اتوماسیون و ربات‌های صنعتی

اتوماسیون و ربات‌های صنعتی

به طور خلاصه، اتوماسیون یعنی از روش هایی استفاده کنیم که روبات‌ها هر چه بیشتر بتوانند وظایف انسانی را ایفا کنند. این کار زمانی ارزش واقعی خود را پیدا می‌کند که کاری را در اختیار داشته باشیم که اگر انسان بخواهد آن را انجام بدهد از نظر هزینه گران تمام شود و یا استفاده از نیروی انسانی به نوعی موجب ناکارآمدی فرآیند شود.

تاریخچه رباتهای صنعتی

اولین ربات صنعتی در سال ۱۹۶۱ توسط جوزف انگل پدر ربات های صنعتی به صورت هیدرولیکی طراحی و به بازار صنعت ریخته گری عرضه شد.  در سال ۱۹۷۴ اولین ربات تمام برقی که تنها ظرفیت ۶ کیلوگرم را داشت نه تنها منحصر به فرد بود از پیکر بندی انسان استفاده شده و سیستم راه اندازی آن به صورت میکرو پروسسوری بود که رد پای کوچکی از سرعت حرکت و دقت موقعیت یابی در خود داشت. راه اندازی برقی ربات ها به نوعی بود که کم کم هیدرولیک ها را از چرخه تولید خارج کرد زیرا برنامه های جدید با کاربردهای هیدرولیکی همسو نبود. نسل اولیه این ربات های الکتریکی جهت پرداخت فولاد ضد زنگ و خم لوله های فولادی برای صنایع غذایی استفاده می شد. البته نا گفته نماند نقطه جوش با ظرفیت ۶۰کیلو گرم در سال ۱۹۷۵ به پایداری عمر ربات های هیدرولیکی افزود تا دوباره بازار تازه ای در صنعت ایجاد کند اما آخرین نفس ربات های هیدرولیک نقطه جوش IRB 90 بود که در سال ۱۹۸۲ توسط شرکت ASEA در شش محور یکپارچه طراحی و روانه بازار شد.

عمده ترین دلایل  ترغیب مدیران صنعتی به استفاده از  ربات ها

 به طور کلی استفاده از رباتها سبب افزایش بهره وری، ایمنی، کارایی و بازدهی، کیفیت و یکسان بودن محصولات تولیدی کارخانجات و صنایع می گردد و همچنین  موارد زیر از عمده مزایای استفاده از رباتها در صنایع تولیدی می باشد: 

۱-        هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد .

۲-        هزینه های سر بار و مستقیم را کاهش می دهد .

۳-        بهبود رقابت پذیری .

۴-        بهبود کیفیت محصول و ثبات آن .

۵-        اجتناب از خستگی و حواس پرتی .

۶-        کیفیت بالا برای هر محصول تولید شده .

۷-        بهبود کیفیت کار برای کارمندان .

۸-        ربات ها برای کار در محیط هایی با گرد و خاک ، گرم و خطرناک ایده ال است .

۹-        کارکنان می توانند مهارت های برنامه نویسی و برنامه ریزی ربات ها را یاد بگیرند .

۱۰-     نرخ تولید را افزایش می دهد .

۱۱-     دستیابی به تولید مداوم با استفاده از ربات ها .

۱۲-     افزایش انعطاف پذیری تولید محصول .

۱۳-     یک ربات می تواند انواع وظایف را انجام دهد .

۱۴-     کاهش ضایعات مواد و افزایش عملکرد .

۱۵-     کاهش ضایعات و زباله را در پی دارد .

۱۶-     مطابق با قوانین و بهبود سلامت و ایمنی در محیط کار .

۱۷-     ربات ها می توانند وظایف ناخوشایند یا تهدید کننده سلامت را بر عهده بگیرند .

۱۸-     کاهش گردش کار و استخدام کارکنان .

۱۹-     اطمینان از بالاترین دقت ، سطح مهارت و آموزش .

۲۰-     ارائه پیشنهاد ها و انعطاف پذیری بیشتر با استفاده از ربات ها .

۲۱-     کاهش هزینه های سرمایه .

۲۲-     صرفه جویی در انرژی ، کاهش زباله و هزینه مصرف مواد مصرفی .

۲۳-     اطمینان از چرخش سریع و کارآمد سفارش .

۲۴-     فضا را در مناطق تولیدی با ارزش بالا ذخیره کنید .

۲۵-     انواع گزینه های نصب به ذخیره فضا کمک می کند .

معایب رباتها:

۱- رباتها در موقعیتهای اضطراری توانایی پاسخگویی مناسب ندارند که این مطلب می تواند بسیار خطرناک باشد.

۲- رباتها هزینه پر هستند.

۳-قابلیت های محدود دارند یعنی فقط کاری که برای آن ساخته شده اند را انجام می دهند.

۴-باعث بیکار شدن انسانها می شوند.

۵-در صورتی که در برنامه ریزی آنها خطایی رخ دهد ، کل محصول کارخانه خراب میشود .

۶-محیط زیست را آلوده میکنند .

۷-برای برنامه ریزی انها نیاز به شخص طراح است .

 

کاربردهای ربات های صنعتی در صنایع مختلف

رباتهای جوشکار

جوشکاری قوسی (Arc welding):

انواع جوش CO2 و آرگون. از ویژگی های این نوع جوشکاری توسط ربات می توان به سرعت و دقت بسیار اشاره کرد. چرا که در طول جوش های زیاد نیروی انسانی توانایی جوش یکنواخت را از دست می دهد و ظاهر نامناسبی برای جوش ایجاد می شود. قابلیت حرکت های خطی، دایره ای و منحنی های پیچیده توسط ربات در این نوع کاربرد بسیار مفید است. از مزایای استفاده از ربات در این فرآیند، کاهش آسیب برای نیروی انسانی، سرعت و دقت یکنواخت است.  همچنین در طول جوش های بلند که نیروی انسانی توانایی جوش یکنواخت و بدون وقفه را ندارد رباتی با شعاع دسترسی متوسط می تواند خط مستقیمی را در طول های بلند (یک ربات نوعی تا حدود ۴ متر) به صورت یکنواخت طی نماید که نتیجه آن جوش خطی بسیار تمیز و یکنواخت خواهد بود.

 مونتاژ کاری (Assembly):

سرعت و دقت بازوهای رباتیک در عملیات مونتاژ کاری اهمیت دارد. با توجه به نوع ابزاری که بر روی ربات نصب می شود انواع عملیات ها مانند جایگذاری قطعات داخل یکدیگر، بستن پیچ¬ها یا مهره ها، پرچ کردن، لحیم کاری بردهای الکترونیکی و غیره حتی تا جا انداختن خارهای فنری را می توان از ربات های صنعتی در عملیات مونتاژ کاری انتظار داشت. برای این کاربرد نیز ربات¬های متنوع بسیاری در مدل های خاص و با قابلیتهای ویژه ای ساخته شده است

چسباندن و چسب زدن(Bonding / Sealing):

ریختن چسب به صورت یکنواخت و با حجم و اندازه تعیین شده مفید بودن استفاده از ربات را در این فرآیند اثبات می نماید.

اتاق تمیز(Cleanroom) :

با توجه به شرایط اتاق های تمیز و عدم توانایی نیروی انسانی در رفت و آمد های مکرر به اینگونه محیط ها و نیز استاندارد IP بالای این سیستم ها آلودگی نیز برای محیط های تمیز ندارند، استفاده از ربات های صنعتی را امری لازم و مفید جلوه می دهد.

تابش باریکه الکترون(Electron Beam):

با توجه به قطر اندک این باریکه ها و خطرات و دقت مورد نیاز در استفاده از آن ها، انجام عملیات با ربات های صنعتی منطقی تر و بهتر است.

برش فیبر(Fiberglass Cutting):

در برش فیبر ذرات معلق خطرناکی تولید می شود که برای انسان بسیار مضر و خطرناک است. در نتیجه علاوه بر دقت و سرعت، افزایش امنیت و سلامت نیروی انسانی نیز از دلایل عمده استفاده ربات های صنعتی در این فرآیندها است.

اسپری شعله(Flame Spray):

در پاشش رنگ بر روی پلاستیک کاربرد دارد. در این فرآیند شعله آتش در سطح قطعات پلاستیکی کار باعث بوجود آمدن رادیکالهای آزاد می گردد و پیوند مولکولی رنگ با قطعه را کامل تر می سازد. هم اکنون این فرآیند در شرکت های قطعه ساز (سازنده سپرهای رنگی خودرو) برای خودروسازان کشور به صورت دستی انجام می-شود و به علت عدم یکنواختی و دقت لازم، شاهد ریخته شدن رنگ سپر خودرو ها هستیم!!

ربات ها در صنایع خودرو سازی

وقتی مردم به کارخانه‌های خودرو‌سازی آینده فکر می‌کنند، اولین چیزی که به ذهنشان می‌رسد سطح بالای اتوماسیون صنعتی و تولید تمام خودکار و به اصطلاح کارخانه ی چراغ خاموش می باشد، ایده‌ ی کارخانه ی چراغ خاموش یا تولید در تاریکی اولین بار در سال ۱۹۸۲ میلادی توسط راگر اسمیت مدیر عامل جنرال موتورز مطرح شده است. کارخانه ی چراغ خاموش در واقع کارخانه‌ ای می باشد، که تمامی عملیات تولید توسط ربات‌ ها و ماشین‌ ها به صورت کاملاً خودکار انجام می گیرد و به علت عدم نیاز آنها به نور در این واحد های صنعتی سامانه روشنایی در حین تولید خاموش می باشد.

به طور کلی وقتی صحبت از تولید ماشین به میان می آید، باید خط تولیدی را تصور کرد که توسط ربات ها و انسان ها اشغال شده است. عموما جایگاه مخصوص ربات ها که در آن عمدتا عمل مونتاژ قطعات صورت می گیرد بنا به دلایل واضحی مثل ایمنی و سلامت کارگران از فضای کاری انسان ها جدا شده است. کیفیت محصولات تولیدی توسط ربات ها نسبت به نمونه های مشابه ای که توسط انسان ها تولید شده همواره بیشتر بوده است. البته امیدواریم این روند به شکلی ادامه یابد که مشاغل مرتبط با صنایع خودروسازی حفظ شوند.

ربات‌ های همکار

ربات‌های جدید همکار یا «کوبات‌ها » به عنوان یک تحول اتوماسیونی به طور حتم جزئی اصلی در کارخانه‌ های آینده به ویژه خودروسازی خواهند بود، آنها به جای اینکه تهدیدی برای کارگران خط مونتاژ قلمداد شوند در واقع توانمندی های ذاتی آنها را بهبود می‌ بخشند.

این ربات‌ها در اندازه‌های ۶۰ تا ۱۳۰ سانتی متر در انجام کارهایی که برای انسان خطرناک و یا تکراری هستند و یا کارهایی که در مکانهای تنگ و دارای دسترسی سخت، مانند کار در زیر خودرو انجام می گیرد و یا وظایفی که رباتها برای انجام آنها چابک تر بوده و با دقت‌ بیشتری عمل می کنند بسیار مناسب می باشند و تفاوت عمده کوبات‌ ها با دیگر ربات‌ های صنعتی در این است که کوبات‌ ها قادرند به طور ایمن دوشا دوش اپراتورها کار کنند، به عنوان مثال، رنو کوبوتها را در چند کارخانه برای بستن پیچ و مهره‌ ها به اندازه گشتاور مشخص به کار برده و به این ترتیب مجموعه وظایفی که می تواند برای انسانها سخت و تکراری باشد را با کیفیت یکسان و کارایی بیشتری انجام می دهد.

اسکلت‌ های پوشیدنی

مثال دیگری از اتوماسیون که توانایی‌ های بومی انسان را تقویت می‌کند، اسکلت‌ های پوشیدنی هستند، کارکنان خودروسازی می‌توانند این ربات پوشیدنی را بکار گیرند تا آنها را به اندازه ی کافی حتی برای بلند کردن تایر کامیون‌ های سنگین قوی کنند و یا با کاهش استرس در بدن آن‌ها در انجام کارهای مونتاژ تکراری به لحاظ آرگونومیکی کمترین آسیب به بدن آنها وارد شود. این اتوماسیون پوشیدنی به ویژه برای ارتقاء سطح بهره‌گیری از نیروی انسانی حائز اهمیت می باشد، زیرا میانگین سن کارگران تولیدی در بسیاری از اقتصادهای صنعتی مانند ایالات متحده، اروپای غربی و ژاپن بالاتر از ۴۰ سال می‌باشد و به این طریق محدودیت‌های ناشی از توانمندی‌های فیزیکی آن‌ها مرتفع می گردد.

با این حال درحالی که روبات‌ها و اتوماسیون بخشی عمده‌ای از گرداننده‌های صنعت خودرو می باشند، به نظر می رسد چراغ‌ ها همچنان روشن و رؤیای پیاده سازی کارخانه ی چراغ خاموش در صنعت خودرو دور از ذهن باقی بماند. اما با این وجود در جهانی که انقلاب صنعتی نسل چهارم تمامی ساختارها را دگرگون کرده و هر لحظه، دستخوش تغییرات و نوآوری‌های چشم‌گیری می‌باشد، به لطف اختراعات و اکتشافات هر روزه تحولات زیادی در کارخانه‌های خودروسازی آینده شاهد خواهیم بود.

علم رباتیک در آینده

هوشمندتر شدن روز به روز ربات‌ها باید به این نکته توجه داشت که آنها هرکاری را که ما در آن ماهر هستیم بسیار بهتر از ما انجام می‌دهند. با این حساب، بسیاری از کارها در اختیار آنها قرار می‌گیرد. توانایی آنها برای کار مداوم غیر قابل مقایسه با انسان است. اکنون ربات‌ها به علت محدودیت هوشی که دارند فقط می‌توانند در کنار انسان‌ها در صنایع مختلف نقش کامل کننده داشته باشند. اما این حقیقت را هم باید در نظر گرفت که آنها با سرعت زیادی در حال پیشرفت هستند و با دستیابی به هوش مصنوعی به سادگی می‌توانند جایگاه انسان را بر روی زمین بدست بیاورند ،چشم‌ها و اندام‌های مصنوعی هم دیگر دور از انتظار نیستند. از طرفی همین حالا هم ماشین‌ها در مهارت‌های مختلفی مثل قدم زدن، صحبت و یادگیری روز به روز پیشرفت می‌کنند. انسان و ماشین به جایی می‌رسند که شباهت بسیار زیادی داشته و روزی می‌رسد که تفاوت بین آن دو غیر قابل تشخیص است. البته این دیدگاه هم وجود دارد که با نزدیک شدن ربات و انسان به یکدیگر احتمال اینکه این دو با هم کنار بیایند هم زیاد است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *