Robot bude chodiť po fabrike, vidieť a sám odhalí možnú poruchu [Trend]

PUBLIKOVANÉ 28. jún 2018

S automatizáciou začínal pred takmer dvadsiatimi rokmi v čase, keď ešte neboli k dispozícii počítačové programy na simulovanie pohybu robotov. Z kartónových škatúľ si preto vystrihli makety zváracích klieští a simulovali ich pohyb v priestore, aby sa nezrazili. V dnešnej dobe, keď na jednej linke v karosárni automobilky pracuje naraz tristo robotov, je už takéto riešenie nemožné. Juraj Čapek, ktorý vedie spoločnosť Matador Automation, ktrá patrí do priemyselnej skupiny Matador, vysvetľuje, že pri navrhovaní robotických liniek využívajú tiež 3D tlač a pracujú aj na riešeniach založených na umelej inteligencii a strojovom učení.

* Aké sú dnes hlavné trendy v oblasti automatizácie?
Slušne sa rozbiehajú vizuálne systémy, keď dáte robotu zrak. Máme patentované riešenia, ktoré ideme nasadzovať. Kým robot nemal „oči“, museli ste mať presné palety, aby chodil na presné a preň známe miesta. Teraz je to len tak, že mu vyčleníte priestor, kde bude mať komponenty, a on si ich nájde sám rovnako ako človek. Predtým to boli slepé systémy, kde nastal problém, ak chýbal komponent na danom mieste.

* Hovorí sa aj o 3D tlači na výrobu prototypov nástrojov.
Áno, využívame to pri kolaboratívnych robotoch. Pri nich si na 3D tlačiarni vytlačíme rôzne nástroje na uchopovanie, lebo tie musia byť z takého materiálu, aby nezranili človeka pri kontakte. V začiatkoch sme to robili len v rámci vývoja, keďže proces vývoja nástrojov bol zdĺhavý. Konštruktér niečo skonštruoval, spravil výkres, kúpili sme materiál, dali sme to vyrobiť a o dva týždne sme po dodaní zistili, že je to zle. Kúpili sme vtedy 3D tlačiareň, namodelovali si nástroj, cez noc vytlačili a na druhý deň sme už vedeli, čo je zle a čo zlepšiť. Najprv sme to nechceli nasadiť do firiem, ale pri testovaní sme to využili a už dva roky to funguje. Raz za pol roka vymeníme tieto plastové komponenty, čo stojí pár eur.

* Veľa sa hovorí o umelej inteligencii a strojovom učení. Je to smer, ktorý sa dá v automatizácii uplatniť?
Určite, preto sme sa mu začali venovať. Vyvíjame vlastný produkt, ktorý začíname testovať. Ide o softvér, ktorý nahráme do našich liniek a bude sa snažiť robiť predikciu údržby a porúch na zariadeniach. Budeme brať všetky dáta z robotov, zbierame ich do databáz a cez neurónové siete chceme, aby sa tento systém učil rozpoznávať, ak sa začne niečo kaziť. Šéfovi údržby potom príde na mail upozornenie, že robot má problém a mal by ho cez odstávku vymeniť, aby nezastavil na tri hodiny linku. Máme už potvrdené, že firmy budú mať ochotu do tohto investovať. Chceme si to postaviť ako druhú biznisovú nohu, ktorá bude vyvíjať takéto smart aplikácie. Hlavne chceme, aby sa náš softvér učil na prípadoch, ktoré sa stanú, a vedel následne predikovať, čo sa môže stať. Nechceme sa pozerať len na roboty, ale na celé výrobné linky vo fabrikách. Budeme sledovať všetky periférie. To sú už digitálne technológie a tieto ich hodnoty chceme čítať a ďalej zhromažďovať.

* Je možné v budúcnosti vďaka umelej inteligencii navrhovať linky, kde samy stroje budú navrhovať lepší výrobný postup ako človek?
Toto všetko sa má odhaliť už v predvýrobnej fáze, vtedy, keď sa linka navrhuje a robia sa simulácie. Nemyslím si, že na výrobnej linke si robot povie, čo by bolo lepšie. Firmy, ktoré dodávajú simulačné softvéry, už určite pracujú na takýchto systémoch. Podieľame sa aj na ich vývoji, keďže ako Matador Automation sme veľký integrátor.

* A čo pohyblivé roboty, ktoré budú schopné premiestňovať sa po halách?
Je to ďalší krok, keď už aj základné obsluhovanie linky, ako je dovoz materiálu, chceme ponúkať tak, aby to robil robot. Umiestnime robot na mobilnú platformu, ktorá sa dokáže pohybovať po fabrike bez toho, aby tam boli magnetické pásky. Máme pripravený koncept, keď ich budeme navigovať cez virtuálnu realitu. Je to ďalší vývojový krok, aby sme vedeli zabezpečiť aj základné obsluhovanie liniek automatizovane. Robot pôjde do automatizovaného skladu, dostane skrutky, nity, lepidlo a dokáže ich vymeniť na linke. Pevne verím, že do troch rokov budeme schopní ponúkať to ako overené industriálne riešenie.

* Smerujete k výrobnej hale, kde už nebude potrebný človek?
Viem si predstaviť, že o pár rokov budeme schopní takúto halu postaviť. Budú tam maximálne dvaja ľudia, ktorí budú len dozerať na výrobu. Už z terajšej hĺbky poznania si myslím, že to ide, len je to veľmi veľká investícia. Technické možnosti to umožňujú. Je to však presne, ako keď prišli prvé počítače a boli veľmi drahé. Dnes za tristo eur kúpite smartfón, ktorý má väčší výkon. Je to teda len otázka ceny.

* Rastie aj záujem o kolaboratívne roboty, ktoré dokážu spolupracovať s človekom bez toho, aby boli oddelené nejakou klietkou?
V ich prípade sme očakávali väčší dopyt. Automobilky aj iní zákazníci sa k tomu stavajú stále dosť zdržanlivo. Je to spôsobené cenou týchto robotov a ich technickými obmedzeniami. Kolaboratívny robot, aby bol bezpečný, sa môže pohybovať maximálnou rýchlosťou 250 milimetrov za sekundu. Normálny priemyselný robot jazdí rýchlosťou dva metre za sekundu. Máme už riešenia s týmito robotmi vo firmách, ale očakával som väčší boom. Cena kolaboratívnych robotov klesla za posledné dva roky o 35 percent, ale stále je dvojnásobná oproti klasickým robotom. Ak pôjde ešte trochu nižšie, už to začne mať zmysel pre firmy.

* Ako sa zmenilo odvetvie automatizácie za tie dve desaťročia, odkedy v ňom pôsobíte?
Veľmi sa zrýchlilo. Kedysi sme robili projekty dva roky. Ak dnes projekt trvá rok, je to super. Je v tom zahrnutý vývoj, konštrukcia, simulácia, výroba, inštalácia aj štart výroby. Preto sa nasadzujú nové technológie a softvér, ktoré umožňujú virtuálne navrhovanie. Kedysi sa jednotlivé fázy robili postupne, teraz sa to robí súčasne.

* Ako je na tom Slovensko z hľadiska automatizácie?
Zo strany firiem je určite väčší dopyt. My sme však špecifickí, pretože na Slovensko smeruje len dvadsať percent našich projektov. Ostatné umiestnime v Nemecku a Česku. Na Slovensku je totiž ešte stále podiel miezd na celkových nákladoch firiem nižší ako v Nemecku. Návratnosť je tým v Nemecku kratšia. U nás robíme projekty väčšinou do sesterských závodov Matadoru.

* Nechcete sa orientovať aj na projekty pre malé a stredne veľké slovenské firmy?
Nie, robíme komplexné riešenia hlavne pre automobilky. Najviac nám sedia projekty, kde nasadzujeme 150 až 250 robotov. Ak mám projekt za pätnásť miliónov eur, potrebujem na to dvoch projektových manažérov. Keď mám projekt za 500-tisíc eur, potrebujem jedného. Neodmietame menšie projekty, ale skôr sa sústreďujeme na segmenty, kde je vyššia pridaná hodnota. Sú to kolaboratívne roboty a nové technológie, kde pomocou 3D kamery dokážeme náhodne usporiadané objekty vyberať s robotom a manipulovať s nimi. Pre českú automobilku Škoda pripravujeme automatizáciu pracoviska, kde sa triedia rôzne dielce a posielajú na opracovanie. Dnes tam sedí človek, ktorý ich celý deň vyberá, triedi a dáva na dopravníkový pás. Po novom tam nebude jeden človek a jedna debna, ale tri debny a jeden robot, ktorý bude zásobovať osem strojov.

* Sú odvetvia, ktoré sú viac vhodné pre automatizáciu, a iné, ktoré je ťažké automatizovať alebo pri nich neprinesie želaný výsledok?
Vždy je to o tom, koľko výrobkov a v akej hodnote vyrobíte. Z toho vyplýva, že automobilový priemysel je najvhodnejší. Vyrábate obrovské množstvo kusov produktov, ktoré sa predávajú za vyššie ceny. Ak investícia do robotizácie zvarovne vyjde na sto miliónov eur a za šesť až sedem rokov sa v nej vyrobia skoro dva milióny áut, celá zvarovňa má na cene auta podiel 50 až 60 eur v závislosti od ceny. Už len keď vyrobíte milión áut, sto eur v každom aute je len automatizácia. Pri cene auta okolo 17-tisíc eur je to zanedbateľná suma.

* Ako sú na tom napríklad pekárne? Je to segment, kde sa dá automatizácia využiť?
Určite sa dá, ale skôr tam vidím priestor pre jednoúčelové automatizované stroje. Pekárne alebo firmy v potravinárskom priemysle môžu využiť roboty na balenie výrobkov a manipuláciu. Robot, ktorý by sypal múku a na konci vyberal rožky alebo chlieb, si neviem predstaviť. Je to o návratnosti. Musí to byť naozaj silný partner, ktorý má možnosť významne investovať a zároveň má veľký objem výroby.

* Koľko je v súčasnosti návratnosť pri investícii do automatizácie?
Niektorí naši zákazníci rátajú rok a pol, ale väčšinou je to dva, prípadne dva a pol roka. V začiatkoch automatizácie to pritom boli tri až štyri roky.

* Je ešte priestor ďalej skracovať návratnosť?
Tým, že rastie cena pracovnej sily, je to na hrane. Keď rastú mzdové náklady vo výrobe, rovnako rastú aj náklady na vývoj robotizovaných liniek. Nerastú len platy operátorov, ale musíte zdvíhať platy aj vo svojom odvetví.

* Aký podiel na celkových nákladoch predstavujú mzdy vo vašom odvetví?
Myslím, že je to tak 30 percent. Najväčšie náklady sú na nákup hardvéru. Ceny robotov klesali, ale viacerí dodávatelia nám oznámili, že zvyšujú ceny aj napriek rastúcemu dopytu. Dôvodom je rast cien vstupných materiálov. Ide o nárast o dve-tri percentá, ale pri tých objemoch, aké robíme my, sú to už veľké peniaze.

* Ako by mala postupovať firma, ktorá sa rozhodne automatizovať výrobu?
Určite si treba premyslieť, aká je variabilita produkcie, ako často sa mení výrobný program. Čím máte väčšiu variabilitu výrobkov, tým je to náročnejšie a drahšie. Malosériová a vysoko variabilná výroba je absolútne nevhodná na automatizáciu, tam je človek nevyhnutný. Vstupuje do toho aj úroveň strojného vybavenia. Ťažko začnete k 50-ročným strojom pripájať digitálne technológie a roboty.

* Aké sú hlavné dôvody, pre ktoré sa firmy rozhodnú automatizovať výrobu?
Nedostatok zamestnancov. Škoda mala kedysi automatizáciu na úrovni 30 až 40 percent, teraz sú na 88 percentách. Sú to radikálne zmeny, ktoré sú odpoveďou na to, že na trhu už nie sú kvalifikovaní zamestnanci.

* Akých ľudí potrebujú firmy, ktoré sa rozhodnú automatizovať?
Potrebujú vzdelanejších a kvalifikovanejších ľudí, ktorí si vedia poradiť s bežnými prevádzkovými problémami. Nemusí ich byť však tak veľa ako výrobných zamestnancov. Dnes sa firmy pozerajú na investície do automatizácie cez čísla a tie hovoria jasne. Často, keď sme u zákazníkov, kde sa robí menšia automatizácia, nás prosia, aby sme ľuďom nehovorili, čo ideme robiť.

* Prečo?
Bežní ľudia sa boja. Je to spôsobené neznalosťou celej problematiky. Je mi jasné, že nie všetci ľudia disponujú schopnosťami ovládať roboty. Potom je na hlbšie zamyslenie, ako sa bude vyvíjať táto spoločnosť ďalej. Teraz však firmy zápasia s opačným problémom, keď nemajú ľudí. Preto sa automatizuje. Navyše rastie aj dopyt. Ľudia by pritom nikdy nevyrobili 1 300 áut denne, vďaka automatizácii to možné je.

* Akých ľudí teda bude priemysel potrebovať pri postupnom raste automatizácie?
Myslím si, že každý priemerne inteligentný človek sa dokáže bez problémov naučiť bežnú obsluhu automatizovanej linky. My naše riešenia vyvíjame tak, aby bolo ich ovládanie jednoduché a intuitívne. Netreba na to vysokoškolákov. Mladí ľudia dnes bez problémov vedia ovládať smartfóny či tablety. Ani deti nikto neučí, ako ich používať, pretože je to intuitívne. Rovnako sa dokážu naučiť ovládať aj roboty. Preprogramovať robot je už dnes jednoduché. Dokážeme v priebehu týždňa vyškoliť ľudí na to základné ovládanie. Nikdy nepôjdu hlboko do našich softvérov, čo ani nechceme, lebo by to mohli rozladiť.

* Je teda automatizácia aj odpoveďou na nezáujem mladých ľudí robiť v priemysle?
Nikto podľa mňa nechce robiť monotónnu a namáhavú prácu. V Škode ideme nahradiť pozíciu, kde človek sedí celý deň na stoličke, donesú mu dve obrovské debny plné dielcov, ktoré majú štyri až päť kilogramov, a nerobí nič iné, len ich berie a dáva na pás. Nikto z mladých to nebude chcieť robiť. Generácia, ktorá je ešte ochotná to robiť, už odchádza. Automatizácia je nevyhnutnosť. Nerobil by som z toho strašiaka, že nahradí ľudí. Tí budú robiť kvalifikovanejšiu robotu.

* Odlišuje sa Slovensko od iných krajín, pokiaľ ide o automatizáciu výroby?
V Česku postupuje automatizácia rýchlejšie. U nás je to problematickejšie z pohľadu návratnosti. Česká pracovná sila je drahšia. V Nemecku sa pri nasadzovaní automatizovaných riešení nepozerá len na návratnosť, ale veľkú rolu zohráva aj ergonómia. Nemecko má aj pod vplyvom odborov prísnejšiu legislatívu, pokiaľ ide o ergonómiu pracovných pozícií ako v iných štátoch EÚ. Je jasne povedané, ktorú pracovnú pozíciu nemôže človek vykonávať osem hodín denne. Alebo je absolútne neergonomická pre človeka. V Rusku je to zase úplne inak. Keď sme robili jeden projekt automatizácie výroby, bolo presne predpísané, koľko ľudí musí pri danej linke zostať pracovať. Bolo to okolo 70 ľudí. Museli sme linku navrhnúť tak, aby sme to splnili. Hoci by sme to vedeli spraviť s pätnástimi zamestnancami. Vychádza to už z politiky krajiny, ktorej sa my prispôsobíme. Keď mi niekto povie, že chce, aby na linke robilo päťdesiat ľudí, tak to spravíme. Ale keď chce niekto vyrábať čo najlacnejšie, spravíme to čo najefektívnejšie.

* Čo hovoríte kritikom automatizácie, ktorí tvrdia, že roboty berú ľuďom prácu?
Zažil som ešte obdobie, keď boli ručné zvarovne a ľudia vdychovali škodlivé látky. Automatizáciou neberieme ľuďom prácu, nahrádzame ich tam, kde je to pre nich nebezpečné. Sú pohyby a činnosti, ktoré človek nedokáže zvládnuť. Ak by sme mali stavať linky v ergonomickej výške a polohe pre človeka, boli by veľmi veľké a drahé. Robot sa dokáže natiahnuť pod auto a zvárať či montovať v absolútne neergonomickej polohe pre človeka. Jednotlivé fabriky koncernu Volkswagen zase majú interné hodnotenie, kde medzi sebou súťažia v tom, ako dokážu odstrániť takéto pozície.
---
Juraj Čapek (43) vyštudoval odbor aplikovaná mechanika na Strojníckej fakulte Slovenskej technickej univerzity v Bratislave. Začínal v nemeckom výrobcovi robotov Kuka. Po návrate na Slovensko v roku 2011 nastúpil do spoločnosti Matador Industries na pozíciu riaditeľa divízie priemyselnej automatizácie a od roku 2013 sa stal aj členom predstavenstva firmy. Keď koncom predminulého roka Matador odčlenil činnosti spojené s vývojom, návrhom a výrobou robotizovaných pracovísk do samostatnej firmy Matador Automation, Juraj Čapek sa stal jej riaditeľom a konateľom. Zároveň pôsobí aj ako podpredseda predstavenstva Matador Industries.
---
Vizuálne systémy, keď dáte robotu zrak, sa rozbiehajú
Malosériová a vysoko variabilná výroba je nevhodná na automatizáciu