Roboty przemysłowe i ich współpraca z ludźmi

Autor: Eric J. Halvorson, dyrektor ds. marketingu technologii automatyki i sterowania w firmie DigiKey

Z przyjemnością wspominam scenę otwierającą amerykański program komediowy telewizji z lat 80., który rozgrywał się w pewnym browarze. Podczas gdy wybryki na linii produkcyjnej są tam zabawne i przerysowane, w dzisiejszym świecie produkcyjnym wymagania dotyczące jakości są dość wysokie. Potrzeba zapewnienia prawidłowego napełniania butelek i spełnienia oczekiwań klientów jest ważniejsza niż kiedykolwiek wcześniej. Dzięki wykorzystaniu robotyki i widzenia maszynowego możemy teraz sprawdzać każdą butelkę na linii produkcyjnej z zawrotną prędkością. Wszystkie aspekty jakości produktu są sprawdzane. Dba się również o spełnienie określonych tolerancji – od zapewnienia odpowiedniego poziomu napełnienia produktem, przez sprawdzenie prawidłowości kolorów etykiet, po odpowiednią szczelność korków. Ludzie miewają dni wolne od pracy i doświadczają zmęczenia, chorób i nadmiernej pewności siebie. Z robotami i maszynami jest inaczej. 

Ale pytanie brzmi: co się dzieje z pracownikami, którzy przestają być potrzebni na dotychczasowych stanowiskach? Pracownicy na tym korzystają. Obecnie pracownicy, którzy w przeszłości nie byli w pełni wykorzystywani, mogą pracować na stanowiskach lepszej jakości, w tym na stanowiskach wymagających rozwiązywania problemów lub wymagających większej liczby pracowników. Są to stanowiska wyższej jakości. Na wielu z tych stanowisk ludzie współpracują z robotami. Takie roboty są nazywane robotami współpracującymi lub w skrócie kobotami. 

Jak wspomniałem wcześniej, wdrażanie kobotów w miejscu pracy budzi spore obawy. Tak, niektóre stanowiska pracy staną się przestarzałe. Wielu jednak doświadczy zmiany ról zawodowych. Potrzebni będą projektanci robotów, programiści i pracownicy utrzymania ruchu. Inni będą musieli podnosić kwalifikacje – zasadniczo będą musieli udoskonalić swoje umiejętności. Oznacza to lepsze wynagrodzenia, wyższe świadczenia i większą satysfakcję z pracy. Są też obszary, w których ludzie są z natury lepsi od ich robotycznych odpowiedników – na przykład umiejętności rozwiązywania problemów, krytyczne myślenie i kreatywność. 

Na przestrzeni ostatniej dekady nastąpił znaczny rozwój kobotów. Roboty te współpracują z ludźmi, przy zachowaniu odpowiednich środków bezpieczeństwa. Omawiane koboty są w stanie wyręczyć ludzi w przenoszeniu ciężkich ładunków, dzięki czemu ludzie mogą skupić się raczej na pracy umysłowej. Na przykład w firmie Amazon koboty są wykorzystywane do przenoszenia produktów do osób kompletujących, dzięki czemu pracownik nie musi iść do regału, pobierać produktów i wracać na swoje stanowisko. Oszczędza to czas pracownika, zmniejsza dystans, jaki musi przebyć, a nawet oszczędza mu podnoszenia ciężkich przedmiotów. Kobot oszczędza energię pracowników i zmniejsza codzienny wysiłek fizyczny. 

Ale jak możemy zapewnić bezpieczeństwo ludzi przebywających w otoczeniu kobotów? To świetne pytanie. Dzisiejsze normy bezpieczeństwa dla kobotów są wyjątkowo rygorystyczne - i takie powinny być. Koboty posiadają liczne funkcje bezpieczeństwa zgodne z normą ISO/TS 15066, która zawiera wytyczne dotyczące projektowania i wdrażania wspólnych przestrzeni roboczych. Pozwala to menedżerom zakładów i producentom na bezpieczne umieszczanie kobotów w przestrzeniach współdzielonych przez ludzi i ich mechaniczne odpowiedniki.

Kilka przykładów:

1. Maksymalna dopuszczalna prędkość. Jest ona ustawiana w punkcie narzędzi montowanych na końcu ramienia (EOAT). Prędkości te odpowiadają prędkościom pracy człowieka. 
2. Monitorowanie prędkości i separacji. Definiuje się minimalną bezpieczną odległość między pracownikiem a układem robota, aby zapobiec kontaktowi między robotem a człowiekiem. Można to osiągnąć za pomocą skanerów bezpieczeństwa, kurtyn świetlnych i mat obecności operatora. 
3. Ograniczenia mocy, siły i momentu obrotowego. Koboty są przystosowane do pomiaru momentu obrotowego w każdym przegubie, na wypadek wystąpienia nadmiernych momentów obrotowych lub sił oraz do monitorowania nagłych uderzeń, w tym o miękkie przeszkody. 
4. Diagnostyka redundantnych systemów kontroli. Jeśli robot wykryje anomalię lub błąd w dowolnym momencie, natychmiast wyłączy zasilanie silnika. 
5. Bezpieczne tryby zatrzymywania. Koboty muszą działać w oparciu o poziom ryzyka. Może to być pełne zatrzymanie awaryjne w przypadku nieszczęśliwego zdarzenia związanego z bezpieczeństwem lub zatrzymanie ochronne w przypadku wejścia człowieka w obszar roboczy. 
6. Ergonomiczna konstrukcja. W robotach sześcioosiowych istnieje wiele potencjalnych punktów grożących przycięciem. Dzięki ergonomicznemu zaprojektowaniu przegubów, pracownik może uniknąć obrażeń w przypadku uwięzienia w nich dłoni, palców lub nawet luźnej odzieży. 

Podczas instalacji jakiegokolwiek robota w środowisku produkcyjnym należy zadbać o prawdziwie bezpieczne miejsce pracy. Dotyczy to zwłaszcza obszarów roboczych współdzielonych przez ludzi i robotów. Skonsultowanie się z profesjonalnym instalatorem lub integratorem pomaga w przeprowadzeniu pełnej oceny ryzyka i umożliwia spełnienie wszystkich obowiązujących przepisów w zakresie bezpieczeństwa pracy kobotów. 

Koboty mogą zmniejszać zmęczenie pracowników, zwiększać tempo produkcji i poprawiać jakość, a wszystko to przy jednoczesnym zmniejszeniu ilości odpadów. W istocie mogą one stanowić dźwignię poprawiającą zdolności produkcyjne. W dzisiejszym świecie, w którym wszyscy borykamy się z niedoborem siły roboczej, zwiększoną konkurencją i wysokim popytem ze strony konsumentów, koboty mogą stanowić czynnik normalizujący, tworząc miejsca pracy wyższej jakości. 

Eric Halvorson jest dyrektorem ds. marketingu technologii automatyki i sterowania w firmie DigiKey. Firma Digi-Key zdobyła uznanie jako lider i ciągły innowator w najnowocześniejszej dystrybucji komponentów elektronicznych i produktów automatyki na całym świecie, dostarczając przeszło 15,3 miliona komponentów od ponad 2900 markowych producentów.