodaten kapital, kot ga imajo globalni igralci. Tako bodo nekateri morda odlašali s spremembo, ki je pred vrati, četudi govorijo tej spremembi v prid prej omenjeni kulturni in varnostni faktorji. »Seveda roboti stanejo več kot navadna strojna oprema,« pravi Alessandro Rocca. »Nekatera srednje-velika podjetja nerada investirajo, ker menijo, da je drago, neznano, da potrebujejo veliko znanja, da je zadevo težko vzdrževati. Vendar je na koncu strošek lastništva enak in alternativa je, da ostaneš zadaj.« Robotizacija pomeni tudi zmanjševanje stroškov, ko pride do varnosti izdelkov in posledično zmanjševanja odpadkov. Manjši sodelovalni roboti podjetja Universal Robots so na primer navajeni opravljati visoko zahtevne naloge, kot je pakiranje jajc, ne da bi jih poškodovali, kar je pri delu človeka velika verjetnost. Staubli Robots so tudi dosegljivi za zahtevne aplikacije. »HE (humid environment – vlažno okolje) in NSF H1 (olje za živila) variante teh robotov lahko pakirajo tudi neovita živila,« pravi Peter Puhringer. »Na primer, uporabljajo jih za primarno pakiranje ribjih palčk. Druge zahtevne aplikacije lahko najdemo na področjih življenjskih znanosti, potrošniških živil in elektronike. Naši ESD roboti so najboljša izbira za pakiranje občutljivih elektronskih naprav.«

Ob vsem tem bo strošek še vedno velik faktor za marsikatero podjetje. Zato nekatera podjetja predlagajo praktične rešitve, da jim omogočijo postopno avtomatizacijo. »Pred časom smo predstavili lizing program za sodelovalne robote,« pravi Mark Grey. To predstavlja večjo kontrolo stroškov in fleksibilnost, iniciativa omogoča uporabnikov dobrobit zaradi avtomatizacije brez ogromne investicije.

Upravljanje s podatki ali spajanje robotike

Metodologije spremljanja proizvodnje ustvarjajo velike količine podatkov, ki so lahko, če so pravilno interpretirani in upravljani, velika pridobitev. Lahko večajo produktivnost in izboljšajo proizvodnjo. Kako lahko to dosežemo? Opažamo vedno več sofisticiranih strojev, ki se učijo iz algoritmov, ki jih inštalirajo na proizvodnje linije. To jim lahko izboljša tudi opremo, s katero operirajo – učenje informacij neposredno iz podatkov, brez uporabe nastavljenega programa in brez človeških intervencij. Več podatkov, kot jih lahko proizvedemo, bolj lahko izboljšamo delo stroja. Za embalažno industrijo to vključuje zbiranje in procesiranje informacij iz tisoč oddaljenih senzorjev, da zmanjšamo izpade, pospešimo čase prehodov, zmanjšamo napake ali poškodbe izdelka in pospešimo proizvodnjo. »Scenarij je odprt,« pravi Paolo Cavallanti. »Trenutno lahko ustvarimo metafizično strukturo s kombinacijo robotike, da bi lahko učinkovito pridobivali podatke iz proizvodnih mest in dovoljevali robotom, da delajo z ljudmi v harmoniji. Big data je to, kar spreminja industrijo proizvodnje. V bližnji prihodnosti bo izziv dostopnost in sprostitev teh podatkov za bolj učinkovito proizvodnjo.

Trajnostno vprašanje so podnebne spremembe

Morda res ni prva stvar, ki pride na pamet ob robotizacijskih inovacijah, ampak kot v vsakem sektorju morajo tudi tukaj proizvajalci postati del globalnega pogovora o podnebnih spremembah. Temu se ni mogoče izogniti. Če pogledamo primer: upravljanje s podatki in učenje strojev. En način, kako lahko to pripomore h krožnemu gospodarstvu, je, da omogoči učinkovitejši reciklažni proces. Skozi strojno učenje lahko roboti, ki delajo v reciklažnih centrih, prepoznajo in ločujejo materiale avtomatsko, kar zmanjšuje možnost kontaminacije in zagotavlja čistejši reciklažni tok. Podjetja, kot sta Torma Sorting Recycling in Zen Robotics, sta le dve podjetji v Evropi, ki iščeta načine, kako povezati strojno učenje z avtomatskimi ločevalnimi tehnologijami. »Iščem načine, da z uporabo robotike v proizvodnem procesu vplivam na energetsko učinkovitost,« pravi Paolo Cavallanti. »Z zmanjševanjem človeških napak se povečuje kvaliteta in znižujejo stroški, tudi količina odpadka - od papirja do plastike, do česarkoli, kar je lahko uporabljeno kot embalaža.« Proizvajalcem lahko tudi pomagajo znižati porabo energije. »Naši sodelovalni roboti so narejeni tako, da lahko delajo z minimalno supervizijo,« pravi Mark Grey iz UniversalRobots, »To pomeni, da lahko nadaljujejo z delom ponoči, ne da bi potrebovali toploto ali luč, ko človeška delovna sila že odide domov. To zagotavlja, da lahko podjetja maksimizirajo svojo produktivnost, medtem ko zmanjšujejo svoje emisije.« Našteli smo le nekatere kompleksne izzive, ki jih robotika lahko nagovori v embalažni industriji. Zagotovo jih je še več in še več jih bo prišlo na plano. Ključ je v nenehnem prilagajanju na spreminjajoče zahteve industrije.

Vir: Packaging Europe

Naložbo sofinancirata Republika Slovenija in Evropska unija
iz evropskega sklada za regionalni razvoj. Sofinanciranje spletne strani je bilo pridobljeno preko Vavčerja za digitalni marketing.