Případová studie

Spolupráce lidí a robotů – automatizace ve výrobě

16.09.2015 10:05:00

Skládají vejce, skenují čárové kódy, sypou housky a balí potraviny do kartonů: lehké roboty mění styl výroby. Bok po boku s lidskými pracovníky vykonávají tato snadno použitelná a konkrétním podmínkám flexibilně přizpůsobitelná robotická ramena monotónní a fyzicky náročnou práci. Automatizace prostřednictvím spolupráce lidí a robotů je inovací, kterou mohou s efektivním vynaložením nákladů provést i malé a středně velké podniky. V potravinářském průmyslu usnadňuje tato inovace působení na velmi nestabilních trzích při současném zachování globální konkurenceschopnosti.


Kdo chce při zachování kvality vyrábět rychleji, precizněji a navíc i flexibilněji, jasně vidí potřebu interních změn. Podmínky mezinárodní konkurence vyžadují přechod na efektivnější výrobní procesy. Tam, kde je problémem nedostatek kvalifikovaných pracovních sil nebo rostoucí výrobní náklady, hledají podniky řešení udržitelné optimalizace. Stále větší počet firem se přitom rozhodne pro nasazení lehkých kolaborativních robotů.

Pomocná ruka ve výrobě
Ten, kdo o průmyslových robotech uvažuje jako o stovky kilogramů těžkých kolosech, které mohou být provozovány pouze za drahými a rozměrnými ochrannými klecemi, se mýlí. Přestože na počátku tisíciletí skutečně mohly roboty takto vypadat, již několik let je na trhu jejich alternativa v podobě malých a lehkých robotů, které lze velmi rychle nasadit do výrobního procesu. Robotická ramena, jako jsou UR3, UR5UR10 dánského výrobce Universal Robots, splňují dnešní požadavky na efektivitu a bezpečnost. Šestiosé roboty s kloubovým ramenem jsou po celém světě vyžívány v řadě průmyslových odvětví, například pro přemisťování produktů nebo při dílčích operacích během balení.


Jelikož lze robotická ramena na jejich rozhraních opatřit různými nástroji podle individuálních požadavků, jsou myslitelné všechny různé způsoby nasazení. Takže například čistí plastové Euro přepravky, pomáhají při paletizaci nebo posypávají a potírají výrobky z těsta solí, olejem a cukrovým roztokem. Po vybavení kamerami a odpovídajícím rozpoznávacím softwarem mohou roboty samostatně třídit zboží nebo rozpoznávat různé značky, podle kterých jsou řízeny jejich další pohyby.

Jádrem inovací je takzvaná spolupráce člověka s robotem. Tyto moderní stroje s certifikací TÜV jsou vybaveny interními regulátory výkonu a až 15 individuálně nastavitelnými bezpečnostními funkcemi. To jim umožňuje, po úspěšně provedené analýze rizik, provoz zcela bez, nebo jen s minimálními ochrannými opatřeními. Roboty pak pracují v bezprostřední blízkosti s lidskými spolupracovníky, které zbavují ergonomicky nevhodných pracovních úloh. To platí především pro opakující se a fyzicky náročné pracovní kroky, které se často vyskytují například při balení potravin a způsobují rostoucí náklady na pracovní sílu a vysokou míru pracovní neschopnosti. Jednu zvláštní, opakující se úlohu automatizoval například švédský výrobce cukru Nordic Sugar. Tři robotická ramena zde pomáhají během produkce s namátkovou kontrolou. Pomocí uchopovače zvedají z váhy kolem 45 000 přepravek se vzorky cukrové řepy a skenují jejich čárové kódy. Díky tomu se mohou zaměstnanci soustředit na jiné oblasti výroby, jako je například optimalizace pracovních procesů.


Snadné ovládání a nízké náklady
Výrobní procesy v potravinářském průmyslu se často vyznačují vysokým výkonem. Aby bylo možné dosáhnout efektivity podnikání nebo dokonce zlepšení produktivity, musí být procesy automatizovány. Jelikož mohou roboty pracovat nepřetržitě, s vysokou konstantní rychlostí, silou a přesností, nabízejí potřebnou spolehlivost. Díky jejich lehké konstrukci lze bez velkého úsilí robotická ramena namontovat nebo je přestavět na nové pracovní úlohy. Vzhledem k jejich kompaktní velikosti je lze provozovat i ve stísněných podmínkách.

Pracovníci jsou navíc i bez znalostí programování, pouze po krátké instruktáži, schopni přizpůsobovat pohyby robotu v běžícím provozu prostřednictvím lehce ovladatelného rozhraní. Nejsou třeba žádné dodatečné náklady na dlouhá školení nebo externí specialisty, kteří by programovali nové pracovní kroky. Podle složitosti nasazení se řídí i doba potřebná k uvedení lehkého robotu Universal Robots do provozu. V některých případech stačí na integraci pouze půl dne. Proto se vyplatí, především u pracovních postupů s nízkou mírou opakování (například při balení časově omezené, speciální edice produktů, robot znovu nastavit, jakmile je třeba, aby plnil novou úlohu. Průměrná doba amortizace činí v současnosti kolem 195 dní, což je nejkratší hodnota v odvětví.

Zkušenosti z praxe
Aby byla zaručena trvale vysoká kvalita potravin, je často nutná i přesnost a jemnost. Například v italské firmě Cascina Italia se denně oloupe a následně zabalí přes 2,5 milionu vajec. Pneumaticky ovládaný robot UR5 je přitom zodpovědný za pečlivé skládání kartonů s deseti vejci do beden, z nichž každá nakonec obsahuje 1 440 vajec. Tímto způsobem robot zabalí přibližně 15 000 vajec za hodinu.

Jako velmi užitečné se ukazuje nasazení robotů i v prostředích se specifickými klimatickými nebo hygienickými podmínkami. Pracují při okolní teplotě od 0 do 50 stupňů Celsia a fungují i v prostředí s nízkou hladinou kyslíku, pro která musejí být lidští zaměstnanci nákladně vybaveni. Stroje jsou hermeticky uzavřeny a mají hladký povrch, na kterém téměř nemůže ulpívat prach a nečistoty. Jestliže je robot vybaven ochranným krytem, může působit i v hygienicky čistých prostorách a manipulovat s jídlem. Jako nástroje lze využít všechny doplňky, splňující specifické nároky daného odvětví.
Závěr

Automatizace je již dnes důležitým prostředkem i pro malé a středně velké podniky, které chtějí zůstat konkurenceschopné tváří v tvář globálním ekonomickým strukturám, snižovat náklady a zvyšovat produktivitu. Řešení s lehkými roboty, které bezpečně pracují společně s lidskými zaměstnanci, otevírají potravinářskému průmyslu nové možnosti. Přebírají opakující se, fyzicky náročné úlohy a nepřetržitě pracují se stejnou efektivitou – a to i za podmínek, za kterých by lidé nebyli schopni odvádět stejný výkon. Roboty přitom nenahrazují lidi, ale spíše zhodnocují jejich práci, když umožňují zaměstnancům pracovat na ergonomicky příjemnějších pracovištích.

Autor: Dieter Pletscher, Area Sales Manager DACH společnosti Universal Robots


Universal Robots vyvíjí a prodává flexibilní a nákladově efektivní průmyslové roboty. Firma se sídlem v dánském Odense, byla v roce 2005 založena s jasným cílem, zpřístupnit robotickou techniku i malým a středně velkým průmyslovým podnikům. První robotická ramena od Universal Robots se začala prodávat v roce 2009. Celosvětově působící síť více než 200 obchodních partnerů dnes prodává roboty ve více než 50 zemích světa. Poté, co v roce 2014 zvýšila firma Universal Robots svůj obrat v porovnání s předchozím rokem o 70 procent a byla schopna zdvojnásobit svůj zisk, převzala v červnu 2015 dánského výrobce robotů za 285 milionů dolarů americká společnost Teradyne.

UR3: Kolaborativní robotická ramena Universal Robots jsou označována podle své nosnosti. Takže UR3, UR5 a UR10 uzvednou až tři, pět nebo deset kilogramů hmotnosti. Nejnovějším modelem řady je UR3, který byl představen na letošním hannoverském veletrhu. Robot pracuje s opakovatelnou přesností 0,1 milimetru a může během celého výrobního procesu trvale vyvinout stejný tlak, aby například vždy naplnil do nádoby stejné množství kapaliny. Všechny jeho otočné klouby mohou rotovat v rozsahu 360°, neomezeně může rotovat i jeho koncový bod pro připojení nástrojů. Mimořádně vysoké jsou i možnosti zabezpečení pro kontakt se lidskými pracovníky. Podle nastavení zastaví UR3 jakýkoli svůj pohyb při působení vnější síly pouhých 50 Newtonů.

Plně automatizovaný pivovar v Podněstří se zrodil v režii české a slovenské spolupráce

↑ nahoru