Ekonomika robotizácie

Robotizácia a znižovanie nákladov na výrobu

V priemysle vyspelých krajín má robotizácia nezastupiteľné miesto pri znižovaní nákladov na výrobu. Nasadenie v sériovej alebo hromadnej výrobe je v mnohých prípadoch samozrejmé. Vzhľadom k rozširujúcim sa možnostiam robotov, ale aj ich periférií a automatizačných prvkov, sa čoraz viac presadzujú aj v prevádzkach s nižšou sériovosťou a vyššou variabilitou výroby. V súvislosti s narastajúcimi možnosťami robotiky panuje všeobecné presvedčenie o vysokej cene za prvotnú implementáciu robota do existujúceho procesu a určité obavy týkajúce sa samotnej prevádzky takéhoto pracoviska.

Porovnáme náklady na obsluhu CNC stroja robotom a ľudskou obsluhou

Na jednoduchom príklade z praxe si ukážeme, ako to v skutočnosti s tými nákladmi je, a porovnáme náklady na obsluhu CNC stroja robotom a ľudskou obsluhou.

Obsluha CNC stroja robotom - predpoklady:

obsluha jedného CNC sústruhu
jedným robotom
v trojzmennej prevádzke, pričom sa bude pracovať 15 zmien v týždni

Stredne veľký CNC sústruh vykoná kompletné opracovanie obrobku s hmotnosťou približne 5 kg. Úlohou robota bude vyberať polotovary zo zásobníka a zabezpečiť správne naloženie a upnutie do stroja. Po obrobení očistí obrobok tlakovým vzduchom, vyberie ho a vloží do prepravky. Tento proces sa bude opakovať. Potrebu výmeny opotrebených nástrojov monitoruje obrábací stroj a v prípade konca ich životnosti pošle túto informáciu do robota, ktorý pozastaví proces a privolá obsluhu.

Čistenie pracovného priestoru stroja a odvoz triesok bude potrebný raz za zmenu a celý proces potrvá obsluhe asi pol hodiny. Kapacitu zásobníkov stanovme tak, aby dovoz polotovarov a odvoz hotových výrobkov bol potrebný len raz za zmenu.

V cene aplikácie nie je zahrnutý CNC stroj, nakoľko budeme predpokladať, že tento stroj už v prevádzke existuje. V cene sú však zahrnuté náklady na jeho prispôsobenie pre spoluprácu s robotom.

Stavba robotickej aplikácie bude pozostávať z nasledovných činností:

inštalácia robota na mieste a jeho zapojenie,
vytvorenie komunikácie s CNC strojom a inštalácia automatického otvárania dverí
inštalácia zásobníkov polotovarov a hotových výrobkov
inštalácia bezpečnostného oplotenia a prepojenie bezpečnostných okruhov stroja a robota
programovanie a odladenie procesu
zaškolenie obsluhy a uvedenie do prevádzky

Približná cena za popísané pracovisko bez vypracovania technológie obrábania by sa mohla v závislosti na mnohých faktoroch pohybovať na úrovni 65 000 €

Porovnanie nákladov na prevádzku

Porovnajme prevádzkové náklady spomenutého robotického pracoviska s nákladmi na zabezpečenie tej istej produkcie v prípade ľudskej obsluhy.

Náklady v prípade robota spočívajú v podstate iba z:

nákladov na elektrickú energiu (príkon stredne veľkého robota sa pohybuje na úrovni okolo 2,5 kW)
nákladov na výrobu stlačeného vzduchu
nákladov na údržbu robota a periférií (okrem pravidelných servisných prehliadok robotické pracovisko vyžaduje len jednoduchú a nenákladnú údržbu)

Náklady v prípade ľudskej obsluhy CNC stroja:

na zabezpečenie trojzmennej prevádzky potrebujeme zamestnať troch pracovníkov
náklady na pracovné a ochranné pomôcky

Vzhľadom na charakter práce postačí nižší stupeň kvalifikovanosti, ale vyžaduje sa zodpovedný prístup k práci. Cenu práce na jedného môžeme stanoviť na 800 €/mesiac. Teda cena práce na troch pracovníkov bude 2400 €/mesiac.

Z uvedeného porovnania si možno jednoducho urobiť predstavu o nákladovosti jedného i druhého spôsobu výroby, ale okrem toho získava robot plusové body aj v iných oblastiach. Samotné porovnanie výkonu, teda množstva práce vykonanej za jednotku času, by sa mohlo zdať neférové voči ľudskej obsluhe vzhľadom k tomu, že robot nevyžaduje prestávky na oddych, čas operácie je presne daný a dodržaný vo dne i v noci. Nepodlieha únave, nemení sa jeho zdravotný stav a je podstatne odolnejší voči vplyvom, ktoré inak poškodzujú ľudské zdravie. V prípade, že robotická bunka obsahuje aj automatizované meranie vybratých parametrov na každom obrobku, bude vysoko pravdepodobné, že sa ku konečnému zákazníkovi nedostane nepodarok. Kontrola kvality ľudskou obsluhou je vždy viac alebo menej ovplyvnená subjektívnymi faktormi a disciplinovanosťou obsluhy.

Robot, ale aj človek môže obsluhovať aj dvojicu strojov. Za podmienok, že čas taktu strojov je taký, aby to pracovník zvládol. Výhoda robota v tomto prípade je, že je spravidla rýchlejší a dokážeme ho nastaviť tak, aby si optimálne riadil sled operácií na jednom aj druhom stroji a tým sa minimalizoval čas jeho nečinnosti alebo nečinnosti stroja. Toto, samozrejme, dokáže aj ľudská obsluha, ale nikdy nie tak optimálne a dlhodobo.

Skutočná ekonomická prevaha robota sa prejaví vtedy, keď časy taktu dvojice strojov sú také, že ich nemôže obsluhovať jeden pracovník, ale dvaja. V tomto prípade potrebujeme na zabezpečenie trojzmennej prevádzky pracovníkov šesť. Ak budeme brať do úvahy iba ich hrubú mesačnú mzdu 800 € bez akýchkoľvek iných nákladov, dostaneme sa k cene práce 4800 € za mesiac. Ak vydelíme náklady na stavbu pracoviska (65 000 €) touto sumou zistíme, že návratnosť investície je cca. 14 mesiacov. Je to samozrejme len veľmi hrubý výpočet, ale prax potvrdzuje, že návratnosť investícií za aplikácie podobného typu je skutočne do dvoch rokov.

Ďalšou možnosťou je nasadenie robota pri obsluhe troch strojov. Niekedy však býva problémom priestorové rozmiestnenie všetkých zariadení, vrátane zásobníkov polotovarov a hotových výrobkov, ktoré musia mať aj väčšiu kapacitu. Samozrejme, existuje mnoho riešení aj pre tento problém.

Spoločnosť BOST SK, a.s. je dlhoročným špecialistom v obore trieskového obrábania. Aplikácia robotizácie k obrábacím procesom bola len logickým vyústením snáh o ďalšie zvýšenie konkurencieschopnosti našich zákazníkov. Preto ponúkame komplexné služby v tejto oblasti vrátane výberu a dodávky vhodného obrábacieho stroja, vytvorenia technológie obrábania a vytvorenia celej koncepcie pracoviska.

Cely článok nájdete TU.

Zjednodušený príklad kalkulácie návratnosti:

Uvažujeme o obsluhe dvoch obrábacích strojov využitých pri trojsmennej prevádzke. Robotická bunka a stroje sú pripravené a nastavené tak, aby napríklad na konci smeny obsluha vymenila plátky nástrojov, previedla základnú údržbu, doplnila polotovary a odviezla hotové výrobky. Technológ je
zaučený na úpravu programu robota.

Príklad výšky investície	70.000 €
Počet náhradných pracovníkov	1	2
Náklad : 3 smeny x 8 hod. x 7 €	168 € / deň	336 € / deň
Obsluha robota 3 smeny x 12 €	36 € / deň	36 € / deň
Ušetrené mzdové náklady	132 € / deň	300 € / deň
Zjednodušená návratnosť investície	530 dní / 2 roky	234 dní / 1 rok