آینده ربات های همکار انسان

مقالاتی در مورد اتوماسیون در تولید، به ویژه رباتیک و ربات همکار انسان، که گاهی اوقات «cobots» نامیده می‌شود، اغلب در مطبوعات منتشر می‌شوند. پیام اصلی اغلب بر حذف مشاغل و جایگزینی کارگران متمرکز است.

در پاسخ به این سوال که آیا تجهیزات اتوماسیون جایگزین انسان‌ها خواهند شد یا خیر، می توان پاسخی مثبت داد.

به نظر می‌رسد مدت‌ها فراموش کرده‌ایم که رایانه‌های دارای صفحه‌گسترده، پردازش کلمه و نرم‌افزار ارائه، جایگزین قوانین اسلاید، ماشین‌حساب، ماشین‌های تحریر، فیلم شفاف‌سازی و غیره شده‌اند، همچنین افرادی که از این ابزارهای کم‌تکنولوژیک استفاده می‌کنند. خوشبختانه البته ما از رایانه استفاده می کنیم و بهره وری ما بسیار بیشتر است. ترکیب نرم‌افزار و سخت‌افزار کامپیوتری را می‌توان نوعی اتوماسیون (و همچنین ارتباط، سرگرمی و انبوهی از عملکردهای دیگر) در نظر گرفت و جامعه نیز این را پذیرفته است.

تولید متفاوت است

پویایی در اتوماسیون تولید متفاوت است، جایی که هنوز انسان‌هایی در حال کار مستقیم در کف کارخانه هستند – یا حداقل در بسیاری از آنها – و تا حدی که اتوماسیون ممکن است امکان حذف مشاغل را فراهم کند، گاهی اوقات اتوماسیون به عنوان یک تهدید تلقی می‌شود. همه ما داستان هایی از خرابکاری توسط کارمندان ناراضی در کارخانه های خودروسازی و موارد مشابه شنیده ایم، اگرچه چنین مواردی احتمالاً اغراق شده است. منبع نارضایتی ممکن است ماشین بوده یا نبوده باشد – این فقط یک قربانی بی گناه بود.

هدف اتوماسیون

هدف از اتوماسیون چیست؟ آیا هدف آن جایگزینی افراد است؟ داده ها را در نظر بگیرید. با توجه به داده های اقتصادی فدرال رزرو (FRED)، شاخص تولید صنعتی ایالات متحده افزایش مستمر تولید صنعتی را از دهه 1920 نشان می دهد، با وجود رکودهای موقت رکودی در سال هایی مانند سال 2009. همچنین، طبق گزارش فدرال رزرو، اشتغال تولیدی ایالات متحده در حدود اوج خود را تجربه کرد. در سال 1979 با نزدیک به 20 میلیون نفر، اما از آن زمان به بعد تنها به کمی بیش از 12 میلیون نفر در سال 2017 کاهش یافته است. باز هم، طبق FRED، تولید هر کارمند به معنای واقعی کلمه از سال 1990 دو برابر شده است.

کارگر کمتر تولید بیشتر

سناریویی که در بالا به تصویر کشیده شد واضح است: تولیدکنندگان آمریکایی با کارگران کمتر محصول بیشتری تولید می کنند. بسته به دیدگاه شما، ممکن است خوب به نظر نرسد. ممکن است به نظر بسیاری از افراد بیکار به نظر برسد. با این حال، اگر همه آن افراد به سادگی بیکار می شدند، نرخ بیکاری باید به همان نسبت و به طور چشمگیری افزایش می یافت. در عوض، نرخ‌های شغلی تعدیل‌شده فصلی ایالات متحده از 6 تا 8 درصد در اواخر دهه 1970، درست قبل از دوره اخیر COVID-19 به حدود 4 درصد کاهش یافته است. بنابراین، بله، اتوماسیون (و سایر عوامل) سطوح بسیار بالاتری از بازده تولید را با افراد کمتر امکان پذیر کرده است، و من به راحتی اعتراف می کنم که کاهش هزینه های نیروی کار در واقع یکی از اهداف است.

هدف بالاتر اتوماسیون

با این حال، از قضا، در تمام سال‌های کارم در صنعت اتوماسیون، به ندرت احساس کرده‌ام که تنها یا حتی هدف اصلی چنین سرمایه‌گذاری حذف مشاغل است. بیشتر اوقات، هدف بالاتر افزایش خروجی، بهبود ایمنی یا بهبود کیفیت و دقت بود. خط تولید کنسرو را در نظر بگیرید که با سرعت 1800 قوطی در دقیقه کار می کند. فقط یک خط پرکننده خودکار می تواند چنین کاری را انجام دهد. یک پرس مهر زنی را تصور کنید که بدون کنترل های مناسب می تواند به راحتی دست اپراتور را قطع کند یا جانش را بگیرد. به الزامات بهداشتی و دقت تولید تجهیزات پزشکی یا ساخت نیمه هادی فکر کنید. بسیاری از این فرآیندها تنها با اتوماسیون امکان پذیر است.

خودکارسازی فرایند

اکثر شرکت های تولیدی، و حتی کل صنایع، امروزه تنها در صورت خودکارسازی می توانند وجود داشته باشند. و برای کسانی از ما در صنعت اتوماسیون، این به ما حس خوبی از هدف می دهد. ما به مشتریان خود کمک می کنیم کاری را که انجام می دهند انجام دهند، آنچه را که می سازند بسازند، تا در تجارت بمانند و اغلب این تنها راهی است که آنها می توانند در اینجا در ایالات متحده به فعالیت خود ادامه دهند. در مقابل، برای مدتی به چین به دلیل هزینه‌های کمتر نیروی کار، به‌عنوان بسیار خودکار شناخته می‌شد. اما از سال 2013، چین به دلیل تمام دلایل بالا بزرگترین بازار روبات‌ها در جهان بوده است – این فقط در مورد کاهش نیروی کار نیست.

اتوماسیون ماشین

در کلی ترین مفهوم، اتوماسیون ماشین است. کنترل های عددی کامپیوتری (CNC) برای ماشین کاری. ماشین آلات بسته بندی مواد غذایی، نوشیدنی یا سایر کالاهای مصرفی؛ نوار نقاله برای جابجایی محصول از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر – فقط به هر شیئی که در جایی تولید شده است به اطراف نگاه کنید – پنجره ها، رایانه و تمام اجزای آن، عینک، کفپوش، کارت های اعتباری شما به دلیل سطحی امکان پذیر است. ماشین‌های خودکار – حتی ماشین شما ماشینی است که جایگزین اسب شده است، و من نمی‌شنوم که کسی در این مورد شکایت کند.

روبات ها به عنوان کودک پوستر

با این حال، شکل خاصی از اتوماسیون غالباً برای کسانی که می‌خواهند نه بر شایستگی و ضرورت اتوماسیون، بلکه بر کارایی و بهره‌وری حاصل از اتوماسیون فرآیندهای دستی، و حذف مشاغل، تمرکز کنند، است: ربات.

اتوماسیون جهانی

ربات های صنعتی جدید نیستند. اولین اختراع چیزی که می‌توان آن را ربات در نظر گرفت، توسط جورج دوول از لوئیزویل، KY، در دهه 1950 بود. او این اختراع را «Unimate» نامید که مخفف «اتوماسیون جهانی» است. «جهانی» در نظر گرفته می‌شد، زیرا برخلاف بسیاری از ماشین‌هایی که هدف خاصی داشتند، Unimate می‌توانست برای انجام کارهای مختلف تجهیز و برنامه‌ریزی شود (اگرچه بسیار با «جهانی» واقعی فاصله دارد. Devol از نظر تجاری موفق نبود، اما جوزف انگلبرگ این حق اختراع را در دهه 1960 خریداری کرد و در نهایت موفق شد ربات‌های زیادی را با نام تجاری Unimation به کار گیرد. البته از آن زمان به بعد، بسیاری از شرکت‌های دیگر در سطح جهان مدل‌های زیادی را روانه بازار کرده‌اند که معمولاً بیشتر به دلیل رنگ برجسته برندشان قابل تشخیص است – اغلب زرد روشن، نارنجی، آبی یا غیره. این ربات ها به طور فزاینده ای همراه با ماشین آلات در انواع کارخانه ها مورد استفاده قرار گرفته اند.

ربات های صنعتی

به هر حال، ما در اینجا روی ربات‌های صنعتی تمرکز می‌کنیم، ربات‌هایی که در تولید استفاده می‌شوند، اما همچنین شاهد اختراعات رباتیک در زمینه‌های کاملاً متفاوتی مانند جاروبرقی کف خود هستیم. این بحث کاملاً دیگری است، اگرچه این احتمال وجود دارد که چنین گسترشی سطح بالاتری از پذیرش جامعه از ربات فقیر و محاصره شده را افزایش دهد.

بازوی رباتیک

چرا ربات اغلب هدف چنین انتقادهای نادرستی است؟ خب بازو داره در واقع، معمولاً فقط یک بازو دارد و در صنعت حتی گاهی اوقات به سادگی “بازو” نامیده می شود. یک بازوی ربات سریع‌تر، دقیق‌تر و معمولاً قوی‌تر از بازوی انسان است (شکل 1 را ببینید). هرگز خسته نمی شود، نیاز به استراحت در حمام یا تماس بیمار دارد. برای انجام یک کار خاص و تکراری برنامه ریزی شده است و معمولاً به نگهداری کمی نیاز دارد.

واقعیت ربات ها

متأسفانه، بر خلاف انسان، یک بازوی روباتیک چشم ندارد، اگرچه برخی از برنامه های تلویزیونی و فیلم های علمی تخیلی چنین موجودات مکانیکی شبیه انسان را به نمایش گذاشتند، حتی پاها. (از طریق افشا، بسیاری از ربات‌ها از راهنمایی بینایی استفاده می‌کنند، اگرچه چنین سخت‌افزاری سعی نمی‌کند از ظاهر انسان تقلید کند، به جز یک شرکت گمراه که در واقع یک ربات را با چشمان روی صفحه نمایش به بازار عرضه کرد – آنها حتی پلک زدند.)

اتصال ربات

یک بازوی ربات واقعی معمولاً بر روی زمین یا روی یک پایه یا میز نصب می‌شود و طوری برنامه‌ریزی می‌شود که یک مسیر خاص را دنبال کند – اغلب به سرعت و با جرم زیادی که توسط موتورهای سروو قدرتمند هدایت می‌شود، بنابراین نمی‌خواهید سر راهش قرار بگیره گاهی اوقات، مانند کاربردهای جوشکاری، بازو لزوماً به سرعت در حال حرکت نیست، اما عملیات به خودی خود خطرناک است، بنابراین در این موارد نمی خواهید خیلی نزدیک باشید.

حفاظت ربات ها

به این دلایل و دلایل دیگر، منطقه ای که ربات در آن کار می کند باید در هنگام کار از دسترسی انسان محافظت شود، و استانداردهای زیادی وجود دارد که این امر را الزامی می کند. گاهی اوقات، نگهبانی مانند یک قفس در اطراف ربات و عملکرد آن است که “سلول ربات” نامیده می شود. در مواقع دیگر، مانند روبات‌های نقطه‌ای در خط مونتاژ خودرو، یک منطقه کامل شامل چندین ربات که به طور هماهنگ کار می‌کنند محافظت می‌شود تا مردم بیرون نروند، و اگر دری به منطقه باز شود، یا اگر اسکنر چیزی/کسی را در منطقه تشخیص می دهد که نباید آنجا باشد.

ربات های همکار

تا این دهه گذشته، ربات های صنعتی محافظت می شدند. اما بعد از آن ربات همکار آمد. ماهیت اصطلاح مشارکتی به این معنی است که می تواند با انسان ها همکاری کند یا کار کند. چگونه این می تواند باشد، و چگونه خطرناک نیست؟ طراحی ربات به گونه‌ای است که از نظر قدرت و نیرو محدود است، از جمله ویژگی‌ای که در صورت تشخیص برخورد فوراً ربات را متوقف می‌کند، که می‌تواند به روش‌های مختلف انجام شود. در بسیاری از برنامه ها، ربات را می توان بدون محافظت از آن مستقر کرد. یک ارزیابی ریسک همیشه باید انجام شود، که هنوز هم گاهی اوقات منجر به محافظت از برنامه می شود، حتی اگر ربات یک “cobot” باشد. به عنوان مثال اگر ربات یک قسمت تیز یا بیرون زده را حرکت دهد که می تواند باعث آسیب شود، حتی با کوچکترین برخورد.

نحوه اموزش

اصطلاح همکار همچنین می تواند معنای ثانویه ای در رابطه با نحوه آموزش داشته باشد. به جای اینکه صرفاً با وارد کردن سرعت و مختصات از طریق یک صفحه کلید یا آویز، آنها اغلب با حرکت از نقطه A به نقطه B با دست انسان آموزش ببینند، که یک همکاری خوب انسان و ماشین است. اگرچه سهولت برنامه نویسی ارزش اولیه یک ربات مشارکتی نیست، اما اغلب یک مزیت بسیار قانع کننده است که به فروش بسیاری از این تجهیزات کمک کرده است.

آیا کوبات ها مشاغل را حذف خواهند کرد؟

بیایید به این سؤال برگردیم که آیا یک ربات همکار می تواند مشاغل را حذف کند و آیا پویایی آن با هر شکل دیگری از اتوماسیون متفاوت است. قبلاً اشاره کرده‌ایم که کاهش نیروی کار مستقیم یکی از چندین هدف اتوماسیون به طور کلی است و داده‌ها افزایش تولید صنعتی را در طول سال‌ها نشان می‌دهند، در حالی که اشتغال تولیدی در همان دوره کاهش یافته است. در حالی که من قطعاً طرفدار اتوماسیون به طور کلی هستم، می‌گویم که ربات مشارکتی به‌ویژه برای کاهش تعداد افراد در کارخانه به صورت تکی مناسب است – یک فرد را حذف کنید، یک ربات جایگزین کنید.

چرا ربات؟

اگر کارمندی یک کار تکراری را برای ساعات زیادی در روز انجام می‌دهد، به دلیل سهولت برنامه‌نویسی و راه‌اندازی، و بدون نیاز به نگهبانی، اغلب به راحتی می‌توان یک ربات مشارکتی را در یک بازه زمانی نسبتاً کوتاه در جای او پیاده‌سازی کرد. توسط روبات های سنتی به همین دلایل، ربات مشارکتی بسیار مقرون به صرفه تر است (نه فقط هزینه ربات، بلکه هزینه نصب شده، که از زمان مهندسی و سخت افزار “سلول ربات” جلوگیری می کند) و بنابراین از نظر مالی راحت تر توجیه می شود. به سادگی می توان نتیجه گرفت که تعداد بیشتری از آنها احتمالاً مستقر می شوند.

استقرار یک کوبات

استقرار یک کوبات اغلب نسبتاً آسان است، اما مطمئناً برنامه های زیادی وجود دارند که در آن استقرار هر نوع اتوماسیون چالش برانگیز است. نمونه های قابل توجه در مواردی است که محصول در حال تولید یا فرآوری یا به سختی قابل حمل است یا خیلی قابل تکرار نیست، مانند لباس، جایی که بخش عمده ای از تولید آن در جستجوی کمترین هزینه کار مطلق یا گوشت به حرکت در سراسر جهان ادامه داده است.  دلیل اصلی شیوع‌ بیماری های بسیار، تعداد زیاد کارگرانی است که در نزدیکی یکدیگر به کار می‌روند، زیرا آنها وظایف قصابی خود را روی یک «محصول» نامنظم و پیچیده انجام می‌دهند. به احتمال زیاد موفقیت هایی در افزایش اتوماسیون در این امکانات وجود خواهد داشت – مطمئناً انگیزه وجود دارد، اما تا به امروز چنین دستاوردهایی دست نیافتنی بوده است.

نکته پایانی

در مورد استفاده از روبات‌های مشارکتی برای کاهش نیروی انسانی – شاید بهترین نمونه‌های استقرار موفقیت‌آمیز در تأسیسات تولیدی باشد که در آن ایستگاه‌های متعددی وجود دارد که همان فرآیند را انجام می‌دهند، مانند یک کارخانه ماشین‌کاری با چندین ماشین CNC. تأسیساتی را با 30 دستگاه CNC در نظر بگیرید که اجزای خودرو را با میل لنگ خارج می کنند (شکل های 2 و 3 را ببینید). بدون روباتیک، ممکن است به 20 کارمند برای مراقبت از همه ماشین‌ها نیاز داشته باشید (تعدادی از قطعات خالی، قرار دادن آنها در CNC و سپس بیرون کشیدن آنها). با استفاده از ربات‌های مستقر در CNC، یا حداقل بیشتر آنها، این عملیات ممکن است تنها به 5 تا 10 اپراتور نیاز داشته باشد – کاهش معنی‌دار نیروی کار – و به عنوان یک امتیاز، عملیات ایمن‌تر از دیدگاه فاصله‌گذاری اجتماعی.

 نگاه به آینده

توجه به این نکته مهم است که کارمندانی که در بالا ذکر شد نیاز به آموزش بیشتر برای همکاری با روبات‌ها دارند و به همان اندازه مهم، استخدام یا قرارداد با فردی که می‌داند چگونه ربات‌ها را برنامه‌ریزی و نصب کند، ضروری است. در واقع افراد کمتری مورد نیاز هستند، اما عموماً آموزش بهتری دریافت می‌کنند و غرامت بیشتری دریافت می‌کنند. تولید بار دیگر مکانی عالی برای ایجاد یک حرفه است. چه طنز زیبایی – کاهش هزینه های نیروی کار با کارمندانی که حقوق بیشتری دریافت می کنند.