Транспорт
Роботы и машины: каковы перспективы автоматизации производства автомобилей
Сергей Вихарев
директор технологической практики КПМГ в России и СНГ
Автопром опережает по уровню автоматизации другие отрасли промышленности, даже производство электроники и бытовой техники. Дело в том, что в отраслях, где модели на сборочных линиях часто меняются и используются мелкие комплектующие, автоматизация применяется только частично. Например, лидеры рынка мобильных устройств в сборке сохраняют значительную часть ручного труда. Это происходит потому, что для сборки устройства из мелких деталей требуется очень точное позиционирование манипуляторов в пространстве, а адаптировать роботов под такие задачи слишком дорого. В автомобилестроении используются достаточно крупные детали, поэтому и роботы применяются гораздо шире, это более оправдано с экономической точки зрения.
Каковы ключевые тренды развития автоматизации в автопроизводстве?
Что автоматизируют производители
Максимальный эффект от автоматизации автопром получает от применения промышленных роботов. Объём этого рынка пока не очень велик, его оценивают в 7—10 млрд долларов, в течение 10 лет ожидается рост до 15 млрд долларов.
Второе направление — это применение отдельных компонентов экзоскелетной техники, таких как экзостул и экзорука, которые поддерживают человека в сидячем положении во время механосборочных работ либо удерживают инструменты во время выполнения таких задач. Это средство повышения производительности ручного труда.
Третье направление автоматизации — программное. Это автоматизация отдельных рутинных процессов, в общем объёме она малозаметна и играет роль гигиенического минимума. Никто не ждёт от неё прорывного роста, но без оптимизации и повышения гибкости управления производством можно уступить своё место на рынке конкурентам.
Постоянная работа над снижением затрат позволяет удерживать собственную себестоимость на уровне рынка. В этом смысле автоматизация в автомобилестроении ничем не отличается от других отраслей.
Роботы-ассистенты
Роботов в автомобилестроении применяют в основном в производственных операциях: окраске, резке и на сварочных работах. В окраске и резке всё уже автоматизировано, рост роботизации ожидается в сварке. Ещё одно направление, где применение промышленных роботов эффективно, — это внутризаводская логистика. Роботы могут доставлять запчасти со склада на сборочную линию и подавать их автоматам и людям, которые сборку осуществляют. Эта часть производства ещё мало автоматизирована, и ожидается, что она будет расти.
Электромобили в сравнении с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания устроены намного проще: у них меньше узлов и агрегатов, не требуется система охлаждения, выхлопная система, турбины и прочее. Они более стандартизированы, поэтому можно изготавливать больше крупных деталей методом отливки или штамповки. Таким образом уменьшается и количество операций с применением сварки, и самих комплектующих становится меньше, благодаря чему в этой области можно автоматизировать дополнительную часть цепочки создания стоимости: переложить доставку деталей на сборочную площадку на роботов.
Инновации в российском автопроме
На российском рынке производства автомобилей в последнее время появились несколько интересных направлений, это — внедрение систем предиктивной аналитики и обслуживание по состоянию. Бортовой компьютер собирает всевозможные данные от датчиков, измеряет состояние узлов и агрегатов и выдаёт рекомендации по внеочередному обслуживанию, ремонту или замене детали.
В этом направлении у нас хорошая база: есть достаточно квалифицированных инженерных и научных кадров, способных создавать такие алгоритмы и реализовывать их в виде программных средств, начиная от мобильных приложений для пользователя до средств аналитики. Производители грузовой техники с большим интересом смотрят в эту сторону, для них техобслуживание по состоянию — это особенно актуальная тема.
Автоматизация утилизации автомобилей
Практически вся промышленная роботизация направлена на то, чтобы автоматизировать процессы изготовления изделия, но в области утилизации и разборки отслуживших автомобилей пока существуют только редкие пилотные проекты. Между тем на фоне растущих требований к экологичности производства это будет очень актуально, особенно в связи с трендом перехода на электромобили. Срок службы батарей ограничен: заявленные 8 лет, скорее всего, окажутся нереальными. Вероятно, батарея будет служить не более 5—6 лет до потери ёмкости, при которой эксплуатация автомобиля станет неудобной. Это приведёт к тому, что гораздо большее количество транспортных средств будет выбывать из употребления и поступать на утилизацию.
Основные компоненты автомобилей с двигателями внутреннего сгорания — это железо и сплавы алюминия. Их разбирают традиционным способом, это малоэффективно и причиняет вред экологии. Когда им на смену придут электромобили с аккумуляторами, потребуется разборка и утилизация большого количества батарей, содержащих кобальт и литий. Электроаккумуляторы не стандартизированы, помимо металлов в них довольно много клея, и они токсичны, поэтому применение ручного труда в их утилизации потенциально опасно для человека. В этой области точно потребуется роботизация, и именно с ней связаны ожидания роста рынка промышленной автоматизации в автопроме за горизонтом текущих десятилетних прогнозов.
Векторы развития рынка робототехники
Промышленные роботы становятся дешевле, что повышает спрос на них, но это сложное с механической точки зрения физическое устройство, поэтому нельзя ожидать, что они быстро и сильно подешевеют в отличие от устройств полностью электронных. Например, если в производство запускаются новые модели или компоненты, роботизированную часть нужно перенастраивать. Это относительно малозатратно, потому что достаточно перепрограммировать уже имеющуюся технику. Но если приходится заменять роботов, их отдельные компоненты, удерживающие насадки или механику, это требует времени и существенных инвестиций. Поэтому применение робототехники эффективно только в тех случаях, когда компоненты и производственные процессы не меняются хотя бы 2—3 года, это достаточный срок для того, чтобы окупить затраты на автоматизацию.
Второй побудительный мотив для применения роботов — это растущие требования к качеству автомобилей. Ручной труд не может создавать продукт такого качества. Исключение — очень дорогие модели ручной сборки, но это не массовый рынок.
От наметившегося тренда перехода на электромобили можно ожидать углубления специализации производителей разного профиля: одни будут выпускать подвижную часть с мотором и колесами, а другие — кузова. Например, когда автотранспорт только появился, кузова изготавливали каретные мастера, потому что у них была достаточная экспертиза в этой области. Возможно, в этом случае производители робототехники смогут создать новые компетенции для автомобилестроения.
Ещё более глубокие изменения ожидают отрасль автомобилестроения, когда автономный транспорт станет массовым явлением. Беспилотный автомобиль — совершенно новое устройство, в сущности это капсула, в которой может перемещаться несколько человек. Пассажиры не обязательно должны быть зафиксированы в определённом положении в пространстве — лицом вперед, салон беспилотника может выглядеть как купе в поезде или как угодно иначе. Производство таких типовых капсул вполне может стать дополнительным направлением промышленной роботизации.
Ещё одним катализатором вынужденной автоматизации стала пандемия. Производители не только конечного продукта, но и компонентов столкнулись с тем, что не хватает людей на площадке, так как они болеют, а в ряде случаев производство было полностью остановлено на время карантина. Это ещё один повод вкладывать деньги в автоматизацию даже в тех случаях, когда это дорого и затраты окупятся очень нескоро. Тем не менее это стоит сделать, чтобы снять часть зависимости от ручного труда.