Przyszłość przemysłu – roboty i automatyzacja

Robotyzacja i automatyzacja pracy to naturalne procesy, które występują w coraz większej liczbie przedsiębiorstw. Wbrew pozorom nie oznaczają one jednak pełnego zautomatyzowania stanowisk i co za tym idzie, braku potrzeby zatrudniania ludzi. Celem ma być wsparcie pracowników w ich działaniach oraz zwiększanie ich możliwości i potencjału. Przypuszcza się, iż roboty pojawią się w każdej gałęzi przemysłu. Nie będą to jednak typowe układy mechaniczne, z jakimi mamy do czynienia obecnie, ale inteligentne urządzenia, za pomocą których uda się szybciej i efektywniej realizować zamierzone cele. Współpraca człowieka oraz maszyny może wpłynąć nie tylko na zwiększenie wydajności pracy, ale również poprawę jej jakości.

Czym jest Przemysł 4.0?

W odniesieniu do procesu robotyzacji i automatyzacji, z którym mamy do czynienia już teraz, bardzo często używa się określenia Przemysł 4.0, oznaczającego czwartą rewolucję przemysłową. Jest ona bezpośrednio związana z wykorzystaniem w procesach produkcyjnych robotów przemysłowych oraz zintegrowaniu pracy człowieka i maszyny. Co więcej, koncepcja dotyczy przetwarzania danych oraz wdrażania nowych technologii. Przemysł 4.0 wiąże się także z digitalizacją produkcji, która będzie polegać na połączeniu ze sobą urządzeń oraz systemów, m.in. poprzez Internet. W ten sposób możliwa będzie również szybka analiza danych produkcyjnych, których ilości są olbrzymie. Duża zmiana zajdzie także w procesach związanych z zarządzaniem produkcją. Rewolucja przemysłowa ma doprowadzić do odejścia od procesów liniowych oraz tradycyjnych sposobów zarządzania na rzecz procesów nieliniowych oraz rozbudowanej sieci połączeń. Z jakimi zmianami jeszcze wiąże się ta koncepcja?

• Autonomiczne działanie systemów, które będą zmieniać swoją strukturę oraz funkcje.
• Produkcja stanie się bardziej elastyczna, spersonalizowana, a co za tym idzie, będzie obarczona mniejszymi kosztami.
• Wykorzystanie nowych technologii, takich jak chmury obliczeniowe, druk przyrostowy, szeroko zakrojona analiza Big Data, sztuczna inteligencja oraz roboty współpracujące.

Powstanie inteligentnych fabryk

Z terminem Przemysł 4.0 bezpośrednio związane są inteligentne fabryki. Mają one wykorzystywać systemy cyber-fizyczne, zupełnie nowe metody organizacji produkcji oraz tzw. Internet Rzeczy. Ostatni termin jest często określany jako „Internet przyszłości” i wiąże się z danymi wytwarzanymi przez wszystkie smart-przedmioty, którymi otaczamy się każdego dnia. Mają one bowiem zostać wykorzystane w taki sposób, aby maksymalnie usprawniały życie człowieka. Wartość rynku Internetu Rzeczy nieustannie się powiększa, co jest bezpośrednio związane ze wzrostem wydatków na technologie smart, szczególnie w branżach gospodarstwa domowego. Możliwości, jakie niesie ze sobą ta technologia, są wykorzystywane już teraz, m.in. w systemach kierowania ruchem w miastach, co wpływa na zmniejszenie korków, czy w gospodarce wodnej. Czym jednak mają wyróżniać się inteligentne fabryki?

• Personalizacja produktów.
• Zminimalizowanie udziału pracowników w procesach wytwarzania.
• Wyeliminowanie tradycyjnych taśm montażowych i linii produkcyjnych na rzecz autonomicznych wózków transportowych.
• Wykorzystanie tagów RFID, czyli specjalnych chipów, które przechowują i wysyłają dane za pomocą fal radiowych. Dzięki ich umieszczeniu na produktach możliwe będzie automatyczne dobieranie narzędzi przez obrabiarki.
• Wykorzystanie Internetu Rzeczy w celu monitorowania procesów produkcyjnych oraz kontrolowania zużycia energii, co pozwoli na lepsze zoptymalizowanie produkcji i poprawę wydajności.

Obecnie pojęcie „inteligentnej fabryki” nie jest do końca znane i rozumiane, zwłaszcza w takim zakresie jak przedstawiony powyżej. Coraz więcej firm produkcyjnych deklaruje jednak, iż wykorzystują pewne elementy i technologie związane właśnie z tym aspektem Przemysłu 4.0.

Porównanie rozwoju automatyzacji i robotyzacji w Polsce i na świecie

Według badań przeprowadzonych przez Instytut Prognoz i Analiz Gospodarczych z 2019 roku szacuje się, iż na świecie pracuje ponad 2 miliony robotów przemysłowych. Liderami w tej kwestii są Chiny, które w 2021 roku mają posiadać ponad 1/3 wszystkich robotów przemysłowych na świecie. W kontekście rynku europejskiego najwięcej maszyn trafiło do Niemiec. Jak na tym tle wygląda Polska? Dotychczas w naszym kraju pojawiło się i zostało wdrożonych ponad 11 tysięcy jednostek. Porównując gęstość robotyzacji, można stwierdzić, iż na 10 tysięcy pracowników zatrudnionych w przemyśle w naszym kraju przypada 36 robotów, na 10 tysięcy pracowników w Europie zaś przypada 106 robotów. Popyt na inteligentne maszyny rośnie z roku na rok, co wynika nie tylko z ogólnego trendu, ale również z rosnącej świadomości właścicieli przedsiębiorstw dotyczącej zalet robotyzacji. Największe zapotrzebowanie wykazuje przemysł motoryzacyjny. Może to tłumaczyć, dlaczego to właśnie nasi zachodni sąsiedzi wiodą pod tym względem prym w Europie. Za ogólny wzrost sprzedaży robotów odpowiada jednak sektor elektryczny i elektroniczny. Trzecie miejsce zajmuje z kolei razem ujęty przemysł hutniczy, metalowy oraz maszynowy. Coraz większe zapotrzebowanie wykazuje także sektor chemiczny oraz przemysł spożywczy. Jak zostało już wspomniane, najwięcej robotów znajduje się na rynku azjatyckim – w pierwszej kolejności w Chinach, następnie Japonii oraz Korei Południowej. Kolejne miejsca zajmują Stany Zjednoczone oraz Niemcy.

Robotyzacja w Polsce

Pomimo niskiego poziomu robotyzacji w naszym kraju zauważalna jest tendencja wzrostowa. Wskaźnik gęstości robotyzacji rośnie, jednak zbyt wolno w porównaniu do innych regionów oraz krajów, nawet tych o zbliżonym stopniu rozwoju takich jak Czechy czy Słowacja, które osiągnęły już europejski poziom. W Polsce największy popyt na roboty wykazuje przemysł motoryzacyjny, następnie przemysł chemiczny oraz produkcja metali i przemysł maszynowy. Z czego wynika niskim poziom robotyzacji w krajowych przedsiębiorstwach?

• Niska skala produkcji, co przekłada się na brak konieczności wprowadzenia procesów związanych z robotyzacją.
• Specyficzny profil produkcyjny, w którym roboty nie są potrzebne.
• Nieuwzględnienie robotyzacji w planach rozwoju przedsiębiorstwa.
• Bariery finansowe.
• Brak potrzeby rozwijania procesów produkcyjnych.

Przeprowadzone badania pokazują, iż w sporej liczbie przedsiębiorstw przemysłowych robotyzacja w ogóle nie jest brana pod uwagę. Właściciele firm często z góry zakładają, iż jest ona całkowicie zbędna, bez dokonywania jakichkolwiek analiz. Takie podejście w dużej mierze wynika z braku wiedzy na temat korzyści, jakie niesie ze sobą cały proces, oraz stereotypów krążących na temat robotów przemysłowych. Warto jednak zauważyć, iż wprowadzenie jednostek w wielu firmach nie jest uzasadnione ekonomicznie. Ze względu na małą skalę produkcji, która w pełni odpowiada popytowi ze strony rynku, obecny system jest wystarczający. W tym przypadku nie tylko nie zostałby wykorzystany potencjał robotyzacji, ale również doszłoby do znacznego wydłużenia okresu zwrotu z inwestycji.

Korzyści wynikające z procesów robotyzacji i automatyzacji w przemyśle

Wykorzystanie robotów przemysłowych w przedsiębiorstwie niesie ze sobą wiele zalet, zarówno w odniesieniu do firmy, jak i pracownika. Jedną z największych korzyści jest możliwość zastąpienia człowieka w miejscach, gdzie narażone jego zdrowie, a niejednokrotnie nawet życie. W tym przypadku można wymienić chociażby spawalnie przemysłowe, gdzie roboty są skutecznie wykorzystywane już od wielu lat. Dzięki temu przedsiębiorstwa mogą liczyć nie tylko na bardzo wysoką jakość wytwarzanych elementów, ale również bardzo wysoką wydajność. To z kolei przekłada się na optymalizację i ujednolicenie procesów oraz znaczne ograniczenie kosztów. Pracownicy nie są zaś narażeni na szkodliwe procesy. W tym kontekście zadania, których charakter jest nie tylko niebezpieczny, ale również nużący i trudny, są wykonywane przez roboty, z kolei pracownicy mogą skupić się na zarządzaniu produkcją. Jakie korzyści robotyzacji i automatyzacji można wskazać w odniesieniu do innych branż?

Wzrost produkcji oraz produktywności

Jest to jedna z najczęściej wskazywanych korzyści dla przedsiębiorstw. Wynika ona z możliwości zwiększenia mocy wytwórczych. Jedną z cech charakterystycznych dla robotyzacji jest brak przestojów oraz przyspieszenie procesów, co bezpośrednio wpływa na wzrost produkcji. Robotyzacja pozwala także na lepsze wykorzystanie aktywów będących w posiadaniu przedsiębiorstwa, co przekłada się na lepszą produktywność.

Autonomiczne wózki transportowe w magazynie.

Zmniejszenie kosztów produkcji

Korzyść związana ze spadkiem kosztów produkcji jest bezpośrednio związana z poprawą produktywności. Dzięki procesom automatyzacji spada jednostkowy koszt wytwarzania elementów, ze względu na mniejsze zużycie surowców oraz przyspieszenie procesów. Co więcej, robotyzacja umożliwia monitoring procesów wytwórczych, a co za tym idzie, szybkie identyfikowanie strat oraz kosztów.

Wzrost sprzedaży produktów oraz poprawa konkurencyjności firmy

Jednymi z najważniejszych czynników wpływających na decyzję o zakupie konkretnego produktu jest jego jakość oraz cena. Dzięki robotyzacji przedsiębiorstwa mogą nie tylko poprawić jakość oferowanych wyrobów, ale również dzięki zmniejszeniu kosztów produkcji zaoferować atrakcyjniejszą cenę. Co więcej, inteligentne fabryki mogą wytwarzać produkty personalizowane, odpowiadające preferencjom klientów. To z kolei wpływa na zwiększenie konkurencyjności firmy, która ma szansę stworzyć unikalną ofertę na rynku. Dodatkowo przedsiębiorstwa, które wdrożyły procesy związane z automatyzacją i robotyzacją, są w stanie szybciej reagować na zmiany, jakie zachodzą na rynku, dopasowując się do jego wymogów.

Kontrola nad cyklem życia produktu i lepsze dopasowywanie się do potrzeb klientów

Dzięki zastosowaniu m.in. wspomnianych już tagów RFID przedsiębiorstwo ma możliwość śledzenia cyklu życia wytworzonego przez siebie produktu na każdym etapie – zarówno produkcji, transportu, serwisowania, jak i recyklingu. Co więcej, nawet na etapie użytkowania przez klienta produktu będzie przekazywał dane dotyczącego parametrów oraz stanu technicznego. Dzięki możliwości pozyskania informacji o sposobach korzystania z produktów możliwe będzie ich ulepszenie oraz jeszcze lepsze dopasowywanie do potrzeb przyszłych użytkowników.

Technologie przyszłości

Przemysł 4.0 wiąże się z wykorzystaniem nowych i nieustannie rozwijających się technologii, które umożliwią wdrażanie zmian w przedsiębiorstwach – zarówno tych dotyczących metod wytwarzania, jak i zarządzania produkcją oraz informacjami.

Sztuczna inteligencja w przemyśle

Automatyzacja i robotyzacja to dwa procesy, których pojawienie się w przemyśle na szerszą skalę jest nieuniknione. Nie oznacza to jednak, iż maszyny mają wyprzeć człowieka, stanowiąc dla niego konkurencję, której nie da się pokonać. Eksperci przekonują, iż zwiększenie udziału robotów w procesach produkcyjnych będzie wymagać większego wsparcia pracowników. Inteligentne maszyny mają być wyposażone w specjalne sensory, dzięki którym będą w stanie gromadzić dane na temat wykonywanej przez nie pracy. W ten sposób uda się przewidzieć pojawienie się awarii oraz zoptymalizować proces produkcji. Co więcej, dzięki zastosowaniu nowoczesnych technologii, roboty będą w stanie się uczyć i rozwiązywać bardzo złożone problemy, a także podejmować decyzje.

Roboty współpracujące

Coraz większą popularnością cieszą się roboty współpracujące, które wyróżniają się niezwykle zaawansowanymi układami sterowania. Mogą nie tylko szybko wdrażać się w zadania, ale również być przeprogramowane. Mają one współpracować z człowiekiem, wykonując najbardziej czasochłonne i problematyczne zadania. Ich największą zaletą jest i będzie łatwość wdrażania się w procesy oraz brak konieczności posiadania przez pracowników specjalistycznej wiedzy dotyczącej programowania maszyn.

Chmury obliczeniowe

Pozwalają na zdalne przechowywanie i przetwarzanie danych oraz dokonywanie obliczeń. Umożliwia to łatwe skalowanie systemów oraz obniżenie kosztów operacyjnych. Przedsiębiorstwa nie będą musiały już ponosić wydatków związanych z zakupem sprzętu i oprogramowania, a także jego konfiguracją. Chmury obliczeniowe udostępniają ogromne ilości zasobów na żądanie w krótkim czasie. Przedsiębiorstwa mogą liczyć na zapewnienie takiej mocy obliczeniowej, przepustowości i magazynu, jakie są w danym momencie niezbędne.

Big Data

Wspomniane już ogromne zbiory danych pozyskiwane przez inteligentne urządzenia będą wykorzystywane w przemyśle do optymalizacji procesów, identyfikowania błędów oraz czerpania informacji. W tym celu firmy będą stosować zaawansowaną analitykę oraz algorytmy sztucznej inteligencji. Cenne dane staną się jednym z kryteriów wpływających na przewagę konkurencyjną przedsiębiorstw, zapewniając im stały wzrost.

Wpływ robotyzacji i automatyzacji na zatrudnienie pracowników

Jednym z najbardziej kontrowersyjnych aspektów robotyzacji i automatyzacji jest wpływ obu procesów na rynek pracy. Kwestia ta nie jest jednoznaczna i należy analizować ją w różnych aspektach. Z jednej strony, ze względu na wzrost wydajności siły roboczej, firmy mają coraz mniejsze zapotrzebowanie na pracowników. Z drugiej strony pojawia się konieczność zatrudnienia osób, które będą obsługiwać maszyny. Co więcej, ogólny wzrost gospodarczy wynikający z wprowadzenia robotyzacji dodatkowo powoduje wzrost popytu na pracowników. W tym ujęciu ciężko stwierdzić pozytywny lub negatywny wpływ procesów automatyzacji na rynek pracy. Dostrzegalne są również zmiany o charakterze jakościowym. Robotyzacja sprawia, iż potrzebne są osoby w nowych obszarach wykonujące innej niż do tej pory działania związane z obsługą maszyn. Pracownicy są więc zmuszeni do podnoszenia swoich kwalifikacji. Niedobory wykwalifikowanej siły roboczej są jedną z większych barier związanych z prowadzeniem działalności. Problem ten występuje już teraz i w kolejnych latach może się pogłębiać.

Jak kształtuje się przyszłość przemysłu?

Z uwagi na rosnący popyt na roboty przemysłowe w skali światowej, można przyjąć, iż głównym czynnikiem konkurencji w najbliższym okresie będzie wykorzystanie technologii związanych z Przemysłem 4.0. Dodatkowo obniży się możliwość konkurowania zatrudnianiem taniej siły roboczej. Chcąc rozwijać procesy robotyzacji i automatyzacji w polskim przemyśle, kluczowe jest szerzenie wiedzy na temat korzyści, jakie z nich wynikają, oraz obalanie stereotypów. Warto zaznaczyć, iż roboty przemysłowe są jedynym ratunkiem dla wielu firm zmagających się z niedoborem pracowników. Co więcej, doświadczenia przedsiębiorstw, które wdrożyły tego typu procesy, pokazują, iż jest to dobry kierunek, wpływający na konkurencyjność rynkową. Robotyzacja i automatyzacja wpływa także na zmianę metod zarządzania produkcją, co ma ścisły związek z wykorzystywaniem Big Data. Transformacja jest nieunikniona i dzieje się na naszych oczach. Przedsiębiorstwa, które szybko dostrzegą stojące za nią możliwości, mają szansę zyskać przewagę i zdobyć pozycję lidera.