I sistemi robotici sono stati fondamentali per il moderno ambiente di produzione sin dalla loro introduzione nel 1961 da parte dell'inventore George Devol. Con la prima robotica incentrata sulla produzione per eseguire attività ripetitive e monotone, i robot hanno rapidamente sostituito gli addetti alle catene di montaggio e hanno permesso di realizzare processi produttivi di alta qualità, più sicuri, efficienti e coerenti.
Grazie al miglioramento dell'hardware e del software della robotica per l'ambiente di produzione, i sistemi automatizzati complessi sono rapidamente diventati lo standard nella maggior parte dei processi produttivi di alto livello. Con l'avvento dell'intelligenza artificiale, i robot autonomi sono diventati la nuova frontiera per il settore produttivo con gli stessi obiettivi dei loro predecessori: aumentare la sicurezza, l'efficienza e la qualità dei processi, limitando al contempo l'impatto delle sfide affrontate dagli operatori nella produzione e nella gestione degli impianti.
Tuttavia, in alcune circostanze l'implementazione di robot autonomi può essere molto impegnativa e rischiosa. In questo articolo sono illustrati i pro e i contro dell'utilizzo di robot autonomi nel mondo della produzione e il loro potenziale valore per la crescita dell'Industria 4.0.
Cosa sono i robot di produzione autonomi?
A differenza dei robot di produzione tradizionali, programmati per completare una singola serie ripetibile di azioni, i robot autonomi non ripetono azioni specifiche. Di fatto, i robot autonomi sono programmati per eseguire attività con interazione minima da parte dell'uomo e hanno la capacità di regolare le operazioni in base alle diverse condizioni. I robot autonomi sono in grado di affiancare l'uomo nel lavoro o, in alcuni casi, di sostituirlo completamente.
Nelle moderne applicazioni di produzione con robot autonomi, questi ultimi non hanno sostituito completamente gli esseri umani, ma piuttosto vengono utilizzati per svolgere le attività che gli esseri umani non devono svolgere, non desiderano svolgere o eseguono in modo non soddisfacente. L'implementazione mirata di robot autonomi ha già determinato un drastico aumento della produttività per le applicazioni in cui vengono impiegati, tuttavia il percorso della robotica autonoma è ancora lungo per poter raggiungere l'Industria 4.0 e sostituire completamente tutte le posizioni produttive in tutti i settori.
Svantaggi dei robot autonomi nella produzione
Costo del capitale
Il costo iniziale è il principale ostacolo per la maggior parte dei robot autonomi nelle applicazioni di produzione e dell'Industria 4.0. L'abilitazione dei robot autonomi richiede investimenti di capitale materiale, integrazione nella supply chain esistente, formazione tangenziale e adattamenti della supply chain per implementare le macchine autonome.
In alcune applicazioni, come la gestione dell'inventario di magazzino, i robot autonomi sono più facilmente implementabili ed è possibile ridurre al minimo i fattori che aumentano drasticamente i costi. Tuttavia, le applicazioni di fascia alta, come la produzione automobilistica, possono richiedere robot autonomi pronti all'uso e completamente personalizzati, progettati specificamente per attività altamente specializzate.
Competenze funzionali
La gestione operativa dei robot autonomi può essere molto impegnativa. Se da un lato i robot di produzione autonomi alleggeriscono l'uomo da alcuni compiti, dall'altro la loro manutenzione richiede tecnici altamente qualificati. Nella robotica autonoma, l'hardware stesso è spesso molto complesso e delicato e richiede processori, sensori e sistemi elettromeccanici altamente sensibili e ad alto rendimento. Inoltre, il software alla base della robotica autonoma è ancora più complesso dell'hardware e richiede l'impiego di data center per addestrare i modelli di intelligenza artificiale che controllano autonomamente il robot. Qualsiasi modifica ai sistemi hardware o software richiede un team di tecnici, ingegneri e risorse.
Vantaggi dei robot autonomi nella produzione
Sebbene gli ostacoli all'adozione dei robot autonomi nell'ambiente di produzione siano molti, i vantaggi della loro implementazione in molte supply chain del settore produttivo sono notevoli.
Stabilità della manodopera e dell'utilizzo
Uno dei vantaggi più importanti dei robot autonomi è l'aumento dell'efficienza delle attività monotone, che consente agli operatori di concentrare le proprie competenze per lavorare in modo più efficace. I robot collaborativi nel settore produttivo sono essenziali per la produttività e l'impiego della manodopera. Ad esempio, un robot autonomo che lavora in una catena di montaggio può portare a termine le attività senza supervisione costante, consentendo agli operatori di monitorare in modo intermittente molti robot e di lavorare insieme al robot autonomo eseguendo attività strategiche e non automatizzabili.
Riduzione del tasso di errore
Gli esseri umani talvolta mancano di precisione e possono commettere errori. Robot adeguatamente addestrati possono ridurre in modo significativo gli errori nel processo di produzione, in quanto sono più sensibili alle condizioni sussistenti, più precisi nelle azioni eseguite e meno inclini a distrazione, affaticamento, infortuni e necessità fisiologiche.
Costi a lungo termine
Sebbene l'investimento iniziale possa essere estremamente elevato, i costi a lungo termine dei robot autonomi possono essere molto inferiori a quelli della forza lavoro umana. I robot autonomi hanno il potenziale per ridurre i costi diretti e indiretti dei processi produttivi. I costi diretti possono essere ridotti in modo significativo utilizzando i robot autonomi, che sono più precisi degli esseri umani e, sul lungo termine, consentono di produrre meno scarti di materie prime, limitare il numero di forniture di produzione necessarie e ridurre i costi di manodopera.
I robot autonomi non presentano le problematiche associate alla forza lavoro, come gli aumenti salariali basati sul merito, i costi dell'inflazione, le assicurazioni, le ferie pagate e così via. Inoltre, i robot autonomi possono ridurre i costi operativi indiretti di un'azienda, tra cui le forniture, le utenze, le attrezzature per l'ufficio, le cene occasionali e persino il parcheggio.
Incremento della sicurezza per gli operatori
Uno degli aspetti di maggior valore intrinseco dei robot autonomi nel settore produttivo è il loro contributo intrinseco all'aumento della sicurezza degli operatori. Le applicazioni lavorative più ambite per l'automazione industriale sono gli ambienti produttivi ad alto rischio come la lavorazione dei metalli, i trasporti, la lavorazione degli alimenti, i processi chimici e la lavorazione delle materie prime. In tutte le applicazioni in cui la vita umana è a rischio e si può intervenire per preservarla, i costi iniziali del passaggio all'automazione spesso passano in secondo piano rispetto al valore della mitigazione del pericolo.
Miglioramento della raccolta dati
In un mondo sempre più automatizzato e documentato, l'adozione delle strategie di digitalizzazione della supply chain avviene rapidamente. Ad esempio, la movimentazione automatizzata dei pacchi non solo ottimizza il processo di movimentazione vero e proprio, ma migliora anche notevolmente il processo di documentazione della movimentazione dei pacchi. Con l'impiego sempre più frequente della robotica automatizzata, è possibile tracciare i pacchi in modo digitale, documentando così ogni fase del percorso di un pacco e assicurandosi che le supply chain operative siano il più possibile ottimizzate.
Costi e benefici della robotica nella produzione automobilistica
Come in quasi tutti i settori, anche nel mondo della robotica autonoma per applicazioni di produzione ci sono sempre margini di miglioramento. I costi di avviamento rappresentano spesso un ostacolo per la maggior parte delle aziende, tuttavia il valore dell'implementazione di robot autonomi è evidente. I miglioramenti end-to-end dei processi e delle supply chain dell'Industria 4.0 possono ottimizzare la produttività degli operatori, aumentare la sicurezza delle persone, ridurre i costi operativi e limitare i rischi di errore umano. Inutile dire che il settore produttivo sta transitando rapidamente verso l'Industria 4.0, mentre l'adozione di robot autonomi nelle applicazioni di produzione cresce in tutto il mondo, in modo analogo a come la popolarità dei robot è cresciuta a metà del 20° secolo.
