По данным Национальной ассоциации производителей (NAM), большинство крупных игроков глобального промышленного рынка оценивают свои перспективы либо умеренно положительно, либо очень позитивно, ожидая увеличения продаж, темпов производства и занятости. Эксперты считают, что рост и развитие промышленного сектора экономики в значительной степени будут обусловлены широким внедрением автоматизации и роботизации производственных процессов. Многие компании уже активно применяют на своих заводах технологии «Интернета вещей» (IoT) и концепцию Industry 5.0, которая предполагает интеграцию роботов и интеллектуальных машин в рабочий процесс наряду с человеческим капиталом. Безусловно, подобная модернизация окажет существенный положительный эффект.

В статье рассмотрим основные тенденции, касающиеся использования промышленных роботов в ключевых сферах производства.

Оптимизация внутренней логистики в производственных отраслях

Автономные мобильные роботы (AMR), автопогрузчики и другие автоматические транспортные средства широко используются для оптимизации процесса перемещения материалов и комплектующих со склада на фабрику. Ярким примером такого применения может служить внедрение AMR на заводе Ford Motors в испанской Валенсии. Уже более четырех лет Ford использует на своей производственной площадке датские мобильные промышленные роботы (MiR), оборудованные системой автоматической расстановки на стеллажах и 17 слотами для размещения деталей различного размера и веса.

Аналогичным образом пять роботов MiR1000 повысили производительность и безопасность, устранив проблемы с хранением, на заводе Florisa — компании из сектора текстильной промышленности, с производственными линиями, ориентированными на окрашивание натуральных и искусственных материалов. Роботизация процесса транспортировки позволила увеличить объем перемещаемых грузов до 200 т/день (с 90 т/день при использовании обычных пилотируемых погрузчиков).

Перспективы внедрения роботизации представляются весьма много­обещающими. Так, в ходе пилотного проекта 5G INDUCE компания Ford Motors планирует широкое развертывание сети 5G. В качестве решения этой задачи была выбрана разработка Ericsson по организации сети радио­доступа (RAN). Эта инициатива должна содействовать развитию инноваций и экспериментов с облачными вычислениями, дополненной реальностью и другими передовыми технологиями.

Экологическая ответственность как стимул к роботизации предприятий энергетического сектора

Промышленные роботы находят широкое применение в такой важной сфере, как производство возобновляемых альтернативных источников энергии. Согласно данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), производство солнечной энергии уже достигло более 700 000 МВт и продолжает расти. Аналитики EIA (Energy Information Administration — Управление энергетической информации) сообщают, что солнечная энергия составляет не менее 1,5% общего производства электроэнергии в США.

Применение роботов в этой области может принести максимальную пользу, помогая в выполнении задач, которые считаются сложными или опасными для человека. Например, очистка солнечных батарей от пыли — одна из первоочередных сфер, где необходима роботизация. Батареи часто располагаются в опасных местах (на крышах и т. п.), а их очистка по краям и углам требует высокой точности — в такой ситуации ручной труд не только малоэффективен, но и может вести к несчастным случаям. Однако благодаря внедрению роботов становится возможным безопасно и качественно выполнить поставленную задачу.

Примером роботизации в энергетической сфере стала финская компания Fortum, которая реализовала проект по очистке солнечных батарей в Индии при помощи робота, изготовленного израильским производителем Ecoppia. Компаниям Fortum и Ecoppia удалось совместно запустить полностью автономного робота Е4, оснащенного специальными щетками из микрофибры для очистки больших рядов солнечных панелей. Ожидается, что роботизированная очистка не только обеспечит окупаемость инвестиций примерно в 15–20%, но и позволит значительно сократить потребление воды, что особенно важно для регионов с сухим климатом.

Бережливое производство + роботы = повышение эффективности предприятий

Крупные компании сегодня активно внедряют принципы бережливого производства, что позволяет добиться максимальной эффективности, устранив лишние этапы из производственного процесса. Одним из ключевых направлений данной концепции является сокращение ненужных потерь, и роботы могут сыграть в этом решающую роль.

В любом стандартном производственном процессе существуют шесть факторов, оказывающих отрицательное влияние на расходование ресурсов компании:

• неоптимальный маршрут перемещения материалов, деталей и продукции;
• накопление излишних запасов;
• нерациональное передвижение сотрудников по производственным площадям;
• частые простои при пересменках;
• перепроизводство;
• дефекты продукции, возникающие в процессе изготовления.

Когда в дело вступают роботы, эти проблемы удается устранить.

Внедрение концепции бережливого производства уже помогло достичь значительных положительных результатов многим компаниям, в том числе и крупным контрактным производителям, которые, по словам экспертов Falcon Fastening Solutions (компании, оказывающей консалтинговые услуги по снижению производственных затрат), сократили расходы, связанные с изготовлением продукции, более чем на 19%.

Так, промышленной компании Lavorro Inc. удалось существенно снизить затраты благодаря внедрению в производственных цехах единой платформы для сбора данных Cimetrix Sapience (разработчик — PDF Solutions). Платформа дает возможность получать информацию от автоматизированных систем и установок разных марок и моделей. Это позволяет сократить ресурсы на обслуживание оборудования и повысить эффективность управления производственными процессами.

Что дальше?

Роботизация неуклонно набирает обороты. Согласно данным Ассоциации роботизированных отраслей (Robotic Industries Association), лидерами по внедрению промышленных роботов являются предприятия таких отраслей, как медико-биологические исследования (69%), производство продуктов питания и потребительских товаров (56%), производство пластмасс и резины (51%), автомобилестроение (39%).

Так, в процессе изготовления фармацевтической продукции роботы применяются на этапе наполнения флаконов, при этом осуществляется визуальная проверка соответствия серийного номера требованиям при упаковке. В автомобильной промышленности роботизация касается прежде всего электромобилей: роботизированные технологии не только внедряются в производственный процесс, но и используются в электронной начинке самих автомобилей.

Конечно, роботы не решат все проблемы, сопутствующие процессу производства, но они способны облегчить выполнение многих сложных задач, оптимизировать расходование ресурсов и повысить эффективность работы всего завода.

Для любознательных

Внедрение промышленной робототехники — один из главных драйверов модернизации производства. Российский сектор промышленности активно ищет новые пути автоматизации. Ниже представлена статья, подробно раскрывающая эту тему.

Эволюция станков: как промышленные роботы меняют российские производства

Сегодня роботизация перестала быть прерогативой исключительно космических агентств и автогигантов. Промышленные роботы превращаются в стандартный рабочий инструмент для фабрик и заводов по всему миру. Для России автоматизация производственных систем — это не просто следование глобальным трендам, а критическая необходимость для выживания и роста экономики.

Каковы особенности, вызовы и перспективы роботизации в российских реалиях? Разбираемся в технологических и экономических аспектах перехода к «умным» фабрикам.

Экономический двигатель: зачем производству роботы?

Модернизация производственных систем через внедрение робототехники решает три фундаментальные задачи любого предприятия:

1. Преодоление дефицита кадров. Российский рынок труда сталкивается с серьезной нехваткой квалифицированных рабочих синих воротничков. Роботы берут на себя рутинные, тяжелые и опасные операции, освобождая людей для более сложных задач.
2. Стабильное качество и точность. В отличие от человеческого фактора, механическая рука выполняет сварочный шов или укладку паллет с миллиметровой точностью 24 часа в сутки. Это резко снижает процент брака.
3. Рост производительности. Роботизированные технологические комплексы (РТК) работают без перерывов, отпусков и больничных, оптимизируя циклы сборки, окраски или логистики.

Текущий ландшафт: где в России внедряют роботов?

Исторически главным потребителем промышленных роботов в России оставался автопром. Однако сегодня вектор технологического развития смещается. Роботизация активно проникает в новые секторы:

• Металлообработка и сварка: Самый массовый сегмент. Роботы-сварщики и манипуляторы для обслуживания станков с ЧПУ заменяют человека в тяжелых условиях труда.
• Пищевая промышленность: Сортировка, фасовка, паллетирование продуктов питания требуют высокой скорости. С этим идеально справляются дельта-роботы и коботы (коллаборативные роботы).
• Логистика и склады: Автономные мобильные роботы (AMR) активно внедряются крупными российскими маркетплейсами и ритейлерами для перемещения грузов.
• Химическая и добывающая отрасли: Использование техники в агрессивных средах снижает риски для здоровья сотрудников.

Тренды и российские перспективы развития

Российский рынок промышленной робототехники переживает этап трансформации. Эксперты выделяют несколько ключевых перспектив развития на ближайшие годы:

1. Переход от импорта к технологическому суверенитету

Ранее на российских заводах доминировали европейские и японские бренды (KUKA, Fanuc, ABB). Сейчас фокус сместился на параллельный импорт, интеграцию азиатских решений (из Китая и Турции), а также на ускоренную разработку отечественных аналогов. В России растет число собственных разработчиков манипуляторов, программного обеспечения и систем управления.

2. Развитие отечественной системной интеграции

Купить робота — это лишь четверть дела. Главная ценность кроется в его интеграции в существующую производственную цепочку. Российские инжиниринговые компании (системные интеграторы) накопили огромный опыт. Они создают уникальный софт, захватные устройства (грипперы) и оснастку под конкретные нужды локальных фабрик.

3. Эра коботов (коллаборативных роботов)

Традиционный промышленный робот требует защитной клетки, чтобы не травмировать персонал. Коботы же оснащены датчиками безопасности и могут работать бок о бок с человеком. Для средних и малых российских предприятий это идеальный вариант: они дешевле, компактнее и проще в программировании.

4. Искусственный интеллект и машинное зрение

Современный робот перестал быть «слепым» исполнителем жесткого алгоритма. Интеграция систем машинного зрения позволяет роботам распознавать хаотично лежащие детали, отбраковывать поврежденные элементы и самостоятельно корректировать траекторию движения.

Главные барьеры на пути к тотальной роботизации

Несмотря на очевидные плюсы, процесс роботизации в России сталкивается с рядом трудностей:

• Высокий порог входа. Первоначальные инвестиции в покупку и пусконаладку РТК остаются значительными для малого и среднего бизнеса. Срок окупаемости проекта может составлять от 2 до 5 лет.
• Дефицит компонентной базы. Производство прецизионных редукторов, сервоприводов и датчиков внутри страны пока находится в стадии освоения, что сохраняет зависимость от зарубежных поставок.
• Кадровый голод в инженерии. Заводам не просто нужны роботы — им необходимы специалисты, способные их программировать, обслуживать и перенастраивать под новые задачи.

Примеры применения искусственного интеллекта и машинного зрения в робототехнике

Искусственный интеллект (ИИ) и машинное зрение (Computer Vision) превращают промышленных роботов из «слепых» исполнителей жесткого кода в адаптивные системы. Без этих технологий робот может двигаться только по заранее записанным координатам. С ними — он анализирует меняющуюся среду и принимает самостоятельные решения.

Ниже приведены главные примеры применения ИИ и машинного зрения в современной робототехнике.

1. Депаллетизация и выборка деталей из навала (Bin Picking)

Раньше, чтобы робот мог взять деталь, её нужно было подавать в строго определенном положении по конвейеру.

• Как это работает: Робот оснащается 3D-камерой. ИИ-алгоритм сканирует ящик, где хаотично, в несколько слоев навалены заготовки (болты, отливки, детали кузова).
• Роль ИИ: Нейросеть распознает контуры деталей, определяет, какая из них лежит сверху, рассчитывает оптимальный угол захвата, чтобы не задеть соседние предметы, и дает команду манипулятору.

2. Адаптивная сварка и резка

В реальном производстве детали часто имеют погрешности в размерах, а при сварке металл может деформироваться от нагрева.

• Как это работает: Лазерные трекеры и камеры оптического зрения устанавливаются прямо на сварочную горелку робота.
• Роль ИИ: Система в режиме реального времени (On-the-fly) сканирует сварочный стык прямо перед дугой. ИИ мгновенно корректирует траекторию движения робота, подстраиваясь под кривизну шва или изменяющийся зазор, а также регулирует силу тока.

3. Оптический контроль качества (Качественный аудит)

Человеческий глаз устает, пропуская микротрещины или дефекты покраски при высокой скорости конвейера.

• Как это работает: Робот со сверхчувствительной камерой обходит готовое изделие (например, собранный автомобиль или печатную плату) по сложной траектории.
• Роль ИИ: Нейросеть, обученная на тысячах примеров брака, мгновенно находит сколы, царапины, неровные зазоры, недокрученные болты или дефекты нанесения клея. Робот автоматически маркирует бракованную деталь или отправляет её на доработку.

4. Навигация автономных мобильных роботов (AMR и AGV)

На современных складах и заводах мобильные тележки перевозят грузы без участия человека и без магнитных лент на полу.

• Как это работает: Роботы используют технологию SLAM (одновременная локализация и картографирование) на базе лидаров и стереокамер.
• Роль ИИ: Машинное зрение позволяет роботу «видеть» динамические препятствия — внезапно вышедшего человека, оставленную коробку или другого робота. ИИ мгновенно пересчитывает маршрут в обход препятствия, прогнозируя траекторию движения людей вокруг.

5. Сортировка и деликатный захват в пищепроме и логистике

Сортировка объектов сложной, нестандартной формы (овощи, фрукты, посылки в мягких пакетах) — тяжелая задача для классической автоматики.

• Как это работает: Скоростные дельта-роботы работают над конвейерной лентой.
• Роль ИИ: Камера фиксирует поток предметов. ИИ определяет тип объекта, его ориентацию, спелость или размер (например, отделяет зеленые томаты от красных) и дает команду вакуумному или мягкому механическому захвату, с какой силой и в какой точке взять продукт, чтобы не повредить его.

Резюме: что это дает производству?

• Гибкость переналадки: Чтобы запустить в производство новую деталь, не нужно переписывать тысячи строк кода — достаточно загрузить 3D-модель изделия в ИИ, и система сама поймет, как с ней работать.
• Экономия на оснастке: Больше не нужны дорогие механические позиционеры и питатели, удерживающие деталь в идеальном положении. Робот найдет её сам, как бы она ни лежала.

Заключение

Развитие производственных систем в России неизбежно связано с повышением уровня автоматизации. Промышленная робототехника эволюционировала из дорогой экзотики в базовое условие конкурентоспособности.

Преодолевая вызовы импортозамещения и кадрового дефицита, российская промышленность формирует новый технологический уклад. Предприятия, которые инвестируют в гибкие роботизированные системы сегодня, станут лидерами обновленного индустриального рынка завтра.

Автор: Нихил Кайтваде (Nikhil Kaitwade). Перевод: Сергей Шихов – sergey@acont.ru
Источник: https://controleng.ru/