Geavanceerde robotica 101

Manufacturing Global duikt diep in de toepassing van geavanceerde robotica in de maakindustrie

Vergeleken met hun tegenhangers - conventionele robotica - bieden de mogelijkheden van 'geavanceerde robotica' fabrikanten "superieure perceptie, integreerbaarheid, aanpassingsvermogen en mobiliteit. Deze verbeteringen maken een snellere installatie, inbedrijfstelling en herconfiguratie mogelijk, evenals efficiëntere en stabielere operaties”, legt BCG uit.

Als zodanig implementeren fabrikanten die de strategieën 'fabriek van de toekomst' en 'industrie 4.0' implementeren geavanceerde robotica als een essentieel onderdeel van geavanceerde automatisering. Degenen die geavanceerde robotica omarmen, profiteren van verbeterde fabrieksstructuren en -processen, waardoor de productiviteit en flexibiliteit in de fabriek en in de toeleveringsketen toenemen. "Uit analyse bleek dat het gebruik van geavanceerde robots de conversiekosten tot 15% kan verlagen, en het combineren van geavanceerde robotica met andere technologieën, procesverbeteringen en structurele lay-outwijzigingen kan besparingen tot 40% opleveren", merkt BCG op.

Dus wat maakt robottechnologie 'geavanceerd'?

BCG definieert geavanceerde automatisering als "gedecentraliseerde intelligentie waarmee apparaten en apparatuur autonoom beslissingen kunnen nemen en acties kunnen ondernemen, zonder menselijke tussenkomst." BCG voegt eraan toe dat de technologie uit vier kernelementen bestaat: 

1. Holistische gegevensmodellen (digitale tweelingen) :het leveren van een digitale weergave van producten en het productiesysteem. "Productieapparatuur (zoals geavanceerde robots) heeft toegang tot de modellen om bijvoorbeeld het vereiste pad on the fly te plannen."

2. Cloud-edge infrastructuur: om rekenkracht en opslag naar de randen van het productienetwerk te verplaatsen, en een brug te slaan tussen IT en operationele technologie. “Het stelt producenten in staat om gegevens te verzamelen en deze voor verwerking naar cloudservices over te dragen. Bovendien stelt het processen op de werkvloer in staat zich autonoom aan te passen aan veranderingen in de omgeving.”
3. Gegevensverwerkingstechnologieën: om gegevens van verschillende grootte, type en snelheid om te zetten in zinvolle informatie. "Recente ontwikkelingen in gegevensverwerkingstechnologieën stellen producenten in staat om processen continu te optimaliseren (zoals padplanning)."
4. Werkstroomcontrolesysteem: om alle taken die mensen of apparatuur uitvoeren te synchroniseren. “Efficiënt beheer van de gehele workflow vereist de digitale verbinding of integratie van zowel machines als menselijke werknemers. Configuraties van werkstroomcontrolesystemen zullen waarschijnlijk evolueren van gecentraliseerde architecturen naar gedecentraliseerde.”

Waarom zouden fabrikanten geavanceerde robotica moeten gebruiken?

Met de huidige marktwaarde van geavanceerde robotica in de productie van in totaal 16,6 miljard dollar in 2020, die naar verwachting met nog eens 2 miljard dollar zal stijgen tot 18,6 miljard dollar in 2021, is het duidelijk dat de digitalisering van de activiteiten waarde biedt voor wereldwijde fabrikanten.

Enkele van de vele voordelen die kunnen worden behaald door het toepassen van geavanceerde robotica in de productie, zijn onder meer:

• Perceptie: in vergelijking met conventionele robotica maken geavanceerde robots gebruik van natuurlijke taalverwerking, computervisie en sensoren om de autonomie, behendigheid en precisie te verbeteren. Als gevolg hiervan kan geavanceerde robotica meer gecompliceerde taken uitvoeren.
• Integrabiliteit: met servicegerichte architecturen, verbeterde connectiviteit, toegang tot holistische datamodellen en interface- en programmeerverbeteringen, zijn geavanceerde robotica sneller in te stellen en hebben ze minder tijd nodig om te leren taken uit te voeren.
• Aanpasbaarheid: geavanceerde gegevensverwerking en cloudservices stellen geavanceerde robots in staat om te leren en zich autonoom aan te passen aan omgevingen om de workflow te verbeteren.
• Mobiliteit: Door gebruik te maken van machine learning en computer vision, kunnen geavanceerde robotica zichzelf autonoom door omgevingen leiden.
• Efficiëntie: door geavanceerde robotica uit te breiden tot complexe taken, kunnen flexibele automatiseringen helpen om kostbare omsteltijden te verkorten en de efficiëntie te verbeteren.
• Productiviteit: vergelijkbaar met efficiëntie, met verhoogde flexibiliteit en realtime probleemoplossende mogelijkheden, kan geavanceerde robotica de productiviteit verhogen.
• Veiligheid: met behulp van geavanceerde sensoren en communicatie met lage latentie wordt de veiligheid aanzienlijk verbeterd met geavanceerde robotica vanwege hun beter begrip van hun omgeving en hun vermogen om zich aan te passen en te reageren op gebeurtenissen.
• Kwaliteit: met het gebruik van gegevens voor het delen van netwerken, verminderen geavanceerde robotica silo's, waardoor het gemakkelijker wordt om kwaliteitsproblemen te identificeren en de oorzaak op te sporen.
• Behendigheid: onafhankelijk aanpassende, geavanceerde robotica maakt het mogelijk productiever te werken zonder tijdrovende voorbereiding.

Adoptie-uitdagingen overwinnen

“Vanuit mijn perspectief is communicatie hier de belangrijkste uitdaging, zowel op de werkvloer als tussen de werkvloer en verschillende IT-systemen. Op de werkvloer moet connectiviteit aan de ene kant flexibel genoeg zijn om de flexibiliteit van de robots te evenaren, maar aan de andere kant moet het stabiel en veilig genoeg zijn om de industriële use-cases te ondersteunen. Robots zullen in de toekomst data rechtstreeks uit veel verschillende datasystemen halen om hun taken te vervullen; dit stelt nieuwe eisen aan IT-beveiliging om ervoor te zorgen dat de connectiviteit niet openstaat voor nieuwe bedreigingen.

“Draadloze connectiviteit is de sleutel voor de communicatie op de werkvloer om de benodigde flexibiliteit te bieden, en ik zie dat 5G de perfecte combinatie biedt van flexibiliteit, stabiliteit en veiligheid. Als het gaat om het IT-beveiligingsgedeelte, denk ik dat het belangrijk is om niet te proberen het bestaande kantoornetwerk uit te breiden naar de fabriek, maar om een ​​apart netwerk te bouwen dat is geoptimaliseerd voor de omstandigheden en behoeften in de fabriek", zegt Sebastian Elmgren, Portfolio Manager voor Smart Manufacturing bij Ericsson.

De waarde van geavanceerde robotica en de rol die deze speelt in de verbonden fabriek van de toekomst

Nu de meeste fabrikanten de belangrijke rol erkennen die geavanceerde robotica zal spelen in de fabriek van de toekomst, wordt verwacht dat veel soorten functionaliteit, waaronder gebruik met meerdere snelheden, mobiele applicaties en robotkitting, steeds belangrijker zullen worden. Volgens BCG "beschrijft ongeveer 70% van de respondenten deze functionaliteiten als zeer relevant voor hun toekomstige productie."

Met het potentieel om fabrieksprocessen te transformeren, geloven fabrikanten dat geavanceerde robotica het noodzakelijke hulpmiddel zal zijn om de toenemende complexiteit in de industrie aan te pakken. "Geavanceerde robotica zal flexibiliteit in geautomatiseerde processen brengen en het mogelijk maken om te automatiseren wat voorheen niet kon worden geautomatiseerd, waardoor producten op grote schaal kunnen worden aangepast", zegt Sebastian Elmgren, Portfolio Manager voor Smart Manufacturing bij Ericsson.

Elmgren voegt aan zijn opmerkingen toe:"Ik zie dat geavanceerde robotica meer generieke fabrieken zal openen [in de toekomst]. Met het volledige potentieel van geavanceerde robotica zou een fabriek bijna elk product kunnen produceren. Hierdoor vervalt de behoefte aan productspecifieke fabrieken, waardoor de productie dichter bij de klanten komt en de logistieke ketens worden verkort. Het zou ook de lat voor nieuwe bedrijven verlagen om hun producten te gaan produceren, waardoor het mogelijk wordt om productie als een service te kopen in plaats van grote investeringen te doen in specifieke productiemiddelen.”

Nu 52% van de fabrikanten verwacht dat geavanceerde robotica "tegen 2025 een van de belangrijkste aanjagers van productiviteitsverbetering zal worden", zijn de huidige toepassingen van de technologie grotendeels te vinden in productie, logistiek, kwaliteit en onderhoud . "70% [van de fabrikanten] verwacht dat geavanceerde robotica tegen 2025 een zeer belangrijke productiviteitsfactor in productie en logistiek zal worden. Deelnemers verwachten ook aanzienlijke productiviteitswinsten op het gebied van kwaliteit en onderhoud", aldus BCG.

Beste praktijken voor de toekomst van de adoptie van robotica

Als het gaat om het toepassen van geavanceerde robotica in een organisatie, legt BCG uit dat het "meer gaat dan kapitaalinvesteringen", de invoering van geavanceerde robotica heeft invloed op veel aspecten van het bedrijfsmodel van een productiebedrijf.

“Om alle beslissingen te kunnen nemen, moet een bedrijf een holistisch doelbeeld ontwikkelen van de fabriek van de toekomst. Deze visie moet de implementatie van meerdere automatiseringstechnologieën omvatten, waaronder geavanceerde robotica”, zegt BCG.

Om te resulteren in de succesvolle acceptatie van dergelijke technologie, moeten fabrikanten niet alleen hoeveelheden, partijgroottes, productvariaties en fabriekslay-out en -processen identificeren, maar ook rekening houden met de zakelijke context en de implicaties van de implementatie van dergelijke technologie, waardoor een duidelijke en holistische implementatie ontstaat stappenplan.

Fabrikanten moeten er ook naar streven om organisatorische competenties op te bouwen en de systeemarchitectuur te ontwerpen, en om te testen en samen te werken aan proefprojecten, om succesvolle oplossingen in de proeffase snel op te schalen.

Myth Busters:drie belangrijkste misvattingen over geavanceerde robotica 

(Sebastian Elmgren, Portfolio Manager voor Smart Manufacturing bij Ericsson)

1. Het toevoegen van geavanceerde robotica aan mijn bestaande processen geeft me alle voordelen.

Nee, je moet nieuwe manieren van werken vinden om alle voordelen te benutten.

2. Het gaat alleen om de robots.

Nee, je moet aan het hele systeem denken.

3. Het is iets voor de toekomst.

Nee, de technologie is er vandaag om te gaan gebruiken, en je moet niet wachten.