A világjárvány és a kapcsolódó ellátási lánc problémái nagyrészt a múltnak tűnnek, de a problémák továbbra is fennállnak. Az energia- és anyagköltségek továbbra is emelkednek, és számos iparágban az elöregedő munkaerő közeledik a nyugdíjazáshoz, miközben továbbra is nehéz a munkaerő-toborzás. Az ipari automatizálást kínálják megoldásként, de vannak-e más gyártási trendek is, amelyeket figyelni és átvenni?
Ennek a cikknek az a célja, hogy segítsen a vezetőknek és az olyan iparágak vezetőinek, mint a gyártás és a logisztika, megérteni, hogyan segíthet a technológia ezeknek a kihívásoknak a megoldásában.
A robotika és az automatizálás helyzete 2023-ban
Egy feladat vagy folyamat automatizálásának egyik módja a robotika. A robotika egyik fő előnye a dedikált vagy „kemény” automatizálással szemben a rugalmasság. A robot gyorsan és gyakran költségmentesen hozzárendelhető új feladathoz. Ezzel szemben kemény automatizálás esetén a termék vagy folyamat kismértékű változtatása is költséges és nehezen kivitelezhető lehet.
Amióta az első ipari robot 1961-ben munkába állt, a robotokra elsősorban anyagmozgató vagy szerszámkezelő gépként tekintenek. Mára azonban a definíció kibővült a fizikai és az üzleti folyamatok robotikájára egyaránt.
A fizikai automatizálás területén az autonóm mobil robotok (AMR) csatlakoztak a világ gyárait benépesítő négy-, öt- és hattengelyes gépekhez. Ezek az AMR-ek raktárakban és elosztóközpontokban járnak, anyagokat és készleteket mozgatnak a tárolás, a felszerelés és a csomagolás között.
A folyamatrobotika a robotizált folyamatautomatizálást (RPA) jelenti. Ez a technológia az ismétlődő papírmunka és adminisztratív feladatok automatizálására szolgál.
Napjainkban a robotika és az automatizálás a negyedik ipari forradalom, vagyis az Ipar 4.0 élvonalába tartozik. Az intelligens érzékelők, kommunikációs technológiák, elemző eszközök, gépi tanulás és mesterséges intelligencia lehetővé teszik az adatvezérelt döntéshozatalt. Ezzel párhuzamosan az Európai Unió (EU) szorgalmazza az Ipar 5.0 ötletét – az összekapcsolt intelligens gyártás vízióját, amely az embereket helyezi a középpontba, nem pedig a perifériára szorítja őket.
Most, hogy a 2023-as és az azt követő kilátások nem tisztázottak, a cégtulajdonosok, menedzserek, mérnökök és technológusok ezeket az adatokat keresik, hogy betekintést nyerjenek a befektetési finanszírozás helyébe.
2023-at meghatározó gazdasági bizonytalanság
Az automatizálásba való befektetés a jövőbe vetett bizalom szavazata, de amikor a jövőbeli kereslet és növekedés nehéz megjósolni, mint ma, az iparági vezetők óvatosabbá válnak a befektetést illetően. Két közelmúltbeli jelentés – az egyik a Forrester kutatási és üzleti tanácsadó szakértőktől, a másik pedig a Visual Components megbízásából készült felmérés – mélységet és színt ad ennek a kilátásnak.
A Forrester a Predictions 2023: Automation and Robotics című jelentésében azt írja, hogy „a bizonytalan gazdasági feltételek miatt 2023-ban az automatizálási előrehaladás mérsékelten lassulni fog”. Ez várhatóan nagyobb hangsúlyt fektet a hatékonyság és a rugalmasság javítása által vezérelt projektekre, ami a következőkhöz vezet:
- Az intelligens gyártási és gépi tanulási technológiák által generált adatok nagyobb mértékű felhasználása
- Az automatizálási kiválósági központok erőfeszítései inkább a teljes üzletágat támogató erőfeszítésekre irányulnak, nem pedig az alszekciókra.
- A költségvetés eltolódása olyan projektek felé, amelyek az üzletmenet-folytonossági jellegű problémákat (például a szakképzettség hiányát) kezelik
- A fizikai robotpopuláció folyamatos növekedése
Ezt az utolsó pontot alátámasztva az Ipari Robotok 2022 áttekintésében a Nemzetközi Robotika Szövetség (IFR) a robotok számának erőteljes növekedéséről számolt be szerte a világon. Ezenkívül a Association for Advancing Automation (A3) arról számolt be, hogy 2022-ben nagy volt a kereslet az ipari robotok iránt Észak-Amerikában .
A Visual Components számára készített felmérés középpontjában az állt, hogy feltárják, hogyan reagálnak a gyártóüzemek az ipar 5.0 felé való törekvésére. A legfontosabb megállapítások a következők voltak:
- Az emberekkel kapcsolatos költségek emelkednek
- Nem szabad figyelmen kívül hagyni a technológiai készségek hiányát
- A gazdasági bizonytalanság hátráltatja a fenntarthatósági törekvéseket
Előrelépések a mesterséges intelligencia és a gépi tanulás terén
A mesterséges intelligencia (AI) és a gépi tanulás (ML) alkalmazása jelenleg a robotika és az automatizálás egyik legnagyobb trendje. Bár szorosan kapcsolódnak egymáshoz, a kifejezések nem felcserélhetők.
A mesterséges intelligencia olyan szoftverre utal, amelyet egy adott feladat végrehajtására képeztek ki, nem pedig programoznak. Ez megkíméli a programozót attól, hogy minden lehetséges feltételt előre kelljen előre látnia, esetleg időt takaríthat meg, de jelentősen kibővítheti a képességeket.
Az ML az AI része. A Columbia Egyetem mérnöki tanszéke az Artifial Intelligence (AI) vs. Machine Learning című weboldalukon az ML-t „… a mesterséges intelligencia útjaként” írja le, majd azt mondja, hogy az ML „…algoritmusokat használ a betekintések automatikus megtanulására. és felismeri a mintákat az adatokból, és ezt a tanulást alkalmazza egyre jobb döntések meghozatalára.”
Az AI és az ML egyre több alkalmazást kínál a robotikában és az automatizálásban. Használják őket az útvonaltervezés optimalizálására, döntéstámogatás biztosítására, a biztonság javítására, az anyaghozamok optimalizálására és a gyári hatékonyság növelésére.
Példák
- Automatizálja a hibák észlelését az alkatrészek vagy anyagok képén
- Berakodási, kirakodási és összeszerelési feladatokat végző robotok irányítása
- Az AMR-ek azon képességének javítása, hogy navigálni tudjanak a zsúfolt és forgalmas környezetben
- Az intelligens gyártás fejlődése
Az Ipar 4.0 arról szól, hogy a gyártók digitalizálják a folyamatokat a nagyobb hatékonyság, jobb minőség és alacsonyabb költségek érdekében. Az ipar 5.0 az EU kezdeményezése, amelynek célja, hogy emlékeztesse a gyártókat, hogy az emberek a belátható jövőben is a gyártás szerves részei maradjanak.
E nélkül a jelenlegi automatizálási trendek azt eredményezik, hogy a humán dolgozók kevesebb önállósággal rendelkeznek a munkájuk felett. A veszély az, hogy a szenzorok és az elemzések növekvő használata azt eredményezi, hogy mindent mérni fognak, ami gyakorlatilag az emberi gyári kezelők számát automatáknál alig többre csökkenti.
A Forrester kutatócsoport azt javasolja a gyártóknak, hogy alkalmazzanak egy „automatizálási háromszöget”, amely egyesíti a hardver- és szoftverautomatizálási képességeket az emberi dolgozók alkalmazkodóképességével, kreativitásával és rugalmasságával.
Ebben a koncepcióban az ismétlődő feladatokat hardveres automatizálás kezeli, a szoftverautomatizálás pedig ismétlődő adatfeldolgozási és elemzési funkciókat lát el. Ez felszabadítja az embereket arra, hogy felügyeljék az automatizálást és foglalkozzanak olyan problémákkal, mint a fenntarthatóság.
A megközelítés számos előnnyel jár a humán dolgozóknak. Miután megszabadultunk a jelenlegi gyártási tevékenységek kiszámíthatatlanságától, a bizonytalanság és a stressz jelentősen csökken. Több lehetőségük van kreatív készségeik gyakorlására, és lényegesen nagyobb önállóságuk van munkájuk felett. A munkaadók előnye, hogy a munkaerő motiváltabb és elkötelezettebb.
A robotika és az automatizálás hatása a foglalkoztatásra és a munkaerőpiacra
Több okból kifolyólag a gyárak nem válnak az ipari automatizálási trendek elkerülhetetlen lezárásaként elképzelt „kivilágítási” műveletekké. Ma már érthető, hogy nem minden feladat alkalmas az automatizálásra, alkalmas arra, vagy jobban elvégezhető automatizálással. Ráadásul a mesterséges intelligencia fejlődése ellenére a kreativitás, az alkalmazkodóképesség és a rugalmasság fontos szerepet játszik. Ráadásul a pénzügyi korlátok megakadályozzák a gyártókat abban, hogy „mindenáron automatizálják” megközelítést. Több lesz azonban az automatizálás azokon a helyeken, ahol ennek anyagilag van értelme.
Ez hatással lesz a jövőbeli gyártási létesítményekben szükséges készségek összetételére. Ezeket a következő címsorok alá csoportosíthatjuk:
- Integrációs költségek
- Technikai kihívások
- Képességhiány
- Biztonsági aggályok
- Integrációs költségek
Az ipari automatizálásnak a lehető legrövidebb idő alatt be kell indulnia. Ennek megvalósítására három eszköz a gyártási szimuláció, a robotszimulációs szoftver és a digitális ikrek. Külön-külön vagy lehetőleg együtt alkalmazva lehetővé teszik az optimális megközelítések azonosítását azáltal, hogy több lehetőség kiértékelését teszik lehetővé. Ezenkívül a digitális ikerpár megkönnyíti a virtuális üzembe helyezést, amely korán észleli az integrációs problémákat, miközben még van idő és költségvetés a megoldásukra.
A munkaerő szempontjából a gyártóknak olyan emberekre lesz szükségük, akik rendelkeznek az eszközök használatához szükséges készségekkel. Alternatív megoldásként olyan partnerekkel kell szerződést kötniük, akik használhatják őket, és a nevükben kezelhetik az integrációs problémákat.
Technikai kihívások
A gyártók egyik legnagyobb kihívása az intelligens gyártási technológiák alkalmazása során a megfelelő megoldások kiválasztása. Két kérdés itt: egyrészt a lehetőség vagy probléma helyes meghatározása, másrészt pedig annak meghatározása, hogy milyen formában kell megvalósulnia az automatizálásnak. A gyártási szimuláció hatékony eszköz az alternatívák feltárására és annak meghatározására, hogy melyik kínálja az optimális megoldást. A folyamatmodellezés használható például az erőforrások, például az AMR-ek működésének szimulálására.
Képességhiány
Sok gyártó szembesül a munkaerő elöregedésével és kihívásokkal az új munkaerő bevonása terén. Az automatizálás és a robotok többféle megoldást kínálnak.
A robotok olyan ismétlődő feladatokat hajthatnak végre, mint a hegesztés, ami az egyik példa a magas nyugdíjba vonulási arányra. Az RPA és a mesterséges intelligencia képes ismétlődő és analitikus feladatokat ellátni, amelyek valószínűleg nagyobb következetességgel teljesítenek, mint az emberi dolgozók.
A fejlett eszközök, például az AI és a robotszimulációs szoftverek felhasználásával létrehozott csúcstechnológiai környezet erőteljes vonzerőt jelent a fiatalabb és magasan képzett műszaki szakemberek számára.
Biztonsági aggályok
A cégvezetők tisztában vannak azzal, hogy meg kell védeni adataikat, és ez a gyártók egyre nagyobb digitalizálásával egyre fontosabb lesz. Az informatikai funkciók továbbra is külön üzemtechnológiai (OT) hálózatokat hoznak létre, de a műszaki szakemberek iránti megnövekedett kereslet korlátozhatja a mozgás sebességét.
A felhőalapú számítástechnika további sebezhetőségeket okoz: a tudatosság magas, de védelmi intézkedésekre ennek ellenére szükség van. Az egyik kivétel azokra az alkalmazásokra vonatkozik, ahol a mesterséges intelligencia gyorsan dönt vagy reagál. Ezekben az esetekben a várakozási idővel kapcsolatos problémák elkerülése érdekében több számítást kell végezni a peremen, mint a felhőben.
A robotika és az automatizálás jövője: lehetőségek és kihívások
Egyértelmű, hogy a robotika és az automatizálási technológia elősegíti a növekedést. A gyártóknak azonban hajlandónak és képesnek kell lenniük alkalmazkodni egy olyan környezethez, amely továbbra is gyorsan fejlődik. A legfontosabb megoldandó kérdések a következők:
- Befektetés a K+F-be
- Az infrastruktúra korszerűsítése
- Képzés és oktatás biztosítása
- Erős biztonsági intézkedések végrehajtása
- K+F beruházás
A vállalkozásoknak innovatív módokat kell keresniük arra, hogyan profitálhatnak a mesterséges intelligencia és más intelligens gyártási trendekből. Ez ellenőrzött és célzott módon történik a vállalt kockázatok minimalizálása érdekében. Az olyan eszközök, mint a digitális ikrek és a gyártási szimuláció támogatni fogják ezeket a törekvéseket, lehetővé téve a virtuális, nem pedig fizikai térben történő kísérletezést.
Infrastruktúra frissítések
Ha valami világos a jelenlegi automatizálási trendekből, az az adatok egyre növekvő szerepe. Az adatok alapozzák meg a digitális gyártást, és a gyári rendszereket és hálózatokat a szükséges mennyiségekhez és sebességekhez kell konfigurálni. Ha egy példa illusztrálja ezt a tendenciát, az a valódi digitális ikrek megjelenése. Ezek nagy sebességű kétirányú adatátvitelt igényelnek a fizikai és a virtuális szinkronban tartása érdekében.
Képzés és oktatás biztosítása
A már most is súlyos szakképzettségi hiányok csak súlyosbodni fognak. Hacsak a gyártók nem hajlandóak felárat fizetni vagy késleltetni a megvalósítást, fel kell tárniuk a lehetőségeket saját tehetségük belső fejlesztésére. Ne feledje, hogy ez ugyanúgy vonatkozik a hagyományos szakmákra, mint a hegesztés, és a kialakulóban lévő ipari automatizálási ismeretekre. Számos oktatási program, például azok, amelyek a robotprogramozás alapjait tanítják , alacsony vagy ingyenes online elérhető.
Erős biztonsági intézkedések végrehajtása
Az Ipar 4.0 technológiát alkalmazó gyártóknak azt tanácsoljuk, hogy fokozottan ügyeljenek a kiberbiztonságra, különösen, ha felhőszolgáltatásokat használnak adattárolásra és elemzésre. Ehhez megfelelő készségekkel és szakértelemmel rendelkező embereket kell felvenni vagy kifejleszteni, és ha ezt nem tesszük, akkor valamilyen támadást hívunk meg.
Hogyan alakítja a robotika és az automatizálás a jövőt
A gyártóknak szerte a világon nem sok más lehetőségük van, mint beruházni olyan fejlett technológiákba, mint a robotika és az automatizálás. A korábbi évektől eltérően azonban ez egyre inkább az AI és az ML használatát jelenti az adatok elemzésére, a minták és trendek azonosítására, valamint a fizikai automatizálási hardver támogatására.
A siker azon múlik, hogy a technológiát ott alkalmazzák-e, ahol a lehető legtöbb hasznot hozhatja, ami azt jelenti, hogy alaposan meg kell vizsgálni a lehetőségeket és a lehetőségeket. Amint azt korábban említettük, a gyártási szimuláció hatékony eszköz ennek az erőfeszítésnek a támogatására. Ahelyett, hogy az embereket a gépészek szerepébe helyeznénk, fontos lesz integrálni őket a hardver- és szoftverautomatizálási rendszerbe.
