Του Δημήτρη Παυλόπουλου*
1 Επισκόπηση της αγοράς Βιομηχανικών Ρομπότ
Τα βιομηχανικά ρομπότ έχουν διεισδύσει σε όλους τους τομείς της βιομηχανίας και έχουν σχεδιαστεί και κατασκευαστεί ρομπότ για την πλειονότητα των βιομηχανικών εργασιών. Η εξέλιξη αυτή δεν έχει σταματήσει, και συνεχώς κατασκευάζονται νέα και καινοτόμα μοντέλα βιομηχανικών ρομπότ που αναλαμβάνουν όλο και περισσότερες εργασίες. Οι απαιτήσεις για την μείωση του κόστους, αλλά και την αύξηση του ρυθμού παραγωγής οδηγούν τις βιομηχανίες στην εγκατάσταση όλο και περισσότερων ρομπότ. Και ειδικά με την δημιουργία ρομπότ μικρού μεγέθους (και κόστους), ακόμα και μικρές επιχειρήσεις προσανατολίζονται στην αυτοματοποίηση των μεθόδων παραγωγής των προϊόντων τους. Τα “παραδοσιακά” βιομηχανικά ρομπότ εξελίσσονται κατάλληλα έτσι ώστε να μπορούν να ανταπεξέλθουν στις απαιτήσεις των νέων εφαρμογών και εργασιών τις οποίες καλούνται να αναλάβουν και νέων ειδών και δυνατοτήτων ρομπότ σχεδιάζονται για ποικίλες εφαρμογές. “Cobots” (συνεργατικά ρομπότ) φιλικά προς τον χρήστη, αναφορικά με τον τρόπο λειτουργίας, χειρισμού και προγραμματισμού τους, και χαμηλού κόστους καθιστούν την εγκατάσταση ρομπότ εύκολη και προσιτή (από άποψη κόστους) σε περιπτώσεις που θεωρούταν ασύμφορη ή πολύπλοκη η χρήση τους. Αναφορικά με το κόστος, χαρακτηριστικό είναι το ότι ο παλιός κανόνας ήταν το κόστος ενός βιομηχανικού ρομπότ να είναι ισοδύναμο με τον μισθό δύο χρόνων ενός εργαζόμενου, έχει φθάσει να είναι το ένα τέταρτο του παραπάνω ποσού. Λόγω των παραπάνω, η ζήτηση των βιομηχανικών ρομπότ είναι συνεχώς αυξανόμενη, ειδικά από τον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας. Αλλά και οι μικρομεσαίες επιχειρήσεις αυξάνουν την ζήτηση τους για ρομπότ κατάλληλα για διάφορες εφαρμογές, ειδικά για εύχρηστα “cobots” μικρού και μεσαίου μεγέθους, με τις προβλέψεις να θέλουν την ζήτηση τέτοιων ρομπότ να αυξάνεται συνεχώς τα επόμενα χρόνια. Αυτό οφείλεται και στις ανάγκες καλύτερης ενεργειακής απόδοσης της παραγωγής αλλά και στην συνεχώς αυξανόμενη χρήση νέων υλικών, τα οποία απαιτούν καινοτόμα εργαλεία για την επεξεργασία τους. Χαρακτηριστικό τέτοιο παράδειγμα είναι η συνεχής αύξηση της ζήτησης των τρισδιάστατων εκτυπωτών, οι οποίοι μπορούν να θεωρηθούν ως ένα ολοκληρωμένο ρομποτικό σύστημα, μιας και έχουν τα απαραίτητα χαρακτηριστικά που απαιτούν οι ορισμοί που έχουν διατυπωθεί. Είναι “αυτόματοι, ελεγχόμενο από σερβο-μηχανισμό, ελεύθερα προγραμματιζόμενοι, πολυλειτουργικοί χειριστές, με αρκετά μέρη, για τον χειρισμό κομματιών εργασία, εργαλείων ή ειδικών συσκευών. Προγράμματα μεταβλητής λειτουργίας καθιστούν εφικτή την εκτέλεση πολλαπλών εργασιών”, όπως απαιτεί ο ορισμός που έχει υιοθετηθεί από τον ISO και την RIA. Συνήθως οι εκτυπωτές αυτοί έχουν έναν χειριστή παράλληλης τοπολογίας, με το τελικό στοιχείο δράσης να είναι ένα εργαλείο που λειτουργεί σαν ένα “πυροβόλο όπλο κόλλας”. Το υλικό εκτύπωσης, κατά κανόνα ένα πλαστικό νήμα, θερμαίνεται μέχρις ότου υγροποιηθεί και στην συνέχεια εξωθείται μέσω του ακροφυσίου (η άκρη από την οποία εκτινάσσεται το υγρό υλικό σε μορφή νήματος) εκτύπωσης για την δημιουργία του προϊόντος. Το παράλληλο ρομπότ αυτό είναι τοποθετημένο σε μία κυψέλη εργασίας με το ρομπότ να είναι κεντρικά τοποθετημένο και υπάρχει και το σύστημα ελέγχου, το οποίο, χρησιμοποιώντας κάποιο ψηφιακό λογισμικό CAD (ComputerAidedDesign) με το οποίο έχει δημιουργηθεί το τρισδιάστατο σχέδιο του αντικειμένου που θα εκτυπωθεί, και σύμφωνα με το σχέδιο αυτό, καθορίζει τις κινήσεις του χειριστή.
Εικόνα 1 : Ζήτηση Βιομηχανικών Ρομπότ ανά έτος, σε παγκόσμιο επίπεδο
Σύμφωνα με στοιχεία έκθεσης της IFR (που παρουσιάστηκε στην Φρανκφούρτη τον Σεπτέμβριο του 2016) αναφορικά για την χρήση και την ζήτηση των βιομηχανικών ρομπότ, στα οποία προσμετρώνται τα βιομηχανικά ρομπότ όλων των κατηγοριών, των τύπων και των γενεών, σε παγκόσμιο επίπεδο, η ζήτηση αυξήθηκε κατά 15%, με τον αριθμό των βιομηχανικών ρομπότ που πουλήθηκαν να είναι 253748, που αποτελεί την υψηλότερη τιμή που έχει καταγραφεί ποτέ σε έναν χρόνο, όπως φαίνεται και στο παραπάνω διάγραμμα (εικόνα 1). Κύριος παράγοντας της αύξησης αυτής ήταν ο κλάδος της “γενικής βιομηχανίας” (generalindustry- δηλαδή οι βιομηχανικοί τομείς που δεν ανήκουν στους τομείς της γεωργίας, των κατασκευών ή της ναυτιλίας) που παρουσίασε μία αύξηση στην ζήτηση, σχετικά με το 2014, του 33%, με τον κλάδο της ηλεκτρονικής να παρουσιάζει αύξηση 41%, της μεταλλουργίας αύξηση 38% και της βιομηχανίας χημικών, πλαστικών και καουτσούκ να έχει αύξηση 16%. Στην αυτοκινητοβιομηχανία, η αύξηση ήταν μικρή το 2015 μετά από πέντε χρόνια συνεχόμενης αξιοσημείωτης αύξησης ζήτησης( η ειδική αναφορά στον κλάδο της αυτοκινητοβιομηχανίας γίνεται γιατί, όπως προαναφέρθηκε, είναι ο κλάδος της βιομηχανίας στον οποίο έχει διεισδύσει περισσότερο η βιομηχανική ρομποτική, και μάλιστα ο κλάδος από τον οποίο, ή για τον οποίο, δημιουργήθηκε. (διάγραμμα της εικόνας 2). Εκτιμάται ότι η ζήτηση αυτή θα αυξηθεί τα επόμενα χρόνια, με έναν, εκτιμώμενο, μέσο όρο αύξησης 13% ανά έτος μέχρι το 2019, όπως φαίνεται και στο διάγραμμα (εικόνα 1).
Εικόνα 2 : Ζήτηση Βιομηχανικών Ρομπότ ανά βιομηχανία και ανά έτος, σε παγκόσμιο επίπεδο
Η αυξανόμενη ζήτηση βιομηχανικών ρομπότ γίνεται φανερή και από τον αριθμό των λειτουργικών βιομηχανικών ρομπότ που είναι εγκατεστημένα σε παγκόσμιο επίπεδο, ο οποίος συνεχώς αυξάνεται, όπως φαίνεται και από το διάγραμμα της εικόνας 3 . Ήδη το 2015 ήταν εγκατεστημένα περισσότερα από 1.6 εκατομμύρια βιομηχανικά ρομπότ σε παγκόσμιο επίπεδο, με το πλήθος αυτό να εκτιμάται ότι θα φθάσει τα 2.5 εκατομμύρια το 2019. Αναφορικά με την ζήτηση αλλά και το πλήθος των ήδη εγκατεστημένων βιομηχανικών ρομπότ ανά χώρα, οι χώρες της Ασίας είναι αυτές που ξεχωρίζουν, όπως φαίνεται και στο παρακάτω διάγραμμα (εικόνα 4) Στο διάγραμμα αυτό παρατηρείται η αυξημένη ζήτηση των Ασιατικών χωρών(στις στατιστικές αυτές είθισται να θεωρείται η Ασία και η Αυστραλία μία κατηγορία) έναντι της ζήτησης από τις χώρες της Ευρώπης και της Αμερικής, διαφορά που εκτιμάται ότι θα συνεχίσει να αυξάνεται σημαντικά.
Εικόνα 3 : Εγκατεστημένα Βιομηχανικά Ρομπότ ανά έτος, σε παγκόσμιο επίπεδο
Εικόνα 4 : Ζήτηση Βιομηχανικών Ρομπότ ανά ήπειρο και ανά έτος
Στο παραπάνω φαινόμενο σημαντικό ρόλο έχει η Κίνα που είναι η χώρα με την μεγαλύτερη ζήτηση βιομηχανικών ρομπότ. Χαρακτηριστικό είναι το ότι το 27% της παγκόσμιας ζήτησης για το 2015 αντιστοιχούσε στην κινεζική αγορά, με τον αριθμό των μονάδων που αγοράστηκαν να ξεπερνούν το σύνολο από όλες τις ευρωπαϊκές χώρες μαζί. Λόγω των παραπάνω, η Κίνα αποτελεί την μεγαλύτερη αγορά για τους κατασκευαστές βιομηχανικών ρομπότ, κάτι που εκτιμάται ότι θα συνεχιστεί, με την αύξηση της ζήτησης στην Κίνα να αυξάνεται, σύμφωνα με τις εκτιμήσεις του IFR, 30% το 2017 και να παρουσιάζει μέχρι το 2019 μία συνεχή αύξηση με μέσο όρο 20% ανά χρόνο, όπως φαίνεται και στο παρακάτω διάγραμμα (εικόνα5).
Εικόνα 5 : Αριθμός Βιομηχανικών Ρομπότ που πουλήθηκαν ανά έτος στην Κίνα
Στα παραπάνω έγινε μία σύγκριση σχετικά με την ζήτηση και την χρήση βιομηχανικών ρομπότ στις διάφορες χώρες. Η σύγκριση αυτή έγινε αναφορικά με τον αριθμό εγκατεστημένων ή προμηθευμένων μονάδων. Παρόμοια σύγκριση μπορεί να γίνει και με διαφορετικό τρόπο, που είναι ίσως ορθότερος, όσον αφορά την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με το επίπεδο της βιομηχανοποίησης κάθε χώρας. Αυτός αφορά την σύγκριση της κατανομής των βιομηχανικών ρομπότ στις διάφορες χώρες, όπου όμως για να γίνει πρέπει να ληφθούν υπόψιν και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, ειδικά τα πληθυσμιακά, κάθε χώρας. Για τον λόγο αυτό έχει οριστεί η ποσότητα της “πυκνότητας ρομπότ” (robotdensity) η οποία εκφράζει τον αριθμό των μονάδων βιομηχανικών ρομπότ ανά 10000 εργαζόμενους σε όλους τους τομείς της βιομηχανίας. Ο παγκόσμιος μέσος όρος της πυκνότητας αυτής ήταν 69 ρομποτικές μονάδες ανά 10000 εργαζόμενους το 2015, ο ευρωπαϊκός 92 μονάδες, ο αμερικάνικος 86 μονάδες και ο μέσος όρος πυκνότητας ρομπότ για τις χώρες της Ασίας 57 μονάδες. Σύμφωνα με αυτόν τον μέσο όρο, οι πιο “αυτοματοποιημένες” αγορές ήταν, για το 2015 αυτές της Δημοκρατίας της Κορέας, της Σιγκαπούρης, της Ιαπωνίας και της Γερμανίας, όπως φαίνεται και στο παρακάτω διάγραμμα που εμφανίζονται οι 22 χώρες με την μεγαλύτερη πυκνότητα ρομπότ, με τις χώρες της Ευρώπης να αντιστοιχούν στο κόκκινο χρώμα. Η Ελλάδα, λόγω πολύ μικρής βιομηχανικής ανάπτυξης, και άρα πολύ μικρής πυκνότητας ρομπότ, δεν εμφανίζεται στο διάγραμμα. Το 2014 εκτιμάται ότι είχε πυκνότητα ρομπότ με τιμή 16 μονάδες. (εικόνα 6). Πρωτοπόρος, και μάλιστα με μεγάλη διαφορά από τον δεύτερο, είναι η Δημοκρατία της Κορέας με πυκνότητα 531 μονάδες, με την Σιγκαπούρη να ακολουθεί με 398 μονάδες, και τρίτη την Ιαπωνία με 305 μονάδες. Το γεγονός ότι οι τρεις πρώτες χώρες είναι ασιατικές ήταν αναμενόμενο και από τα παραπάνω, παρόλο που ως σύνολο, οι χώρες της Ασίας έχουν πολύ μικρό μέσο όρο. Εντύπωση ίσως προκαλεί η απουσία της Κίνας από το διάγραμμα αυτό, η οποία είναι, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η μεγαλύτερη αγορά για τους κατασκευαστές βιομηχανικώς ρομπότ αλλά λόγω του μεγάλου αριθμού εργαζομένων είχε το 2015 πυκνότητα 49 μονάδες.
Εικόνα 6 : Πυκνότητα Βιομηχανικών Ρομπότ ανά χώρα για το έτος 2015 (γενική)
Χρησιμοποιώντας το μέγεθος της “πυκνότητας ρομπότ” αναδεικνύεται καλύτερα η πολύ μεγαλύτερη διείσδυση της βιομηχανικής ρομποτικής στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας που αναφέρθηκε παραπάνω. Παίρνοντας ως πρώτο παράδειγμα την Ιαπωνία, που έχει πολύ ανεπτυγμένο τον τομέα αυτό και την υψηλότερη πυκνότητα ρομπότ, όσον αφορά την αυτοκινητοβιομηχανία της, η πυκνότητα που αφορά ειδικά τα βιομηχανικά ρομπότ των εργοστασίων αυτοκινήτων είναι 1276 μονάδες, όπως φαίνεται και στο παρακάτω διάγραμμα (εικόνα 7), έναντι τιμής για το σύνολο της βιομηχανίας των 305 μονάδων. Την δεύτερη υψηλότερη τιμή είχε η Δημοκρατία της Κορέας και οι Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής, με 1218 μονάδες (έναντι 531 μονάδων για το σύνολο της βιομηχανίας της Κορέας και 176 για των Η.Π.Α.) και την τρίτη η Γερμανία με 1147 μονάδες (με τιμή 301 μονάδων για το σύνολο της βιομηχανίας της). Η πυκνότητα ρομπότ για την αυτοκινητοβιομηχανία της Κίνας έχει τιμή 392 μονάδες που, αν και πολύ υψηλότερη από αυτή του συνόλου της βιομηχανίας, είναι δραματικά μικρότερη των άλλων χωρών που αναφέρθηκαν.
Εικόνα 7 : Πυκνότητα Βιομηχανικών Ρομπότ ανά χώρα για το έτος 2015 (αυτοκινητοβιομηχανίας)
2 Το μέλλον των Βιομηχανικών Ρομπότ
Όπως έγινε φανερό από τα παραπάνω, η διείσδυση των βιομηχανικών ρομπότ στην βιομηχανία είναι συνεχώς αυξανόμενη. Ειδικά με τις νέες τεχνολογίες που αναπτύσσονται όπως είναι οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές, οι νανοϋπολογιστές και η συνεχώς αυξανόμενη υπολογιστική ισχύ των υπολογιστών, η εξέλιξη του παράλληλου προγραμματισμού, η εξέλιξη της τεχνητής νοημοσύνης και την πολυαναμενόμενη έλευση του Internet πραγμάτων (Internet ofThings), οι εφαρμογές τις οποίες μπορούν να εκτελέσουν τα βιομηχανικά ρομπότ συνεχώς αυξάνονται και θα συνεχίσουν να αυξάνονται. Αυτό έχει προκαλέσει την περιγραφή της περιόδου αυτής ως “Βιομηχανία 4.0” (Industry 4.0), ένας όρος που επινοήθηκε στην έκθεση της γερμανικής πόλης Hannover του 2011, με την έννοια ότι η περίοδος αυτή μπορεί να θεωρηθεί ως η τέταρτη βιομηχανική επανάσταση, μιας και η συνεχώς αυξανόμενη χρήση των βιομηχανικών ρομπότ έχει αυξήσει πολύ την απόδοση παραγωγής της βιομηχανίας, μειώνοντας ταυτόχρονα το κόστος. Ακόμα, με την εξέλιξη των τρόπων και των ταχυτήτων επικοινωνίας και των δυνατοτήτων διασύνδεσης των διαφόρων μηχανών μεταξύ τους, με αποκορύφωμα την δημιουργία ενός διαδικτύου από συσκευές οι οποίες θα μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους και να ελέγχονται από απόσταση, το IoT (Internet ofThings) που αναφέρθηκε παραπάνω, θα δημιουργήσει νέα μοντέλα λειτουργίας των μέσων παραγωγής, δημιουργώντας τα “έξυπνα εργοστάσια” (smartfactories), δημιουργώντας έναν κόσμο όπου τα φυσικά και τα εικονικά συστήματα παραγωγής θα συνεργάζονται σε παγκόσμιο επίπεδο, επιτρέποντας την απόλυτη προσαρμογή των παραγόμενων προϊόντων στις ανάγκες της συγκεκριμένης περιόδου. Έτσι, αναμένεται στα επόμενα χρόνια να ενταθεί η τέταρτη βιομηχανική επανάσταση και να αλλάξει ριζικά ο κόσμος σε πολλά επίπεδα, όχι μόνο στα επίπεδα οργάνωσης της παραγωγής αλλά και σε άλλες πτυχές της κοινωνικής ζωής του ανθρώπου. Μία επιφύλαξη που έχουν αρκετοί είναι οι κοινωνικές ανισότητες που μπορεί να δημιουργήσει η τέταρτη βιομηχανική επανάσταση, καθιστώντας του εργάτες αχρείαστους στα μέσα παραγωγής, αυξάνοντας έτσι τις υπάρχουσες κοινωνικές και οικονομικές ανισότητες. Για να αποφευχθεί κάτι τέτοιο έχουν προταθεί αρκετοί τρόποι αλλαγής του υπάρχοντος συστήματος, με χαρακτηριστική την πρόταση του BillGates, ιδρυτή της Microsoft και έναν από τους πλουσιότερους ανθρώπους στον κόσμου, της φορολόγησης των ιδιοκτητών των μέσων παραγωγής που έχουν εγκατεστημένα βιομηχανικά ρομπότ, του παραγόμενου κέρδους από αυτά και την κατεύθυνση του φόρου αυτού προς την στήριξη των ευπαθών κοινωνικών ομάδων. Μία παρόμοια πρόταση είχε μελετηθεί και από κάποιους Ευρωβουλευτές, η οποία όμως απορρίφθηκε από το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο, όπως παρόμοιες προτάσεις ακούγονται σιγά σιγά και από άλλες πλευρές. Το σίγουρο πάντως είναι ότι η εξέλιξη των τεχνολογιών και ειδικά αυτών που αναφέρθηκαν παραπάνω θα εντείνει την χρήση των βιομηχανικών ρομπότ, τα οποία όσο εξελίσσονται αποκτούν και μεγαλύτερες δυνατότητες αυτονομίας και αυτόματης λειτουργίας, πλησιάζοντας τα επίπεδα “τεχνητής νοημοσύνης” έτσι ώστε να μπορεί ένα εργοστάσιο να λειτουργεί αυτόματα, χωρίς την ανάγκη κάποιου ανθρώπινου χειριστή ή έστω κάποιου να ελέγχει την λειτουργία τους. Και φυσικά, εκτός της βιομηχανίας, οι παραπάνω εξελίξεις της ρομποτικής θα δημιουργήσουν τα επόμενα χρόνια είδη ρομπότ τα οποία θα χρησιμοποιούνται σε κάθε τομέα της καθημερινής ζωής του ανθρώπου.
*ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΠΑΥΛΟΠΟΥΛΟΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΣ
Με στοιχεία παρέμβασης στην ημερίδα της ΔΚΜ «Ερευνητικό Έργο μηχανολόγου ,ναυπηγού και μηχανικού παραγωγής και διοίκησης»
