Любое производство можно улучшить за счет применения роботизированных систем, которые в автоматическом режиме могут выполнять основные технологические и вспомогательные операции.
Проектирование нового оборудования невозможно без учета потребностей рынка и тенденций изменения этих потребностей в будущем. Разнообразие требований покупателя, сокращение срока службы изделий, изменения конъюнктуры в мировой экономике позволяют сделать вывод о том, что эпоха массового производства в большей части отраслей промышленности заканчивается.
В настоящее время прослеживается тенденция к изготовлению небольших партий разнообразных и сложных деталей. В таких условиях труднее становится прогнозировать загрузку производства, обостряется ценовая конкуренция. Естественно, это повышает требования к металлообрабатывающему оборудованию — необходимо резкое (в разы) увеличение производительности за счет кардинального изменения технологий и методов обработки, переход от специального оборудования к универсальному.
Одной из составляющих решения этой задачи является более широкое внедрение средств автоматизации производственных процессов — систем палет, портальных и прутковых загрузчиков, накопителей деталей, конвейеров для выгрузки деталей и удаления стружки, управляемых системами ЧПУ магазинов и револьверных головок и многое другого. И, несомненно, промышленных роботов, позволяющих не только автоматизировать работу отдельных станков, но и создавать на их базе гибкие производства, которые позволяют наиболее эффективно реагировать на изменения конъюнктуры рынка.
Промышленные роботы являются неотъемлемым элементом гибкого производства. Принципиальное отличие робота от остальных средств автоматизации заключается в том, что робот легко перепрограммировать для выполнения различных по своей специфике технологических операций. Многообразие возможностей применения промышленных роботов определяет их востребованность в различных областях производства.
Промышленный робот - это программноуправляемое устройство, применяемое в производственных процессах для выполнения действий, аналогичных тем, какие выполняет человек. Манипулятор промышленного робота имеет 2?6 степеней свободы и может перемещать грузы до нескольких сот килограммов в радиусе до нескольких метров.
Типичный промышленный робот состоит из следующих частей: контроллер — система управления всеми действиями робота; роботизированная рука, основной задачей которой является перемещение так называемого END-эффектора (роботизированные руки различают по количеству степеней свободы — чем их больше, тем лучше); привод — двигатель, который обеспечивает подвижность руки и управляется контроллером; END-эффектор — специальная насадка на руке робота, выполненная в различных вариантах — от примитивного зажима до сварочного аппарата; сенсор, который обеспечивает «чувствительность» робота — именно благодаря ему робот распознает объект, с которым предстоит работать.
В настоящее время вариантов конструктивных решений промышленных роботов довольно много. Среди основных типов можно выделить следующие три: роботы типа Puma (манипуляторы с горизонтальными осями шарниров) и роботы с параллельной кинематикой, основные технологические операции — сварка, покраска, механообработка, упаковка и т. д.; роботы типа Scara (манипуляторы с вертикальными осями шарниров); обслуживают операции большой грузоподъемности; портальные (линейные) роботы — передача материала, вспомогательные технологические операции.
Промышленные роботы в настоящее время широко используются для таких операций, как сварка, термическая резка, загрузка и разгрузка технологического оборудования, покраска, сборка, контроль и дозирование, сортировка, упаковка, маркировка, палетирование.
Внедрение систем автоматизации с применением промышленных роботов позволяет обеспечить:
- рост производительности и улучшение условий труда;
- снижение эксплуатационных расходов;
- уменьшение себестоимости и повышение качества продукции;
- технологическую гибкость производства;
- снижение риска, связанного с негативным влиянием «человеческого фактора»;
- уменьшение зависимости от рынка рабочей силы.
Немаловажен для современных предприятий (и российских в особенности) «рекламный эффект», заключающийся в том, что удачная демонстрация средств прогрессивной техники, работающей на предприятии, позволяет фирме повысить доверие со стороны собственников капитала, инвесторов и клиентов.
Подчеркивая комплексный характер автоматизации на предприятии, необходимо отметить, что за последние десятилетия автоматизация основных технологических операций достигла такого уровня, что вспомогательные операции, связанные с транспортировкой и складированием, разгрузкой и загрузкой технологического оборудования, выполняемых вручную либо с помощью существующих средств механизации, являются тормозом как в повышении производительности труда, так и в дальнейшем совершенствовании технологии. Наконец, роботизация вспомогательных операций позволяет объединить средства производства в единый автоматизированный комплекс.
Всего в мире в настоящее время работает свыше миллиона промышленных роботов. При этом их число ежегодно увеличивается на 15%. 45% всех промышленных роботов эксплуатируются и в Японии, 30% — в Европе, 15% — в Америке. Самая высокая «плотность» использования промышленных роботов всех типов отмечена в Японии, Сингапуре, Республике Корея, Германии и Италии.
Все компании, производящие промышленные роботы, перечислить крайне сложно. Их сотни. В России наибольшее распространение получила продукция таких фирм, как ABB Robotics (подразделение швейцарско-шведского электромеханического концерна ABB Group), Fanuc Robotics, Kawasaki, Kuka, Mitsubishi, Yaskawa (Япония), Gudel AG, Staubli Unimation (Швейцария). Кроме того, можно встретить промышленные роботы японских фирм Motoman, NACHI Corp., Hitachi, итальянской Comau Robotics, германских Fibro, Carl Cloos.
Отдельно стоит сказать о Китае. Китайские производители промышленной робототехники планируют ускорить производство роботов, чтобы обеспечить быстрорастущий спрос на подобную продукцию на внутреннем рынке. Согласно данным статистики, в 2001 году количество промышленных роботов в Китае составляло около 3,5 тыс. штук. Аналитики из Академии наук Китая и Научно-исследовательского института автоматизации Шеньяна считают, что с учетом спроса к 2015 году «популяция» китайских роботов вырастет до 100 тыс. Основным производителем промышленных роботов станет компания Advanced Manufacturing Technology Industrialization Park, расположенная в Шеньяне. В настоящее время производством промышленных роботов в Китае занимаются около 200 различных компаний.
В России производством роботов занимаются отдельные компании, выпускающие единичные экземпляры, то есть, как таковая отрасль робототехники в стране практически не существует.
Цена на промышленные роботы без системы управления колеблется в пределах от 17 до 100 тыс. евро. С системой управления — от 70 до 200 тыс.
Цена зависит, прежде всего, от типа робота. Роботы типа Puma существенно дороже, чем роботы типа Scara; последние, в свою очередь, дороже, чем портальные роботы. Это объясняется тем, что кинематика роботов типа Puma сложнее, чем у двух остальных. В среднем самыми дорогими являются промышленные роботы фирмы Fanuc, так как эта компания зарекомендовала себя как производитель высококачественных промышленных роботов и на данный момент занимает лидирующие позиции по продажам автоматизированного оборудования на мировом рынке. Можно также заметить, что роботы компаний АВВ и Кuka находятся примерно в одинаковом ценовом диапазоне, а больший верхний предел у АВВ объясняется наличием в модельном ряду промышленного манипулятора высокой грузоподъемности (200 кг). Этот манипулятор является уникальной разработкой компании АВВ, поэтому цена на данную модель существенно больше.
По мнению экспертов, в настоящее время усовершенствование промышленных роботов идет в основном за счет улучшения систем управления и модификации модельного ряда промышленных роботов, предназначенных для совершенно разных технологических операций, так как глобальных технологических новшеств в механике промышленных роботов в ближайшее время не предвидится.
Практически все фирмы, представляющие промышленные роботы на мировом рынке, имеют очень сходные модельные ряды, поэтому в условиях конкурентной борьбы фирмы пытаются выделиться в первую очередь за счет услуг, которые предоставляются вместе с поставкой промышленного робота. Такими услугами являются, например, сервисное обслуживание, программирование специальных операций, помощь в обучении персонала работе с оборудованием и т. д.
Поэтому, говоря о промышленном роботе как о товаре, в первую очередь имеет смысл обращать внимание не на то, какой робот продает та или иная компания, а какие услуги она предоставляет вместе с этим оборудованием.
В целом же, главными показателями при рассмотрении промышленного робота как товара следует считать:
- технические характеристики промышленных роботов;
- доступность, то есть возможность покупки у дистрибьютора в любой части света, возможность заказа по телефону, факсу, Интернету;
- обслуживание — доставка, установка, обучение персонала, ремонт, консультации и т. п.