От цифровых двойников до умных фабрик

Искандер Бариев — директор Университета Иннополис, одного из ведущих российских центров в области IT и робототехники. В интервью «Ъ-Науке» он расскажет, как искусственный интеллект меняет производство, почему коботы становятся «идеальными коллегами» для человека и какие отрасли лидируют в автоматизации.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

— Какие основные технологические тренды сейчас доминируют в промышленной робототехнике?

— В промышленной робототехнике трендом остаются роботы, оснащенные технологиями искусственного интеллекта. Такие роботы умеют видеть и анализировать окружающую среду, отслеживать температуру, вибрацию, износ деталей оборудования и предсказывать возможные поломки до остановки производства. Благодаря этому умные роботы снижают количество внеплановых простоев, повышают точность и качество производства и оптимизируют обслуживание оборудования.

Из-за нехватки квалифицированных рабочих и роста затрат на персонал компании активнее внедряют роботов для рутинных операций. Набирает популярность новый формат внедрения технологий — «робот как услуга»: предприятия арендуют роботов вместо их покупки, что снижает первоначальные затраты на автоматизацию.

— Какие новые типы промышленных роботов появились в последние годы?

— В последние годы промышленная робототехника значительно расширила спектр применяемых решений. Если раньше роботы выполняли узкоспециализированные задачи, то теперь они превратились в универсальные элементы гибких производственных систем. Роботы становятся полноценными «сотрудниками», способными исполнять новые роли.

Такую функциональность продемонстрировали коллаборативные роботы. Их ключевое преимущество — способность безопасно работать рядом с людьми и быстро адаптироваться к новым операциям. Именно эта гибкость делает их идеальным решением для малых и средних предприятий с ограниченным бюджетом на автоматизацию.

Гуманоидные роботы находят применение в ситуациях, где требуется антропоморфное взаимодействие. Они успешно работают в инфраструктуре, изначально созданной для людей: обслуживают оборудование, проводят обучение персонала и демонстрируют технологические процессы.

Общий технологический прогресс способствует развитию и других промышленных роботов: автономных мобильных роботов для логистики, копирующих движения живых организмов биомиметических систем, роботизированных комплексов для 3D-печати, интеллектуальных промышленных манипуляторов с функциями машинного обучения.

— В каких отраслях промышленности робототехника развивается быстрее всего?

— Электроника и микроэлектроника выступают основным драйвером роботизации, где роботы решают принципиально важные задачи: с одной стороны, они позволяют удешевить и упростить производственные процесс, с другой — обеспечивают необходимую точность при переходе на нанометровые технологические нормы. Традиционно сильные позиции сохраняет автомобилестроение, которое остается одним из основных потребителей промышленных роботов, хотя темпы роста здесь уже не такие высокие, как в электронной промышленности. Значительный прогресс наблюдается в логистической сфере: автоматизированные склады и системы сортировки активно заменяют ручной труд, повышая эффективность и безопасность операций. Отдельного внимания заслуживают пищевая и фармацевтическая отрасли: здесь робототехника не только повышает точность производства, но и помогает соблюдать санитарные нормы и стандарты.

— Какие новые задачи могут решать роботы благодаря развитию технологий?

— Современные промышленные роботы нашего Центра коллективного пользования на базе Центра развития промышленной робототехники демонстрируют, какие задачи могут решать роботы благодаря развитию технологий. Сегодня они успешно занимаются лазерной резкой материалов, токарными, фрезерными и листогибочными работами, лазерной маркировкой изделий, непрерывной и точечной сваркой изделий, а также восстанавливают изношенные участки штампов и контролируют качество изделий, выявляя их дефекты. На практике применение таких роботов на производствах дает ощутимые результаты. Например, роботизированный сварочный комплекс снижает затраты компании примерно на 20%, наплавочный — ускоряет восстановление штампов в три раза, а система ультразвукового контроля сокращает брак на 20%.

— Как коллаборативные роботы (коботы) изменили безопасность на производстве?

— Внедрение коллаборативных роботов существенно повысило безопасность производственных процессов. Сертифицированные коботы, оснащенные силомоментными датчиками, позволяют снизить травмоопасность во время сборочных процессов на производстве при работе в одной зоне с человеком. Они оснащаются оптическими и акустическими сенсорами, сенсорами силы и момента, которые позволяют воспринимать окружающую среду и обеспечивают безопасное взаимодействие с человеком. Такой симбиоз ускоряет выполнение работ, снижает нагрузку на сотрудников и минимизирует ошибки.

— Как роботы обучаются у человека?

— Современные подходы к обучению роботов включают имитационное обучение, использование технологий искусственного интеллекта, перенос навыков человеческой руки на промышленные роботы-манипуляторы — так называемую 6D-мышь и цифровые двойники — они применяются для создания цифровых моделей роботов, отдельных систем и даже всего роботизированного предприятия, симулируя их функционирование в различных условиях.

— Как роботы и интернет вещей интегрируются в умные фабрики?

— Ключевой тенденцией развития производства становится интеграция промышленных роботов в систему умной фабрики. В таких производственных системах применяются промышленный интернет вещей, искусственный интеллект, большие данные и мобильные роботы. Это позволяет кастомизировать производственные процессы, опираясь на то, что робот — это универсальная машина, способная выполнять различные операции с использованием сменных инструментов. Оборудование и системы в умных фабриках связаны в единую сеть, что позволяет собирать и анализировать данные в реальном времени для автоматизации и повышения точности процессов.

— Какие технические ограничения мешают дальнейшему развитию и внедрению роботов на производстве?

— Основные ограничения для внедрения промышленных роботов — устаревшая инфраструктура предприятий, сложность настройки и обслуживания и высокие первоначальные затраты. Многие производства требуют полной модернизации, так как существующее оборудование несовместимо с современными роботизированными системами.

Ключевой вопрос — интеграция роботов с существующим оборудованием. Поэтапное внедрение и выбор гибких систем с адаптируемыми интерфейсами минимизируют перебои. Если собственного опыта интеграции у компании недостаточно, стоит привлечь экспертов. Например, команда Центра развития промышленной робототехники Университета Иннополис проводит аудиты по оценке условий для роботизации предприятий, разрабатывает решения и технологии для этой автоматизации.

— Какие технологии могут совершить революцию в отрасли?

— Современная промышленная робототехника стоит на пороге трансформации благодаря нескольким ключевым направлениям. Прежде всего развитие аддитивных технологий и, в частности, 3D-печати, которые позволяют создавать сложные детали с уникальной геометрией — это открывает новые возможности в конструировании промышленных манипуляторов.

Важнейшим направлением станет использование современных полимерных и углепластиковых материалов. Их использование значительно снижает вес конструкций при одновременном повышении их прочности и долговечности. Особую роль играют и квантовые сенсоры, которые обеспечивают беспрецедентную точность измерений. Такие решения становятся критически важными как для современных автоматизированных производственных линий, так и для робототехнических систем нового поколения.

Совершенствование материалов будет возможным благодаря нанотехнологиям. Разработка материалов с наноструктурой дает возможность получать принципиально новые характеристики: сверхпрочность, адаптивные свойства и уникальную проводимость, что расширяет границы инженерных решений. В вопросах безопасности данных ключевым решением является квантовая связь, которая гарантирует абсолютную защиту передачи данных. Эта технология приобретает особую значимость для защиты критически важной промышленной инфраструктуры.

Внедрение нейросетей нового поколения позволит обеспечивать качественно новый уровень автономности и адаптивности промышленных комплексов и вывести автоматизацию новых процессов на принципиально другой уровень.

Подготовила Мария Грибова