Trasformare i settori della produzione e dello stoccaggio con la robotica
Per i produttori industriali e le aziende che operano nel campo dello stoccaggio, garantirsi un edge competitivo nel panorama in costante evoluzione sta diventando sempre più difficile.
I consumatori spendono sempre di più e tale domanda in costante aumento grava sulle spalle dello staff, già sotto organico. Nel secondo trimestre del 2021, negli Stati Uniti, le spese di consumo individuali sono aumentate dell'11,9% oltre all'ulteriore aumento dell'11,4% del trimestre precedente.1 Contemporaneamente, il settore industriale sta affrontando una marcata carenza di manodopera. Secondo un resoconto di maggio 2021 di Deloitte e del Manufacturing Institute, il 77% degli oltre 800 produttori statunitensi esaminati nel 2021 ha avuto problemi nell'assumere o fidelizzare la forza lavoro (e lo stesso vale per il futuro).2
Combinando questi due fattori con la tecnologia in costante evoluzione e con la concorrenza che punta tutto sull'innovazione, abbiamo davanti tutti gli ingredienti per un disastro.
Molte aziende stanno passando all'automazione industriale e alla robotica non solo come soluzione per tali sfide, ma anche come modo per rimanere al passo nel mercato in cui operano. Ma cos'è l'automazione, come fa a risolvere le sfide di oggi e quale ruolo hanno i robot?
Cos'è l'automazione dei magazzini?
L'automazione dei magazzini è il processo per cui, utilizzando tecnologie come i robot, è possibile rendere più efficienti le procedure, richiedendo al contempo un livello di assistenza minimo da parte dei lavoratori.
Fino a poco tempo fa, l'automazione dei magazzini veniva effettuata tramite veicoli guidati (AGV) che si affidavano a percorsi predefiniti e a operatori umani per completare attività come la fornitura dei materiali. La crescita esponenziale dell'e-commerce e la crescente domanda di tecnologia flessibile hanno messo in luce i limiti degli AGV.
Oggi, l'automazione dei magazzini può essere eseguita dai robot mobili autonomi (AMR) che si spostano negli ambienti in modo indipendente e assistono i lavoratori umani. Anche i bracci robotici industriali sono una tecnologia di automazione comunemente utilizzata per la raccolta, il posizionamento e lo smistamento degli oggetti. Entrambe le tecnologie sono fondamentali per la gestione degli ordini di e-commerce.
Sia gli AMR che i bracci robotici possono essere migliorati con l'introduzione di sensori visivi (come videocamere 2D/3D) e tecnologie di intelligenza artificiale (IA) per fornire operazioni migliorate e procedure di supporto innovative. I robot con visione artificiale o IA possono “vedere”, caratteristica che consente loro di rilevare, classificare, smistare, prelevare e confezionare oggetti. Spesso, essi operano con una maggiore accuratezza e coerenza degli operatori umani e sono meno proni a errori o incidenti.
Cos'è la produzione automatizzata?
Così come avviene per l'automazione dei magazzini, i robot sono fondamentali anche l'automazione nelle fabbriche.
La produzione automatizzata utilizza la tecnologia per rendere più efficienti i processi di produzione. In questo modo, i produttori possono ottenere livelli produttivi più elevati a un costo inferiore.
Nonostante i robot vengano utilizzati da lungo tempo nella produzione, è stata la recente introduzione dell'IA ad aver rivoluzionato il modus operandi delle aziende. L'IA consente ai robot di eseguire le attività in modo più efficiente e anche di occuparsi di altro. Ad esempio, ora i robot possono ispezionare in tempo reale le parti durante la produzione e migliorare la qualità del prodotto, il processo e la resa. I bracci robotici con IA migliorano la sicurezza di alcuni settori industriali completando attività complesse in ambienti pericolosi in cui i lavoratori umani rischierebbero lesioni o infortuni gravi. L'IA, inoltre, rende più facile istruire e programmare nuovamente i robot quando vengono riassegnati ad attività diverse. Questo può portare a una riduzione del costo delle operazioni e consente di assegnare i lavoratori umani ad attività più complesse.
Poiché i robot sono versatili, essi possono essere utilizzati negli impianti di produzione o nelle linee di assemblaggio per attività come la saldatura, la verniciatura, il taglio e il controllo visivo. Inoltre, essi spesso possono essere impiegati al posto degli esseri umani per evitare procedure di fabbricazione nocive, stressanti o noiose come il sollevamento, lo spostamento o il mantenimento di articoli pesanti.
Come ottenere l'automazione dei magazzini e la produzione automatizzata
Prima che le aziende possano trarre tutti i benefici dell'automazione robotizzata in fabbrica o nei magazzini, occorre sviluppare la loro capacità di acquisire, aggregare e analizzare dati e informazioni da più sensori, applicazioni e processi più vicini alla fonte.
Questo può essere ottenuto grazie alla convergenza IT/OT, la quale rappresenta l'integrazione delle tecnologie informatiche (IT), dell'hardware e del software di elaborazione dei dati, con tecnologie operative (OT), per i sistemi che controllano le operazioni industriali. Questo consolidamento crea una piattaforma reattiva e interconnessa che consente alle aziende di adattare i propri sistemi operativi quasi in tempo reale, riducendo i tempi di inattività, automatizzando i processi e sviluppando nuove soluzioni innovative.
Grazie a tali nuovi sistemi convergenti, le aziende possono integrare soluzioni e capacità edge industriali intelligenti e innovative che possono ridurre ulteriormente i costi e far aumentare i profitti. Questo include: AMR con intelligenza artificiale AI per automatizzare la produzione e la logistica e migliorare l'efficienza; bracci robotici industriali dotati di visione artificiale per il controllo dei difetti di produzione, la lettura di codice a barre e la verifica del corretto posizionamento delle etichette sui prodotti; robot collaborativi (cobot) con sensori integrati per aiutare a garantire la sicurezza dei lavoratori umani durante la movimentazione dei materiali.
Vantaggi dell'uso della robotica nei magazzini e per la produzione
Una volta raggiunta la convergenza IT/OT, le aziende possono utilizzare efficacemente la robotica per automatizzare i processi e ottenere diversi altri benefici:
- Efficienza e produttività migliorate. I robot possono eseguire una vasta gamma di attività, tra cui compiti complessi, di nicchia e altamente ripetitivi o variabili, senza la necessità di riposare o di fare pause. Ciò consente di portare avanti la produzione, le ispezioni di sicurezza o le altre attività a ciclo continuo, aumentandone la resa.
- Migliore qualità dei prodotti. Per attività che richiedono un'estrema precisione, le aziende possono trarre immenso vantaggio dalla coerenza e dall'accuratezza delle braccia robotiche. I robot dotati di videocamere e tecnologie IA aiutano a migliorare la qualità dei prodotti eseguendo ispezioni in tempo reale sulle linee di assemblaggio e riducendo la necessità di apportare correzioni.
- Maggiore sicurezza dei lavoratori e migliore ergonomia del luogo di lavoro. Le attività che richiedono l'accesso ad ambienti pericolosi, che prevedono movimenti altamente ripetitivi e impegnativi o che utilizzano sostanze chimiche pericolose aumentano drasticamente il rischio che i lavoratori umani subiscano lesioni. Utilizzando i robot in tali scenari, le aziende possono tutelare la sicurezza dei lavoratori ed evitare possibili incidenti.
- Maggiore risparmio. Grazie a un miglioramento dell'efficienza e del controllo qualità e alla riduzione dei tempi di inattività, l'utilizzo dei robot per l'automazione può portare a un risparmio ingente.
- Riduzione degli scarti. Quando programmati a dovere, i robot possono eseguire attività delicate con limiti di tolleranza estremamente ridotti. La variazione ridotta nella produzione di prodotti può aiutare a eliminare i difetti e i componenti di scarto, a ridurre la necessità di fasi di revisione e, in ultimo, a flettere i consumi.
- Tempi di ciclo più rapidi. Uno dei motivi più comuni per cui i produttori integrano i robot nel processo di produzione è la riduzione dei tempi di ciclo. Le aziende impiegano i robot per la loro abilità di operare a velocità maggiori rispetto ai lavoratori umani, l'affidabilità nel completare attività senza commettere errori e per la loro elevata precisione operativa, tutte caratteristiche che consentono di ottimizzare i tempi di ciclo.
Tecnologie robotiche di automazione della produzione e dello stoccaggio
I robot più comunemente utilizzati nelle procedure di automazione dei magazzini e della produzione includono:
Robot mobili autonomi (AMR)
Un robot mobile autonomo è un tipo di robot che utilizza l'intelligenza artificiale e un sofisticato set di sensori e tecnologie di elaborazione per analizzare l'ambiente circostante e spostarsi all'interno di esso in modo indipendente. Le videocamere e i sensori consentono agli AMR di rilevare ed evitare gli ostacoli attraverso l'inferenza IA mentre sono in movimento per il completamento delle attività.
Bracci robotici industriali
I bracci robotici industriali sono rapidi, affidabili e accurati. Vengono usati nelle fabbriche per automatizzare attività ripetitive come la verniciatura, la saldatura o l'affilatura di parti. Nei magazzini, i robot vengono utilizzati per la raccolta e la selezione dei prodotti dai nastri trasportatori per gestire gli ordini dei consumatori. Un vantaggio chiave dei bracci robotici è la loro versatilità, sia in termini applicativi che ambientali. Essendo programmati per completare una vasta gamma di attività in molti ambienti diversi, essi sono il tipo più comune di robot utilizzati nell'automazione industriale.
Cobot
I cobot, altrimenti noti anche come robot collaborativi, sono robot dotati di funzioni di sicurezza integrate per la condivisione sicura degli ambienti con i lavoratori umani e per l'ottenimento di maggiori risultati. Secondo l'ente Association for Advancing Automation, i robot collaborativi sono impiegati in quattro ambiti principali: nella limitazione della potenza e della forza, nel monitoraggio della sicurezza, nel controllo della velocità e della separazione e nella guida manuale.
Applicazioni di automazione industriale
Un vantaggio chiave dell'incorporare la robotica nei magazzini e nella produzione è dovuto alla loro flessibilità e versatilità operazionale. Ecco alcuni modi in cui i robot vengono utilizzati oggi:
Raccolta e posizionamento
I robot di raccolta e posizionamento sono generalmente utilizzati nella produzione e nella logistica moderna. Essi sono dotati di avanzati sistemi di visione artificiale che offrono loro la capacità di identificare, afferrare e spostare gli oggetti, in modo rapido ed efficiente, per aumentare la velocità produttiva.
Palletizzazione
Grazie all'uso di pallettizzatori robot, il processo di collocare prodotti o beni sui pallet diventa più accurato, economico e prevedibile. Inoltre, consente di evitare che i lavoratori umani eseguano attività che presentano rischi.
Trasporto dei materiali
I robot di gestione dei materiali possono contribuire a creare un ambiente di magazzino sicuro ed efficiente garantendo il corretto stoccaggio dei beni e dei materiali, così come procedure di individuazione e trasporto delle merci efficaci. L'automazione di questi processi può contribuire ad accelerare la consegna di merci ai clienti, a prevenire gli incidenti sul luogo di lavoro e a migliorare l'efficienza di una struttura.
Per cercare di risolvere la scarsità di forza lavoro in relazione alle esigenze di produzione, Yamaha Motor Co., Ltd, in collaborazione Tier IV ed eve autonomy, ha introdotto veicoli elettrici autonomi nei propri siti di produzione per il trasferimento di prodotti all'interno degli edifici e tra più complessi. Utilizzando sensori di visione 3D, il sistema operativo Autoware di Tier IV e i processori Intel® Xeon® per il computing ad alte prestazioni, questi veicoli IA a pilotaggio remoto sono in grado di spostarsi in ambienti interni ed esterni, seguire percorsi stretti, salire scale e rampe e adattarsi automaticamente rispetto all'ambiente circostante, evitando ostacoli e persone lungo il tragitto.
Tecnologie Intel®
Sfruttando le tecnologie Intel®, le soluzioni end-to-end e l'ecosistema globale dei partner, le aziende possono sviluppare, implementare e integrare i robot nei loro flussi di lavoro più facilmente, accelerando le tempistiche per l'ottenimento di benefici aziendali positivi e innovazioni rivoluzionarie.
I processori Intel® per l'IoT ed embedded offrono potenti funzionalità di elaborazione e funzioni integrate necessarie per consentire l'elaborazione dei dati nell'edge e l'ottenimento di informazioni critiche in tempo reale. I prodotti Intel® RealSense™ offrono ai robot la capacità di percepire l'ambiente circostante e di comprendere gli oggetti. Una solida gamma di videocamere di profondità stereo e di tracciamento consente la mappatura di profondità e la localizzazione simultanee (SLAM), essenziali per garantire che gli AMR e i bracci robotici possano funzionare in diversi ambienti e condizioni.
Grazie alla distribuzione Intel® del toolkit OpenVINO™, gli sviluppatori possono convertire e ottimizzare i modelli per ottenere prestazioni elevate per le applicazioni di inferenza di deep-learning. Il toolkit facilita inoltre un processo di sviluppo più fluido e consente un modello di implementazione flessibile con un approccio “scrivi una volta, implementa ovunque”.
Il nostro kit di sviluppo software Edge Insights per robot mobili autonomi consente di sviluppare, progettare e implementare facilmente applicazioni AMR end-to-end.
Per i produttori che cercano di portare la propria operatività a un livello superiore, i controlli Intel® Edge per il settore industriale consentono la transizione dei loro sistemi di controllo industriali verso un'architettura definita da software. Ciò comporta una gestione più facile e una più rapida adozione delle nuove soluzioni all'avanguardia.
Le soluzioni di visione industriale con tecnologia Intel® per l'Industria 4.0 combinano l'hardware e il software per potenziare la visione artificiale, la produzione intelligente e i sistemi di controllo industriale fondamentali per le soluzioni di robotica, l'automazione intelligente di processi, la manutenzione predittiva, le opzioni di ispezione della visione automatizzata per il rilevamento dei difetti e molto altro ancora.
Il ruolo fondamentale di Intel nella robotica applicata ai magazzini e all'automazione della produzione
Le aziende di stoccaggio e di produzione che operano in un ambiente in continuo mutamento sono alla ricerca di modalità innovative, non solo per superare le nuove sfide, ma anche per avere un ruolo di primo piano. L'automazione supportata dalla robotica può aumentare la produttività e migliorare la sicurezza dei lavoratori e la qualità dei prodotti. Grazie alle soluzioni end-to-end, alle competenze senza rivali e all'ecosistema di partner globali, Intel favorisce le aziende di tutte le dimensioni nel loro percorso di implementazione dell'automazione tramite robot.