Καθώς η ζήτηση για εξατομικευμένα προϊόντα αυξάνεται, ο ρόλος της ερευνητικής δραστηριότητας έχει καθοριστική σημασία στην ανάπτυξη νέων καινοτόμων ρομποτικών συστημάτων για την ενίσχυση της παραγωγικής διαδικασίας .Ο Δρ Σωτήρης Mακρής, Υπεύθυνος Προγραμμάτων Βιομηχανικής Έρευνας, στο Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής και Αυτοματισμού (LMS), του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών και Αεροναυπηγών του Πανεπιστημίου Πατρών μας μεταφέρει όλες τις τελευταίες καινοτόμες δραστηριότητες του ερευνητικού εργαστηρίου, αλλά και τα πλεονεκτήματα που απορρέουν από την εφαρμογή ρομποτικών συστημάτων στη βιομηχανική παραγωγή.

Ποια είναι τα οφέλη που απορρέουν από τη χρήση των ρομποτικών συστημάτων;
Η τάση, που επικρατεί στη σημερινή εποχή τόσο στην ευρωπαϊκή όσο και στην ελληνική βιομηχανία, αφορά στην υιοθέτηση μιας περισσότερο πελατοκεντρικής προσέγγισης στην παραγωγή. Στην περίπτωση αυτή, το εργοστάσιο δεν παράγει πλέον μαζικά σε μεγάλες ποσότητές ίδια ή όμοια προϊόντα, τα οποία αποθηκεύονται σε αποθήκες και διατίθενται στη συνέχεια στην αγορά.
Αντίθετα, η τελική μορφή του προϊόντος καθορίζεται από τον πελάτη, τα προϊόντα παράγονται από ένα ευέλικτο σύστημα παραγωγής και διατίθενται στην αγορά on demand. Αυτή η τάση έχει οδηγήσει στην έρευνα και υλοποίηση ευέλικτων συστημάτων παραγωγής, τα οποία αξιοποιούν νέα και αυτόνομα ρομποτικά συστήματα. Αυτά τα ρομποτικά συστήματα είναι ικανά να αναπροσαρμόζουν το ρόλο τους στο εργοστάσιο και να εκτελούν πληθώρα εργασιών επιτρέποντας μεγαλύτερη ευελιξία συνεργαζόμενα μεταξύ τους, αλλά και με το ανθρώπινο δυναμικό.

Πόσο εύκολη είναι η απόφαση για τις βιομηχανίες να προχωρήσουν στην ένταξη αυτών των συστημάτων στις παραγωγικές τους διαδικασίες;
Η βιομηχανία αναλύει τα προσδοκόμενα οφέλη από την υιοθέτηση τεχνολογιών έξυπνης ρομποτικής τεχνολογίας. Στις προηγούμενες δεκαετίες, η προσέγγιση στην Ευρώπη ήταν αυτή της ανάθεσης σε εξωτερικούς παραγωγούς, σε χώρες χαμηλού εργατικού κόστους (outsourcing). Αυτό οδήγησε στην απώλεια της ευρωπαϊκής βιομηχανικής βάσης σε ένα ποσοστό 30% στην περίοδο των 40 ετών. Παρόλα αυτά, η αύξηση του εργατικού κόστους σε αυτές τις χώρες, όπως και η ανάγκη για καλύτερο έλεγχο των παραγωγικών δραστηριοτήτων, έφερε στο προσκήνιο τη λογική του «επαναπατρισμού» των παραγωγικών διαδικασιών. Σε αυτό το πλαίσιο, η αξιοποίηση σύγχρονων τεχνολογιών ρομποτικής έχει τη δυναμική να προσδώσει ανταγωνιστικό πλεονέκτημα στη βιομηχανία. Εκτιμάται ότι η χρήση ρομποτικών συστημάτων για αυτοματοποίηση του ενός τετάρτου των διεργασιών που είναι εφικτό να αυτοματοποιηθούν, είναι ικανή να επιφέρει μείωση του εργατικού κόστους ανά μονάδα προϊόντος κατά μέσο όρο 16% ή και περισσότερο, ενώ η παραγωγικότητα ανά εργαζόμενο είναι εφικτό να αυξηθεί κατά 10-30%.

Ποιος είναι ο ρόλος των κυβερνητικών πρωτοβουλιών στην ενθάρρυνση των επιχειρήσεων για την υιοθέτηση τέτοιων τεχνολογιών;
Οι κυβερνητικές πρωτοβουλίες αποτελούν σημαντικό παράγοντα στο να διευκολυνθεί η εισαγωγή καινοτομίας στη βιομηχανική παραγωγή, καθώς ενθαρρύνει τη συνεργασία του εργαστηρίου με τη βιομηχανία σε θέματα, που αρχικά ενέχουν μεγαλύτερο ρίσκο και υποβοηθά στη μείωση του ρίσκου υιοθέτησης νέας τεχνολογίας. Στα αρχικά στάδια εφαρμογής νέων τεχνολογικών μεθόδων απαιτείται δημιουργικότητα και πειραματισμός. Σε αυτό τα στάδιο έρευνας, εντοπίζονται τόσο οι δυνατότητες όσο και οι αδυναμίες εφαρμογής μιας καινοτόμου διαδικασίας.
Με αυτό τον τρόπο είναι εφικτό να εντοπίσει κανείς την κατάλληλη προσέγγιση για μια αποτελεσματική βιομηχανική υλοποίηση.
Επιπλέον, τα οφέλη από μια τέτοια δράση είναι πολλά, καθώς αυτά αφορούν στην αναβάθμιση της ικανότητάς ανάπτυξης και υλοποίησης καινοτόμων λύσεων τόσο από τους ερευνητικούς φορείς, όπως και από τη βιομηχανία.

Πώς μπορεί να επιτευχθεί η σύζευξη του ανθρώπινου κεφαλαίου με τα τεχνολογικά συστήματα στον αυτοματοποιημένο κόσμο της βιομηχανίας;
Προκειμένου κάτι τέτοιο να καταστεί εφικτό, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένας σταδιακός μετασχηματισμός των συστημάτων παραγωγής. Το τυπικό εργοστάσιο στην εποχή μας χρησιμοποιεί μηχανές, οι οποίες εκτελούν συγκεκριμένες διεργασίες με μεγάλη ταχύτητα ή παραγωγικότητα. Ο άνθρωπος ως χειριστής είναι πάντα παρόν για να εκτελέσει εργασίες, που απαιτούν επιδεξιότητα και δεν είναι εφικτό να αυτοματοποιηθούν. Κατ’ αναλογία, τα ρομποτικά συστήματα έχουν χρησιμοποιηθεί κατά κύριο λόγο για να εκτελούν επαναλαμβανόμενες εργασίες και σε υψηλή ταχύτητα. Το κύριο μειονέκτημα της προσέγγισης αυτής, είναι το γεγονός ότι όταν πρέπει να εισαχθεί στην παραγωγή ένα προϊόν, το οποίο δεν έχει παραχθεί ξανά, απαιτείται μια χρονοβόρος διαδικασία επανασχεδιασμού και επαναπρογραμματισμού του ρομποτικού συστήματος.

Η σύγχρονη τάση προτάσσει πλέον την υιοθέτηση αυτόνομων ρομποτικών συστημάτων αξιοποιώντας τεχνικές της Τεχνητής Νοημοσύνης, Εικονικής και Επαυξημένης πραγματικότητας και άλλες σύγχρονες προσεγγίσεις δικτύωσης, όπως το 5G μεταξύ άλλων. Σε αυτό το σημείο, θα πρέπει να τονιστεί η σημασία της συνεργασίας με τον άνθρωπο, η οποία επιφέρει τα μέγιστα οφέλη καθώς στο βιομηχανικό περιβάλλουν προκύπτουν καταστάσεις, που είναι εφικτό και αποτελεσματικό να επιλυθούν με σχετική ευκολία από έναν χειριστή, ενώ θα ήταν εξαιρετικά περίπλοκο να αντιμετωπιστούν από ένα ρομποτικό σύστημα.
Συνεπώς, η χρήση ρομποτικών συστημάτων σε συνεργασία με τον άνθρωπο και αξιοποιώντας πληθώρα άλλων τεχνολογικών μέσων, αποτελεί μια υποσχόμενη προσέγγιση για το Εργοστάσιο του Μέλλοντος.

Έχετε κάποιο σχετικό project στο εργαστήριο σας, με στόχο τη σύνδεση της ερευνητικής καινοτομίας με τη βιομηχανική παραγωγή;
Τα παραπάνω έχουν υλοποιηθεί σε ένα αριθμό ερευνητικών προγραμμάτων σε συνεργασία με ευρωπαϊκές βιομηχανικές επιχειρήσεις. Για παράδειγμα, στο ερευνητικό πρόγραμμα THOMAS – Mobile dual arm robotic workers with embedded cognition for hybrid and dynamically reconfigurable manufacturing systems, έχουμε υλοποιήσει την ιδέα του ρομποτικού βοηθού ενός εργαζομένου στη γραμμή παραγωγής της αυτοκινητοβιομηχανίας.

Σε αυτή την περίπτωση, ο ρομποτικός βοηθός είναι ικανός να αναλάβει εργασίες που θα τις αναλάμβανε κάποιος χειριστής, όπως το να φορτώσει κομμάτια σε μηχανές για περαιτέρω επεξεργασία, την εκτέλεση εργασιών συναρμολόγησης κομματιών και τη μεταφορά τους σε διαφορετικούς σταθμούς παραγωγής μεταξύ άλλων. Μια τέτοια ιδέα επιτρέπει τη διευκόλυνση της φυσικής αναδιάταξης του εργοστασίου, καθώς τα ρομποτικά συστήματα είναι πλέον κινούμενα και είναι εφικτό να λειτουργήσουν σε διαφορετικές θέσεις στην παραγωγή.

Πως φτάσατε στην κατασκευή ενός τέτοιου ρομπότ και ποια είναι τα οφέλη κατά την εφαρμογή του;
Προκειμένου να κατασκευαστεί ένα τέτοιο ρομπότ, χρησιμοποιήσαμε μια αυτοκινούμενη ρομποτική πλατφόρμα, στην οποία προσαρμόσαμε δύο ρομποτικούς βραχίονες, προσομοιάζοντας τη μηχανική δομή ενός χειριστή.
Επιπλέον, εξοπλίσαμε το σύστημα με ένα σύνολο αισθητήρων και λογισμικών συστημάτων, τα οποία του προσδίδουν την απαιτούμενη εξυπνάδα. Μεταξύ άλλων το εξοπλίσαμε με συστήματα τεχνητής όρασης, λογισμικό λήψης αποφάσεων και προτεραιοποίησης εργασιών, λογισμικό χαρτογράφησης και αυτόνομης πλοήγησης, λογισμικό αναγνώρισης ανθρώπων και εκτίμησης των προθέσεών τους και αρκετές επιπλέον λειτουργείς, που καθιστούν μια τέτοια εφαρμογή εφικτή.

Τα οφέλη από μια τέτοια εφαρμογή είναι πολλά:
1. Συγκεκριμένα ο χειριστής αποφεύγει την ανύψωση και μεταφορά αντικειμένων, τα οποία ενδεχομένως να έχουν μεγαλύτερο βάρος καθώς τα αντικείμενα αυτά τα χειρίζονται πλέον τα ρομπότ.
2. Επίσης, επιτυγχάνεται αύξηση του ποσοστού χρόνου που ο χειριστής αφιερώνει σε εργασίες συναρμολόγησης από 70% του χρόνου του σε περισσότερο από 95%. Αυτό είναι εφικτό, καθώς ο χρόνος που απαιτείται από το χειριστή να εκτελεί εργασίες μη προστιθέμενης αξίας μειώνεται.
3. Τέλος, η συνεργασία ανθρώπου με ρομπότ αποτελεί ικανό συνδυασμό, που επιτρέπει τη διαχείριση περισσότερων παραλλαγών και μοντέλων στο ίδιο σύστημα παραγωγής, επιτυγχάνοντας αύξηση επιπέδου 100%, και συγκεκριμένα από τα τρία μοντέλα που είναι ικανό να χειριστεί το σύστημα, σε έξι μοντέλα.
Η έρευνα του εργαστηρίου μας συνεχίζεται σε συνεργασία με πολλές επιχειρήσεις σε διαφορετικούς τομείς, τόσο στην Ευρώπη όσο και στην Ελλάδα και επιπλέον οφέλη αναμένεται να καταστούν ορατά και εφικτά.