Список RBR50 знаком многим, специализирующимся в области робототехники - это 50 компаний, отобранных в редакции roboticsbusinessreview.com. Принцип отбора таков - в список включаются компании, которые оказали наиболее значимое влияние в области робототехники по итогам 2015 года. Уверен, что вам знакомы большинство этих компаний. А если не все, то стоит обратить внимание не те, что еще не знакомы - это они движут вперед развитие робототехники на планете. Отмечу, что среди них, к сожалению, по-прежнему нет российских компаний.
Другие страны представлены в следующих пропорциях: Германия - 1 (2%), Дания - 1 (2%), Индия - 1 (2%), Канада - 3 (6%), Китай - 2 (4%), Объединенное королевство - 2 (4%), США - 32 (64%), Тайвань - 1 (2%), Швейцария - 2 (4%), Южная Корея - 1 (2%), Япония - 4 (8%).
Остается ждать, когда Россия наконец бросит заниматься тем, чем занимается сейчас, сосредоточит усилия в области развития современных технологий, и попробует вновь стать полноценным участником международного технологического соревнования. Если, конечно, к тому времени не будет слишком поздно.
Частная компания, фокусирующаяся на роботике. США, Berkeley, CA. 3drobotics.com Разрабатывает инновационные, гибкие и надежные персональные беспилотники, а также технологии в области БЛА, предназначенные для частного использования и применений в бизнесе. Платформа Solo предназначена для аэросъемки с последующим анализом данных для составления карт и исследований, 3D-моделирования и так далее. Сегменты рынка: сельское хозяйство, строительство, безопасность, исследования.
Публичная компания, специализирующаяся в области промышленных роботов и манипуляторов. Штаб-квартира в Цюрихе, Швейцария. Ведущий производитель промышленных роботов, модульных производственных систем и оказания услуг. Компания обращает особое внимание на производительность решений, качество продуктов и безопасность работников. ABB расширяет свою деятельность на новые рынки, а также активно работает в области традиционного производства для повышения его гибкости и конкурентоспособности. Сегменты рынка: энергетика, промышленная автоматизация, цепочки снабжения и ритейл, промышленность, манипуляторы. new.abb.com/products/robotics
Один из лидеров в области поставок мобильных роботов курьеров. Робот автоматизирует внутренние логистические задачи за счет автономной навигации в условиях динамично изменяющейся и сложной рабочей среды, например, доставляя медикаменты и материалы в госпиталях и больницах.
Публичная компания с фокусом на медицинскую робототехнику, ассистивную робототехнику, андроидов, промышленные роботы, манипуляторы, мобильную робототехнику. Штаб-квартира - в США.
Основу робототехнических направлений компании составили приобретенные в 2013 году компании: Boston Dynamics, Bot & Dolly, Holomni, Industrial Perception, Meka Robotics, Redwood Robotics, Schaft, Inc.
Компания является онлайн-ритейлером. Компания обслуживает клиентов в США и во всем мире. Для этого Amazon использует робототехнику в своих логистических цепочках, в частности, роботов KIVA на складах компании.
ASI, Autonomous Solutions, Inc. занимается разработками железа и ПО беспилотных систем для использования в добывающих отраслях, фермерстве, автоматизации, промышленной робототехники, систем безопасности и для военных.
Стартап в области промышленной робототехники, которая комбинирует специализацию в области систем распознавания изображений и автономных мобильных роботов. Цель - повышение эффективности, "прозрачности" и безопасности предприятий и складов.
Компания специализируется в разработке и производстве беспилотных решений для научных, промышленных и военных применений.
Экзоскелеты HAL3, HAL5, Cyberdyne for Labor Support
Разработка решений для беспилотных и роботизированных автомобилей.
Разрабатывает и производит беспилотные системы и камеры для беспилотных систем, предназначенные для использования в хобби-секторе, производстве кинофильмов, сельском хозяйстве, поисковых и спасательных работах, в энергетике и так далее.
Экзоскелеты Ekso (eLEGs), ExoClimber, ExoHiker, Energid Technologies, США
Разработка и производство промышленных роботов.
Корпорация iRobot разрабатывает и строит роботов для частных потребителей, правительственных структур и промышленных предприятий.
Домашний семейный робот. Социальный робот.
Промышленные роботы, разработка и производство
Корпорация специализируется в области создания систем обеспечения глобальной безопасности, разрабатывает производит и интегрирует продукты и услуги. Компания занимается бизнесом в широком спектре отраслей - космос, телеком, электроника. информация, аэронавтика, энергетика, интеграция систем. Известны ее разработки дронов и пассивного экзоскелета Fortis.
Частная компания, специализрующаяся в области мобильных роботов. Предлагает решения для использования на складах, которые могут увеличивать производительность труда в 5-8 раз по сравнению с использованием традиционных методов, основанных на применении электрокаров.
Специализируется на разработке, производстве и продажах роботов для использования в таких отраслях, как электроника, телекоммуникации, коммунальное хозяйство, фармацевтика, пищевая промыщленность, производство компонентов для автоматизации.
Медицинские экзоскелеты ReWalk
Разработка и производство военных роботов, интерес к другим сегментам рынка, например, экзоскелетам.
Компания разрабатывает сервисных автономных роботов для использования в индустрии услуг. Флагманский продукт - это робот Relay, который уже используется в ряде гостиниц США.
Частная компания, фокусирующаяся на мобильной робототехнике. Основана в 2003 году, занимается внедрением технологий на основе компьютерного зрения в отрасль перемещения грузов (товаров на складах). Основной продукт - робокары (робопогрузчики).
Дочернее предприятие Aldebaran Robotics, роботы андроидного типа Pepper
Логистические системы, складские роботы, роботы-курьеры, например, Transcar
разработчик и производитель роботов-краулеров для ремонта и герметизации трубопроводов (изнутри), например, робот CISBOT
промышленные коллаборативные роботы серии UR, например, UR-10 и UR-5
робот-ассистивные хирургические системы, проще и дешевле по-сравнению с da Vinci
конструкторы для самостоятельной сборки роботов, например, VEX Classroom & Competition Super Kit 276-3000, VEX Dual Control Starter Kit, VEX IQ Super Kit
производитель промышленных роботов.
производитель беспилотников, в том числе БЛА для использования в сельском хозяйстве
Разработка и производство промышленных роботов
Чтобы не пропустить интересную для вас новость, подпишитесь на анонсы публикаций
Алиса Конюховская - [email protected]
Мировой рынок промышленной робототехники показывает высокий темп роста. Какие регионы и страны являются лидерами мирового рынка? Какие отрасли демонстрируют наибольший спрос? На каком уровне развития находится российский рынок промышленной робототехники? Какие существуют ограничения развития российского рынка? Ответы на все эти вопросы представлены в данной статье.
С 2010 г. спрос на промышленные роботы значительно вырос в связи с трендом автоматизации производства и техническими усовершенствованиями промышленных роботов. В период между 2010 и 2014 гг. средний рост их продаж составлял 17% в год: между 2005 и 2008 гг. было продано в среднем около 115 тыс. шт. роботов, в то время как между 2010 и 2014 гг. средний объем продаж вырос до 171 тыс. шт. (рис. 1). Увеличение поставок произошло приблизительно на 48%, что является признаком значительного роста спроса на промышленных роботов по всему миру. В 2015 г. было продано уже более 250 тыс. роботов, что стало новым рекордом рынка, который вырос на 8% за год. Наибольший спрос был зарегистрирован в автомобилестроении.
Азия (включая Австралию и Новую Зеландию) – самый крупный рынок: в 2014 г. было продано около 139 300 промышленных роботов, что на 41% превысило показатель 2013 г.. В 2015 г. в азиатском регионе было продано более 144 тыс. шт.
Европа – второй по размеру рынок, где продажи в 2014 г. увеличились на 5%, т.е. до 45 000 шт. В 2015 г. продажи в Европе выросли на 9% и достигли 50 000 единиц. Самый бурный рост в 2015 г. продемонстрировал рынок Восточной Европы – в 29%.
Северная Америка – третий рынок по объему продаж: в 2014 г. было продано 32 600 шт., что на 8% больше, чем в 2013 г., а в 2015 г. было продано 34 000 шт., что стало новым рекордом для региона. В первом квартале 2016 г. в регионе было продано 7 125 роботов на $448 млн. Также североамериканскими компаниями было заказано 7 406 роботов общей стоимостью около $402 млн, что превышает на 7% объем заказов за тот же период в прошлом году.
Китай – крупнейший рынок промышленных роботов и самый быстрорастущий рынок в мире. В 2014 г. было продано 57 096 промышленных роботов, что на 56% больше, чем в 2013 г.. Из них китайскими поставщиками была произведена установка около 16 000 роботов – по информации Китайского Альянса Робототехнической Отрасли (China Robot Industry Alliance, CRIA). Объем продаж стал на 78% выше, чем в 2013 г.. Частично это связано с тем, что увеличилось число компании?, которые впервые предоставили свои данные о продажах в 2014 г.. Иностранные поставщики промышленных роботов в Китае увеличили свои продажи на 49%, т.е. до 41100 единиц, включая роботов, изготовленных международными производителями в Китае. В период между 2010 и 2014 гг. общий объем поставок промышленных роботов увеличивался в среднем примерно на 40% за год, а в 2015 г. Китай продолжил демонстрировать высочайший рост, продажи достигли 66 000 единиц, а рынок вырос на 16%. Такое быстрое развитие является уникальным рекордом для истории робототехники. В самых различных отраслях Китая наблюдается всё большее инвестирование в автоматизацию производства.
В Японии в 2014 г. было продано 29 300 промышленных роботов, рынок вырос на 17%. С 2013 г. Япония стала вторым по величине рынком по размеру годовых продаж. Продажи роботов в Японии имели тенденцию к снижению с 2005 г., когда был пик продаж, который составил составлял 44 000 роботов, до 2009 г., когда продажи упали до 12 800 единиц. В период между 2010 и 2014 гг. продажи увеличивались в среднем на 8% за год.
Рынок промышленных роботов США , третий по величине в мире, в 2014 г. увеличился на 11%, достигнув пика в 26 200 единиц. Драйвер этого роста – тенденция к автоматизации производства с целью укрепления позиции? американской промышленности на мировом рынке и сохранения производства в домашнем регионе, а в некоторых случаях и с целью возращения производства из других регионов.
Продажи в Республике Корея в 2014 г. увеличились на 16%, до 24 700 единиц, немного не дотянув до рекорда 2011 г. – 26 536 единиц. Как и в 2013 г., существенно увеличились закупки промышленных роботов у поставщиков автомобильных компонентов (в частности, в производстве электрических компонентов, например, батареи? и т.п.), в то время как почти все другие отрасли в 2014 г. купили значительно меньше роботов. В течение 2010-2014 гг. годовой объем продаж роботов в Республике Корея был более или менее стабилен.
Германия является пятым по величине рынком промышленных роботов. В 2014 г. продажи роботов увеличились на 10%, до 20 100 единиц, что стало рекордом продаж. Поставки роботов в Германию увеличивались за 2010-2014 гг. в среднем на 9%, несмотря на существующую в стране высокую плотность роботов. Основным драйвером роста продаж в Германии была автомобильная промышленность.
С 2013 г. Тайвань занимает шестое место среди самых важных рынков промышленных роботов в мире по оценке годовых поставок в страну. Инсталляция робототехнических систем значительно увеличивалась между 2010-2014 гг. – в среднем на 20% в год. В 2014 г. объем продаж роботов увеличился на 27%, до 6 900 единиц. Тем не менее, количество установленных роботов в Тайване значительно ниже, чем в Германии, которая занимает пятое место с 20 100 единицами.
Италия является вторым по величине рынком промышленных роботов в Европе после Германии и занимает 7 место в общемировом рейтинге по поставкам промышленных роботов. Продажи в ней увеличились на 32% – до 6 200 единиц в 2014 г.. Начиная с 2001 г., это второй столь высокий уровень годовых продаж, что является явным признаком восстановления экономики Италии. В период между 2010 и 2013 гг. годовой объем продаж в Италии был довольно слабым в связи с кризисной ситуацией в стране.
Таиланд также является растущим рынком промышленных роботов в Азии, занимая 8 место в 2014 г. среди других рынков. Было установлено 3 700 роботов – лишь 2% от общего числа мировых поставок.
В Индию в 2014 году было продано около 2 100 промышленных роботов, что является новым пиком для страны. Поставки роботов в другие страны Южной Азии (Индонезия, Малайзия, Вьетнам, Сингапур и др.) увеличивались в 2014 г.: 10 140 единиц в 2014 г. по сравнению с 661 единицами в 2013 г..
Во Франции также восстановился рынок промышленных роботов – 3 000 единиц (+36%). В Испании продажи промышленных роботов снизились на 16%, до 2 300 единиц. После значительных инвестиции? между 2011 и 2013 гг. продажи в автомобильной промышленности заметно снизились, хотя другие отрасли продолжали увеличивать инвестирование в робототехнику. Продажи промышленных роботов в Великобритании снизились в 2014 г. до 2 100 единиц после значительных инвестиции? в автомобильную промышленность в 2011-2012 гг.
Основные «катализаторы» роста мировых продаж промышленных роботов – автомобильная промышленность и электрика/электроника.
С 2010 г. автомобильная промышленность – это самый важный клиент производителей промышленных роботов, значительно увеличивающий инвестирование в промышленных роботов по всему миру. В 2014 г. был зафиксирован новый пик продаж: на предприятиях было установлено около 98 000 новых роботов, что на 43% больше, чем в 2013 г.. Доля автомобильной промышленности от общего числа поставок промышленных роботов равняется примерно 43%. В период между 2010 и 2014 гг. продажи роботов в автомобильной промышленности возрастали за год в среднем на 27%. Инвестиции в новые производственные мощности на развивающихся рынках и инвестиции в модернизацию производства в основных странах, производящих автомобили, вызвали рост продаж робототехнических установок. В 2014 г. большая часть роботов была продана производителям элементов автомобильной электроники для производства аккумуляторов и других электронных деталей в автомобилях.
Продажи роботов для производства электрики и электроники (в том числе компьютеров, аппаратуры, радио, телевизоров, устройств связи и др.) значительно увеличились в 2014 г. и выросли на 34%, до 48 400 единиц. Доля от общего объема поставок – около 21%. Растущий спрос на электронику и новые продукты, а также необходимость автоматизировать производство, были движущими факторами для ускоряющегося спроса.
Продажи во всех отраслях промышленности, за исключением автомобилестроения и электроники/электрики, увеличились в 2014 г. на 21%. Между 2010 и 2014 гг., средний темп проста составил 17%. Темп роста продаж автомобильной промышленности в данный период равнялся 27%, а электрической/электронной промышленностей – 11%. Это явный признак того, что число продаж увеличилось не только в областях, которые являются основными потребителями промышленных роботов (автомобилестроение и производство электрики и электроники), но и в других отраслях промышленности. Поставщики роботов сообщают, что число клиентов в последние годы демонстрирует значительный рост. Хотя число заказанных клиентом роботов зачастую очень невелико.
Во многих странах наблюдается высокий потенциал использования промышленных роботов. Сравнение в разных странах количественных показателей, например, общего числа единиц робототехники на рынке, может вводить в заблуждение. Для того чтобы учитывать различия в масштабах производящей промышленности, предпочтительно использовать показатель плотности роботизации. Эта плотность выражается в отношении количества многофункциональных роботов на 10 000 работников, задействованных в обрабатывающей, автомобильной промышленности или в промышленности в целом, которая включает в себя все промышленные отрасли за исключением автомобильного производства.
Приблизительная мировая плотность роботов равняется 66 установленным промышленным роботам на 10 000 работников сферы обрабатывающей промышленности (рис. 2). Производства с самым высоким уровнем роботизации – это производства в Республике Корея, Японии и Германии. За счет продолжения расширенной установки роботов на протяжении последних нескольких лет в 2014 г. Республика Корея была первой по уровню плотности роботов (478 промышленных роботов на 10 000 работников). Продолжает снижаться плотность роботов в Японии: в 2014 г. она достигла отметки в 314 единиц. В Германии наблюдается обратная динамика: плотность роботов выросла до 292 единиц. Соединенные Штаты Америки входят в пятерку крупнейших мировых рынков роботизированного производства: плотность в США в 2014 г. составила 164 единицы техники на 10 000 рабочих. Китай – самый большой рынок робототехники в мире с 2013 г. – достиг отметки в 36 единиц техники на 10 000 рабочих, что демонстрирует высокий потенциал для дальнейшей установки роботов в этой стране.
В 2014 г. плотность роботизации в обрабатывающей промышленности по регионам составила: 85 в Европе, 79 в Америке, 54 в Азии (рис. 3).
Плотность роботизации в автомобильной промышленности выше. Несмотря на общее сокращение показателей уровня плотности роботов, на данный момент в Японии самый высокий показатель по плотности использования робототехники в автомобильной промышленности (1 414 единиц техники установлено на 10 000 рабочих). Далее следуют Германия (1 149 единиц техники на 10 000 рабочих), Соединенные Штаты Америки (1 141 единиц техники на 10 000 рабочих) и Республика Корея (1 129 единиц техники на 10 000 рабочих).
С 2007 г. значительно возросла плотность робототехники в автомобильной промышленности в Китае (305 единиц техники), однако она все еще находится на среднем уровне. Причиной этому служит большое количество рабочих, задействованных в данной сфере. Согласно «Китайскому статистическому ежегоднику», на 2013 год в автомобильной промышленности работали около 3,4 млн. людей (включая производство автомобильных запчастей). В 2014 г. в Китае было произведено около 20 млн. автомобилей, что стало рекордом для страны и составило примерно 30% всех произведенных в мире автомобилей. Необходимая модернизация и дальнейший прирост мощностей значительно увеличат установку роботов в ближайшие годы: потенциал для установки робототехники на этом рынке по-прежнему огромен.
В России продажи роботов крайне низкие – около 500-600 роботов в год, плотность роботизации составляет около 2 роботов на 10 000 рабочих. Помимо действительно низкого уровня использования РТК в производстве, эти цифры также обусловлены сложностью получения данных о рынке, который разрознен и до недавнего времени целенаправленно не изучался. В 2015 г. была образована Национальная Ассоциация участников рынка робототехники (НАУРР), которая, помимо общих задач развития рынка, собирает статистику и создает аналитические материалы о рынке робототехники.
Общее число инсталлированных к 2015 г. промышленных роботов в Российской Федерации – около 2 740 шт. (рис. 4). С 2010 по 2013 год наблюдался стабильный рост продаж промышленных роботов – в среднем около 20% в год. В 2013 г. продажи достигли своего максимума – 615 роботов (увеличение на 34% по сравнению с 2012 г.), но в 2014 г. произошло резкое падение продаж на 56% – до приблизительно 340 роботов. Причиной этому является сильное изменение валютного курса.
Предварительные данные продаж 2015 г. – около 550 роботов. Лидерами российского рынка промышленной робототехники являются KUKA и FANUC, которые занимают около 90% рынка.
В России крайне мало отечественных производителей промышленных роботов. В 2015 г. закрылся Волжский машиностроительный завод, который долгое время был единственным производителем промышленных роботов в стране. В 2016 г. планируется запуск нового завода по производству промышленных роботов в Башкирии. Российские компании «Рекорд-Инжиниринг», «БИТ-Роботикс», «Эйдос-Робототехника» разрабатывают промышленных роботов, но объем их продаж пока неизвестен.
Помимо производителей промышленных роботов, важными игроками рынка являются системные интеграторы, которые встраивают робота в технологический процесс. Стоимость самого робота может составлять около 50% от цены решения, которое требует специализированной оснастки, настройки ПО, сервиса и т.д. В России существует около 50 компаний-интеграторов, которые отличаются по области специализации и своему размеру.
Одной из причин слабого уровня развития рынка промышленной робототехники является малая информированность предприятий о возможностях роботизации производственных процессов и связанных с этим сокращением издержек. Интеграторы почти не занимаются подсчетом реальной окупаемости РТК после установки, оставляя это на откуп предприятиям. Стимулировать развитие промышленной робототехники в стране можно через распространение систематизированной информации о реальной окупаемости РТК по отраслям и выполняемым операциям.
Для исследования различных барьеров развития робототехники (как промышленной, так и сервисной) Национальная Ассоциация участников рынка робототехники в декабре 2015 г. провела опрос российских робототехнических компаний. Ответы респондентов на вопрос об ограничениях, которые препятствуют развитию робототехники в РФ, о существующих рисках и барьерах на рынке робототехнике в целом, структурированы в таблице по группам «Образование и культура», «Технологии», «Экономика», «Государство», «Наука».
| Группа | Причины |
| Образование
и культура |
|
| Технологии |
|
| Экономика |
|
| Государство |
|
| Наука |
|
Преодоление существующих ограничений, конечно, невозможно мерами одного государства, для формирования стратегии развития отрасли необходим широкий диалог всех участников рынка.
Таким образом, мировой рынок робототехники показывает высокие темпы роста (около 8%). Мировыми лидерами в использовании РТК в промышленности являются Китай, Япония, Южная Корея, США и Германия. Россия же значительно отстает в роботизации производства по целому ряду причин, преодоление которых возможно только при коммуникации и консолидации участников рынка робототехники.
В связи с этим особую популярность завоевывают решения по автоматизации производства на базе промышленных роботов, позволяющих обеспечить полный цикл обработки с высокой производительностью и точностью, избежать перерывов и производственных ошибок, свойственных человеку.
История промышленных роботов
История рынка промышленной робототехники насчитывает уже более 50 лет. Первый патент на робота был получен в 1961 году (подан в 1954) изобретателем Джорджем Деволом (George Devol), который основал в 1956 году вместе с инженером Джозефом Энгельбергом (Joseph F. Engelberger) компанию по первому серийному производству роботов Unimation Inc (от Universal Automatic – универсальная автоматизация). Энгельберг привлекал в компанию дополнительное финансирование, распространял идеи роботизации среди потенциальных заказчиков и популяризировал идею промышленной автоматизации. Несмотря на то, что патент был закреплен за Деволом, именно Энгельберга принято считать «отцом робототехники».
Возможностями автоматизации в первую очередь воспользовались автомобилестроители, и уже в 1961 году начались поставки роботов Unimate на завод General Motors, Нью Джерси. Роботы Unimate были сконструированы с использованием гидроусилителей и программировались в обобщенных координатах, воспроизводя последовательность действий, записанных на магнитный барабан.
Позднее компания Unimation передала свою технологию в Kawasaki Heavy Industries и GuestNettlefolds, таким образом открыв производство роботов Unimate в Японии и Англии.
Основное развитие промышленных роботов началось в конце 60х – начале 70х годов, когда в 1969 году в Стенфордском университете студент факультета машиностроения Виктор Шейнман (Victor Scheinman) разработал прототип современного робота, отдаленно воспроизводящего возможности человеческой руки, Stanford arm с шестью степенями свободы, электрическими приводами и компьютерным управлением.
В 1969 году появляются разработки в области робототехники компании Nachi. В 1973 году немецкая компания KUKA Robotics демонстрирует своего первого робота Famulus, и почти одновременно швейцарская компания ABB Robotics выводит на рынок робота ASEA. Оба робота имеют по шесть управляемых осей с электромеханическим приводом.
В 1974 году промышленные роботы разрабатываются и устанавливаются на собственное производство в компании Fanuc, а в 1977 году первый робот Yaskawa появляется у компании Motoman.
Дальнейший рост промышленной робототехники был обусловлен развитием компьютера, электроники и масштабным расширением компаний на рынке автомобилестроения – основных заказчиков роботов. General Motors в 80х годах потратила более 40 миллиардов долларов на разработки в области автоматизации. Основным рынком роботов считается внутренний рынок Японии, на котором находится большинство компаний по их производству: Fuji, Denso, Epson, Fanuc, Intelligent Actuator, Kawasaki, Nachi, Yaskawa (Motoman), Nidec, Kawada. В 1995 году из 700 000 роботов, используемых в мире, 500 000 работали в Японии.
В Советском Союзе крупнейшим интегратором робототехники стала компания «Автоваз». Развивая мощности по выпуску автомобилей и перенимая опыт мировых автомобилестроительных предприятий, в 1984 г. она приобрела лицензию фирмы KUKA. На базе отдельного станкостроительного подразделения концерна «Автоваз» началось производство отечественных роботов, применяемых на поточных линиях предприятия. На сегодняшний день ОАО «Автоваз» совместно с МГТУ «Станкин» реализуют программу выпуска линейки роботов для промышленных производств до 1000 единиц ежегодно.
Преимущества использования промышленных роботов в производстве
Современный промышленный роботманипулятор в большинстве случаев применяется для замены ручного труда. Так, робот может использовать инструментальный захват для фиксации инструмента и осуществления обработки детали либо держать саму заготовку для того, чтобы подавать ее в рабочую зону на дальнейшую обработку.
Робот имеет ряд ограничений, таких как зона досягаемости, грузоподъемность, необходимость избежать столкновения с препятствием, необходимость предварительного программирования каждого движения. Но при его правильном применении и предварительном анализе работы системы робот способен обеспечить производство рядом преимуществ, повысить качество и эффективность рабочего процесса.
Для оценки актуальности внедрения робота в процесс обработки приведем ряд преимуществ и недостатков применения робототехники на предприятии:
1. Производительность
При применении робота производительность обычно повышается. Прежде всего, это связано с более быстрым перемещением и позиционированием в процессе обработки, также играет роль и такой фактор, как возможность автоматической работы 24 часа в сутки без перерывов и простоев. В случае правильно выбранного применения роботизированной системы производительность по сравнению с ручным производством возрастает в разы или даже на порядок.
Следует отметить, что при широкой номенклатуре изделий, постоянных переналадках, необходимости большого количества периферийного оборудования для разных деталей производительность может и снижаться, делая процесс неэффективным и сложным.
2. Улучшение экономических показателей
Заменяя человека, робот эффективно снижает затраты на оплату специалистов. Особенно данный фактор важен в экономически развитых странах с высокими заработными платами рабочих и необходимостью больших надбавок за переработку, ночное время и т.д. В случае применения робота или автоматизированной системы, в цехе необходимо лишь наличие оператора, контролирующего процесс, при этом оператор может контролировать сразу несколько систем.
При первоначальной закупке роботизированная ячейка – достаточно серьезное финансовое вложение, и предприятие заинтересовано в его быстрой окупаемости. Неправильное применение оборудования и ошибки в его комплектации и расстановке могут привести к увеличению времени обработки либо трудоемкости работы, тем самым снизить экономичность производства.
3. Качество обработки
Часто причиной внедрения технологической системы на базе промышленного робота становится необходимость обеспечения заданного в документации на изделие качества обработки.
Высокая точность позиционирования промышленных роботов (0.1 0.05 мм) и повторяемость обеспечивают надлежащее качество изделия и устраняют возможность производственного брака. Исключение человеческого фактора приводит к минимизации рабочих ошибок и сохранению постоянной повторяемости на всей производственной программе.
4. Безопасность
Применение робота достаточно эффективно на вредном производстве, оказывающем неблагоприятное воздействие на человека, например, в литейной промышленности, при зачистке сварных швов, окрасочных работах, сварочных процессах и т.д. В случаях, когда применение ручного труда ограничивается законодательством, внедрение робота может являться единственным решением.
При работе в цехе периметр рабочей зоны ограждается различными устройствами для предотвращения проникновения человека в зону действия робота. Наличие защитных систем является главным и неотъемлемым условием безопасной работы роботизированных систем по всему миру.
5. Минимизация рабочего пространства
Правильно скомплектованная ячейка на базе промышленного робота более компактна, чем рабочая зона для выполнения ручных работ. Это достигается более эргономичной конструкцией сборочных кондукторов, небольшим размером места, занимаемого роботом, возможностью его размещения в подвешенном состоянии и т.д.
6. Минимальное обслуживание
Современные промышленные роботы, благодаря применению асинхронных двигателей и качественных редукторов, практически не нуждаются в обслуживании. Изготавливаются специальные модели роботов из нержавеющей стали, например, для работы в медицинской и пищевой промышленности, при высоких и низких температурах и в агрессивных средах. Это делает их менее восприимчивыми к окружающей среде и повышает износостойкость оборудования.
Применение роботов в отдельных производственных процессах
Сварка
Сварка считается наиболее типичным процессом для внедрения роботов. Исторически роботизированная сварка начала широко применяться в автомобилестроении, и в настоящее время практически все автомобильные производства в мире оснащены конвейерами, которые могут состоять из нескольких сотен роботизированных комплексов.
По данным исследований, около 20% всех промышленных роботов используются в сварочных процессах (в США около половины). Вторым по значимости применением считается укладка грузов на поддоны, применяемая на предприятиях с высоким объемом продукции, в особенности в пищевых производствах.
Аргоннодуговая (TIG, MIG, MAG) или точечная сварка (RWS) с использованием робота обеспечивает более высокое качество изделий по сравнению с принятым сварочным процессом ручной или полуавтоматической сварки. Возможности периферийного оборудования позволяют обеспечивать полный контроль процесса, например, реализовать функцию бесконтактного слежения за сварным швом.
В настоящее время активно развивается применение роботизированной лазерной сварки (LBW), позволяющей лазеру сфокусироваться на точке с варьированием от 0,2 мм, с минимизированием теплового воздействия на изделие и высокой точностью и качеством сварки. Возможность выдержать сверхвысокие длины фокусировки (до 2 метров) и тем самым обеспечить дистанционную сварку существенно расширяет границы применимости сварочного процесса и увеличивает производительность изготовления изделия. Лазерная сварка активно применяется в авиастроении, автомобилестроении, приборостроении, медицине и т.д.
Переход на автоматическую сварку с использованием роботов минимизирует время цикла в несколько раз. Это достигается эргономичной конструкцией или модернизацией сварочной оснастки для обеспечения быстрого цикла сбора изделия, высокими скоростями перемещения робота и организацией поточного производства с обеспечением единовременной сборкисварки изделий. Необходимо отметить тот факт, что роботизированные системы являются единственной возможностью совмещения обрабатывающих операций, к примеру, обеспечения плазменного или лазерного раскроя, и последующей сварки с помощью смены горелки или режимов сварки без переустанова детали.
Также роботизация сварочного процесса позволяет интегрировать программы сварки в применяемые на предприятии CAD/CAM системы для обеспечения процесса цифрового производства.
Автоматизация загрузки и выгрузки изделий – процесс, имеющий значение на любом современном производстве с высокой производительностью или большим весом и габаритами изделий. Так, роботы применяются для загрузки заготовок в металлообрабатывающие станки, выгрузки готовых изделий и укладки на соответствующие паллеты. Причем достаточно часто один робот обслуживает сразу нескольких машин и работает с разными изделиями, что удешевляет инвестиции в подобную автоматизацию и расширяет функционал внедряемого робота.
В Европе прослеживается тенденция к максимальному увеличению производительности за счет безостановочной круглосуточной работы, внедряется философия безлюдного производства, связанная со стремлением минимизировать расходы на персонал.
В СССР задачи сокращать ручной труд не ставили, робототехника применялась для автоматизации технологических машин, где могут существовать ограничения на труд человека, – штампов, прессов, гальванических ванн, нагревательных печей и т.д. Кроме того, человек может быть ограничен весом изделий. Так, для деталей от 2030 килограмм требуется применение дополнительного грузоподъемного оборудования.
Внедрение автоматизации в литейных и кузнечнопрессовых цехах обусловливается необходимостью устранения тяжелых условий для рабочих и повышения качества производства: выгрузка тяжелых поковок, литейных заготовок, последующее охлаждение, загрузка в штампы для пресса и т.д. Не случайно, третье место применения роботов после загрузкивыгрузки занимает именно совмещение с кузнечнопрессовым и литейным оборудованием. Практически все процессы литья под давлением в Европе сопровождаются автоматизацией с использованием роботов.
Применение технологических систем на базе роботов может стать альтернативой использованию обычного специализированного на какомлибо технологическом процессе оборудования.
В среднем, цена внедрения робота с установкой и необходимым пакетом для взаимодействия с оборудованием обойдется предприятию в 5 млн. рублей, представляя собой действительно гибкое решение, которое может в будущем использоваться и для иных задач или реализовывать вспомогательные операции, к примеру, сортировку различных изделий, удаление заусенцев, сборочные операции и т.д.
Металлообрабатывающие процессы с использованием роботов
Помимо сварочных и вспомогательных операций роботы могут применяться в самих процессах обработки, выступая альтернативой обрабатывающему оборудованию.
Раскрой материала
Промышленные роботы активно используются для операций раскроя металла с помощью плазмы, лазера и гидроабразивной резки. В отличие от традиционной установки плазменного раскроя плазменные горелки с применением робота могут осуществлять трехмерную резку, что актуально для обработки металлоконструкций, металлопроката (тавров, двутавров, уголков и т.д.), а также подготовки поверхностей под углом для дальнейшей сварки, вырезки различных отверстий и т.д.
Раскрой металла с помощью лазерной резки выступает альтернативой для трехмерного лазерного комплекса, позволяя выполнить любой раскрой в трехмерном пространстве. Данная технология широко используется в автомобилестроении, а также достаточно эффективна для обрезки краев изделий после штамповочных и формовочных операций. Роботизированная ячейка для лазерной резки может использоваться и для лазерной сварки, а также в дальнейшем совмещать двух роботов, использующих один источник.
Гидро или гидроабразивная резка роботом расширяет возможности раскроя до обработки любых трехмерных деталей, повышает производительность. Гидроабразивная резка отличается отсутствием теплового воздействия и возможностью обработки практически любых материалов. Так, гидроабразивная резка роботом используется для вырезки всех отверстий в стали толщиной 3 мм по корпусу автомобиля Renault Espace на заводе во Франции (Romorantin, France). Полный цикл вырезки отверстий занимает 2 минуты 30 секунд.
Гибка труб
Гибка труб роботом используется в ограниченном виде, представляя собой бездорновую гибку с помощью позиционирования заготовки роботом и использования сопутствующей гибочной головки. Преимуществом такой обработки является высокая скорость изготовления, возможность обработки изделий с уже существующими присоединительными элементами и одновременное совмещение с загрузкойвыгрузкой изделий тем же роботом. Такие системы используются в автомобилестроении, изготовлении металлической мебели и других товаров народного потребления, где применяется бездорновая гибка.
Фрезерование, сверление, удаление заусенцев и сварных швов
Использование роботов для фрезерования, сверления и обработки кромок металлов, пластмасс, древесины и камня – новая, динамично развивающаяся технология. Она стала возможна прежде всего благодаря увеличению жесткости и точности современных манипуляторов. Основные преимущества заключаются в практически неограниченной рабочей зоне робота (систему можно оборудовать линейной осью в несколько десятков метров), высокой скорости обработки и большом количестве управляемых осей. Например, типичная фрезеровальная ячейка на базе промышленного робота имеет 8 – 10 управляемых осей и позволяет получить максимальную гибкость обработки.
Возможно использование самого разного приводного инструмента, пневматического и электрического, с воздушным и жидкостным охлаждением. Для снятия заусенцев с кромок деталей после фрезерования используются пневматический приводной инструмент с частотой вращения 35 000 об/мин, а для фрезерования металлов – электрический шпиндель с водяным охлаждением, мощностью 24 кВт.
Отдельно стоит упомянуть такой тяжелый, трудоемкий процесс для человека, как зачистка сварного шва на изделии. Применение автоматизации позволяет снизить воздействие вредных производственных факторов и существенно уменьшить время на выполнение зачистки.
Полирование и шлифование
Шлифование металлических деталей – сложный и грязный процесс, крайне вредный для человека. В то же время его автоматизация довольно проста и не представляет проблемы для современных промышленных манипуляторов. Робот всегда сможет повторить траекторию движения шлифовальщика, обеспечив при этом неизменную повторяемость и отличное качество обработки.
Процессы абразивной обработки поверхности можно разделить на два основных класса – шлифование и полирование. При шлифовании используют абразивные круги или ленты, съем материала может быть существенным, образуется много пыли. Полирование – более тонкий процесс, для которого применяются войлочные круги с абразивной пастой, съема материала при этом практически не происходит. Как правило, эти процессы комбинируют. Преимущество робота заключается в том, что он может обрабатывать деталь на нескольких абразивных инструментах поочередно, за один установ. Например, сначала снимается поверхностный слой на абразивной ленте, а потом деталь заполировывается на войлочном круге с автоматической подачей пасты.
Перспективы применения роботов
Достоинство робототехники – гибкость применения и возможность использования в практически неограниченном количестве процессов. Так, например, в авиастроительной отрасли в целях повышения качества при снижении ручного труда роботы начинают применяться в процессах клепки, обшивки фюзеляжа, выкладки композитных материалов, при различных работах в условиях ограниченного пространства. Активно распространяется применение роботов в измерительных системах. В США и Европе роботы используются в камерах очистки изделий под высоким давлением.
В России применение роботов пока ограничено. Так, в докризисный 2007 год было внедрено до 200 роботизированных систем с общей численностью около 8000 промышленных роботов по стране. Для примера, за тот же год в США было внедрено около 34 тыс., Европе – 43 тыс., Японии – 59 тыс. роботизированных систем. Причинами отставания являются недостаточная информированность российских технических специалистов и менеджмента предприятий, желание избежать больших затрат на их внедрение, низкая стоимость ручного труда.
Вместе с тем, в отличие от стационарного ЧПУ оборудования, робот более широкофункциональная система, ориентированная на повышение качества и производительности производства и минимизацию ручного труда, приводящих в конечном итоге к положительному экономическому эффекту и повышению конкурентоспособности предприятия. А потому все больше российских интеграторов готовы решать задачи прикладного внедрения роботов в технологические процессы. Мы надеемся, что в течение ближайших лет концепция «безлюдного производства» в России будет интенсивно набирать обороты.
Игорь Проценко, Борис Иванов
ООО «Нью Лайн Инжиниринг»
Промышленные роботы - манипуляторы консольного типа, предназначенные для обслуживания термопластавтоматов и станков с ЧПУ.
Под обслуживанием станков понимается загрузка-выгрузка заготовок, деталей и их межстаночное транспортирование. Также, пока станки выполняют свои основные функции, робот может производить вторичные операции: маркировка, обрезка, продувка и т.п.
Роботы используются для обслуживания фрезерных, токарных и шлифовальных станков с ЧПУ, литейного оборудования, штамповочных и ковочных прессов, обрабатывающих центров и т.д. Роботы производятся серийно, либо по индивидуальному техническому заданию заказчика. Они могу иметь разные размеры, обладать разным классом точности, разной скоростью передвижения, разной грузоподъёмностью и иметь, например, 3,4 или 5 осей перемещения. Всё зависит от поставленных перед роботом задач.
Роботы-манипуляторы GRINIK (GRINIK ROBOTICS) разработаны и производятся Российской компанией АвангардПЛАСТ в г. Новосибирске
Преимущества роботов на производстве:
Робот-манипулятор является универсальным устройством и может использоваться в различных производственных линиях.
В зависимости от технического задания робот может быть оборудован различными исполнительными механизмами:
Сравнение роботов-манипуляторов с роботами антропоморфного типа
В сравнении с антропоморфными роботами-манипуляторами наш робот обладает рядом преимуществ:
Широкое распространение в производственной деятельности человека получили сегодня промышленные роботы. Они служат одним из эффективнейших средств механизации и автоматизации транспортных и погрузочных работ, а также многих технологических процессов.
Положительный эффект от внедрения промышленных роботов обычно заметен одновременно с нескольких сторон: растет производительность труда, улучшается качество конечного продукта, снижаются затраты на производство, улучшаются условия труда для человека, и наконец, переход предприятия с выпуска одного вида продукции на другой значительно облегчается.
Однако для достижения столь обширного и многогранного положительного эффекта от внедрения промышленных роботов на уже работающие ручные производства, необходимо предварительно рассчитать планируемые затраты на сам процесс внедрения, на стоимость робота, а также взвесить, адекватна ли вообще сложность вашего производства и технологического процесса - плану модернизации при помощи установки промышленных роботов.
Ведь иногда производство настолько упрощено изначально, что установка роботов просто нецелесообразна и даже вредна. К тому же для наладки, обслуживания, программирования роботов - потребуются квалифицированные кадры, а в процессе работы - вспомогательные устройства и т. д. это важно учитывать заранее.
Так или иначе, роботизированные безлюдные решения на производствах приобретают сегодня все большую актуальность хотя бы потому, что вредное влияние на здоровье человека сводится к минимуму. Прибавим сюда понимание того, что полный цикл обработки и монтажа осуществляется быстрее, без перерывов на перекур и без ошибок, свойственных любому производству, где вместо робота действует живой человек. Человеческий фактор, после настройки роботов и запуска технологического процесса, практически исключается.
На сегодняшний день ручной труд в большинстве случаев замещается трудом робота манипулятора: инструментальный захват, фиксация инструмента, удержание заготовки, подача ее в рабочую зону. Ограничения накладывают лишь: грузоподъемность, ограниченность рабочей зоны, предварительно запрограммированные движения.
Промышленный робот способен, тем не менее, обеспечить:
высокую производительность, благодаря быстрому и точному позиционированию; лучшую экономичность, так как не нужно платить зарплату людям, которых он собой заменяет, достаточно одного оператора;
высокое качество - точность порядка 0.05 мм, низкая вероятность появления брака;
безопасность для здоровья людей, например в силу того, что при покраске теперь контакт людей с лакокрасочными материалами исключается;
наконец, рабочая зона робота строго ограничена, а обслуживание ему требуется минимальное, даже если рабочая среда химически агрессивна, материал робота выдержит это воздействие.
Исторически первый промышленный робот, изготовленный по патенту, был выпущен в 1961 году компанией Unimation Inc для завода General Motors в Нью-Джерси. Последовательность действий робота записывалась в виде кода на магнитный барабан и выполнялась в обобщенных координатах. Для осуществления действий робот использовал гидроусилители. Данная технология потом была передана японской Kawasaki Heavy Industries и английской Guest, Keen and Nettlefolds. Так производство роботов от Unimation Inc несколько расширилось.
К 1970 году в Стенфордсоком университете был разработан первый робот, напоминающий возможностями человеческую руку с 6 степенями свободы, который управлялся с компьютера, а приводы имел электрические. Одновременно разработки ведет японская Nachi. Немецкая KUKA Robotics в 1973 году продемонстрирует шестиосевого робота Famulus, а швейцарская ABB Robotics уже начнет продавать робота ASEA, - тоже шестиосевого и на электромеханическом приводе.
В 1974 японская компания Fanuc налаживает собственное производство. В 1977 выпускается первый робот Yaskawa. С развитием компьютерной техники роботы все больше внедряются в автомобилестроение: в начале 80-х General Motors вкладывает сорок миллиардов долларов в формирование собственной системы автоматизации заводов.
В 1984 году отечественный «Автоваз» приобретет лицензию KUKA Robotics и станет производить роботов для собственных поточных линий. Почти 70% всех роботов мира, по состоянию на 1995 год, придется на Японию, на ее внутренний рынок. Так промышленные роботы окончательно укрепятся в сфере производства автомобилей.
Как автомобильное производство обойдется без сварки? Никак. Вот и выходит, что все автомобильные производства мира оснащены сотнями комплексов роботизированной сварки. Каждый пятый промышленный робот занимается сваркой. Далее по востребованности идет робот-погрузчик, но аргоннодуговая и точечная сварки - на первом месте.
Никакая ручная сварка не сравнится по качеству шва и по степени контроля за процессом со специализированным роботом. Что и говорить о лазерной сварке, где с расстояния до 2 метров сфокусированным лазером технологический процесс осуществляется с точностью до 0,2 мм - это просто незаменимо в авиастроении и медицине. Прибавьте сюда интеграцию с CAD/CAM цифровыми системами.
Робот-сварщик имеет три главных действующих узла: рабочий орган, ЭВМ управляющую рабочим органом и память. Рабочий орган оснащен захватом, похожим на кисть руки. Орган имеет свободу перемещения по трем осям (X, Y, Z), а сам захват способен вращаться вокруг этих осей. Робот и сам может перемешаться по направляющим.
Ни одно современное производство не обойдется без выгрузки и погрузки, независимо от габаритов и веса изделий. Робот самостоятельно установит заготовку в станок, а после - выгрузит и уложит. Один робот способен взаимодействовать сразу с несколькими станками. Конечно, нельзя не упомянуть в этом контексте погрузку багажа в аэропорту.
Роботы уже сейчас позволяют минимизировать затраты на содержание персонала. Речь не только о таких простых функциях, как работа штампом или оперировании печью. Роботы способны поднимать больший вес, в гораздо более тяжелых условиях, при этом не уставая и затрачивая существенно меньше времени, чем потребовалось бы живому человеку.
На литейном и кузнечном производствах, к примеру, условия традиционно очень тяжелы для людей. Данного рода производства находятся на третьем месте после выгрузки-загрузки по объему роботизации. Не даром уже сейчас практически все европейские литейные цеха оснащены автоматизированными системами с промышленными роботами. Стоимость внедрения робота обходится предприятию в сотню тысяч долларов, но в распоряжении появляется весьма гибкий комплекс, окупаемый с лихвой.
Роботизированные лазерная и позволяют улучшить традиционные линии с плазменными горелками. Трехмерная резка и раскрой уголков и двутавров, подготовка для дальнейшей обработки, сварки, сверления. В автомобилестроении данная технология просто незаменима, ибо края изделий необходимо точно и быстро обрезать после штамповки и формовки.
Один такой робот может совмещать в себе и сварку, и резку. Производительность повышается внедрением гидроабразивной резки, исключающей ненужное тепловое воздействие на материал. Таким образом за две с половиной минуты вырезаются все мелкие отверстия в металле кузовов Renault Espace на роботизированном заводе Renault во Франции.
На производствах мебели, автомобилей и прочих изделий полезна роботизированная гибка труб с участием рабочей головки, когда труба позиционируется роботом и сгибается очень быстро. Такая труба может быть уже оснащена различными элементами, что не помешает процессу бездорновой гибки роботом.
Обработка краев, сверление отверстий, а также фрезеровка - что может быть проще для робота, идет ли речь о металле, древесине или пластмассе. Точные и прочные манипуляторы справляются с данными задачами на ура. Рабочая зона не ограничена, достаточно установить протяженную ось, либо несколько управляемых осей, что даст превосходную гибкость плюс высокую скорость. Человек так не сможет.
Частоты вращения фрезеровочного инструмента достигают здесь десятков тысяч оборотов в минуту, а шлифовка швов и вовсе превращается в череду простых повторяемых движений. А ведь раньше шлифовка и абразивная обработка поверхностей считались чем-то грязным и тяжелым, к тому же очень вредным. Сейчас паста подается автоматически во время обработки войлочным кругом после прохождения абразивной ленты. Быстро и безвредно для оператора.
Перспективы промышленной робототехники огромны, ведь роботы принципиально могут быть внедрены практически в любые процессы производств, причем в неограниченном количестве. Качество автоматической работы порой настолько высоко, что для человеческих рук просто недостижимо. Есть целые крупные отрасли, где ошибки и погрешности недопустимы: авиастроение, точная медицинская техника, сверхточное оружие и т. д. Не говоря уже о повышении конкурентоспособности отдельных предприятий и о положительном эффекте на их экономику.
