産業用ロボットと生産現場への導入の利点、ロボット工学の重要性
世界はますますデジタル化し、進歩しています。これは、たとえば、世界中の産業界に設置されているロボットの数が過去 10 年間で 3 倍以上に増加したという事実によって判断できます。
ロボティクスは、生産の複雑な機械化と自動化のための新しいツールであり、最新世代の技術であり、最高の効率を実現します。
ロボット工学 開発、作成、使用を含む、新しい複雑な科学的および技術的方向性 マニピュレーター、ロボット、ロボット技術複合体、および新しい科学的アプローチを必要とする関連する組織的、社会経済的、心理的側面。さまざまな分野で成功し、その利点が徐々に証明されています。
生産性、柔軟性、安全性を実現するロボットの自動化
人間の労働を機械に置き換えるという考えは古くから知られていました。産業用ロボットは、生産を最適化するための柔軟な自動化開発の新たな一歩であり、保証された精度で同じ作業を継続的に繰り返すだけでなく、ユーザーの生産プログラムが変更された場合に簡単に再プログラミングできる機能も備えています。 。
このコンセプトは、ロボットに本体を配置し、部品の位置を 2 つ以上のステーションに配置するためのポジショナーを備えた単純なワークステーションから始まり、部品のロードとアンロードを含む本体の機能が制御されるロボット生産ライン全体に至るまで、ロボット。
今日の現代オートメーションの世界で重要なヘルパーは、ロボットが大きな部品を取り外したり操作したりできるようにするイメージング システムやカメラなどの支援システムであり、広く使用されています。
ただし、ロボットやそのソフトウェアの信頼性、高性能、操作の容易さは、これらのデバイスやシステムが適切に機能するための必須の前提条件です。
生産自動化のレベルと方法は、その種類と規模によって大きく異なります。大量生産および大規模生産では自動ラインの使用が最も正当化され、次に中量生産および少量のバッチおよび単一生産での使用が最も正当化されます。 複雑な自動化 それはコンピューター、CNC 機械、産業用ロボットの出現によって可能になりました。
ベースの上に デジタル制御を備えた技術機器 柔軟な自動製造と呼ばれる産業用ロボット、複数の製品ライン、セクション、ワークショップを組み立てます。
このような柔軟な生産施設を構築するための主な原則はモジュール性です。アジャイルな製造オートメーションは単純なものから複雑なものへと進化しており、独自に設計および実装されています。 フレキシブル製造モジュール (PMM)、それらに基づいて構築されています 柔軟な生産複合体 (HPC) そして最後に 柔軟な自動製造 (HAP).
新世代のロボットは、設置とプログラミングが簡単であると同時に、相互の通信も容易です。
彼らのさらなる発展は、ほぼ放棄された自動生産の創出であり、柔軟な自動生産は、コンピューター設計による製品の生産 (CAD) と、その生産、計画および発送制御 (ACS) の技術的準備によって補完されます。
あらゆる複雑さの柔軟な生産モジュールの主な構造単位は次のとおりです。 ロボット技術複合体 (RTC)これは、付属機器や完全な製品処理サイクル (溶接など) の個別またはグループのメンテナンスを提供する 1 台の産業用ロボットに基づいて、または相互接続された作業を実行する複数の産業用ロボットに基づいて形成できます。
ほとんどの産業用ロボットは多用途性を備えているため、さまざまな種類の生産のためのロボット技術複合体の一部として広く使用できます。
ロボット技術の進歩によりロボットの使用が増加
現在および将来において産業用ロボットが集中的に導入されるのには、さまざまな理由があります。
まず第一に、産業用ロボットとマニピュレーターの開発と広範な導入により、さまざまな技術プロセスと作業を強化し、特に人々にとって困難で危険で有害な状況での、低スキルで単調な肉体労働の使用を排除することができます。 。
今後数年間で、業界は新しいタイプの装置と進歩的な技術の導入を通じて、生産量の大幅な増加を確実にする必要があります。産業における肉体労働の割合は減少しましたが、現在でも世界にはまだ 100 万人が肉体労働に従事しています。
労働条件に関する多数の研究によると、労働者の約 30% が騒音による悪影響を受けており、30% が厳格に規制された体制に従って労働しなければならず、25% が湿気、熱、寒さにさらされており、20% が物理的に不快な姿勢またはそれ以下で働いていることが示されています。煙と煙の状態。 20% は多大な肉体労働を強いられ、15% は夜間労働を強いられています。
これらのストレス要因は、多くの場合、組み合わせて作用します。したがって、労働者の約 40% は 2 つの要因によって同時に影響を受け、約 25% は 3 つ以上の要因によって同時に影響を受けます。したがって、ロボット工学の導入により、重くて有害で退屈な手作業の割合が大幅に削減されます。 (社会的要因).
産業用ロボットは、これまで人間にしか実行できなかった作業を実行できるようになります
さらに、生産の性質も変化し、製品の約 80% が小規模バッチで生産されています。したがって、生産自動化は、小規模生産における労働生産性を向上させるための重要な手段の 1 つになります。 (経済的要因).
ロボット工学により、主に小規模生産において、2 交代勤務および 3 交代勤務の問題を解決し、設備の負荷率と作業のリズムを高め、製品の品質を向上させ、コストを削減することができます。
これにより、質的に新しいレベルに移行するための前提条件が作成されます。これは、迅速な再構成を可能にして、さまざまなシーケンスやアクションの性質で作業を実行し、人間の関与を最小限に抑えて作業できる、柔軟な自動生産システムの作成です。
人間と機械の間にはさらに緊密な関係があり、保護柵なしで協力して作業することが増えています。
産業用ロボットの主な技術的特性は、用途分野とその対象となる生産条件によって決まります。
最新の産業用ロボットの説明と特徴については、次の記事に記載されています。 現代の生産における産業用ロボット と 産業用ロボットの分類
研究によると、産業用ロボットを特定の作業に使用すると、作業シフトに応じて 1 ～ 3 人の労働者の代わりとなり、労働生産性が 60 ～ 80% 向上し、生産準備コストが 45 ～ 50% 削減されることがわかっています。
グループで使用すると、産業用ロボットの効率が大幅に向上します。生産性は少なくとも 3 ～ 5 倍、場合によっては 8 ～ 10 倍向上し、設備投資とメンテナンスのコストが相対的に削減され、生産の強度とリズムが変化します。 、製品の品質が向上し、不良品の数が減少します。
自動車業界は、100 年以上にわたって伝統的な製造を支配してきた組立ラインの代わりに、インテリジェントな製造ソリューションと産業用ロボットを使用して、その道をリードしています。
手作業や重労働を軽減する分野では、ロボットに加えて、最も単純なデバイスにも重要な位置が割り当てられています。 マニピュレーター生産の複雑な機械化の手段として。
環境から人を保護したり、頻繁に機器を積み下ろしたりする必要がない生産現場では、人間のオペレーターが各リンクのドライブを個別に順番にオンにするという特徴を持つ、コマンド制御のマニピュレーターが普及しています。
このようなロボットマニピュレータは、設計が最も単純で比較的安価であり、既存の技術に容易に適合するため、その使用は技術プロセスの変化をもたらさない。多用途性、低コスト、積み下ろし作業の高効率が特徴です。
最新のロボットマニピュレーターは、仕事の世界に新たな機会をもたらします
多くの種類の作業、特に機械の組み立て、建設と仕上げ、吊り上げと輸送、保管と修理は、近い将来、もっぱらマニピュレータの助けを借りて機械化される可能性があります。
計算によると、ロボットマニピュレーターの産業上のニーズを満たすことで、30以上の職業における肉体労働者の数が削減されることになる。内訳は鍵屋が4%、修理工が3人、梱包工が5人、倉庫番が2.5人、運送業者が3人、積込み業者が5人だ。 %
ネットワーク革新の結果、自動化を発見したばかりの製造部門では、ますます多くのロボットが登場しています。この例としては、食品産業、繊維産業、木工産業、プラスチック産業などが挙げられます。
最近まで、標準タイプの産業用ロボットの使用には、多くの安全対策や事故防止対策が講じられていました。この点において、「コボット」とも呼ばれる新しいタイプのロボット (協働ロボット) は、完全に革命的なソリューションです。
協働ロボットの研究開発は当初から安全性と同時に、人間のオペレータがいる作業ラインに統合できる可能性に焦点を当ててきました。
過去 10 年間でさえ、産業用ロボットは危うい状態にありました。しかし、その後現れたのは 協働ロボット…「協力」という言葉の本質は、彼が人々と協力して働くことができることを意味します。
これはどのようなものでしょうか?なぜ危険ではないのでしょうか?ロボットの設計では、衝突を感知するとロボットを即座に停止させる機能を含め、電力と出力を制限することができます。これにはいくつかの方法があります。多くの用途では、このロボットは安全保護なしで使用できます。
現在、ロボット メーカーは、特性の点で最も厳しい要件を満たし、同時に他にも注目すべき多くの利点を備えたタイプのロボットを顧客に提供できます。
- 人間のオペレーターとの同時操作、
- 省スペース、
- 簡単なセットアップ、
- ハイパフォーマンス、
- 正確さ、
- 信頼性。
協働ロボットはまだ新しい。それらの応用の可能性はまだ完全には明らかにされていません。現在、協働ロボットはエレクトロニクス業界で最も広く使用されていますが、その機能は他の業界にもうまく応用されています。柔軟性と使いやすさのおかげで、物流業界やサービス業界でも活躍するでしょう。私たちの調査によると、これらの非製造分野は 2024 年までに協働ロボットの売上の 21.3% を占めるようになるでしょう。私たちのフレンドリーな小型協働ロボットは、他の種類のロボットと比較して大幅に成長する可能性があります。
— Jan Zhang 氏、Interact Analysis CEO
作業者が 1 日に何時間も繰り返しの作業を行う場合、従来の産業用ロボットに必要な安全対策をすべて講じなくても、プログラミングと構成が簡単なため、協働ロボットの交換は多くの場合、比較的短期間で比較的簡単に行えます。
同じ理由で、協働ロボットははるかに手頃な価格であるため (ロボットのコストが低いだけでなく、ロボットセル機器の保守と構成に必要な時間が不要になるため、設置コストも低くなります)、そのため正当化が容易です。経済的に。
このようなロボットの導入に成功した最良の例は、複数の CNC マシンを使用した技術プロセスなど、同じタイプのプロセスを実行する複数のステーションがある生産施設です。
現時点では、ロボット工学の創造と実装は産業発展の優先分野の 1 つとして認識されるべきです。
産業用ロボットの開発・生産には千社以上の企業が取り組んでいます。大手企業は軒並み産業用ロボットへの投資を始めている。これらの製品に特化した新しい会社や、産業用ロボットの導入仲介会社も誕生しています。
すべての先進国では産業用ロボットに関する国家協会が設立されており、一部の国ではこの分野の研究が国家プログラムのランクに引き上げられています。
ロシアでは、ロボット市場の発展、国際関係の拡大、ロボットの普及を目的とした全国ロボット市場参加者協会（NAURR）が設立された。