Roboty przemysłowe
Rynek robotów przemysłowych rozwija się dynamicznie, napędzany rosnącą potrzebą automatyzacji w różnych sektorach gospodarki. Przemysł, szczególnie motoryzacyjny i spożywczy, widzi w robotyzacji sposób na zwiększanie efektywności i redukowanie kosztów pracy w obliczu niskiego bezrobocia oraz niedoborów kadrowych. Wzrost zapotrzebowania na zaawansowane technologie, takie jak roboty współpracujące (coboty) oraz autonomiczne roboty mobilne (AMR), świadczy o rosnącym znaczeniu elastycznych i inteligentnych rozwiązań w produkcji. Innowacje, takie jak systemy wizyjne i sztuczna inteligencja, a także rozwój sieci 5G, będą kluczowymi czynnikami wspierającymi dalszy rozwój robotyzacji.
Rynek robotyki w Polsce
Na temat branży robotyki przemysłowej w Polsce pisaliśmy już w poprzednich analizach w IRA oraz w licznych raportach w APA, w związku z czym poniżej sygnalizujemy najważniejsze dane z ostatniego badania redakcyjnego. Należy przy tym zaznaczyć, że miało ono miejsce w 2022 roku i dzisiejsza sytuacja na rynku może być inna.
Bazując na informacjach przekazanych przez dostawców w ostatniej dekadzie obserwujemy nieznaczny spadek udziału sprzedaży robotów klasyfikowanych jako średnie pod względem udźwigu. Procent maszyn średnich obniżył się z 45 w 2012 roku do 36 obecnie. Wzrasta za to odsetek dużych robotów w sprzedaży. Przez 10 lat zmienił się on o 11 punktów procentowych, wzrastając z 15% w 2012 do 26%. Roboty małe, których udział procentowy zwiększał się w latach 2012‒2018 z 40% do 47%, zaczął w ostatnim czasie spadać i obecnie wynosi 38%.
Wśród robotów wykorzystywanych w przemyśle do najpopularniejszych w Polsce marek należą FANUC, KUKA i ABB, jednak należy zastrzec, że wysoka rozpoznawalność tych marek wśród dostawców nie musi automatycznie odzwierciedlać udziałów w rynku i wartości sprzedaży. Do najpopularniejszych marek wśród producentów manipulatorów należą KUKA, FANUC oraz Schunk.
Dla polskich odbiorców urządzeń najważniejszymi cechami są cena (88%), parametry techniczne (87%) oraz zapewnienie przez dostawcę doradztwa i usług (79%). O wyborze w mniejszym stopniu decydują: możliwość łatwej konfiguracji (62%), długość gwarancji (46%), marka sprzętu (59%) oraz stopień ochrony (30%). Dodatkowo ankietowani postrzegają obecną konkurencję na rynku jako normalną (standardową) – 65% badanych lub silniejszą niż zwykle – 35% respondentów.
Zdaniem ankietowanych zdecydowanie najwięcej zarabiają oni na kompletnych aplikacjach z zastosowaniem robotów (36%). Kolejne pozycje w rankingu zyskowności dostarczanych produktów i usług nie różnią się między sobą procentowo w znaczący sposób. 23% respondentów twierdzi, że zarabia głównie na usługach, 21% – na samych robotach, natomiast 20% na osprzęcie do nich.
Co wpływa na rynek robotyki? Jakie są trendy?
Wśród najistotniejszych technologii mających wpływ na rynek obecnie oraz w niedalekiej przyszłości ankietowani wymienili najczęściej: roboty współpracujące wraz z aplikacjami współpracującymi, roboty mobilne, inteligentne systemy wizyjne, technologię 5G oraz zastosowania sztucznej inteligencji w robotyce. Tematy te omawiamy poniżej.
Roboty współpracujące
Według niedawnego raportu IFR liczba robotów współpracujących rosła zdecydowanie szybciej niż robotów tradycyjnych. Wedle danych za 2021 rok wzrost ten wyniósł aż 50%, jednak w całej liczbie nowych robotów (517 tys. jednostek) coboty stanowią wciąż jeszcze zaledwie 7,5%. W porównaniu do roku 2017, kiedy ich liczba zamykała się w 3,6%, można jednak zauważyć znaczący, ponaddwukrotny wzrost odsetka sprzedanych maszyn.
Siłą robotów współpracujących jest ich uniwersalność i elastyczność. Można je relatywnie łatwo dostosować do nowych zadań, zmieniając ich program, co stanowi ważną zaletę w obecnych czasach, wymagających od wytwórców szybkiej adaptacji do aktualnych potrzeb zakładu, nadążającego za trendami rynkowymi. Coboty są jednocześnie relatywnie lekkie w porównaniu do tradycyjnych maszyn i łatwiej jest je przenieść fizycznie w nowe miejsce. Urządzenia te wyróżnia kompaktowa budowa, funkcjonalność, bezpieczeństwo użytkowania i łatwość eksploatacji. Robot współpracujący może zostać w prosty sposób przeniesiony i za pomocą dodatkowych akcesoriów dostosowany do tych obszarów produkcji, w których w danym momencie jest potrzebny. Jest także w stanie pracować w procesach uciążliwych dla ludzi. Jego konstrukcja i wyposażenie w systemy bezpieczeństwa pozwalają na pracę ramię w ramię z człowiekiem. Coboty nadają się do automatyzacji nie tylko w dużych, ale także w małych i średnich przedsiębiorstwach, gdzie instalacja tradycyjnych robotów do produkcji krótkich serii byłaby zbyt kosztowna. Zakres wykorzystania tych maszyn jest imponujący. Sprawdzają się one w zastosowaniach typu pick & place (podnieś i upuść), przy pakowaniu i paletyzacji, spawaniu, skręcaniu i klejeniu i w wielu innych rozwiązaniach.
Chińska analityczka z Interact Analysis przewiduje, że do 2025 r. roboty współpracujące stanowić będą około 10% całkowitej sprzedaży robotów przemysłowych. Należy jednak pamiętać, że pewne sektory rynku pozostaną zamknięte dla cobotów. Obejmują one m.in. obszary, gdzie obowiązują wyższe wymagania dotyczące szybkości i dokładności oraz zadania, w których interakcja maszyny z człowiekiem i bliska obecność ludzi nie jest potrzebna. Typowym przykładem może być motoryzacja. W tej branży istnieje już bardzo wysoki poziom dojrzałych rozwiązań automatyzacji produkcji, na przykład w obrębie warsztatów blacharsko-lakierniczych, w których tradycyjne roboty wykorzystywane są do zadań spawalniczych i końcowego lakierowania. Zdaniem chińskiej analityków w tych scenariuszach zastosowań klasyczne roboty przemysłowe utrzymają swoją obecną pozycję. Niemniej jednak nawet w takiej branży jak automotive, zastosowanie robotów współpracujących, w niektórych aplikacjach, jest możliwe.
Aplikacje współpracujące
Wraz z robotami współpracującymi rozwija się także koncepcja aplikacji współpracujących. U źródeł tej idei leży dążenie do stworzenie elastycznego miejsca pracy, które umożliwiałoby nadążanie za aktualnym zapotrzebowaniem na rynku i wymaganiami klientów dotyczącymi bardziej spersonalizowanych produktów, wytwarzanych w mniejszych partiach.
Rozwiązania bazujące na współpracy człowieka i robota na tym samym stanowisku pracy muszą uwzględniać bliską obecność ludzi w sąsiedztwie maszyny. Rodzi to jednak wiele komplikacji. W tradycyjnym podejściu zakłada się, że człowiek nie powinien przekraczać linii wydzielającej obszar pracy robota. W koncepcji aplikacji współpracujących nie da się spełnić tego warunku, jednak zapewnienie bezpieczeństwa jest możliwe, ponieważ działające obok ludzi maszyny pracują z mniejszą prędkością, ich działanie jest bardziej przewidywalne i potencjalnie mniej narażające ludzi na zagrożenia. Coboty są również zaprojektowane w taki sposób, aby natychmiast zatrzymywały się, gdy zetkną się z jakimkolwiek obiektem. Umożliwia to ludziom i robotom wspólną pracę obok siebie, zgodnie z regulacjami prawnymi wyznaczanymi m.in. przez dyrektywę maszynową oraz normę ISO 10218-2.
W obszarze robotów współpracujących oraz aplikacji współpracujących dostępne są już rozwiązania szyte na miarę, przeznaczone do konkretnej branży i specyficznych, ale dość częstych zastosowań w formie Robotics-as-a-Service (RaaS). Roboty w ramach tej usługi są wstępnie wyposażone w oprogramowanie przeznaczone do określonych przypadków użycia, co sprawa, że integracja tych systemów jest dużo prostsza i nie wymaga posiadania w zakładzie pracowników z kompetencjami programistów oraz dodatkowego sprzętu potrzebnego do wdrożenia.
Inteligentne systemy wizyjne
Czynności robotów związane z podnoszeniem i umieszczaniem różnych obiektów oraz obsługa przez nie przedmiotów w poszczególnych orientacjach wymaga zastosowania systemu wizyjnego robota. Do realizacji tego zadania wykorzystywane są różne rodzaje kamer: 2D, 3D lub tzw. 2,5D. Jeszcze nie tak dawno systemy wizyjne były często postrzegane jako złożone, drogie i trudne w integracji. Jednak w ciągu ostatnich kilku lat pojawiły się nowe technologie wizyjne, wyróżniające się obniżonymi kosztami oraz łatwością integracji i użytkowania, zwłaszcza w zastosowaniach z robotami współpracującymi. Najtańsze z obecnie dostępnych systemów wizyjnych są rozwiązania 2D, jednak ich zastosowanie wiąże się z dużymi ograniczeniami. Zazwyczaj kamery 2D pozwalają określić długość i szerokość (uwzględniając osie X i Y), ale nie są w stanie określić wysokości (oś Z), co ogranicza liczbę obsługiwanych przez nie aplikacji. Z kolei kamery 3D dostarczają wszystkich informacji wizualnych, jakich może potrzebować robot, obejmując wszystkie trzy osie. Pozwalają także na identyfikację ruchu obiektów obracających się. Ich wadą jest jednak wyraźnie wyższa cena. Ponadto systemy 3D mogą być również trudniejsze do zintegrowania i obsługi niż kamery 2D lub 2,5D. Kamery 2,5D to technologia wypełniająca lukę pomiędzy rozwiązaniami 2D i 3D, zarówno pod względem kosztów, jak i możliwości. Urządzenia te są w stanie określić wysokość obiektów, co może być przydatne np. w zastosowaniach, w których przedmioty muszą być układane w stosy. Są również tańsze niż kamery 3D.
Technologia 5G w robotyce
Wchodząca do użytku na świecie sieć telekomunikacyjna piątej generacji zapewnia niezawodną i szybką komunikację o wysokiej przepustowości i mniejszych opóźnieniach między wysłaniem a odbiorem sygnału. Pozwala to algorytmom działającym na dużym obszarze, efektywniej realizować zadania, co ma szczególne znaczenie dla robotów mobilnych (AGV/AMR). Wraz z ostatecznym przejściem przedsiębiorstw na sieć 5G wydajność robotów znacząco wzrośnie. Najważniejszą korzyścią w tych zastosowaniach będzie możliwość przetwarzania brzegowego (edge computing), czyli przeniesienia części obliczeniowej z robotów do centralnych serwerów, co nieco odchudzi roboty mobilne z niezbędnych dotychczas komponentów obliczeniowych i spowodowuje, że mniejsza masa wpłynie pozytywnie na energooszczędność i czas działania urządzenia z zasilaniem akumulatorowym. Możliwe będzie także wykonywanie złożonych algorytmów równocześnie dla całej floty robotów mobilnych.
Zastosowanie technologii 5G przełoży się nie tylko na rozwój robotyki, ale także innych aspektów cyfryzacji produkcji, w tym m.in. przemysłowego IoT. Zdaniem firmy analitycznej Precedence Research światowy rynek 5G IoT do 2030 r. osiągnie wartość 297,1 mld USD przy średnim rocznym wzroście (CAGR) aż o 70%.
Roboty mobilne
Według raportu Grand View Research globalny rynek autonomicznych robotów mobilnych osiągnie do 2030 roku wartość 10,6 mld USD, odnotowując w latach 2022‒2030 średni roczny wzrost (CAGR) na poziomie 16,8%. Roboty mobilne typu AMR (Autonomous Mobile Robots) usprawniają logistykę wewnętrzną zakładów i zapewniają lepsze środowisko pracy dzięki uwolnieniu pracowników od zadań związanych z transportem. AMR wyposażone są w systemy zabezpieczeń, które pozwalają uniknąć kolizji z poruszającymi się pieszo pracownikami oraz innymi maszynami. Do celów ochrony przed kolizjami służą m.in. skanery laserowe oraz systemy wizyjne ułatwiające wykrywanie obiektów w obszarze pracy urządzenia. Dzięki tym cechom AMR stają się bezpieczniejsze od wózków widłowych, których przemieszczanie jest mniej przewidywalne i w znacznym stopniu zależy od bieżących decyzji operatora. Branże, w których wykorzystywane są roboty AMR, to m.in. automotive, FMCG, elektronika, branża maszynowa, logistyczna czy produkcja mebli.
Zastosowania sztucznej inteligencji
W wielu obszarach nie oczekuje się obecnie od robotów działania inteligentnego, ale raczej precyzyjnego i w pełni powtarzalnego. Do wyjątków niewątpliwie należą omówione wcześniej AMR, które muszą m.in. przewidywać możliwe kolizje i dobierać trasę przejazdu w sposób optymalny. Ponadto do zastosowań AI w robotyce należy także rozpoznawanie obrazu wykorzystywane w takich aplikacjach jak pick & place (podnieś i upuść), podczas chwytania oraz manipulacji przedmiotami. Według analiz Verified Market Research światowy rynek robotów wyposażonych w sztuczną inteligencję (AI) osiągnie do 2028 r. wartość 28,5 mld USD przy średnim rocznym wzroście (CAGR) 27,2%.
