Kai mašinos atėjo į gamyklą
Prisimenu, kaip vaikystėje lankiausi tėvo darbe – nedidelėje baldų gamykloje. Tada ten dirbo gal trisdešimt žmonių, kurie rankomis pjaudavo, šlifavo, lakavo. Praėjus dvidešimčiai metų ta pati gamykla įdarbina vos dešimt žmonių, bet gamina tris kartus daugiau baldų. Magija? Ne, tiesiog automatizacija ir robotika.
Gamybos automatizacija nėra koks nors naujas reiškinys – ji prasidėjo dar pramoninės revoliucijos laikais, kai garo mašinos pradėjo keisti rankų darbą. Bet tai, kas vyksta dabar, yra visiškai kito lygio. Šiuolaikinės gamyklos primena gerai surepetuotą orkestrą, kur kiekvienas instrumentas žino savo partiją, o dirigentas – kompiuteris – koordinuoja visą procesą.
Automatizacija paprasčiausiai reiškia, kad užduotis, kurią anksčiau atlikdavo žmogus, dabar atlieka mašina ar sistema. Tai gali būti labai paprasta – pavyzdžiui, konvejeris, kuris pats veža detales iš vieno darbo posto į kitą. Arba sudėtinga – robotas, kuris atpažįsta defektus, priima sprendimus ir net mokosi iš klaidų.
Robotai – ne tik iš fantastinių filmų
Kai sakome „robotas”, dauguma įsivaizduoja kažką panašaus į humanoidinius androidinius padarus iš filmų. Tikrovė gamyboje atrodo visai kitaip. Pramoninis robotas dažniausiai yra mechaninė ranka su keliais sąnariais, kuri gali judėti labai tiksliai ir pakartoti tuos pačius judesius tūkstančius kartų be klaidos.
Pirmieji pramoniniai robotai atsirado dar 1960-aisiais. „Unimate” – taip vadinosi pirmasis iš jų – dirbo General Motors gamykloje ir perkėlinėjo karštas metalo detales. Jis svėrė beveik toną ir buvo programuojamas naudojant magnetinę juostą. Palyginti su šiuolaikiniais robotais, tai buvo kaip palyginti pirmąjį mobilųjį telefoną su šiuolaikiniu išmaniuoju.
Šiandien pramoniniai robotai gali būti labai įvairūs. Yra šešių ašių manipuliatoriai, kurie gali pasiekti bet kurį tašką savo darbo zonoje. Yra delta robotai – tie greičiausieji, kurie atrodo kaip apversta piramidė ir gali rūšiuoti ar pakuoti produktus neįtikėtinu greičiu. Yra kolaboraciniai robotai arba „cobotai” – jie specialiai sukurti dirbti šalia žmonių be apsauginių tvorų.
Kaip visa tai veikia praktiškai
Įsivaizduokite automobilių gamyklą. Čia robotai atlieka daugybę užduočių, kurios anksčiau būtų pareikalavusios šimtų darbuotojų. Viršutinėje linijoje robotai suvirina automobilio kėbulą – jie daro tai taip greitai, kad žmogaus akis vos spėja sekti. Kibirkštys šoka visomis kryptimis, bet robotams tai nerūpi – jie dirba pagal iš anksto suprogramuotą trajektoriją, kuri apskaičiuota iki milimetro.
Toliau kėbulas keliauja į dažymo kamerą. Čia irgi dirba robotai, nes dažų garai žmogui kenksmingai. Robotas purkšia dažus tolygiu sluoksniu, kontroliuodamas ne tik rankos judėjimą, bet ir dažų srautą, spaudimą, atstumą iki paviršiaus. Rezultatas – idealiai nudažytas automobilis be sąnaudų dažams ir be rizikos darbuotojų sveikatai.
Bet robotai – tai tik viena automatizacijos pusė. Kita pusė – tai visos tos sistemos, kurios valdo procesus. Jutikliai, kurie stebi temperatūrą, spaudimą, vibraciją. Kompiuterinė rega, kuri tikrina kokybę greičiau ir tiksliau nei bet kuris žmogus. Dirbtinis intelektas, kuris analizuoja duomenis ir optimizuoja gamybą.
Programuojamieji loginiai valdikliai – gamybos smegenys
Jei robotai yra gamybos rankos, tai programuojamieji loginiai valdikliai (PLC) yra jos smegenys. Tai specialūs kompiuteriai, sukurti dirbti pramonės sąlygomis – ten, kur dulkėta, drėgna, vibruoja, kinta temperatūra.
PLC veikia labai paprastai, bet efektyviai. Jis nuolat skaito signalus iš jutiklių (ar mygtukas paspaustas, ar detalė vietoje, ar temperatūra tinkama), vykdo programą ir siunčia komandas vykdymo įrenginiams (įjunk variklį, atidaryk vožtuvą, sustabdyk konvejerį). Visa tai vyksta milijardinėmis sekundės dalimis.
Pavyzdžiui, butelių pildymo linijoje PLC koordinuoja dešimtis procesų vienu metu. Jis seka, ar buteliai teisingai stovi, ar pildymo galvutės švarios, ar užpildymo lygis teisingas, ar kamšteliai tinkamai užsukti. Jei kažkas ne taip – linija sustoja, o operatorius gauna pranešimą, kas konkrečiai nutiko.
Kai robotas dirba kartu su žmogumi
Ilgą laiką robotai buvo atskirti nuo žmonių apsauginėmis tvoromis. Priežastis paprasta – pramoninis robotas yra stiprus ir greitas, jis gali sužeisti žmogų. Bet pastaraisiais metais atsirado nauja robotų karta – kolaboraciniai robotai arba cobotai.
Cobotai turi įmontuotus saugos mechanizmus. Jie jaučia pasipriešinimą – jei susiduria su žmogumi, nedelsiant sustoja. Jie dirba lėčiau nei įprasti pramoniniai robotai, bet tai kompensuoja jų lankstumas. Cobotą galima lengvai perprogramuoti, perkelti į kitą vietą, išmokyti naujų užduočių.
Mačiau, kaip nedidelėje elektronikos gamykloje cobotas dirba šalia surinkėjos. Ji įdeda detales į plokštę, o robotas jas prisukia – greitai ir tiksliai. Anksčiau ši moteris visą dieną sukdavo varžtus, dabar ji atlieka sudėtingesnę užduotį, o robotas – monotonišką. Abiejų našumas išaugo, o darbuotoja sako, kad nebeskaudą riešo.
Dirbtinis intelektas gamyboje – ne fantastika
Šiuolaikinė gamybos automatizacija vis labiau remiasi dirbtiniu intelektu. Tai nebėra tik paprastas programavimas „jei-tai-tada”. Dabar mašinos mokosi, atpažįsta šablonus, priima sprendimus.
Kompiuterinė rega su dirbtinio intelekto algoritmais gali tikrinti produktų kokybę geriau nei žmogus. Sistema analizuoja tūkstančius paveikslėlių per minutę, ieškodama defektų, įtrūkimų, spalvos nukrypimų. Ir ne tik ieško – ji mokosi, kas yra defektas, o kas – normalus gamybos variantas.
Prognozuojamoji priežiūra – dar viena sritis, kur dirbtinis intelektas keičia žaidimo taisykles. Jutikliai stebi įrangos būklę – vibraciją, temperatūrą, suvartojamą energiją. Dirbtinio intelekto algoritmai analizuoja šiuos duomenis ir gali numatyti, kada mašina gali sugesti. Tai leidžia atlikti priežiūrą iš anksto, nesulaukiant gedimo, kuris sustabdytų visą gamybą.
Viename pramoniniame objekte, kurį lankiau, dirbtinis intelektas analizuoja visų variklių vibracijas. Sistema pranešė, kad viename variklyje atsiranda neįprastas virpesių šablonas. Techninės priežiūros komanda patikrinę rado, kad guolis pradeda dėvėtis. Jį pakeitė suplanuotai, per savaitgalį, o ne tuomet, kai jis būtų visiškai sugedo darbo metu, sustabdydamas gamybą ir sukeldamas nuostolių.
Ką tai reiškia darbuotojams
Dažniausias klausimas apie gamybos automatizaciją – ar robotai atims darbus? Atsakymas sudėtingesnis nei taip ar ne. Taip, kai kurie darbai išnyksta. Bet atsiranda naujų.
Anksčiau gamykloje reikėjo daug nekvalifikuotų darbininkų, kurie atlikdavo monotoniškas užduotis. Dabar reikia mažiau žmonių, bet jie turi būti kvalifikuotesni. Reikia technikų, kurie prižiūri robotus. Reikia programuotojų, kurie juos programuoja. Reikia inžinierių, kurie projektuoja automatizuotas sistemas. Reikia duomenų analitikų, kurie interpretuoja gamybos duomenis.
Mačiau šį perėjimą savo akimis. Vienas pažįstamas dirbo paprastu staklininku. Kai jo gamykla automatizavosi, jam pasiūlė mokytis. Jis baigė kursus ir dabar prižiūri kelis CNC stakles bei robotus. Uždirba daugiau, darbas įdomesnis, nors pripažįsta, kad pradžioje buvo sunku.
Svarbu suprasti, kad automatizacija nebūtinai reiškia žmonių išstūmimą. Dažnai ji reiškia žmonių ir mašinų bendradarbiavimą, kur kiekvienas daro tai, ką geriausiai moka. Robotai – monotoniškas, tikslias, pavojingas užduotis. Žmonės – tas, kurioms reikia kūrybiškumo, sprendimų priėmimo, lankstumo.
Ateities gamykla jau čia
Kalbant apie gamybos ateitį, dažnai minimas terminas „Pramonė 4.0” arba ketvirtoji pramoninė revoliucija. Tai reiškia visišką gamybos skaitmeninimą, kai fizinis ir virtualus pasauliai susijungia.
Šiuolaikinėje gamykloje kiekviena mašina, kiekvienas robotas, kiekvienas produktas gali būti sujungtas į bendrą tinklą. Tai vadinama daiktų internetu (IoT). Duomenys renkami realiu laiku, analizuojami, naudojami sprendimams priimti. Gamykla tampa „protinga” – ji pati optimizuoja procesus, prisitaiko prie pakitusių sąlygų, praneša apie problemas.
Skaitmeniniai dvyniai – dar viena įdomi koncepcija. Tai virtualus gamyklos ar gamybos linijos modelis, kuris tiksliai atspindi realybę. Prieš įdiegiant pakeitimus tikroje gamykloje, galima juos išbandyti skaitmeniniame dvynyje. Tai taupo laiką, pinigus ir mažina riziką.
Lankiausi vienoje pažangioje gamykloje, kur visa gamyba valdoma iš centrinio valdymo centro. Didžiuliuose ekranuose – realaus laiko duomenys apie kiekvieną gamybos liniją. Matosi, kiek produktų pagaminta, kokia kokybė, koks įrangos efektyvumas. Jei kažkur atsiranda problema, sistema automatiškai perspėja ir net siūlo sprendimus.
Bet gal įdomiausias dalykas – ši gamykla gali gaminti individualius produktus masinės gamybos kaina. Kiekvienas produktas gali būti šiek tiek kitoks, pritaikytas konkrečiam užsakymui, o gamybos linija automatiškai persikonfigūruoja. Tai buvo neįmanoma anksčiau, kai masinė gamyba reiškė visiškų kopijų gamybą.
Kaip pradėti automatizuoti gamybą
Jei esate įmonės savininkas ar vadovas ir galvojate apie automatizaciją, štai keletas praktinių patarimų iš tikros patirties.
Pirma, nepradėkite nuo robotų. Pradėkite nuo procesų analizės. Supratimas, kaip tiksliai veikia jūsų gamyba, kur yra sąnaudų, kur kyla problemos – tai pagrindas. Dažnai paaiškėja, kad prieš automatizuojant reikia optimizuoti procesus. Automatizuoti neefektyvų procesą reiškia tik greičiau gaminti blogai.
Antra, ieškokite „mažai kabančių vaisių” – užduočių, kurias automatizuoti santykinai lengva ir pigu, bet kurios duos greitą rezultatą. Tai gali būti paprasta medžiagų transportavimo automatizacija, paprastas robotas pakavimui, automatinė kokybės kontrolė. Maži laimėjimai sukuria pagrindą didesniems žingsniams.
Trečia, investuokite į žmones. Geriausia technologija neveiks, jei darbuotojai jos nesupranta ar bijo. Mokykite, įtraukite juos į automatizacijos procesą, klausykite jų nuomonės. Dažnai darbuotojai, kurie kasdien dirba su procesais, turi geriausių idėjų, ką ir kaip automatizuoti.
Ketvirta, pradėkite nuo pilotinio projekto. Neautomatizuokite visos gamyklos iš karto. Pasirinkite vieną liniją ar procesą, išbandykite, pasimokysite iš klaidų, o tada plėskite toliau. Tai mažina riziką ir leidžia mokytis darbo eigoje.
Penkta, neužmirškite lankstumo. Gamyba keičiasi, produktai keičiasi, rinkos keičiasi. Automatizacija turėtų būti lanksti, kad galėtumėte prisitaikyti. Kartais geriau investuoti į šiek tiek brangesnę, bet lankstesnę sistemą, nei į pigią, bet negailestingai fiksuotą.
Kai technologija tarnauja žmonėms
Automatizacija ir robotika gamyboje nėra tikslas savaime. Tai priemonė pasiekti tikslus – gaminti efektyviau, geresnės kokybės, saugiau, tvarios. Geriausi automatizacijos projektai yra tie, kurie gerina ne tik gamybos rodiklius, bet ir žmonių gyvenimą.
Mačiau gamyklą, kur robotai perėmė sunkiausias ir pavojingiausias užduotis. Darbuotojai nebeprivalo kelti sunkių krovinių ar dirbti dulkėtoje, triukšmingoje aplinkoje. Traumų skaičius sumažėjo beveik iki nulio. Žmonės dirba priežiūros, kontrolės, optimizavimo darbus – įdomesnius ir saugesnius.
Automatizacija leidžia gaminti kokybiškai ir konkurencingai net šalyse su aukštomis darbo sąnaudomis. Tai reiškia, kad gamyba nebemigravoja į pigiausios darbo jėgos šalis, o gali likti arčiau rinkų, arčiau klientų. Tai sukuria darbo vietas, net jei kitokias nei anksčiau.
Svarbiausia suprasti, kad automatizacija ir robotika – tai įrankiai. Kaip ir bet kuris įrankis, jie gali būti naudojami gerai arba blogai. Geriausias rezultatas pasiekiamas tada, kai technologija derinama su žmogaus kūrybiškumu, patirtimi, supratimu. Kai robotai atlieka tai, ką geriau atlieka mašinos, o žmonės – tai, ką geriau atlieka žmonės. Kai technologija tarnauja žmonėms, o ne atvirkščiai.
Gamybos ateitis nėra be žmonių. Ji yra apie žmones ir mašinas, dirbančius kartu, kiekvienas darydamas tai, kas jam geriau sekasi. Ir tai, kas vyksta dabar gamyklose visame pasaulyje, rodo, kad ši ateitis jau čia.