Roboty dnia powszedniego

O robotyzacji powinniśmy przestać mówić w czasie przyszłym. Dzieje się ona na naszych oczach i za naszą zgodą. Niech zatem współcześni luddyści przestaną się bać własnego nieludzkiego cienia, bo może daje go egzoszkielet – bioniczne i robotyczne urządzenie ułatwiające pracę lub ratujące życie – pisze Sławomir Kosieliński

Tak, roboty zabierają pracę. Nudną, brudną, niebezpieczną i powtarzalną. Tak, zmieniają świat. Z takiego, w którym produkuje się bez umiarkowania „na zaś”, na taki, którym produkcja staje się wystarczająco elastyczna, aby poradzić sobie z nieoczekiwanymi zmianami popytu w dowolnej skali. Nie, nie zgnuśniejemy jak w disneyowskim filmie „WALL-E”. Zajmiemy się myśleniem. To nie boli.

Do pracy powtarzalnej, niezdrowej, nudnej
Katowicki zakład produkcyjny Unilever, jednego z największych na świecie producentów w branży FMCG (ang. Fast Moving Consumer Goods, czyli produkty codziennego użytku) obejmuje dwie hale produkcyjne i zatrudnia około 400 osób. „Od dłuższego czasu obserwujemy trudności z utrzymaniem i pozyskaniem pracowników do realizowania powtarzalnych, manualnych zadań związanych z pakowaniem i paletyzacją – często także uciążliwych z uwagi na gabaryty towarów. Potrzebowaliśmy rozwiązania automatyzującego te procesy” – mówi Dariusz Ratajczak, Automation Senior Specialist w Unilever. Należało znaleźć robota o odpowiednim zasięgu ramion i wystarczającym udźwigu, intuicyjnego w obsłudze i programowaniu, by wspomógł pakowanie herbaty dostarczanej do fabryki w 25 kilogramowych workach. Zdecydowano się na zakup i wdrożenie sześciu sztuk Universal Robot UR10, urządzeń zaliczanych do tzw. collaborative robots (robotów współpracujących), czyli cobotów. W odróżnieniu od większości rozwiązań robotycznych, coboty współdzielą przestrzeń pracy z pracownikami z krwi i kości.

Przed wdrożeniem automatyzacji wszystkie zadania wykonywane były przez człowieka. Operator na stanowisku pracy spędzał około 70% czasu pakując i 30% czasu paletyzując. Całkowita automatyzacja paletyzowania przez coboty sprawiła, że operatorzy zostali odciążeni z 30% zadań. Coboty wykonują najbardziej uciążliwe prace i są przy tym wyjątkowo wydajne – umieszczają na paletach około 1100 kartonów podczas ośmiogodzinnej zmiany. W procesie paletyzacji każdy z kartonów układany jest na palecie przez robota według z góry określonego wzoru.

Programowanie robotów w fabryce Unilever w Katowicach rożni się w zależności od kształtu i wielkości stosowanych na danym stanowisku opakowań kartonowych. W każdym przypadku proces ten przebiega jednak podobnie. Po osiągnięciu zakładanej przez program liczby kartoników na palecie, robot zaczyna kolejną warstwę. Paleta zawiera zwykle od sześciu do dziesięciu warstw i liczy od dziesięciu do dwudziestu jeden pudełek w każdej warstwie. Po zakończeniu układania warstwy robot oblicza nową wysokość i wyznacza punkt, w którym ma zacząć kolejną. W tym czasie operator, gdy tylko zauważy, że robot zaczyna układać kartony na kolejnej palecie, odjeżdża z załadowanym towarem. Ułożenie całej palety zajmuje cobotowi od 20 do 30 minut.

Przed wdrożeniem cobotów automatycy Unilever rozważali także skorzystanie z gotowego rozwiązania, jakim jest użycie robotów dedykowanych do paletyzacji. Biorąc pod uwagę za i przeciw, zespół doszedł do wniosku, że zastosowanie cobotów UR będzie rozwiązaniem bardziej elastycznym, prostszym we wdrożeniu i pozwoli na szybszy zwrot z inwestycji.

„Przed automatyzacją pracownicy wykonujący powtarzalne czynności musieli m.in. schylać się, by układać pudełka na niższych warstwach palety. Tę najcięższą czynność udało nam się całkowicie wyeliminować dzięki robotom UR” – mówi Dariusz Ratajczak. Tym samym roboty skróciły czas paletyzacji, co zoptymalizowało ergonomię pracy i odciążyło pracowników od najbardziej żmudnych zadań. W niedalekiej przyszłości maszyny wezmą na siebie proces depaletyzacji umożliwiający robotom współpracującym pobieranie z palet materiałów do produkcji.

Według najnowszego raportu Międzynarodowej Federacji Robotyki (International Federation of Robotics, IFR), w 2019 roku na świecie firmy przemysłowe kupiły i zainstalowały 373 tys. robotów – to o 12% mniej, niż rok wcześniej. Mimo to ubiegłoroczny wynik sprawił, że liczba urządzeń w fabrykach wzrosła o 12% i osiągnęła rekordowy wynik 2,7 miliona. Najwięcej modeli pracuje w branży motoryzacyjnej (923 tys.), elektrycznej i elektronicznej (627 tys.) i metalowej oraz maszynowej (281 tys.). Roboty najczęściej służą do transportu produktów, spawania oraz montażu części.

Polska zajęła 5. miejsce w Europie i 14. na świecie (ex aequo z Czechami), jeśli chodzi o liczbę nowych robotów przemysłowych zainstalowanych w 2019 roku w fabrykach. Nad Wisłą uruchomiono 2,6 tys. maszyn, w efekcie w polskich zakładach wytwórczych działa teraz ok. 16,2 tys. robotów. Światowi rekordziści to Chiny (140 tys. nowych urządzeń), Japonia (50 tys.) i Stany Zjednoczone (33 tys.). W Europie prym wiodą Niemcy, Włochy i Francja z odpowiednio 20 tys., 11 tys. i 7 tys. nowo zainstalowanych maszyn. Łącznie na Starym Kontynencie działa 580 tys. robotów przemysłowych, czyli o 7% więcej niż w 2018 roku, jednak na tym samym poziomie pozostała średnia liczba urządzeń przypadających na 10 tys. pracowników, która od 2018 roku wynosi w Europie 114.

18 tys. nowych robotów (4,8%) stanowiły coboty, co oznacza dynamiczny wzrost. Rok wcześniej zainstalowano ich 16 tys., a w 2017 roku – 11 tys. Rynek maszyn pracujących obok ludzi rozwija się szybko, jednak wciąż jest na wczesnym etapie. W gronie robotów usługowych przeznaczonych do profesjonalnego użytku najwięcej jest urządzeń logistycznych – 75 tys. IFR prognozuje, że ich liczba wzrośnie do 2023 roku o 184 tys. Przybędzie również robotów inspekcyjnych (z 15 tys. do 37 tysięcy) oraz egzoszkieletów (obecnie jest 11 tys., przewidywania mówią o 20 tys. w 2023 r.).

„Ludzie, którzy pierwszy raz stają oko w oko z robotem, boją się utraty pracy. Ten strach zawsze mija dość szybko, ustępując miejsca… sympatii do maszyny” – wspomina Bartłomiej Jasiński, inżynier ds. oprogramowania pracujący w niemieckim oddziale koncernu FANUC, lidera rynku robotyki przemysłowej. U podstaw obaw leży błędne przekonanie o tym, czemu służy robotyzacja. Jest to zresztą przyczyna wielu innych problemów i uprzedzeń w procesie decyzyjnym dotyczącym wdrożenia robota, na każdym szczeblu kompetencji. Panuje ogólne przeświadczenie, że robot przemysłowy wkracza do zakładu pracy niczym filmowy terminator, przejmując wszystkie zadania i wyrzucając pracowników na bruk. Nic bardziej mylnego.

„Przed kilku laty odpowiadałem za instalację robota w średniej wielkości firmie produkującej siłowniki hydrauliczne. Kierownictwo firmy zdecydowało się na zakup robota przemysłowego, którego zadaniem jest spawanie najbardziej popularnych i typowych dla oferty firmy modeli siłowników” – opowiada. Chciano podnieść jakość wytwarzanych produktów. Aby zapewnić najwyższy poziom niezawodności ich działania, każdy z siłowników musi przejść rygorystyczne testy szczelności i wytrzymałości. Ich pozytywny wynik w praktyce uwarunkowany jest przede wszystkim jakością i powtarzalnością układanych na detalu spoin.

Dla pracownika – wykwalifikowanego spawacza – praca polegająca na bezustannym wykonywaniu identycznych ruchów jest męcząca i nużąca, co siłą rzeczy prowadzi do spadku powtarzalności i dokładności. Stąd bezpośrednio wynikają braki ujawniające się w czasie wewnętrznych testów producenta lub niedługo po sprzedaży produktu do użytkownika. To oczywiście powoduje koszty związane z obsługą reklamacji i nie pozostaje bez znaczenia dla renomy firmy. „Moment przywiezienia nowego stanowiska z robotem do zakładu wyglądał jak zwykle w takim przypadku. Wszyscy pracownicy zebrali się wokół maszyny i podejrzliwie obserwowali nasze działania. Pojawiały się uwagi i wątpliwości: <To nam niepotrzebne, tu jest dobrze tak, jak jest>. Albo: <Przecież to nie będzie działać, nie u nas>” – mówi Bartłomiej Jasiński.

W trakcie procesu uruchamiania produkcji na stanowisku z robotem niechęć przerodziła się w obojętność. Ludzie nadal mieli własne zajęcia, mimo że robot potrafił coraz więcej. Z czasem, kiedy do testów zaczęły trafiać coraz lepiej wykonane kompletne siłowniki, pojawiła się ciekawość. Często przy programiście pojawiał się ktoś z załogi, żeby dowiedzieć się czegoś o działaniu robota i podzielić się uwagami o parametrach spawania, kącie ustawienia palnika i innych czynnikach wpływających na końcowy efekt produkcji. Dzisiaj Żółtek (bo tak załoga nazwała nowego robota ze względu na jego kolor) wyręcza ludzi przy spawaniu całych serii identycznych siłowników. Spawacze nadal pracują, wykorzystując swoje doświadczenie i umiejętności do produkcji elementów w małych seriach (po kilka, kilkanaście sztuk), w których przypadku nie opłaca się poświęcać czasu i materiałów na programowanie robota, testy i korekty, zaś praca nie jest monotonna i nużąca.

Naprawiają też siłowniki dostarczane przez klientów i spawają elementy, których robot nie może wykonać. Stanowisko zrobotyzowane obsługuje dodatkowa osoba, która nie jest wykwalifikowanym spawaczem. Jej zadanie polega na odbieraniu gotowych detali, montowaniu nowych i sterowaniu pracą stanowiska za pomocą przycisków na kasetach sterowniczych. Robot nie tylko nie spowodował redukcji zatrudnienia, ale odciążył pracowników i wymusił zatrudnienie dodatkowej osoby jako operatora.

Nie tylko ramię z chwytakiem
Zastosowanie rozwiązań robotycznych na dużą skalę w przemyśle jest uwarunkowane co najmniej trzema istotnymi czynnikami:

  1. sytuacją na rynku pracy pod względem dostępności pracowników i kosztu ich pracy;
  2. strukturą gospodarki – więcej robotów pojawi się tam, gdzie dominuje wielkoseryjny przemysł ciężki, w tym branża motoryzacyjna, maszynowa, chemiczna oraz elektroniczna (np. Niemcy, ale też Słowacja);
  3. strukturą wielkości i rentowności podmiotów gospodarczych (średnia cena jednostki robotycznej to około 40 tys. dolarów) – im większe i rentowniejsze firmy, tym większy mają potencjał do „uzbrajania” się w roboty.

Obecnie poziom nasycenia rynku dla Polski to ok. 42 jednostek robotycznych na 10 tys. pracowników przemysłu, a więc jest blisko 10-krotnie niższy niż w przypadku liderów robotyzacji. Kraje Europy wschodniej o podobnym poziomie rozwoju osiągają już wartości znacznie przekraczające wartość 120 jednostek na 10 tys. pracowników. Nasz potencjał wzrostu wydaje się być spektakularny, ale dla jego realizacji polscy przedsiębiorcy muszą uznać robotyzację za istotny czynnik rozwoju.

Oprócz rozdrobnienia polskiej gospodarki przed sięganiem po roboty powstrzymywał polskie firmy fakt występowania sporych rezerw niezbyt drogich pracowników. Wydaje się jednak, że ze względu na rozwój gospodarczy oraz jednoczesny kryzys demograficzny (starzenie się społeczeństwa) ten etap mamy już za sobą. Brakuje ludzi do pracy. Barierą jest jednak to, że np. udział sektora motoryzacyjnego, w tym produkcji prostych podzespołów, gdzie świetnie sprawdziłyby się coboty, nie jest tak duży jak np. w Czechach. Nad Wisłą zdecydowana większość firm sektora wytwórczego para się produkcją małoseryjną, ręczną, trudną do zautomatyzowania. Istotne jest także to, że polskie firmy to zwykle poddostawcy o skromnych marżach, nie pozwalających na ambitne projekty inwestycyjne.

Jednakże w ostatnim czasie objawiły się trzy silne bodźce, które znacząco wpłyną na inwestycje firm w robotyzację. Po pierwsze, pandemia. COVID-19 okazał się radykalnym katalizatorem cyfryzacji i robotyzacji. Robot nie choruje, nie nosi maseczki i nie płaci mandatów, nie buntuje się, nie chce podwyżek. Po prostu pracuje dzień i noc. A nowe roboty współpracujące mogą wreszcie dopasować się do tempa pracy człowieka, zapewniając mu bezpieczeństwo i komfort.

Po drugie, decyzje polityczne. Ministerstwo Rozwoju i Ministerstwo Finansów zakomunikowały właśnie o nowej uldze podatkowej na robotyzację, która ma zacząć obowiązywać już o 1 stycznia 2021 r. Pozwoli ona odliczyć dodatkowe 50% kosztów poniesionych na tego typu inwestycję. Przykładowo: jeśli wydatki ogółem wyniosły 1 mln zł, to od podstawy opodatkowania będzie można odliczyć dodatkowe 0,5 mln zł. Realnie państwo pokryje więc ok. 10% wydatków przedsiębiorstw na roboty. Ulga obejmie przede wszystkim zakup nowych robotów przemysłowych i potrzebnego do ich funkcjonowania oprogramowania. Będzie ona uzupełnieniem ekosystemu ulg związanych z innowacjami.

Niestety, definicja robota przemysłowego, którego będzie dotyczyć ulga jest bardzo zachowawcza i właściwie przestarzała. Chodzi wyłącznie o roboty, które mają trzy stopnie swobody ruchu – są w stanie poruszać się w osi prawo-lewo, góra-dół oraz wykonywać ruchy odzwierciedlające ruch nadgarstka. Najprawdopodobniej z braku pieniędzy w kasie państwa wyeliminowano wszelkie roboty czyszczące, drony i przede wszystkim roboty mobilne, które rewolucjonizują intralogistykę w fabrykach i magazynach. W efekcie ta ulga faworyzuje potentatów rynku robotycznego, stawiając poza nawiasem innowacyjne polskie firmy robotyczne jak np. Versabox, produkujący przełomowe Versaboty do przewożenia ciężkich ładunków bez konieczności instalacji sieci czujników i podpodłogowych linii kierujących w firmie.

Po trzecie, transformacja cyfrowa stawia pod znakiem zapytania sens inwestycji w klasyczną linię montażową po 100 latach jej dominacji. Przyszłość należy do sieci cyfrowych robotów stacjonarnych i mobilnych, cobotów i pojazdów autonomicznych (AGV), wchodzących w sobą w interakcję i łatwych do przeprogramowania. Tak właśnie dzieje się w branży motoryzacyjnej, która stawia na zupełnie nowe koncepcje produkcji. Na ich najnowocześniejszych liniach montażowych technologię przenośników stacjonarnych (mechanizmy rolkowe) zastępuje się robotami mobilnymi – pojazdami AGV, jak nasze Versaboty.

Dzięki temu karoserie są transportowane na różne stanowiska montażowe w zależności od potrzeb. Klient zażyczył sobie indywidualne wyposażenie? Nie ma sprawy: montuje się je bez konieczności zmiany całej linii produkcyjnej. Wystarczy wgrać odpowiedni program do robota.

W ślad zabranżą moto pójdą inne, które odkryją, że tak pomyślana cyfryzacja i robotyzacja pozwalają w biegu dywersyfikować produkcję. To przełom. W inteligentnej fabryce można montować różne produkty na tej samej linii – wszystko dlatego, że tradycyjna linia produkcyjna już nie istnieje. Odtąd królować będą małe partie i zindywidualizowane produkty, zaś modele zmieniać się będą w zależności od popytu. I co najważniejsze, ułatwi to powrót do produkcji na miejscu, w poszczególnych krajach, bez konieczności jej zlecenia chińskim, wietnamskim czy malezyjskim fabrykom.

Nie tylko przemysł
Na świecie działa ponad 2,7 mln robotów przemysłowych, w tym ok. 16,2 tys. w Polsce (patrz ramka). Największe zapotrzebowanie utrzymuje się od lat w przemyśle motoryzacyjnym, następnie elektronicznym i metalowym. Kilkanaście razy więcej jest robotów usługowych, począwszy od domowych odkurzaczy poprzez drony aż do maszyn rolniczych i… robotów kosmicznych. Według Międzynarodowej Federacji Robotyki, zrzeszającej producentów robotów z całego świata i publikującego co roku raportu o stanie robotyzacji, dzięki cobotom i autonomicznym robotom mobilnym zaciera się właśnie granica między robotami przemysłowymi a usługowymi. Wszystko zależy od zastosowania.

Przykładowo: automatyzacja i cyfryzacja rolnictwa spowodowała spadek zatrudnienia w gospodarstwach mających ok. 650 hektarów z dziesięciu osób tuż po wejściu Polski do Unii Europejskiej do czterech dzisiaj. Notabene w rolnictwie pracuje jedynie ok. 22% mieszkańców wsi, więc coraz trudniej znaleźć chętnych do pracy na roli. To otwiera drogę do pełnej robotyzacji.

Prawidłowo wdrożony robot wyręcza człowieka w pracach, do których wykonania potrzeba siły, uwagi i dokładności, a przy tym wysokiej powtarzalności, przesuwając go do zadań bardziej twórczych, mało powtarzalnych lub wymagających podejmowania decyzji. W praktyce oznacza to, ze praca człowieka staje się z jednej strony mniej męcząca i szkodliwa fizycznie, a z drugiej – dzięki szybkości i dokładności robota – bardziej efektywna i wydajna.

Wzrost wydajności związany jest ze wzrostem konkurencyjności i rozwojem firmy, co przy odpowiednim zarządzaniu tworzy warunki do powstawania kolejnych miejsc pracy. Paradoksalnie zatem, mimo panującego przekonania, że roboty zabierają ludziom pracę, ich zastosowanie przyczynia się do ogólnego przyrostu liczby pracowników. Szacuje się, że na każdego wdrożonego robota przypada średnio 3–5 nowych etatów związanych bezpośrednio z jego zastosowaniem. Tak, nie zawsze pracę znajdą te same osoby, jeśli zatrzymają się w swoim rozwoju zawodowym albo nie zadba o to ich pracodawca.

Tak, roboty zabierają pracę. I dają ją tym, którzy wiedzą, co z zaoszczędzonym czasem, zdrowiem i pieniędzmi zrobić. Szanuj więc robota swego jak siebie samego!

Sławomir Kosieliński,
współzałożyciel i prezes Fundacji Instytut Mikromakro

Na fotografii: Versabot, polski pojazd autonomiczny, który może zastępować pracę fizyczną ludzi w magazynach i fabrykach.
Źródło: Versabox.eu