Roboty przemysłowe – jak działają i kiedy warto wdrożyć to usprawnienie?

Roboty przemysłowe rewolucjonizują współczesną produkcję, zwiększając precyzję i wydajność przedsiębiorstwa. Zastosowanie zaawansowanych mechanizmów automatyzacji pozwala na optymalizację procesów produkcyjnych. Wdrożenie tych rozwiązań przynosi wymierne korzyści – zarówno ekonomiczne, jak i związane z jakością gotowych wyrobów.

Czym są roboty przemysłowe i jak funkcjonują w środowisku produkcyjnym?

Robot przemysłowy stanowi automatycznie sterowaną, programowalną maszynę manipulacyjną o wielu stopniach swobody. Zgodnie z normą ISO 8373, która je definiuje, urządzenia te charakteryzują się wielozadaniowością i możliwością wykonywania precyzyjnych ruchów. Podstawową cechą odróżniającą roboty produkcyjne od innych maszyn jest programowalność, dzięki której można zmienić zakres wykonywanych zadań bez modyfikacji konstrukcji mechanicznej. Typowy robot przemysłowy składa się z manipulatora (ramienia), kontrolera sterującego oraz narzędzia roboczego dostosowanego do konkretnych zadań.

Najważniejsze parametry charakteryzujące roboty przemysłowe to: 

• liczba osi sterowanych (zwykle od 2 do 7);
• udźwig (od kilku kilogramów do nawet kilku ton);
• zasięg ramienia;
• prędkość ruchu;
• dokładność pozycjonowania. 

Każda z tych cech wpływa na zakres zastosowań i efektywność robota w konkretnych procesach produkcyjnych. Odpowiedni dobór parametrów technicznych do specyfiki danej produkcji stanowi kluczowy element planowania inwestycji w robotyzację.

Rodzaje robotów produkcyjnych – różne typy urządzeń

W zależności od rodzaju energii używanej do poruszania członami roboty przemysłowe dzielą się na pneumatyczne (wykorzystujące sprężone powietrze), hydrauliczne (z płynem hydraulicznym jako nośnikiem energii) oraz elektryczne (wyposażone w silniki elektryczne). Obecnie najpopularniejsze są rozwiązania elektryczne, oferujące optymalną kombinację precyzji, wydajności i łatwości sterowania. Zaawansowane modele robotów wyposażone są dodatkowo w systemy wizyjne, które pozwalają na identyfikację i lokalizację obiektów w przestrzeni roboczej.

Jednak klasyfikacja robotów przemysłowych opiera się głównie na ich strukturze kinematycznej:

• roboty przegubowe (antropomorficzne) posiadają wszystkie osie obrotowe, co zapewnia dużą swobodę ruchów i wszechstronność zastosowań;
• roboty kartezjańskie charakteryzują się ruchem w trzech prostopadłych osiach, co sprawdza się w zadaniach transportowych;
• istnieją również roboty cylindryczne (z jednym zespołem obrotowym i dwoma liniowymi);
• roboty sferyczne (z dwoma zespołami obrotowymi);
• roboty typu SCARA, zoptymalizowane pod kątem szybkości i precyzji montażu.

Współczesne roboty przemysłowe znajdują zastosowanie w praktycznie każdej gałęzi produkcji. W przemyśle motoryzacyjnym wykorzystywane są do spawania, montażu i lakierowania. Branża elektroniczna korzysta z nich przy precyzyjnym montażu podzespołów. W przemyśle spożywczym i farmaceutycznym roboty zapewniają sterylność i powtarzalność procesów pakowania. Coraz częściej spotyka się je również w branży meblarskiej, metalowej oraz tworzyw sztucznych.

Korzyści z wdrożenia robotów przemysłowych w procesie produkcyjnym

Wdrożenie robotów przemysłowych przynosi wielowymiarowe korzyści dla przedsiębiorstwa. Znaczący wzrost wydajności stanowi bezpośredni efekt automatyzacji, gdyż roboty pracują szybciej, dokładniej i bez przerw odpoczynkowych. Redukcja czasu produkcji przekłada się na zwiększenie mocy wytwórczych zakładu oraz skrócenie terminów realizacji zamówień. Niebagatelnym atutem jest poprawa powtarzalności i jakości wyrobów, co minimalizuje ilość braków i reklamacji.

Aspekt ekonomiczny wdrożenia robotów przemysłowych obejmuje nie tylko zwiększenie wydajności, ale również zmniejszenie kosztów operacyjnych. Redukcja zatrudnienia na stanowiskach monotonnych i niebezpiecznych pozwala na lepsze wykorzystanie potencjału ludzkiego w zadaniach kreatywnych i nadzorczych. Automatyzacja procesów produkcyjnych zmniejsza także zużycie materiałów i energii, co generuje dodatkowe oszczędności. W dłuższej perspektywie przekłada się to na obniżenie kosztów jednostkowych wyrobu.

Automatyzacja procesów produkcyjnych przy pomocy robotów przemysłowych

Automatyzacja procesów produkcyjnych stanowi kompleksowe podejście do optymalizacji wytwarzania, w którym roboty przemysłowe odgrywają kluczową rolę. Wdrożenie automatyzacji wymaga szczegółowej analizy istniejących procesów, identyfikacji wąskich gardeł oraz określenia potencjalnych obszarów do robotyzacji. Pomocne w tym będzie zaawansowane oprogramowanie dla produkcji od TOMAI Factory System. Kluczowym aspektem jest integracja robotów z istniejącymi maszynami i systemami informatycznymi, co umożliwia płynny przepływ informacji i materiałów przez cały łańcuch produkcyjny.

Nowoczesne rozwiązania w zakresie automatyzacji produkcji wykraczają poza pojedyncze stanowiska zrobotyzowane, tworząc kompleksowe linie produkcyjne z minimalnym udziałem człowieka. Integracja robotów z systemami transportu wewnętrznego, magazynami automatycznymi oraz systemami planowania produkcji pozwala na stworzenie elastycznych komórek wytwórczych, adaptujących się do zmiennych potrzeb rynkowych. Rezultatem jest znaczący wzrost efektywności całego przedsiębiorstwa, a nie tylko poszczególnych procesów.

Jak zwróci się inwestycja w robota przemysłowego?

Podstawowym kryterium oceny opłacalności inwestycji w roboty przemysłowe jest czas zwrotu poniesionych nakładów – warto poszerzyć ten czynnik także o wskaźnik opłacalności inwestycji (ROI) oraz analizę rentowności netto. Składowe analizy ekonomicznej obejmują koszty zakupu robota, jego instalacji, integracji z istniejącymi systemami, szkolenia personelu oraz bieżącego utrzymania. Drugą stronę równania stanowią korzyści finansowe, takie jak oszczędności na kosztach pracy, zmniejszenie ilości braków, zwiększenie wydajności oraz potencjalne przychody wynikające z podniesienia jakości produktów i skrócenia czasu realizacji zamówień.

Praktyczne doświadczenia firm wdrażających robotyzację wskazują, że średni czas zwrotu z inwestycji wynosi od kilku miesięcy do trzech lat. Istotny wpływ na ten parametr ma specyfika branży, liczba zmian produkcyjnych, możliwość redukcji zatrudnienia oraz potencjał zwiększenia wydajności. W przypadku prostych aplikacji, takich jak paletyzacja czy obsługa maszyn, zwrot następuje zwykle szybciej niż przy złożonych procesach wymagających zaawansowanej integracji systemów.

Od czego zacząć planowanie robotyzacji w przedsiębiorstwie?

Pierwszym krokiem w planowaniu robotyzacji powinno być przeprowadzenie szczegółowej analizy procesów produkcyjnych pod kątem ich potencjału do automatyzacji. Identyfikacja operacji powtarzalnych, monotonnych lub niebezpiecznych dla człowieka stanowi punkt wyjścia do określenia priorytetowych obszarów wdrożenia robotów przemysłowych. Kluczowe znaczenie ma współpraca różnych działów przedsiębiorstwa: produkcji, utrzymania ruchu, jakości oraz finansów, co pozwala na wieloaspektową ocenę potencjalnych korzyści i ryzyk.

Kolejnym etapem jest wybór odpowiedniego dostawcy robotów i integratorów systemu. Warto rozważyć współpracę z firmami posiadającymi doświadczenie w danej branży oraz referencje z podobnych wdrożeń. Dobrą praktyką jest przygotowanie szczegółowej specyfikacji wymagań oraz przeprowadzenie testów koncepcji przed finalną decyzją inwestycyjną. Należy również uwzględnić kwestie serwisu, dostępności części zamiennych oraz możliwości rozwoju systemu w przyszłości.

Skuteczne wdrożenie robotów przemysłowych wymaga kompleksowego podejścia, obejmującego nie tylko aspekty techniczne, ale również organizacyjne i ludzkie. Zaangażowanie pracowników oraz odpowiednia komunikacja celów i korzyści płynących z robotyzacji zwiększa akceptację zmian i minimalizuje potencjalny opór. Kluczowe znaczenie ma właściwe przeszkolenie personelu w zakresie obsługi, programowania i bieżącego utrzymania robotów, co pozwala na pełne wykorzystanie ich potencjału.