Как искусственный интеллект и коботы меняют производство
Искандер Бариев — директор Университета Иннополис, одного из ведущих российских центров в области IT и робототехники. В интервью он рассказал, как искусственный интеллект трансформирует производственные процессы, почему коллаборативные роботы становятся незаменимыми помощниками человека и какие отрасли демонстрируют наибольший прогресс в автоматизации.
— Какие ключевые тенденции наблюдаются сегодня в сфере промышленной робототехники?
— Сейчас основной вектор развития связан с интеграцией искусственного интеллекта в промышленных роботов. Такие интеллектуальные системы способны анализировать данные об окружающей среде, контролировать параметры оборудования (температуру, вибрацию, износ) и предсказывать возможные неисправности до того, как они приведут к остановке производства. Благодаря этому умные роботы помогают минимизировать внеплановые простои, повысить точность и качество продукции, а также оптимизировать техническое обслуживание.
В условиях дефицита квалифицированных кадров и роста затрат на рабочую силу, компании всё активнее внедряют роботов для выполнения рутинных операций. Также набирает популярность модель “робот как услуга”, при которой предприятия арендуют роботов, что снижает размер первоначальных инвестиций в автоматизацию.
— Какие новые типы промышленных роботов появились в последние годы?
— За последние годы функционал промышленных роботов существенно расширился. Из узкоспециализированных инструментов они превратились в многофункциональные компоненты гибких производственных систем. Роботы теперь могут выполнять разнообразные задачи и выступать в новых ролях на производстве.
Примером такой универсальности являются коллаборативные роботы, или коботы. Их главное достоинство — способность безопасно работать в непосредственной близости от человека и быстро адаптироваться к выполнению новых операций. Эта гибкость делает их особенно привлекательными для малого и среднего бизнеса, который не всегда располагает значительными средствами для масштабной автоматизации.
Гуманоидные роботы находят применение там, где требуется взаимодействие, приближенное к человеческому. Они эффективно работают в условиях, созданных для людей: помогают обслуживать технику, проводят обучение или демонстрируют производственные процессы.
Общий технологический прогресс стимулирует развитие и других видов промышленных роботов: автономных мобильных платформ для задач логистики, биомиметических роботов, имитирующих движения живых существ, роботизированных комплексов для 3D-печати, а также интеллектуальных манипуляторов с функциями машинного обучения.
— В каких отраслях роботизация развивается наиболее динамично?
— Лидером по внедрению робототехники является электроника и микроэлектроника. Здесь роботы играют ключевую роль, позволяя не только удешевлять и оптимизировать производство, но и обеспечивать исключительную точность, необходимую при переходе на нанометровые технологии. Автомобильная промышленность традиционно остается крупным потребителем промышленных роботов, хотя темпы роста здесь несколько замедлились по сравнению с электронной отраслью. Значительный прогресс отмечается в логистике, где автоматизированные склады и сортировочные системы повышают эффективность и безопасность, замещая ручной труд. Также стоит выделить пищевую и фармацевтическую промышленность, где роботы не только улучшают точность процессов, но и помогают соблюдать строгие санитарные нормы.
— Какие новые задачи стали доступны роботам благодаря развитию технологий?
— Примеры возможностей современных роботов демонстрирует Центр развития промышленной робототехники Университета Иннополис. Сегодня роботы успешно выполняют лазерную резку, токарные, фрезерные и листогибочные операции, лазерную маркировку, непрерывную и точечную сварку. Они также используются для восстановления изношенных штампов и контроля качества продукции, выявляя дефекты. Практическое применение таких систем показывает ощутимые результаты: роботизированный сварочный комплекс может снизить затраты примерно на 20%, наплавочный — ускорить восстановление штампов в три раза, а система ультразвукового контроля сокращает уровень брака на 20%.
— Как коллаборативные роботы (коботы) повлияли на безопасность труда?
— Внедрение коботов значительно повысило безопасность производственных процессов. Сертифицированные коллаборативные роботы, оснащенные современными датчиками силы и момента, позволяют безопасно работать в одной рабочей зоне с человеком во время сборочных операций. Они оснащены оптическими, акустическими и другими сенсорами, которые дают им возможность воспринимать окружающую среду и обеспечивать безопасное взаимодействие. Такой совместный труд ускоряет выполнение задач, снижает физическую нагрузку на сотрудников и минимизирует вероятность ошибок.
— Какими способами роботы обучаются у человека?
— Современные методы обучения роботов включают имитационное обучение (робот повторяет действия человека), использование технологий искусственного интеллекта, перенос мануальных навыков человека на промышленные манипуляторы с помощью таких интерфейсов, как “6D-мышь”. Также активно применяются цифровые двойники — виртуальные модели роботов, систем или целых производственных линий, которые позволяют симулировать их работу в различных сценариях.
— Как происходит интеграция роботов и Интернета вещей в концепцию “умной фабрики”?
— Ключевой тенденцией в развитии производства становится интеграция промышленных роботов в общую систему умной фабрики. Такие системы базируются на промышленном Интернете вещей, искусственном интеллекте, больших данных и мобильных роботах. Это позволяет значительно повысить гибкость и кастомизацию производственных процессов, используя универсальность роботов, способных работать с различными инструментами. Оборудование и системы в умных фабриках связаны в единую цифровую сеть, что обеспечивает сбор и анализ данных в реальном времени, делая процессы более автоматизированными и точными.
— Какие технические барьеры препятствуют более широкому внедрению роботов на производстве?
— Основными факторами, сдерживающими роботизацию, являются устаревшая производственная инфраструктура предприятий, сложность настройки и последующего обслуживания роботизированных систем, а также высокие начальные инвестиции. Многим производствам требуется существенная модернизация, поскольку существующее оборудование несовместимо с современными роботизированными комплексами.
Особую сложность представляет интеграция новых роботов с уже работающим оборудованием. Постепенное внедрение и выбор гибких систем с адаптируемыми интерфейсами могут минимизировать возможные сбои. Если у компании нет достаточного опыта в интеграции, целесообразно привлечь внешних специалистов. Например, Центр развития промышленной робототехники Университета Иннополис предлагает услуги аудита условий для роботизации, а также разработку и внедрение подходящих решений.
— Какие технологии могут стать драйверами революции в отрасли?
— Промышленная робототехника находится на пороге значительных изменений, обусловленных развитием нескольких ключевых направлений. Первое — это аддитивные технологии, включая 3D-печать, которые позволяют создавать сложные компоненты с уникальной геометрией, открывая новые горизонты в конструировании роботов-манипуляторов.
Вторым важным фактором станет применение современных композитных материалов, таких как полимеры и углепластики. Их использование значительно снижает вес конструкций, одновременно повышая их прочность и долговечность. Особое значение приобретают квантовые сенсоры, обеспечивающие беспрецедентную точность измерений. Такие решения критически важны как для высокоавтоматизированных производственных линий, так и для робототехнических систем будущего.
Совершенствование материалов будет тесно связано с развитием нанотехнологий. Создание материалов с наноструктурой открывает возможность получения совершенно новых свойств: сверхпрочности, адаптивности и уникальной проводимости, что расширяет границы инженерных возможностей. В области безопасности данных революционным решением обещает стать квантовая связь, гарантирующая абсолютную защищенность передаваемой информации, что особенно важно для критической промышленной инфраструктуры.
Наконец, внедрение нейросетей следующего поколения позволит достичь качественно нового уровня автономности и адаптивности промышленных робототехнических комплексов, выводя автоматизацию производственных процессов на принципиально новый уровень.
