Pametni robotski sistemi za potrebe malih in srednje velikih podjetij – projekt HORSE

07.11.2016

Reindustrializacija Evrope je bilo eno izmed glavnih uvodnih sporočil jesenske (november 2015) konference MANUFUTURE 2015. Ta je organizirana vsaki dve leti in obravnava strateške izzive ter namere EU na področju proizvodne industrije

Reindustrializacija Evrope je bilo eno izmed glavnih uvodnih sporočil jesenske (november 2015) konference MANUFUTURE 2015. Ta je organizirana vsaki dve leti in obravnava strateške izzive ter namere EU na področju proizvodne industrije.



EU se zaveda pomembnosti proizvodnih gospodarskih dejavnosti, ki so ključne za razvoj evropskega gospodarstva kot celote. Zato je strateška namera povečati delež proizvodnih dejavnosti v celotnem GDP s sedanjih približnih 16 % na 20 % v letu 2020.
Pri vzdrževanju in nadaljnjem razvoju sodobnega svetovno konkurenčnega evropskega gospodarstva igrajo veliko vlogo ključne omogočitvene tehnologije (KET – Key Enabling Technologies), ki omogočajo radikalne inovacije proizvodov, storitev ter proizvodnih in podpornih poslovnih procesov. Ključnega pomena postaja tesnejše sodelovanje regionalnih in globalnih poslovnih partnerjev, tvorjenje inovativnih vrednostnih verig in podpornih okolij z razvojem in uvajanjem novih avtentičnih poslovnih modelov. Pojavljale se bodo novonastajajoče industrije (Emerging Industries), ki jih bodo omogočale KET in nove oblike specializacije ter poslovnega sodelovanja.
Na seznamu sodobnih KET najdemo: nanotehnologije, mikro- in nanoelektroniko, industrijsko biotehnologijo, fotoniko, napredne materiale in napredne proizvodne sisteme (členitev povzeta po viru: High Expert Group: Key Enabling Technologies, Final Report, European Commission, 2011).
Mednarodni industrijski odprti raziskovalno-inovacijski program
Pametni stroji in sistemi (SM&S)
SM&S je nastal leta 2011 kot pobuda mednarodnega virtualnega živega laboratorija LENS Living Lab z namenom, da se spodbudijo in pospešijo partnerske industrijske aplikativne raziskave in inovacije s spremljajočim pretokom znanj in izkušenj za potrebe sodelujočih razvojnih partnerjev. Program je usmerjen v izvedbo holističnih simultanih inovacij (tehnologija, poslovni procesi, kompetence) prek portfelja industrijskih raziskovalno-inovacijskih projektov, ki se izvajajo v raznih delih sveta (Slovenija, Danska, Nemčija, Grčija, Indija, JAR in ZDA). Nameni in cilji programa so usklajeni z EU-strategijami, zapisanimi v različnih strateških dokumentih, kot sta Factory of the Future 2020, Manufuture ipd. SM&S se v Sloveniji izvaja s podporo Slovenskega orodjarskega grozda (TCS). V ta namen sta LENS Living Lab in TCS vzpostavila razvojno platformo partnerskega sodelovanja na področju razvoja aplikacij nastajajočih industrij – Platforma ManuLog. Prek nje se koordinirajo regionalne in mednarodne partnerske programsko-projektne pobude ter podporne storitve projektne pisarne. Program InnoTECH 2020 (pametni stroji, naprave, orodja, komponente in sistemi) je regionalna aplikacija SM&S za potrebe sodelujočih podjetij, ki so s svojimi proizvodi in storitvami sestavni del gospodarskih dejavnosti, kot so strojegradnja, avtomobilska industrija, aeronavtična industrija ali logistična industrija.
Naloga koordinatorjev Platforme ManuLog je, da spremljajo strateške usmeritve in delovanje ciljnih industrij, njihove razvojne strategije in projektne pobude ter potrebe sodelujočih podjetij, tujih partnerskih organizacij, pa tudi, da iščejo skupne razvojno-projektne priložnosti. Istočasno spremljajo potencialne EU in regionalne finančne vire za sofinanciranje izvedbe prepoznanih partnerskih projektov.
V povezavi s Platformo ManuLog se istočasno vzpostavlja raziskovalno-inovacijska infrastruktura v obliki mednarodne industrijske raziskovalno-inovacijske mreže raziskovalcev, razvojnikov in naprednih uporabnikov, organiziranih v tematske regionalne industrijske tehnološke platforme, vezane na izbrana tehnološka področja. Eno izmed teh področij je nova generacija naprednih robotskih tehnologij za potrebe malih in srednje velikih podjetij.
V dokumentu, ki govori o načrtovanju podpore razvoja robotike v EU (Robotics 2020, Multi-Annual Roadmap, SPARC 2015), preberemo, da ima Evropa trenutno vodilno vlogo v razvoju in izdelavi industrijskih robotov. Prav tako piše, da značilni poslovni model proizvajalcev robotov vključuje sodelovanje s sistemskimi integratorji. Na tak način se proizvajalci robotov posvečajo predvsem tehnologiji robotskih manipulatorjev in kontrolerjev, medtem ko razvoj aplikacij za potrebe različnih uporabnikov poteka prek sistemskih integratorjev. Ti so večinoma manjša ali srednje velika podjetja.
Nove generacije robotov – sestavni del sodobnih naprednih proizvodnih sistemov
Uporaba sodobnih robotov in robotskih sistemov predstavlja eno izmed ključnih proizvodnih tehnologij prihodnosti, ki bo omogočala rast konkurenčne sposobnosti podjetij in večanje njihove dodane vrednosti. Roboti zagotavljajo učinkovitejše opravljanje rutinskih in zdravju škodljivih nalog, zagotavljajo manjši izmet in izboljšujejo kakovost proizvodnih procesov.
V EU strateškem dokumentu Robotics 2020 lahko preberemo, da je poraba robotov trenutno najbolj prisotna v velikih proizvodnih podjetjih, z visoko stopnjo avtomatizacije proizvodnih procesov. Predvsem gre za avtonomne robote in robotske sisteme, ki ne delujejo v interakciji z delavci v proizvodnji. V istem strateškem dokumentu lahko zasledimo, da nove tehnologije prinašajo velike priložnosti za uporabo robotov in robotskih sistemov v malih in srednje velikih podjetjih (MSP), ki imajo tudi to sposobnost, da lahko sodelujejo s proizvodnimi delavci pri opravljanju različnih nalog v proizvodnji. Gre za novo generacijo fleksibilnih industrijskih robotov in sistemov, ki jih je mogoče hitro in enostavno prilagoditi različnim potrebam v proizvodnji. Nove rešitve temeljijo na konceptu sodelovanja med človekom in robotom (HRC – Human Robot Collaboration) ter kibernetsko-fizičnih sistemih (CPS – Cyber-Physical Systems). Avtorji omenjenega strateškega dokumenta trdijo, da naj bi v srednjeročnem obdobju razvoj in uvedba omenjenih industrijskih aplikacij pripomogla k izboljšanju obstoječih in uvajanju novih vitkih ter agilnih proizvodnih sistemov, k miniaturizaciji montažnih sistemov, uvajanju hibridnih proizvodnih sistemov, ki bodo temeljili na sodelovanju proizvodnih delavcev z roboti, k uvajanju kibernetsko-fizičnih sistemov, ki bodo temeljili na konceptu Industrije 4.0, uvajanju novih poslovnih modelov proizvodnje in še bi lahko naštevali.

Pametni integrirani robotski sistemi za MSP, nadzorovani z internetnimi tehnologijami za potrebe dinamičnih proizvodnih procesov – Projekt HORSE

Projekt HORSE financira EU-program za raziskave in inovacije OBZORJE 2020, in sicer v okviru področja I4MS – Informatika za mala in srednja podjetja. V tem partnerskem raziskovalno-inovacijskem projektu sodeluje 15 partnerjev iz 7 evropskih držav (Nemčija, Španija, Francija, Grčija, Nizozemska, Poljska, Slovenija). Gre za obsežno sodelovanje partnerjev iz industrije in raziskovalnih organizacij, katerih namen je razviti in preskušati aplikacije nove generacije robotov za potrebe proizvodnih SMP. Koordinator projekta je podjetje European Dynamics, slovenski partner v projektu pa Zavod C-TCS, Slovenski orodjarski grozd, v sodelovanju z mednarodno virtualno mrežo živega laboratorija, LENS Living Lab, in podjetjem ETRA. Vrednost projekta je 8,8 milijona EUR, od tega znaša financiranje EU 7,9 milijona EUR. Projekt se je začel izvajati novembra 2015, trajal pa bo štiri leta in pol.
Glavni motiv projekta je razrešitev problema odprtih vprašanj, ki se nanašajo na omejitve in težave uvajanja robotskih tehnologij v vsakodnevno prakso proizvodnih MSP. To vključuje razmeroma majhno zavedanje o možnostih sodobnih robotskih tehnologij in sposobnosti njihovega stalnega izboljševanja. Dejstvo je, da MSP velikokrat nimajo potrebnih tehniških kompetenc za uvedbo in obvladovanje tovrstnih tehnologij in sistemov v praksi. Poleg tega je v sodobnih proizvodnih podjetjih prisotna potreba po hitrih spremembah in poenostavljeni rekonfiguraciji proizvodnega procesa glede na nove zahteve trga. Če želimo pospešiti uporabo robotskih sistemov v opisanih okoljih, potrebujemo razmeroma poceni fleksibilne robote, ki bodo sposobni opravljati več opravil hkrati in jih bo enostavno reprogramirati za uporabo različnih nalog v proizvodnji.
Cilji partnerskega raziskovalno-inovacijskega projekta HORSE so:
- razviti fleksibilni model tovarne prihodnosti,
- razviti novo generacijo kolaborativnih robotskih aplikacij za potrebe proizvodnih MSP (različne kombinacije: človek-robot-avtomatsko vodeno vozilo-stroj),
- izdelati in preskusiti tri pilotne aplikacije,
- raziskati nadaljnje možnosti razvoja in uporabe nove generacije robotskih aplikacij,
- pripraviti in izvesti razpis za izvedbo dodatnih od osem do deset industrijskih eksperimentov,
- mentoriranje pet EU inovacijskih stičišč (Innovation Hubs) in
- vzpostavitev EU-mreže kompetenčnih centrov – treh obstoječih (Nemčija, Francija, Nizozemska) in novega v Sloveniji.
Slika 1 je ponazarja uporabo nove generacije robotov v proizvodnji, ko robot in proizvodni delavec skupaj sodelujeta pri izvedbi proizvodnih operacij.


Slika 1: Ponazoritev uporabe nove generacije robotov v proizvodnji (Vir: Projekt HORSE)
Gre za generacijo fleksibilnih, kognitivnih, preciznih robotov, ki jim visokosposobni senzorji in preostale podporne tehnologije omogočajo za človeka varno in natančno produktivno sodelovanje pri izvajanju proizvodnih operacij.
Industrijske pilotske aplikacije nove generacije robotov se bodo izvedle v treh podjetjih, in sicer:
- v španski tovarni Bosch skupna manipulacija človek-robot na montažni liniji avtomobilskih brisalcev,
- v nizozemski tovarni Thomas Regout International na področju fleksibilne montaže in vzdrževanja v naročniški proizvodnji teleskopskih plošč ter
- v poljski tovarni odlitkov in fitingov Odlewnie Polske aplikacija človek-robot z uporabo hibridne sile in nadzora pozicije v tehnološki fazi rezanja in čiščenja odlitkov.
Poleg pilotskih aplikacij bo v projektu izveden javni razpis, s katerim se bo izbralo in opravilo dodatnih od osem do deset industrijskih eksperimentov. Razpis bo odprt za evropska proizvodna podjetja in organizacije, ki niso povezane s projektom HORSE. V ta namen je v projektu rezerviranih 1,5 milijona EUR.
Namen projekta HORSE je spodbuditi širšo uporabo robotskih tehnologij, predvsem v malih in srednje velikih proizvodnih podjetjih. Skladno s tem se vzpostavlja industrijska tehnološka platforma z ustrezno podporno infrastrukturo za spodbujanje in podporo pri nadaljnjem uvajanju omenjenih robotskih tehnologij in rešitev v prakso.
Razširjanju robotskih tehnologij v mala in srednja podjetja bo namenjena mreža kompetenčnih centrov za aplikacije robotskih tehnologij v Franciji, Nizozemski, Nemčiji in Sloveniji. Model kompetenčnega centra bo razvit v okviru francoske RR-organizacije CEA, podobni centri pa bodo oblikovani v okviru nizozemske RR-organizacije TNO in Tehniške univerze v Münchnu. Na teh osnovah bo razvit kompetenčni center za aplikacije robotskih tehnologij v Sloveniji. Razvit in vzpostavljen bo v okviru Zavoda C-TCS, Slovenskega orodjarskega grozda, v sodelovanju z mednarodnim virtualnim raziskovalno-inovacijskim živim laboratorijem LENS Living Lab. Operativno-demonstracijski center kompetenčnega centra bo organiziran v okviru podjetja ETRA, ki je aktivno na področju razvoja in uvajanja industrijskih aplikacij robotskih tehnologij.
Slovenski kompetenčni center bo vzpostavljen v obliki odprte inovacijske platforme (Slika 2), ki bo sestavni del evropske mreže kompetenčnih centrov HORSE. Prek njega bodo imeli uporabniki in razvojniki dostop do domačega in tujega tehnološkega znanja ter rešitev za lastne potrebe, pa tudi možnosti vključevanja v mednarodne aplikativne raziskovalno-razvojne programe in projekte.



Slika2: Regionalni kompetenčni center HORSE, sestavni del evropske mreže kompetenčnih centrov

Sklepne ugotovitve
S podjetniškega vidika pomeni projekt HORSE izvedbo uvodoma omenjenega mednarodnega industrijskega odprtega raziskovalno-inovacijskega programa Pametni stroji in sistemi, ki predstavlja uresničevanje razvojne vizije Industrije 4.0 v okviru dogovorjenih partnerstev. Programski partnerji so zasebna podjetja in organizacije iz EU, Indije, JAR in ZDA. Koordinacija programa se izvaja v okviru organizacije LENS Living Lab. Administrativni sedež in projektna pisarna programa sta v Sloveniji na TCS, tam je tudi vzpostavljena skupna platforma regionalnega sodelovanja na področju nastajajočih industrij – Platforma Manulog. V okviru tega se razvija, izvaja in soupravlja portfelj mednarodnih ter regionalnih industrijskih partnerskih raziskovalno-inovacijskih programov in projektov, kot je tudi predstavljeni primer projekta HORSE.

Uporabljeni viri:
1. High Expert Group (2011), Key Enabling Technologies, Final Report, European Commission.
2. Robotics 2020, Multi-Annual Roadmap, SPARC 2015.
3. HORSE Consortina (2015), Smart Integration Robotics system for SMEs controlled by Internet of Things based on dynamic manufacturing processes, Horizon 2020, Call: H2020-FoF-2015, This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No 680734.
4. LENS Living Lab - INTESO Group, Smart Machines & Systems (SM&S) Collaborative Research and Innovation (CRI) Program Business Case, Open Innovation CRI Program, Version 2015/1.5.
5. Zavod C-TCS & LENS Living Lab (2015), Predstavitev projekta HORSE.
6. http://www.manufuture2015.eu/