Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Южно-Уральский Государственный Университет (национальный исследовательский университет) Институт «Политехнический» Кафедра «Колесные и гусеничные машины» Роботизация реферат по дисциплине «Цифровые технологии и искусственный интеллект в наземных транспортно-технологических комплексах» Руководитель, доцент, к.т.н, ____________/Хозенюк Н.А./ _____________2024г. Автор работы Студент группы П-405 _____________/Зарипов В.Ф./ _____________2024г. Реферат защищен С оценкой (прописью, цифрой) __________________ _____________20__г. Челябинск 2024 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................... 3 1. РОБОТИЗАЦИЯ. ПРИМЕНЕНИЕ. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ................................................................................................ 4 1.1 Понятие «роботизация».......................................................................... 4 1.2 Сфера применения роботизации ........................................................... 4 1.2.1 Медицина .............................................................................................. 4 1.2.2 Космос ..................................................................................................... 5 1.2.3 Сфера безопасности ............................................................................... 5 1.2.4 Производство........................................................................................ 5 1.2.5 Быт ........................................................................................................... 5 1.2.6 Развлечения .......................................................................................... 5 1.2.7 Сфера обслуживания ........................................................................... 6 1.3 Достоинства и недостатки ..................................................................... 6 1.3.1 Достоинства ............................................................................................ 6 1.3.2 Недостатки ............................................................................................ 7 2. ПРОМЫШЛЕННАЯ РОБОТИЗАЦИЯ ......................................................... 8 2.1 Задачи, решаемые роботизацией производства ..................................... 8 2.1.1 Автоматизированные операции............................................................ 8 2.1.2 Этапы роботизации ................................................................................ 9 2.2 Перспектива развития............................................................................... 9 3. РОБОТИЗАЦИЯ КАК СПОСОБ ПОВЫСИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ........................................ 11 3.1 Почему RPA ............................................................................................. 11 3.2 Выгода RPA ............................................................................................. 12 3.3 Устройство программных роботов ....................................................... 12 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................. 14 4. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ......................................................... 15 2 ВВЕДЕНИЕ Присутствие роботов в жизни человека не раз обсуждалось фантастами, однако сейчас, роботы уже приходят в нашу реальность. Замещение простых функций, выполняемых людьми на производстве, позволяет уменьшить количество ошибок, а также ускорить их исполнение. Не секрет, что многие промышленные компании активно применяют робототехнику в сборочных линиях и в логистике, что позволяет снизить человеческий фактор и обойтись минимальным привлечением людей. Снижение стоимости промышленных роботов позволяет добиться экономической эффективности от их применения, и фактически людям только остается следить, как механизмы в автоматическом режиме производят продукцию без участия человека. В Германии даже появился термин Industry 4.0, который подразумевает построение полностью автоматизированных производственных и логистических сетей, где автоматы взаимодействуют между собой в рамках производственного процесса. Сочетание робототехники, Интернета вещей, искусственного интеллекта и 3D-печати уже сейчас позволяют строить полностью механизированные фабрики по производству продукции, начиная от кроссовок и заканчивая автомобилями. 3 1. РОБОТИЗАЦИЯ. ПРИМЕНЕНИЕ. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ 1.1 Понятие «роботизация» Роботизация в производственном процессе – неотъемлемая часть автоматизации. Последняя означает, что вместо человека, выполняющего определенный вид деятельности, это делают автоматические роботизированные системы, и все это происходит в промышленных масштабах. Часто встречается, что на крупных предприятиях внедряют автоматизацию и роботизацию производства, чтобы усовершенствовать и ускорить рабочий процесс, минимизировать трудовые и временные затраты, сделать систему в целом более эффективной. Неоспоримым преимуществом таких нововведений является то, что специальное оборудование, обеспечивающее роботизацию промышленных процессов, легко перенастроить. Чтобы начать работу над новыми изделиями или их деталями, нужно всего лишь внести изменения в программный код. Это значительно экономит ресурсы. Особенно технологии роботизации ценны на производствах, выпускающих разного рода детали. Значительная часть таких линий делает изделия в ограниченном тираже. И перенастройка оборудования на новые параметры занимает зачастую более 90 % от всего рабочего времени. Оставшиеся 5-10 % отводится самому производству, что очень плохо сказывается на эффективности системы в целом. Роботизация заметно сокращает процесс перенастройки, позволяя выполнять гораздо больший объем работы за меньший временной промежуток. 1.2 Сфера применения роботизации 1.2.1 Медицина На сегодняшний день особо активно развивается применение роботов в хирургии. Эти устройства выполняют многие функции, которые раньше были доступны только врачам. Кибернетические технологии могут помочь вернуть отсутствующую часть тела. С изобретением бионических протезов медицина сделала большой скачок вперед. Этими устройствами можно управлять, пользуясь собственной нервной системой. Технология экзоскелетов представляет собой современные роботизированные костюмы. Они восполняют утраченные функции человеческого организма, увеличивают мышечную силу и амплитуду движений при помощи внешнего каркаса с приводящими элементами. Область применения экзоскелетов широка, это не только медицина, но и строительство, промышленность, военная сфера. Для этих направлений полезны силовые и разгрузочные функции экзоскелетов. Благодаря достижениям роботизации в современном мире стала возможна 4 даже замена сетчатки глаза. Специальное приспособление может научить человека распознавать окружающие предметы и заменить функцию зрения. 1.2.2 Космос Роботы уже давно помогают человеку изучать доступные участки Вселенной. Эти механизмы производят сбор почвы и других материалов для изучения, исследуют неизведанные территории, не опасаясь условий, опасных для человеческой жизни, таких как высокий уровень радиации и экстремально высокие или низкие температуры. В ближайшем будущем российский косморобот отправится на МКС и будет обслуживать аппараты и вести деятельность в открытом космическом пространстве. 1.2.3 Сфера безопасности Специальные датчики на роботизированных устройствах позволяют как находить пожароопасные ситуации, так и бороться с ними. На некоторых базах, занимающихся тренировкой военных, есть роботы, которые имитируют деятельность настоящего противника. Также бывают роботыразведчики и боевые модели. 1.2.4 Производство Промышленный рынок отличается высокой конкуренцией, в этих условиях рабочие процессы на предприятиях должны быть максимально эффективными. И роботизация современного производства помогает этого достичь. Роботы занимаются сваркой, укладкой, окрашиванием и множеством других операций, делая это многократно и максимально точно. Как правило такие роботы изготовлены в виде манипуляторов, с виду напоминающих руку человека. Такие универсальные механизмы оснащены несколькими осями подвижности и фланцем, который закрепляет инструмент для работы. Роботизация промышленности в разы увеличивает производительные мощности предприятий, а люди получают возможность заняться более специализированными задачами. 1.2.5 Быт Люди находятся в довольно тесном взаимодействии с роботами, хоть это и не очевидно на первый взгляд. Мы часто сталкиваемся с ними в повседневной жизни. Среди популярных бытовых роботов пылесосы, газонокосилки, массажные аппараты. Многие уже знакомы с системой «умный дом» — это автоматизированная сеть, дающая возможность дистанционно контролировать домашние приборы, электроснабжение, видеонаблюдение и прочие системы. 1.2.6 Развлечения Распространение роботов во всех сферах жизни привело их в область 5 проведения досуга. В продаже имеется большое количество игрушек на радиоуправлении, способных говорить, петь, танцевать, летать, учить ребенка чтению и счету. Многие взрослые тоже не прочь поиграть с такими роботами, но устройства, ориентированные на них, обычно более сложные в использовании и дорогостоящие. Популярный британский робот Теспиан, например, создан специально для общения с людьми. Он интересный собеседник, умеет читать стихи и играть разные роли, демонстрируя при этом настоящие человеческие эмоции. Верх достижений роботизации общества — гуманоидные роботы. Это реалистичные копии человека, умеющие вести разговор, анализировать и даже наделенные чувством юмора. 1.2.7 Сфера обслуживания Роботизация бизнеса включает в себя использование промороботов для обслуживания клиентов. Эти устройства умеют общаться с людьми, распознавать лица и речь, передвигаться в пространстве с препятствиями. Эти так называемые боты взаимодействуют с различными внешними системами: базами данных, службами безопасности, интернет-ресурсами и серверами. Роботизация труда предусматривает как замену, так и дополнение обычных сотрудников — консультантов, гидов, промоутеров. Андроидов можно встретить в магазинах, аэропортах, салонах связи, музеях, гостиницах. 1.3 Достоинства и недостатки 1.3.1 Достоинства Увеличение показателей производительности. При замене человека, стоящего за выполнением рутинных либо трудоемких опций на роботизированный искусственный интеллект, эффективность труда в целом растет. Работника можно перевести на более легкий пост наблюдателя, на другую линию или освободить от деятельности, что повысит общую производительность. Гарантия стабильности процессов производства. Роботы не нуждаются в отдыхе, не подчиняются трудовому законодательству и могут работать хоть круглыми сутками, в отличие от живых людей. Несомненно, бывают производства, где рабочий процесс выстроен в три смены и непрерывен, но если технологические процессы роботизированы, то нет необходимости в передачах смен и даже небольших перерывах на удовлетворение нужд. Требуется только программное обеспечение и электричество. Использование более высоких стандартов производства. Роботы позволяют придерживаться максимальной точности и скорости, недоступных для человека. Даже самому профессиональному работнику, вооруженному мощными линзами, чрезвычайно трудно совершать операции с точностью до нанометра, а для роботизированного станка это не представляет особого труда. 6 Снижение значимости человеческого фактора. Именно этот параметр чаще всего приводит к ошибкам на производстве и это неизбежно. Человек — живое существо, он может устать, отвлечься, отнестись к работе без должной ответственности. Все это приводит к ситуациям, негативно влияющим на общий процесс производства. Роботы же неутомимы, не могут быть невнимательными и всегда сконцентрированы на своих действиях, поэтому простые человеческие ошибки им чужды. Минимизация производственных издержек. Повышение производительности и сокращение затрат на фонд оплаты труда ведет к существенному снижению расходов на производство. 1.3.2 Недостатки Обязательное внедрение строгой компьютерной системы и прямая зависимость от нее. Качество процесса роботизации и его эффективность тем выше, чем более грамотно настроено программное обеспечение. Если в нем есть слабые места и недоработки, то в будущем компьютерный сбой или ошибка программы могут привести даже к полной остановке производственного процесса. Возможные сложности при диверсификации производства. Роботизированные линии отличаются узкой специализацией и направлены на выполнение одного-двух действий. Если производство по какой-то причине требуется перенастроить, то могут возникнуть сложности, особенно если новое изделие полностью отличается от предыдущего. Полная замена роботов или программного обеспечения может вылиться в огромные издержки. Сложность контроля в форс-мажорных обстоятельствах. На производстве может случиться скачок напряжения, разного рода механические поломки, вирусное заражение ПО. Восстановить деятельность в этом случае, особенно если предприятие роботизировано, довольно трудно. Ведь при выходе из строя автоматов, которые нельзя оперативно починить или заменить, придется ставить на стоп всю работу или использовать ручной труд. Несостоятельность роботов в творческих процессах. Хотя нейросети уже зарекомендовали себя в создании графики и музыкальных произведений, делать это в промышленных масштабах они пока не готовы. Роботизация в современном мире пока не достигла тех вершин, при которых можно полностью положиться на искусственный интеллект при разработке автомобилей, самолетов и других технически сложных устройств. Вероятность возникновения технологической безработицы. Люди с опаской относятся к роботам на производстве, так как существует страх, что они потеснят человека и станут основной рабочей силой. Это вызывает протест против искусственного интеллекта. Замена на роботов таких кадров, как сборщики, фасовщики, грузчики и другие специальности, не требующих высокой квалификации, способна существенно снизить спрос на те виды деятельности, где требуется физический труд [1]. 7 2. ПРОМЫШЛЕННАЯ РОБОТИЗАЦИЯ Роботизация производства – это процесс замены ручного труда на автоматизированный с использованием промышленных и коллаборативных роботов. Такое решение значительно снижает производственные издержки, повышает качество, ускоряет выпуск продукции. Роботизация возможна не только на крупных промышленных линиях, но также подходит для решения задач мелкого и среднего бизнеса. Практически любая грязная, опасная, монотонная работа может и должна выполняться роботами, а не людьми. 2.1 Задачи, решаемые роботизацией производства Пандемия, вызванная коронавирусом, выявила преимущества предприятий, оснащенных автоматизированными линиями. COVID-19, как и другие недуги, роботам не страшен, а наблюдать за производственным процессом можно и на расстоянии. Эксперты полагают, что повсеместное распространение вируса и вызванный им экономический кризис стали толчком к новому этапу внедрения робототехники на отечественных производствах. Предполагается, что к 2035 году такие заводы смогут выпускать на 40 % больше продукции, чем сегодня. В России пока нет предприятий, где весь производственный процесс автоматизирован, однако уже существуют промышленные гиганты, активно внедряющие роботов. В их числе – Челябинский трубопрокатный завод, Станкостроительный завод DMG MORI в Ульяновске и Завод экскаваторов Hitachi в Тверской области. Процесс роботизации производства предполагает поэтапную замену людей автоматическими помощниками. В масштабах крупного промышленного предприятия это позволяет сократить риски, связанные с человеческим фактором, а также повысить производительность труда. Промышленный робот способен выполнять различные функции в соответствии с заложенной в него программой. Как правило, речь идет о манипулировании деталями, их доставке к конвейеру, установке в агрегат, закреплении на нужном месте и так далее. Автоматический исполнитель не ошибается, не устает, ему не требуются перерывы на обед и сон. Перечень технологических операций, выполняемых рабочими на промышленном производстве, обширен. В него входят литье, сварка, изготовление деталей на станках с ЧПУ, покраска заготовок, разные виды сборки, контроль качества. Большинство из этих работ подходят под основной постулат роботизации – соответствие трем D (dull, dirty and dangerous – скучные, грязные, опасные). 2.1.1 Автоматизированные операции Автоматизировать можно следующие операции, на многих предприятиях пока 8 выполняемые людьми: 1) сварочные работы; 2) подача материалов на сборочную линию; 3) перемещение компонентов будущего изделия на конвейере; 4) сортировка и упаковка готовой продукции; 5) контроль качества изделий; 6) обслуживание станков с ЧПУ; 7) укладывание изделий на паллеты, перемещение на склад, погрузка на транспорт; 8) окрашивание поверхностей; 9) резка материалов и шлифовка изделий. Роботизация промышленного производства может начинаться с внедрения в процесс роботов-манипуляторов – промышленных и коллаборативных. С их помощью можно автоматизировать практически все процессы, осуществляемые на предприятии, и значительно уменьшить издержки. Например, установив на пищевом производстве пару SCARA-роботов, владелец бизнеса получает возможность сократить количество работников до 25 % от первоначальной потребности. Экономия значительная: вместо 150 тыс. долларов затраты составят 37,5 тыс. долларов, при этом производство будет функционировать бесперебойно, без выходных и перерывов. 2.1.2 Этапы роботизации Роботизация производства в России может успешно применяться на нескольких этапах: 1) Манипуляции. На автоматического помощника возлагается функция перемещения материалов, заготовок и деталей, их разгрузка и погрузка. Роботы отлично справляются с простыми повторяющимися операциями, освобождая людей от необходимости переносить тяжести и выполнять монотонные действия. 2) Обработка. На этом производственном этапе роботы используются для решения конкретных задач: сварка деталей, резание материалов, испытание изделий на прочность, контроль качества. 3) Сборка. Поэтапное соединение компонентов в узлы, агрегаты и готовые изделия – сложный процесс, требующий участия человека. Однако роботы способны качественно и быстро выполнять однообразные действия, и людям остается только наблюдать за правильностью производимых операций. Сборочные линии на многих предприятиях оснащены роботами, благодаря чему процесс сборки протекает без задержек и с минимумом ошибок. 2.2 Перспектива развития Автоматизация и роботизация современного производства – перспективное направление развития промышленности, которое позволит добиться высокого качества продукции при одновременном снижении издержек. Внедрение роботов приведет к положительным изменениям: 1) Чтобы перейти к выпуску новых изделий, требуется всего лишь сменить программу. Гибкость перенастройки автоматических «сотрудников» помогает 9 экономить время на обрабатывающих предприятиях, где половина продукции изготавливается небольшими партиями. 2) Если для нужд производства необходимы малые и средние объемы тех или иных деталей, их непосредственный выпуск занимает порядка 5 % времени. Подавляющая часть рабочих часов уходит на переналадку станка, замену инструментов, загрузку комплектующих и так далее. Автоматизированная линия позволяет перераспределить рабочее время в пользу получения готовых изделий за счет сокращения подготовительных этапов. В результате экономится не только время, но и сырье, материалы, детали за счет минимизации брака [2]. 10 3. РОБОТИЗАЦИЯ КАК СПОСОБ ПОВЫСИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ Цифровая трансформация бизнеса, важность и значимость которой не подвергается сомнению, требует глубокого пересмотра не только состава применяемых в компании программных средств и систем, но, в первую очередь, самой бизнес-модели предприятия. Цифровизация рабочих мест хотя и является более локальной инициативой, но в то же время обеспечивает радикальное сокращение себестоимости рабочих процессов, освобождение персонала от однообразных, утомительных операций по поиску, сбору и повторному вводу данных, а также позволяет синхронизировать информацию в разнородных информационных системах, не прибегая к дорогостоящим интеграционным проектам. Среди ряда технологий, используемых сегодня для цифровизации рабочих мест в заинтересованных в повышении своей эффективности компаниях, наиболее заметное место занимает роботизация рабочих процессов или RPA, сокращение от английского Robot Process Automation. 3.1 Почему RPA В настоящее время уже невозможно найти организацию, которая не использовала бы в своей работе по крайней мере одну, а чаще — несколько автоматизированных систем. В каждой крупной компании найдутся и финансовоученые системы (ERP), и системы управления коммуникациями с клиентами (CRM), и учета оказанных услуг и выставления счетов (Биллинг), управления персоналом (HCM), управления бизнес-контентом (ECM), почтовые системы, сайты, порталы для коммуникаций с клиентами, и другие, не говоря уже о технологических системах, обеспечивающих управление работой оборудования или решающих конкретные узкоспециализированные отраслевые задачи предприятия. А если, к этому, учесть еще и присутствие в компании устаревших систем, либо систем, функционально схожих с существующими и оказавшихся в эксплуатации в результате ряда процессов слияния и поглощения, то легко понять, что работа пользователя в таком программном окружении становится настоящим кошмаром. Несмотря на то, что каждая из упомянутых автоматизированных систем, как правило, успешно справляется с задачей, ради которой она была спроектирована, по-прежнему, вне их контура, объем ручных операций пользователей остается неприемлемо высоким. Характерными примерами таких операций являются: повторный ввод одних и тех же данных в несколько автоматизированных информационных систем, ручной перенос результирующих данных из одной системы в другую в качестве исходных для дальнейшей обработки, поиск данных в нескольких системах с целью их сбора, консолидации и подготовки корпоративной отчетности. 11 Более того, как мы знаем, дело не ограничивается только корпоративными системами. Пользователи зачастую должны осуществлять регулярные поиски для сбора информации на внешних сайтах, например, с целью выявления объявлений о планируемых тендерных процедурах, анализа цен конкурентов, статуса/прогнозов исполнения заказов партнерами, поиска кандидатов на работу, и во весьма многочисленных других аналогичных случаях. Наиболее печально во всем этом то, что на таких работах заняты, зачастую, весьма квалифицированные сотрудники. И, обычно, это отнюдь не разовые, но регулярно выполняемые работы, являющиеся неотъемлемой частью нормального производственного процесса, причем, в ряде отраслей подобные рутинные задачи могут занимать до 47% рабочего времени сотрудника! В подавляющем большинстве корпоративных применений тотальная интеграция корпоративных и внешних систем с помощью наиболее распространенных инструментов типа программных интерфейсов приложений API (Application Programming Interface) невозможна по экономическим, организационным и техническим причинам. В этом случае единственным выходом является так называемая роботизация рабочих процессов, то есть использование технологий, называемых Robot Process Automation. 3.2 Выгода RPA Бизнес-эффекты применения RPA очень наглядны. Для RPA вообще характерна прозрачность и простота расчета экономического эффекта. На основании мирового опыта можно отметить следующие экономические и бизнесэффекты внедрения RPA: 1) сокращение себестоимости рабочих процессов - 25-50%; 2) условное высвобождение сотрудников в результате внедрения одного робота - 2-5 полных штатных единиц; 3) повышение продуктивности сотрудников - 35-50%; 4) среднее сокращение полного цикла потока операций в рамках одной транзакции обработки данных - 30%; 5) исключение ошибок и влияния человеческого фактора - 100%. Однако, несомненно, что главным эффектом от внедрения RPA является повышение удовлетворенности сотрудников своей работой, поскольку им больше не надо ежедневно выполнять однообразные операции по переписыванию данных из одного экрана в другой и они могут заняться решением задач, соответствующих уровню их профессиональной подготовки. В зарубежной прессе отмечались случаи, когда внедрение роботизации привело не к сокращению сотрудников, а к уменьшению текучести кадров и стабилизации численности, и все это благодаря повышению уровня удовлетворенности сотрудников своей работой. 3.3 Устройство программных роботов Программный робот — это обычное приложение, имитирующее работу человека и взаимодействующее с конкретной информационной системой через ее 12 стандартный пользовательский интерфейс, разработанное на основе специализированной платформы, выполняемое по расписанию, либо по запросу пользователя, либо в ответ на возникновение в системе того или иного события. Программные роботы могут взаимодействовать между собой, вызывать внешние специализированные исполняемые приложения, либо интерпретировать сценарные программные тексты (скрипты), написанные на языках Java или .Net, а также они могут быть вызваны из внешних приложений. Например, система управления конкретным бизнес-процессом может активировать робота для выполнения тех функций, для которых этот бизнес-процесс не предназначен, а робот, благодаря своим конструктивным особенностям, справится с ними проще, быстрее и дешевле, чем любое иное приложение. Таким образом, программные роботы могут быть гибко включены в любую существующую программную инфраструктуру любой компании! Из представленных на рынке платформ общепризнанными фаворитами являются системы UiPath и Blue Prism (с явным приоритетом в пользу первой), которые уверенно занимают верхние строчки в рейтингах таких уважаемых аналитических агентств, как Gartner и Forrester. В то же время, имеется ряд менее раскрученных, но очень привлекательных по своей конструкции продуктов, среди которых, несомненно, наиболее выделяется Kapow RPA от компании Kofax. Благодаря своей архитектуре он позволяет строить масштабируемые, отказоустойчивые конфигурации, а также предъявляет меньше требований к используемому программному окружению, чем его конкуренты. В связи с чем Kapow RPA рассматривается многими аналитиками как серьезный претендент на роль лидера и «восходящая звезда» рынка роботизации рабочих процессов [3]. 13 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Применение RPA требует глубоко понимания бизнес-контента автоматизируемых операций, владения методами анализа и оптимизации рабочих процессов, а также, и не в последнюю очередь, профессионального опыта работы с теми системами, для взаимодействия с которыми предназначаются создаваемые роботы. Основываясь на богатом опыте внедрения RPA в мире на аналогичных предприятиях, преимуществах выбранной платформы и квалификации привлеченных специалистов, процесс цифровизации рабочих мест станет эффективным толчком для развития предприятия 14 4. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Роботизация в промышленности и бизнес-проектах, 2024, код доступа – https://gb.ru/blog/robotizatsiya/ . 2. Промышленная роботизация, 2024, код доступа – https://www.alphaintech.com/blog/robotechnical/robotizatsiya-proizvodstva/ . 3. Александр Бейдер, директор по цифровым технологиям, TerraLink, RPA, 2024, код доступа – https://terralink.kz/articles/upravlenie-bizneskontentom/robotizatsiyakak-sposob-povysit-effektivnost-rabochikh-protsessov/ . 15
