Automazione robotica

COS’È L'AUTOMAZIONE ROBOTICA
AUTOMAZIONE ROBOTICA, FRA PASSATO E FUTURO
AUTOMAZIONE ROBOTICA: VANTAGGI
APPLICAZIONI DELL’AUTOMAZIONE ROBOTICA
SETTORI CHE PUNTANO SULL’AUTOMAZIONE
COBOT E AUTOMAZIONE
LE APPLICAZIONI DELLA ROBOTICA COLLABORATIVA
AUTOMAZIONE ROBOTICA IN ITALIA E IN EUROPA
FUTURO DELLA ROBOTICA INDUSTRIALE
AUTOMAZIONE E LAVORO
QUATTRO MOTIVI PER UTILIZZARE LA ROBOTICA NELLA PRODUZIONE

cos’è l'automazione robotica

L’automazione robotica è una diramazione dell’automazione industriale generalmente intesa che vede i robot automatizzare alcuni processi produttivi. In questa accezione i robot (siano essi antropomorfi, cartesiani, collaborativi, etc etc) lavorano in connessione con altri macchinari in diversi task, che includono attività come la sbavatura, la smerigliatura e ogni altra attività di rimozione di materiale, l’assemblaggio, la marcatura laser, la movimentazione di materiale, il controllo qualità.

Il robot è una macchina autonoma o semiautonoma programmabile che svolge le suddette attività al fianco dell’operatore o in sostituzione di esso. Un caso particolare di collaborazione si verifica con i cobot (collaborative robot) che – grazie ad avanzati sistemi di sicurezza nativamente integrati – possono condividere spazio e mansioni con l’essere umano.

L’automazione robotica dei processi produttivi risponde a una strategia volta a incrementare produttività e coerenza dei processi produttivi e, in ultima analisi, la qualità del prodotto finale.

automazione robotica, fra passato e futuro

Dalla fine del XVIII secolo ad oggi i robot industriali hanno accompagnato le quattro rivoluzioni del settore, sollevando l’uomo dalle attività meno gratificanti, faticose, pericolose e aumentando la produzione delle imprese. L’aumento di produttività e quindi il decrescere dei costi di produzione è alla base dello sviluppo del consumo di massa.

1. prima rivoluzione industriale (secolo XVIII-XIX): le macchine azionate con energia meccanica aiutano gli uomini a svolgere attività complesse e gravose;
2. seconda rivoluzione industriale (fine XIX secolo prima metà del XX secolo): l’elettricità permette la produzione in massa e introduce l’approccio della catena di montaggio;
3. terza rivoluzione industriale (seconda parte del XX secolo): elettronica e informatica consentono di automatizzare alcuni processi, riducendo la presenza delle persone nelle fabbriche;
4. quarta rivoluzione industriale: Big Data, intelligenza artificiale e machine learning permettono di usare macchine industriali intelligenti senza la presenza degli uomini.

Una quinta rivoluzione si sta affacciando all’orizzonte, introdotta dall’ingresso negli ambienti di produzione dei robot collaborativi. In questo scenario – che è possibile chiamare Industry 5.0 – i sistemi di automazione riportano l’uomo al centro del processo produttivo in virtù di alcune caratteristiche intrinseche:

• sono automazioni semplici da programmare e usare: l’uomo le governa pienamente e può modificare parametri produttivi in ogni momento
• sono sicure e collaborative: l’uomo può operare in un regime di piena condivisione di spazio monitorando costantemente il processo
• sono in grado di innestare nuove competenze qualificando il lavoro degli addetti e tramutando questi ultimi da meri attanti del processo produttivo ad attori pienamente consapevoli. 

automazione robotica: vantaggi

L’automazione robotica, introdotta primariamente per rispondere ad esigenze di maggiore produttività ed ergonomia, ha negli anni dimostrato di essere in grado di apportare numerosi vantaggi alle aziende.

Questi includono:

• maggiore produttività
• maggiore coerenza e ripetibilità dei processi
• maggiore ergonomia e sicurezza

Produttività

La produttività garantita dai robot è data essenzialmente da due fattori:

• i robot possono operare con continuità e senza pause, anche in regimi 24/7
• i robot possono garantire una maggiore produzione per unità di tempo

Combinati questi due elementi hanno nel tempo garantito il successo dell’automazione robotica rispetto ad altre forme di automazione e hanno spinto sempre più aziende a farvi ricorso. Alcuni settori industriali e alcune applicazioni sarebbero oggi impensabili senza l’apporto della robotica nel processo. Pensiamo soltanto a come è cambiata la realtà dell’automotive e di alcune attività ad essa strettamente connesse (come la saldatura, la verniciatura, etc etc) che oggi senza automazione robotica sarebbero semplicemente impossibili da concepire. 

Coerenza e ripetibilità dei processi

Eseguire la stessa identica attività, sia essa un assemblaggio, una manipolazione, un controllo qualità, un test non distruttivo, con la stessa precisione per molte ore al giorno, è impossibile (oltre che incongruo) per un essere umano. La strategia di robotizzazione dei processi si basa proprio su questo: individuare i task che richiedono la maggiore ripetibilità e precisione (e che risultano tediosi oltre che anti-ergonomici per l’essere umano) e applicare su di essi un robot.

Un robot esegue la stessa attività garantendo il rispetto di elevati standard di precisione e ripetibilità. Un cobot Universal Robots, ad esempio, è in grado di eseguire un posizionamento con una tolleranza garantita alla massima velocità ed estensione del braccio di +/- 0,03 mm, una precisione micrometrica che sarebbe semplicemente impossibile replicare per un essere umano. Questo comporta un miglioramento dei processi produttivi, una riduzione della difettologia, una maggior qualità finale del prodotto.

Ergonomia e sicurezza

Molte attività all’interno dei processi produttivi comportano la costante esposizione degli operatori ad elementi pericolosi, taglienti, caldi, appuntiti, tossici. L’automazione robotica subentra in queste attività mallevandone l’operatore e tutelandone l’incolumità. Alcuni task, come quelli di movimentazione dei materiali, richiedono sforzi intensi, movimenti antiergonomici ed espongono gli operatori ad affaticamento e sindromi muscoloscheletriche invalidanti sul lungo periodo. Integrare un robot in queste attività significa introdurre un positivo contributo per la salute degli operatori e migliorare le loro condizioni di lavoro. 

Il personale mallevato da operazioni facilmente robotizzabili (le cosiddette DDD, dull, dirty, dangerous) può essere applicato su attività a più elevato valore aggiunto a tutto vantaggio per l’operatore e per l’azienda che vede incrementare le sue performance e la qualità dei suoi processi.

I robot utilizzati nella produzione creano efficienze dalla movimentazione delle materie prime all'imballaggio del prodotto finito.

applicazioni dell’automazione robotica

Prima di analizzare puntualmente le applicazioni su cui i robot possono venir applicati è bene distinguere fra due diversi modelli produttivi, in base ai quali è possibile selezionare la forma più corretta di automazione robotica da applicare.

L’automazione robotica risponde essenzialmente a due diversi paradigmi produttivi:

• produzione rigida
• produzione flessibile.

Produzione rigida

Il primo caso include processi seriali ad elevate ripetibilità, con poca o nulla variabilità dei processi e dei prodotti e richiede automazioni rigide, in grado di garantire cicli elevati e dinamiche altrettanto elevate. 

Produzione flessibile

Il secondo invece include processi che variano nel tempo (per stagionalità o per esigenze legate alla mass customization) e richiede automazioni facilmente riprogrammabili, che riducano al minimo i fermo macchina e che possano essere dislocate flessibilmente in diverse zone del floor per rispondere ad esigenze contingenti.

Fatta questa necessaria distinzione le applicazioni tipiche dell’automazione robotica riguardano tanto le attività di movimentazione (pick&place, pallettizzazione, packaging) quanto quelle di trasformazione e fabbricazione (che includono ad esempio tutte le attività di asportazione di materiale, così come la termoformatura, l’iniezione plastica e altre). 

settori che puntano sull’automazione

Come affermato in precedenza alcuni settori produttivi sono ormai strettamente dipendenti dall’automazione robotica per espletare le attività connesse alla produzione. L’automotive è stato il primo settore industriale ad adottare massicciamente processi di robotizzazione. Si tratta infatti di un comparto industriale che richiede alti ritmi di lavoro e che comprende attività produttive spesso pericolose, antiergonomiche e ripetitive.

Un altro grande attrattore di forme di automazione robotica è il settore della produzione elettronica. Secondo le ultime rilevazioni questi due settori combinati allocano oltre il 60% dei robot installati nel mondo. Entrambi sono caratterizzati da processi altamente ripetitivi, che richiedono precisione estrema e che spesso espongono gli operatori ad attività potenzialmente pericolose. Entrambi, infine, hanno beneficiato dell’automazione aprendosi al consumo di massa. Solo grazie all’automazione robotica spinta infatti è stato possibile produrre vetture a costo contenuto e offrire prodotti elettronici di consumo ad un pubblico ogni giorno più vasto. 

Altri settori però hanno nel tempo deciso di intraprendere la strada dell’automazione, dando un forte impulso allo sviluppo di nuove forme di robotica. Questo sarà oggetto di trattazione nel prossimo capitolo.

cobot e automazione

Nel 2005 un gruppo di ricercatori dell’università di Odense, in Danimarca, iniziò a progettare una nuova forma di robotica che fosse in grado di rispondere alle esigenze di produzione di settori che richiedevano un’alta flessibilità. Settori in cui i codici prodotto sulle linee cambiavano con frequenza o che richiedevano necessariamente la condivisione di spazio fra automazione e operatori per esigenze di processo. Nacquero così i cobot all’interno della start up che sarebbe diventata pochi anni dopo Universal Robots. 

Dalla nascita dei cobot la robotica si è affacciata su settori produttivi che fino a poco tempo prima non avevamo mai nemmeno preso in considerazione il ricorso a tali forme di automazione. Settori che storicamente privi di competenze tecnologiche spinte (pensiamo anche soltanto a quello alimentare) vedevano la robotica industriale tradizionale come una soluzione troppo complessa, troppo costosa, troppo ingombrante. Lo stesso si può dire per alcune PMI che, pur operando in settori che tradizionalmente avevano abbracciato l’automazione prima di altri, erano in condizioni di carenza di spazio, ristrettezze di budget, carenza di competenze specifiche e quindi versavano nell’impossibilità di implementare forme di robotica tradizionali. A questi settori e tipologie industriali la robotica collaborativa ha fornito una valida alternativa di automazione consente di incrementare qualità e ripetibilità dei processi e dei prodotti, di apportare evidenti benefici ergonomici per gli operatori e, non da ultimo, di introdurre competenze (sia basilari che avanzate) di programmazione robotica in aziende che ne erano prive. 

Le applicazioni della robotica collaborativa

I robot collaborativi Universal Robots offrono un’ampia gamma di possibilità applicative. Con oltre 50mila robot installati nel mondo in centinaia di ambienti produttivi diversi, i cobot UR sono la soluzione di automazione collaborativa più diffusa al mondo.

Ecco alcune delle applicazioni produttive che è possibile automatizzare con i robot UR. Grazie alla flessibilità e alla semplicità di programmazione è possibile inoltre passare con rapidità da un set up ad un altro in pochi rapidi passaggi. 

Pick & place

Un’applicazione tipica dei robot collaborativi è proprio quella del pick&place, ovvero l’applicazione di movimentazione di un oggetto da un’area ad un’altra. I cobot, per via dei movimenti sui sei assi e della possibilità di integrare al polso numerosi accessori, possono gestire oggetti di diverse forme, dimensioni e materiali entro i limiti della loro portata e del loro raggio.

Stampaggio a iniezione

Un’altra applicazione in cui i cobot possono fare la differenza, incrementando efficienza e riducendo i tempi ciclo, è lo stampaggio a iniezione. I cobot applicati a questo tipo di attività consentono alle aziende di dispensare gli operatori da lavori ripetitivi ed eliminare il rischio di infortuni. I robot industriali UR possono essere utilizzati in tutte le aree della produzione di plastiche e polimeri.

Cnc: i cobot e le macchine a controllo numerico

L’asservimento delle macchine a controllo numerico è un’altra di quelle applicazioni in cui i cobot possono immettere un surplus di precisione ed efficienza, sollevando inoltre gli operatori da eseguire operazioni tediose e ripetitive. l cobot Universal Robots possono essere utilizzati nella maggior parte delle applicazioni CNC. Il cobot può inoltre essere rapidamente riprogrammato e utilizzato con diverse macchine e periferiche come i sistemi di visione per la guida robot.

Automatizzare il packaging e la pallettizzazione grazie ai cobot

I robot collaborativi Universal Robots consentono di ottimizzare le operazioni di packaging e pallettizzazione perché siano più semplici, veloci ed efficienti. L’automazione di questa fase del processo abbatte i costi delle nuove confezioni e allunga il ciclo di vita dei prodotti. L'interfaccia intuitiva e facile da programmare, rende il robot collaborativo UR la soluzione ideale per produzioni su piccola scala e per i task più ripetitivi. La semplicità e rapidità di programmazione del cobot permettono inoltre di applicarlo su attività di volta in volta diverse.

Controllo qualità

Si tratta di una fase strategica del processo produttivo in cui il robot collaborativo può fornire consistenza e omogeneità garantendo standard elevati e costanti. La ripetibilità di +/- 0,03 mm dei robot UR è perfetta per l’automazione dei processi di manipolazione che richiedono precisione e rapidità. Un cobot, inoltre, se dotato di sistema di visione, può essere utilizzato per collaudi non distruttivi e misurazioni in 3D, a ulteriore garanzia di qualità dei prodotti, o per effettuare un’individuazione oggettiva di componenti difettosi o guasti prima del confezionamento o della spedizione.

Automatizzare le fasi assemblaggio grazie ai cobot

I cobot UR sono perfetti per automatizzare le fasi assemblaggio. I sei gradi di libertà, il controllo di forza integrato al polso, la possibilità di operare senza recinzioni accanto agli operatori, li rendono perfetti per entrare nei cicli di assemblaggio garantendo qualità ed efficienza nell’esecuzione.

automazione robotica in Italia e in Europa

Stando ai dati dell’ultimo rapporto Ifr, nel manifatturiero risultano installati 2,7 milioni di robot: più della metà (1,68 milioni) nel sud est asiatico, mentre 580mila sono utilizzati dall’industria europea. Al terzo gradino del podio troviamo nord e sud America, dove ne sono presenti 389mila. A trainare le vendite è la Cina, con 140mila nuove unità installate, seguita da Giappone, Usa, Corea del Sud e Germania. 

Sempre secondo l’Ifr, l’Italia è il sesto Paese al mondo per nuove unità installate (circa 11mila nel 2019) e al decimo posto per indice di densità robotica (2,12%), quarta in Europa dopo Germania (3,46%), Svezia (2,77%) e Danimarca (2,43%). L’Italia è un Paese che vanta una radicata expertise nello sviluppo dei sistemi di automazione, con tanti fornitori di soluzioni che hanno sempre portato molta innovazione nel manifatturiero. Dallo studio emerge come l’Italia sia ai vertici mondiali in termini di robot installati e ricerche scientifiche pubblicate, con una filiera che comprende oltre 104 mila aziende e più di 429 mila addetti.  

futuro della robotica industriale

Le direttrici di sviluppo della robotica industriale per il prossimo futuro vedono nell’utilizzo combinato di più tecnologie l’approdo più probabile. Il massiccio ingresso di protocolli di intelligenza artificiale, machine learning, cloud (per citare i contributi software più importanti degli ultimi anni) combinato alla diffusione di forme di robotica sempre più intelligenti e autonome (come i cobot e gli AMR) sembra oggi la più probabile casistica applicativa: forme di automazione robotica quindi sempre più autonome nell’esecuzione di task preimpostati e capaci, al contempo, di apprendere dall’ambiente esterno e modificare i propri parametri operativi in risposta al cambiamento registrato nel processo. 

Un contributo fondamentale in questa direzione verrà dato da nuove e più efficienti modalità di processare i Big Data anche per le piccole e medie aziende. Solo dalla piena accessibilità a database vasti, articolati e verificati, sarà infatti possibile sviluppare la base informativa necessaria a infrastrutturare questo futuro. 

automazione e lavoro

L’automazione, soprattutto quella collaborativa, è uno strumento in grado di innalzare il tasso occupazionale. Il timore del subentro delle apparecchiature robotiche nelle mansioni prima svolte manualmente dagli operatori, va ampiamente ridimensionato e confutato.

Infatti la robotica ha dimostrato di creare molti più posti di lavoro di quanti effettivamente ne abbia erosi. È ovvio che alcune mansioni umane – le meno qualificate – andranno a sparire e verranno progressivamente automatizzate. In questa fase riveste pertanto un ruolo centrale la formazione, il reskilling degli addetti, che acquisendo nuove competenze possono ricoprire ruoli a maggior valore.

quattro motivi per utilizzare la robotica nella produzione

RESHORING: quando le aziende non possono competere con la concorrenza di mercati con un costo del lavoro più basso, tendono a esternalizzare alcune lavorazioni. Questo è uno dei principali motivi che porta all’erosione del tasso occupazionale. La robotica al contrario permette alle imprese di ridurre i costi di produzione, aumentare la produttività, eseguire attività e lavorazioni anche in assenza di manodopera qualificata acquisendo così commesse di maggior valore. E possono riportare “a casa” alcune lavorazioni prima esternalizzate. 

PRODUTTIVITÀ: l’automazione incrementa i tassi produttivi delle aziende fornendo loro la possibilità di abbattere i costi ed elevare la redditività dei processi. Processi più efficienti si traducono in migliori condizioni di lavoro per gli operatori e in una più alta qualità dei prodotti. 

OCCUPAZIONE: I robot nella produzione aiutano a creare posti di lavoro creando le condizioni per una crescita dell’occupazione. Infatti in base agli ultimi studi IFR si prevede che l’implementazione nei prossimi anni di oltre 3 milioni di robot dovrebbe creare almeno 20 milioni posti di lavoro in più. Da un lato perché l’automazione abbatte i costi produttivi e crea spazio per investire nelle persone, dall’altro perché aumenta la produttività e l’efficienza delle imprese che quindi assumono per far fronte a un incremento degli ordinativi. 

RESKILLING: la robotica qualifica il lavoro delle persone inserendo competenze nuove in produzione e migliorando le condizioni di esercizio degli addetti. I robot proteggono i lavoratori da compiti ripetitivi, banali e pericolosi, creando anche lavori più desiderabili, come l'ingegneria, la programmazione, la gestione e la manutenzione delle apparecchiature.

chiedi una cobot demo in azienda