Nove tehnologije poenostavljajo avtomatizacijo

Medtem ko industrijske robote poznamo desetletja, so nedavni preboji na področju umetne inteligence, strojnega učenja in inženiringa naredili robote eksponentno učinkovitejše pri njihovem delu. Današnji roboti so prisotni v skoraj vseh panogah. Razvoj pametnih in sodelujočih robotov pa namiguje, da jih lahko v prihodnje pričakujemo tudi v naših domovih.

Poglejmo, kje smo. Kombinacija starajočega se prebivalstva in porasta avtomatizacije v proizvodnih (in vseh drugih) podjetjih močno vpliva na svetovno gospodarstvo. V številnih državah se soočajo s pomanjkanjem delavcev, zato se roboti vse pogosteje uporabljajo za zapolnjevanje vrzeli, ki jih za seboj pustijo delavci, ko se upokojijo, oziroma nadomeščanje delavcev, ki jih ni – v proizvodnji, skladiščih, celo pisarnah. Po študiji, ki jo je izvedel MIT, so roboti danes bolj razširjeni v krajih, kjer se prebivalstvo hitreje stara, kar velja tako za ZDA, Japonsko kot Slovenijo – ta trend naj bi se nadaljeval tudi v prihodnje.

Avtomatizacija in robotizacija se ne ustavljata. Ocene Svetovnega gospodarskega foruma kažejo, da bi avtomatizacija lahko dvignila globalno rast produktivnosti do 1,4 odstotka letno, kar bi pomenilo znatne dobičke podjetij, ki jo uporabljajo. Medtem ko se države spopadajo s pomanjkanjem delavcev srednjih let za kvalificirana delovna mesta in fizična dela, industrija išče rešitve drugje. Vedno več podjetij stavi na robote za avtomatizacijo ročnih opravil in jih uvaja. Ta trend se bo v prihodnjih letih še pospešil, ko bo vedno več podjetij ugotovilo, kaj vse je mogoče početi z roboti – varno in zanesljivo, predvsem pa skorajda brez prekinitev.

Roboti so povsod okoli nas

Ta hip po svetu deluje okoli štiri milijone robotov, njihove številke pa vsako leto postavijo nov rekord – še nikoli niso upadle. Povpraševanje po robotih poganjajo tako klasične industrijske aplikacije kot številne vznemirljive tehnološke inovacije. Zakaj so tako priljubljeni v industriji, ni težko ugotoviti – so zmogljivi, zanesljivi, predvidljivi, natančni, se ne pritožujejo, ne potrebujejo malic in dopustov itd., predvsem pa so malodane vsako podjetje, ki jih uporablja, pozitivno presenetili s svojo res dolgo življenjsko dobo, saj se tudi po več desetletjih tlake bistveno ne upehajo – če so le vzdrževani.

Globalna industrija robotike naj bi leta 2027 dosegla 43,3 milijarde dolarjev prihodkov. Azija ta hip nadzoruje več kot tretjino prihodkov v svetu robotike in naj bi svoj delež še okrepila. Zanimivo pa je, da je bila lani Evropa vodilna v svetu po prihodkih od robotov za komercialne storitve. Evropska podjetja so s storitvenimi roboti ustvarila kar 6,8 milijarde dolarjev prihodkov. Raziskava podjetja Statista sicer ugotavlja, da nameravajo proizvodna podjetja v naslednjih petih letih vložiti kar četrtino svojega kapitala v industrijsko avtomatizacijo, s čimer se bo v proizvodnih okoljih razmerje 71 : 1 med ljudmi in roboti še nadalje zmanjšalo.

Po svetu deluje okoli štiri milijone robotov, njihove številke pa vsako leto postavijo nov rekord – še nikoli niso upadle.

Umetna inteligenca in strojno učenje

Trend uporabe umetne inteligence v robotiki in avtomatizaciji še naprej narašča. Pojav generativne umetne inteligence odpira nove rešitve v svetu robotike. Ta podmnožica umetne inteligence je specializirana za ustvarjanje nečesa novega iz stvari, ki se jih je naučila z usposabljanjem, in so jo popularizirala orodja, kot je ChatGPT. Proizvajalci robotov zato že razvijajo generativne vmesnike, ki jih poganja umetna inteligenca, vse s ciljem, da uporabnikom, tudi tistim, ki niso vrhunski inženirji, omogočijo bolj intuitivno programiranje robotov z uporabo naravnega jezika namesto programske kode. Delavci v proizvodnji tako ne bodo več potrebovali posebnih veščin programiranja za izbiro in prilagajanje robotovih gibov in nalog.

Potem je tu še napovedna umetna inteligenca, ki analizira podatke o robotovih zmogljivostih, s čimer lahko precej dobro napove njegovo prihodnje stanje in kondicijo druge opreme. Podjetja se lahko zato s pravočasnim vzdrževanjem, z izogibanjem preobremenitvi in s podobnimi ukrepi izognejo številnim nepotrebnim stroškom, ki sicer spremljajo klasično proizvodnjo. Predvideno vzdrževanje lahko proizvajalcem prihrani stroške izpadov strojev. V industriji avtomobilskih delov naj bi vsaka ura nenačrtovanega izpada stala več kot milijon evrov – vsaj tako ocenjuje Sklad za informacijsko tehnologijo in inovacije. To kaže na ogromen potencial prihranka stroškov zaradi prediktivnega vzdrževanja. Algoritmi strojnega učenja lahko analizirajo podatke več robotov hkrati ter izvajajo optimizacijo njihovega vzdrževanja oziroma prilagoditve avtomatizirane robotske linije. V splošnem velja, da več podatkov kot ima algoritem strojnega učenja na voljo, bolje deluje. In proizvodne linije z roboti so navadno polne najrazličnejših podatkov …

Humanoidni roboti

Robotika je priča pomembnemu napredku t. i. humanoidov oziroma humanoidnih robotov, zasnovanih za opravljanje širokega nabora nalog v različnih okoljih. Človeku podobna zasnova z dvema rokama in dvema nogama omogoča prilagodljivo uporabo robota v delovnih okoljih, ki so bila dejansko ustvarjena za ljudi, zato se lahko humanoidni robot toliko bolj enostavno integrira v okolje, npr. v obstoječe skladiščne procese in infrastrukturo.

Kitajsko ministrstvo za industrijo in informacijsko tehnologijo (MIIT) je pred kratkim objavilo podrobne cilje na ravni države za množično proizvodnjo humanoidov do leta 2025. MIIT napoveduje, da bodo humanoidi zelo verjetno postali še ena prebojna tehnologija, podobna računalnikom ali pametnim telefonom, ki bi lahko spremenila način, kako proizvajamo dobrine, in močno vplivala na življenje ljudi. Zaradi mogočega vpliva humanoidov na različne panoge gospodarstva so ti vsekakor vznemirljivo področje razvoja, vendar največji izziv (za zdaj) ostaja nerešen – kako jih bo sprejela množica ljudi. A trendi v Aziji kažejo, da prehod vendarle ne bo zelo grob, saj se ljudje humanoidnih robotov, ki jih ogovarjajo na letališčih, v trgovskih središčih in na ulicah pospešeno privajajo – prav nič jih ne moti, če jim ti servirajo hrano in pijačo v restavracijah ...

Kakopak bo svojo vlogo pri tem imela tudi matematika. Stroški so ključni dejavnik uspeha slehernega robota in njihovo širše uvajanje v družbo bo prvenstveno odvisno od donosa naložbe. Kaj lahko se zgodi, da bodo že čez nekaj let največja konkurenca humanoidnim robotom v industrijskih in skladiščnih okoljih mobilni manipulatorji. Vsekakor pa je robotika multidisciplinarno področje, kjer se številne tehnologije združujejo in povezujejo, da bi ustvarile inteligentne rešitve za širok spekter nalog. Roboti vseh vrst in oblik bodo kaj hitro iz industrijskih in proizvodnih okolij prešli v storitveni sektor in tako močno vplivali na prihodnost dela.

Sodelujoči roboti za (vedno) nove aplikacije

Sodelovanje med človekom in robotom je danes glavni trend v robotiki. Hiter napredek na področju senzorjev, tehnologij računalniškega vida in pametnih prijemal omogoča robotom, da se v realnem času odzovejo na spremembe v svojem okolju in tako varno delajo skupaj z delavci. Aplikacije sodelujočih robotov ponujajo novo orodje za človeške delavce, saj jih bodisi razbremenjujejo ali pa podpirajo pri opravljanju nalog. Pomagajo lahko pri opravilih, ki zahtevajo dvigovanje težkih predmetov (samostojno ali kot eksoskeletoni), opravljajo ponavljajoče se gibe ali delo v človeku neprijaznih, celo nevarnih okoljih – torej varijo, barvajo, lakirajo ...

Obseg sodelovalnih aplikacij, ki jih ponujajo proizvajalci robotov, se venomer širi. V industriji je zaznati znatno povečanje uporabe t. i. sodelujočega varjenja, ki ga poganja izjemno pomanjkanje usposobljenih varilcev po vsem svetu. Že ta primer kaže, da avtomatizacija ne povzroča »kraj delovnih mest«, temveč ponuja sredstvo za rešitev izziva pomanjkanja kvalificirane delovne sile.

Sodelujoči roboti bodo torej dopolnjevali – in ne nadomestili – naložbe v tradicionalne industrijske robote, ki delujejo pri veliko večjih hitrostih in bodo zato ostali pomembni za izboljšanje produktivnosti kot odgovor na nizke marže proizvodnje najrazličnejših izdelkov. Na trg sodelujočih robotov vstopajo tudi novi konkurenti z zanimivimi pristopi. Mobilni manipulatorji, kombinacija sodelujočih robotskih rok in mobilnih robotov (AMR), torej scenariji rabe, kjer ima sodelujoči robot »šoferja« in zato lahko opravlja več različnih opravil v navezi z več različnimi obdelovalnimi stroji, ponujajo nove primere uporabe, ki bi lahko znatno povečali povpraševanje po sodelujočih robotih.

Mobilni manipulatorji

Mobilni manipulatorji avtomatizirajo naloge dela z materialom v panogah, kot so avtomobilska, logistična in vesoljska industrija. Združujejo namreč mobilnost robotskih platform s spretnostjo manipulatorskih rok. To jim omogoča »krmarjenje« po kompleksnih okoljih in manipuliranje s predmeti, kar je ključnega pomena za številne aplikacije v proizvodnji. Opremljeni s senzorji in kamerami ti roboti, pogosto nameščeni na avtonomne robotske vozičke, opravljajo preglede in vzdrževalna dela na strojih in opremi. Ena najpomembnejših prednosti mobilnih manipulatorjev je njihova sposobnost podpore delavcem iz mesa in krvi ter sodelovanja z njimi, saj lahko tako večjo robotsko celico ali delno avtomatizirano linijo sočasno oskrbujeta in nadzirata tako človek kot robot.

Digitalni dvojčki za digitalni in realni svet

Tehnologija digitalnih dvojčkov se vse bolj uporablja kot orodje za optimizacijo delovanja fizičnega sistema z ustvarjanjem njegove virtualne replike. Ker so roboti vedno bolj digitalno integrirani v tovarnah, lahko digitalni dvojčki uporabijo operativne podatke iz resničnega sveta za izvajanje simulacij in napovedovanje verjetnih rezultatov. Digitalni dvojček obstaja zgolj kot računalniški model, zato ga je mogoče testirati in spreminjati brez varnostnih posledic, hkrati pa prihraniti številne stroške preizkušanja v praksi. Vse eksperimente je mogoče (digitalno) preveriti, preden se rešitev dotakne fizičnega sveta. Digitalni dvojčki tako premostijo vrzel med digitalnim in fizičnim svetom ter so nadvse pomembni za načrtovanje rabe robotov in avtomatizacije – ne le v industriji, temveč tudi v pametnih mestih in nenazadnje domovih. Kamor bodo roboti prej ali slej tudi prišli.