فوائد الروبوت الصناعي

الروبوتات الصناعية هي أذرع ميكانيكية مزودة بأجهزة استشعار وأجهزة تحكم متصلة بها. يتم تصنيفها إلى ست فئات متميزة حسب تكوين ذراعها: ديكارتي، وقطبي، وأسطواني، وأسطواني، وسكارا، ودلتا، وتتجه العديد من شركات التصنيع إلى الروبوتات كبديل اقتصادي وموفر للوقت للمهام الخطرة والدنيوية التي تتطلب عمالة بشرية. ولكن ما الذي يجب أن تضعه في اعتبارك قبل الاستثمار في أحد هذه الروبوتات؟

التكلفة

قد يكون شراء وتركيب الروبوت الصناعي مكلفًا في البداية؛ ومع ذلك، يمكن أن تكون وفوراتهم على المدى الطويل للمصنعين كبيرة من خلال خفض تكاليف العمالة، وخفض هدر الإنتاج وتحسين جودة المنتج. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للروبوتات الصناعية الوصول إلى البيئات الخطرة أو المعقدة التي لا يمكن للبشر الوصول إليها مما يسمح للشركات بزيادة الإنتاج دون زيادة التكاليف العامة.

وتعتمد تكلفة الروبوتات الصناعية بشكل كبير على تطبيقها؛ فمن المرجح أن تتكبد روبوتات اللحام نفقات أعلى من روبوتات التجميع؛ ومع ذلك، يبلغ متوسط تكلفة الشراء حوالي $250,000. بصرف النظر عن تكاليف سعر الشراء المقدمة، تتكبد الشركات أيضًا نفقات هندسة الأنظمة والعمليات والصيانة التي قد تصل إلى $10,000 سنويًا.

تتطلب روبوتات التصنيع في كثير من الأحيان ملحقات إضافية لأداء مهام معينة، مثل القوابض والقواطع، والتي يمكن أن تتراكم بمرور الوقت عند استخدامها في بيئات قاسية. لذلك، من الأهمية بمكان أن تؤخذ هذه التكاليف الإضافية في الاعتبار عند حساب التكلفة الإجمالية لملكية الروبوتات الصناعية.

يمكن أن ترتفع تكاليف الروبوتات الصناعية أيضًا بسبب مرونتها المحدودة، حيث أن معظمها مصمم لمهمة واحدة محددة وقد يكون تغيير برمجتها مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً؛ وفي الحالات القصوى، قد يتطلب الأمر إعادة تصميم خطوط الإنتاج بالكامل.

مع تزايد انتشار التطبيقات الروبوتية على نطاق واسع في السنوات الأخيرة، تقدر ARK أن التكلفة الإجمالية لامتلاك الروبوت الصناعي ستنخفض بشكل كبير مع مرور الوقت؛ وبحلول عام 2025 من المرجح أن تنخفض التكلفة الإجمالية إلى أقل من 1 تيرابايت و4000 تيرابايت و11000 تيرابايت - أقل بكثير من توقعات مجموعة بوسطن الاستشارية التي تبلغ حوالي 1 تيرابايت و4000 تيرابايت و24000 تيرابايت للروبوت الواحد.

تميل الروبوتات الصناعية إلى أن تكون تكلفتها أقل بكثير من تكلفة العمال البشريين، ومع مرور الوقت، يمكن أن توفر على الشركات مبالغ كبيرة من المال من خلال الاستغناء عن الحاجة إلى الموظفين وتوفير الوقت لمهام أخرى. وعلاوة على ذلك، تعمل الروبوتات بشكل أسرع من نظرائها من البشر مع إنتاج المزيد من المنتجات بشكل أسرع.

الكفاءة

يوفر الروبوت الصناعي للشركات طريقة فعالة لأداء المهام. من خلال زيادة كفاءة الإنتاج وخفض تكاليف التشغيل، تمكّن الأنظمة الروبوتية الشركات من زيادة الأرباح من خلال هذه التكنولوجيا الاستثمارية. وعلاوة على ذلك، توفر موثوقيتها دقة أفضل في البيانات اللازمة لتحديد أوجه القصور في العمليات وتحسينها؛ وعلى عكس البشر، لا تعاني الروبوتات من الإرهاق مثل العمال البشر ويمكنها مواصلة سرعات إنتاجها حتى بين عشية وضحاها.

توفر الروبوتات الصناعية العديد من المزايا عند استخدامها في المساحات الضيقة. فمن خلال توفير المساحة التي كانت ستستخدمها حركة الموظفين، يسمح تعدد استخداماتها بتكثيف وظائف متعددة في عدد أقل من الآلات - مما يوفر المساحة والمال - في حين أن سهولة برمجتها تجعل الروبوتات الصناعية أكثر تنوعًا من الموظفين البشريين.

يمكن تصميم نظام روبوتي عالي الأداء للعمل بأمان في البيئات القاسية أو الخطرة. يمكن أن تساعد الروبوتات القابلة للبرمجة في تجنب المواقف الخطرة والحوادث في مكان العمل؛ بالإضافة إلى ذلك، فهي تعمل بشكل أسرع وأكثر كفاءة من البشر - وهي مثالية للوظائف الخطرة التي تنطوي على مخاطر. علاوة على ذلك، تعمل الروبوتات الصناعية على زيادة الإنتاجية في مصانع التصنيع من خلال القضاء على الأخطاء البشرية - مما يعني أن الشركات تسترد تكاليف الاستثمار في غضون عامين من شراء الروبوتات الصناعية.

ولكن هناك بعض الاعتبارات الهامة التي يجب أن تضعها الشركات في اعتبارها عند اختيار الروبوت الصناعي. أولاً وقبل كل شيء تكلفة الصيانة والتصليح؛ وثانياً عدد المشغلين اللازمين؛ وهذا سيسمح للشركات بتحديد حجم العمل الذي يمكن إنجازه خلال فترة معينة.

يجب أيضًا مراعاة دقة الروبوتات الصناعية وقابليتها للتكرار بعناية. وتعتمد الدقة على مدى دقة معايرة مستشعراتها، بينما يجب أن تتطابق المؤثرات الطرفية مع الأجسام التي يتم التعامل معها للحصول على تجربة مثالية. يمكن أن تساعد المواصفة القياسية ISO 9283 في قياس الدقة وقابلية التكرار بدقة واتساق.

يجب أن تفكر الشركات في إنفاق الأموال على ترقيات البرامج والأجهزة لتحسين أداء الروبوتات الخاصة بها، مثل المعايرة أو تعديلات برامج الصيانة أو الملحقات لتوسيع نطاق الوظائف.

السلامة

يمكن أن يكون الروبوت الصناعي رصيدًا لا يقدر بثمن لأصحاب العمل الذين يتطلعون إلى الحد من المخاطر والمخاطر في مكان العمل. إن تعدد استخدامات هذه الروبوتات يمكّنها من العمل في البيئات الخطرة التي لا يمكن الوصول إليها أو غير العملية بالنسبة للبشر، وأداء مهام دقيقة وشاقة تتطلب الدقة والقدرة على التحمل. كما تقلل الروبوتات الصناعية من مخاطر الإصابات الناتجة عن الإجهاد المتكرر مع زيادة الإنتاجية - مع المساعدة في الوقت نفسه على خفض تكاليف الموظفين من خلال إلغاء الأجور وأقساط التأمين الصحي ونفقات الإجازات المدفوعة الأجر - مما يجعل الروبوتات الصناعية خياراً جذاباً للعديد من شركات التصنيع.

ومع ذلك، تظل السلامة هي الشغل الشاغل لأنظمة الروبوتات. يجب على المؤسسات اتخاذ جميع الخطوات اللازمة لحماية موظفيها عند تركيب واستخدام الروبوتات؛ بما في ذلك اتباع جميع معايير السلامة المهنية المعمول بها وكذلك إدراجها في عمليات تقييم المخاطر.

تنتج حوادث السلامة عادةً عن الأخطاء البشرية وأخطاء التحكم والوصول غير المصرح به والأعطال الميكانيكية وأعطال نظام الطاقة. وغالباً ما تنطوي أيضاً على عدم كفاية التدريب أو الوعي حول أفضل السبل للتعاون مع الروبوتات.

يتألف نظام سلامة الروبوتات الصناعية الفعال من حواجز مادية وعلامات تحذيرية وعلامات على مساحة الأرضية تفصل منطقة العمل عن الروبوتات. وعلاوة على ذلك، يجب أن يتضمن ذلك آلية تسمح بإيقاف التشغيل اليدوي في حالة حدوث عطل في الروبوتات؛ بالإضافة إلى ذلك يجب أن يتضمن متطلبات رمز المرور لتفعيلها ومنعها من العمل في البيئات الخطرة.

يجب أن يتضمن برنامج سلامة الروبوتات الصناعية الفعالة أيضاً الصيانة التنبؤية، والتي تتضمن إجراء عمليات فحص منتظمة لاكتشاف أي مشاكل محتملة قبل أن تصبح مشاكل كبيرة. تعتبر الصيانة التنبؤية أرخص بكثير من عمليات الإصلاح أو إعادة البناء الرئيسية وأقل تكلفة من حيث التوقيت، كما أنها ستقلل بشكل كبير من وقت التعطل بسبب المشاكل الميكانيكية غير المتوقعة.

يجب أيضًا استخدام إجراءات الإغلاق/إيقاف التشغيل عند توصيل الروبوتات بمصادر الطاقة، مما يضمن الإغلاق الآمن عند الحاجة إلى إجراء الصيانة أو الإصلاحات. تحتوي جميع المعدات الكهربائية، بما في ذلك الروبوتات، على طاقة خطرة قد تؤدي إلى وقوع حوادث إذا تم فصلها بشكل غير صحيح عن مصدر الطاقة.

الدقة

يمكن استخدام الروبوت الصناعي في مجموعة من المهام. يتطلب بعضها، مثل الصنفرة وإزالة الأزيز، الدقة لضمان إنتاج منتج خالٍ من الحطام والشوائب في وجهته النهائية. وغالبًا ما يتم تنفيذها على مساحات كبيرة باستخدام أدوات دوّارة، يجب أن تتبع الروبوتات الصناعية مسارات مبرمجة مسبقًا بدقة دون انحراف.

تعتمد الدقة في تشغيل الروبوت على تكوين الذراع ونوع المواد التي تتم معالجتها وظروف التشغيل. هناك عدة طرق لزيادة دقة العمليات الروبوتية؛ قد يؤدي استخدام مستشعرات عالية الدقة أو إجراء تصحيح المسار عبر الإنترنت إلى زيادة الدقة بنسبة تصل إلى 50 في المائة مع زيادة السرعة بنسبة مساوية.

تتمثل إحدى الطرق الفعالة لزيادة دقة الروبوت في استخدام مشفرات زوايا عالية الدقة أو مشفرات دوارة على كل محور. تعطي هذه المستشعرات تمثيلات أكثر دقة لمكان كل محور روبوت أكثر دقة من تمثيلات الأعداد الصحيحة أو الفاصلة العائمة، مما يعوض عن رد الفعل العكسي وتغيرات درجة الحرارة مع تقديم بيانات تتبع أكثر دقة.

تتمثل إحدى طرق زيادة دقة نظام الروبوت في استخدام نموذج جسم جامد لمحاكاة حركات المستجيب الطرفي (EE). يمكنك قياس أو حساب صلابته مباشرة، أو استخدام نقاط في الفضاء الديكارتي كقياسات لتلك الصلابة. على الرغم من أن هذه الطريقة تتطلب الكثير من العمليات الحسابية، إلا أنها توفر نتائج واقعية.

ينطوي النهج البديل لتحسين دقة الروبوت على استخدام مستشعر بصري ثلاثي الأبعاد قائم على الوضعية وخوارزمية تتبع المسار في الوقت الحقيقي. تعمل هذه التقنية على تحسين وضع EE الثابت إلى أقل من 0.05 مم مع تتبع المسار الديناميكي حتى سرعات اللحام بخطأ 0.02 درجة فقط؛ مما يفي بالمعايير الصناعية للدقة عبر مجموعة متنوعة من التطبيقات التي تتضمن الحواف أيضًا.

هناك طريقة رابعة لتحسين دقة الروبوت تتضمن استخدام نموذج مفصل افتراضي ومحلل ديناميكيات متعدد الأجسام. يمكن للنموذج أن يتنبأ بدوران المحاور ومستويات الصلابة للمكونات الرئيسية في الروبوت مثل محركات الدفع وهياكل النقل؛ ومن ثم تقليل الاهتزاز على المحاور الرئيسية وكذلك الانحرافات في مسارات الروبوت إلى داخل المعايير الصناعية.