Robot Kolaborasi: Solusi Nyata untuk Kekurangan Tenaga Kerja di Manufaktur

Apakah cobot adalah jawaban atas kekurangan tenaga kerja terampil di industri manufaktur?

Tanyakan kepada pemula bengkel mesin atau pabrik lembar logam untuk menyebut hambatan terbesar bagi pertumbuhan perusahaan dan Anda mungkin akan menerima jawaban yang sama—bukan kurangnya modal kerja yang memperlambat mereka, atau kekurangan teknologi canggih, tetapi sesuatu yang jauh lebih dasar: kebutuhan akan seseorang untuk menekan tombol hijau atau mengemas kotak. “Kami tidak dapat menemukan cukup orang,” yang akan Anda dengar.

Menambah luka, mereka yang secara atau lainnya telah mengatasi masalah tenaga kerja mereka—melalui kemitraan dengan sekolah vokasional lokal atau melalui program pengembangan karyawan internal—masih menghadapi hambatan yang sama tantangannya, yaitu persaingan yang ketat dari produsen di negara dengan biaya tenaga kerja rendah. Bagaimana siapa pun dapat berharap tetap bertahan ketika gaji pelandaran Anda hanyalah sebagian kecil dari milik Anda?

Peningkatan Tenaga Kerja

Solusinya jelas: otomatisasi. Berjalan di gang pabrik otomotif dan Anda pasti akan melihat rombongan robot kuning, oranye, atau putera merawat barisan perakitan panjang. Hal yang sama dapat dikatakan untuk perusahaan manufaktur besar lainnya, di mana robot industri memuat dan membuang bagian dari sel pemesinan, melapisi workpiece yang melewati, atau menyatukan komponen dalam sel las otomatis. Masalah tenaga kerja teratasi.

Tapi bagaimana dengan sebagian lain dari dunia manufaktur, di mana volume produksi yang lebih rendah membuat otomatisasi adalah proposisi yang sepele? Setiap orang tahu bahwa robot industri mahal. Mereka membutuhkan teknisi terampil untuk memrogram mereka, dan pelindung yang rumit atau tirai cahaya untuk mencegah cedera pada rekan manusia mereka. Pergantian dari satu pekerjaan ke pekerjaan lain mengambil waktu yang berharga, tanpa menyebutkan kebutuhan akan alat ujung lengan khusus, konveyor untuk memindahkan materi ke dalam dan keluar dari jangkauan robot, dan pemeliharaan rutin dari peralatan lantai pabrik yang lain.

Solusi Universal

Meskipun sumber istilah “kolaboratif” dan “cobot” sengaja dipertikaikan, satu hal yang jelas: sekitar 10-15 tahun yang lalu, beberapa penyedia robotika mencoba menyelesaikan faktor ribet dengan pendekatan baru terhadap otomatisasi. Robot “kolaboratif” UR5 dari Universal Robots (Odense, Denmark), misalnya, berjanji untuk menghilangkan pelindung keselamatan. Pemasangannya reportedly memakan waktu kurang dari satu jam. Antarmuka layar sentuh dikatakan cukup sederhana untuk digunakan oleh siapa pun, dan robot cukup ringan untuk dipindahkan ke mana pun diperlukan. Dan dengan titik harga jauh lebih rendah dibandingkan robot industri berukuran serupa, cobot akan segera ditemukan di bengkel besar dan kecil, perusahaan prediksi.

Mereka benar. Perusahaan robotika lainnya segera mengikuti jejak, dan saat ini hampir semua pemasok robot industri baik menghasilkan atau secara aktif mengerjakan jawaban mereka sendiri terhadap UR5. Cobot begitu populer, sehingga sebuah blog terbaru di situs web Robotic Industries Association (RIA; Ann Arbor, MI) menunjukkan bahwa pangsa pasar saat ini 3% yang dinikmati oleh robot kolaboratif akan meningkat sepuluh kali lipat pada 2025.

Angka yang mengagumkan, tentu saja, tetapi apa artinya untuk robot tradisional, kurang ramah manusia—apakah mereka akan segera menjadi barang lama seperti mesin driven belt dan mata bor carbon steel? Dan menyisihkan potensi pertumbuhan luar biasa mereka, apakah cobot benar-benar semua yang dikatakan tentang mereka, atau ini adalah contoh lain dari heboh pemasaran yang melewati kenyataan?

Lebih Sedikit adalah Lebih Banyak

Stuart Shepherd, regional sales director untuk Universal Robots Americas (Ann Arbor, MI), tidak begitu pikir. Ada beberapa alasan yang sangat baik untuk heboh, katanya, termasuk pelindung yang lebih sedikit, ruang lantai yang lebih sedikit, dan kurangnya kebutuhan akan pelatihan operator.

“Cobot mewakili kesempatan untuk otomatisasi digunakan oleh lebih banyak perusahaan dan dalam aplikasi yang sebelumnya tidak diatasi,” kata Shepherd. “Mereka bisa menjadi perubahan paling signifikan dalam industri otomatisasi sejak penemuan PLC [programmable logic controllers] dan memang robot itu sendiri.”

Produsen semua ukuran menikmati manfaat yang dibawa cobot ke lantai produksi, kata Shepherd, menambahkan bahwa kemudahan penggunaan, bersama dengan total biaya kepemilikan yang rendah, membuatnya sangat menarik bagi perusahaan yang lebih kecil. Itulah, sebagian, yang menjelaskan pertumbuhan mereka yang lebih cepat dari rata-rata pasar, kata Shepherd, meskipun dia cepat untuk menuturkan bahwa, karena implementasi cobot lebih mudah daripada robot industri, penggunaan mereka meluas di luar manufaktur untuk mencakup pemrosesan makanan, aktivitas gudang, aplikasi laboratorium dan ilmiah.

Memikirkan Ulang Otomatisasi

Terlepas dari aplikasi luas, itu adalah di dalam ruang manufaktur tradisional bahwa cobot paling sering menyelesaikan masalah serius dan merajalela yang diuraikan di atas: kurangnya talenta yang terampil dan tersedia untuk bekerja di lantai pabrik. Itu menurut Jim Lawton, chief operating officer di pembuat cobot Rethink Robotics Inc. (Boston).

“Dengan kemampuan mereka untuk menyelesaikan tugas yang, sampai sekarang, hanya dapat dilakukan oleh manusia, cobot memainkan peran kunci dalam meredakan rasa sakit ini,” katanya. “Selain itu, mereka dapat mengisi pekerjaan yang pekerja manusia tidak उत्सुक untuk dilakukan, termasuk yang membosankan, melelahkan, atau bahkan berbahaya, memberikan karyawan kesempatan untuk beralih ke peran yang lebih diinginkan.”

Robot industri telah dengan senang hati menerima pekerjaan kotor selama bertahun-tahun. Apa yang membuat cobot begitu istimewa? Lawton menawarkan beberapa argumen:

• Dengan sensing gaya bawaan, cobot sangat cocok untuk perakitan elektronik dan pekerjaan halus yang serupa.
• Karena biasanya tidak memerlukan pelindung, mereka juga sangat cocok untuk tugas seperti pengemasan, pengujian dan inspeksi produk, dan memang setiap lingkungan di mana manusia hadir.
• Kemampuan untuk dengan cepat dan mudah menerapkan cobot membuatnya ideal untuk run produksi singkat dan pergantian yang sering, tren besar dalam manufaktur.
• Cobot juga dapat bekerja bersama robot industri yang lebih besar, melengkapi pekerjaan mereka.
• Sebagian besar cobot dapat dilatih dengan cukup memindahkan lengan sebagai demonstrasi dari tugas yang diinginkan untuk diselesaikan. Tidak diperlukan suite perangkat lunak yang luas.
• Untuk produsen musiman atau yang melihat variabilitas besar dalam permintaan pelanggan, cobot menawarkan sumber daya yang andal dan dapat disesuaikan untuk periode permintaan puncak.

“Cobot memberikan produsen kemampuan untuk mengotomatisasi banyak hal hari ini daripada tahun-tahun sebelumnya, memungkinkan mereka untuk tetap kompetitif dan inovatif tidak peduli industri,” kata Lawton. “Sederhananya, mereka andal, efektif dan dapat disesuaikan, dan mereka membantu perusahaan menjadi lebih sukses.”

Menginjak Kaki

Jika Anda bertanya-tanya di mana bengkel Anda bisa mendapatkan beberapa keberhasilan itu, ada beberapa hal yang harus diingat sebelum naik ke Cobot Express. Untuk memulai, tidak ada manajer produksi atau pemilik bengkel yang ingin melihat karyawan mereka memberat karena percepatan revolusi robotic yang dirasakan. Saat mengintegrasikan teknologi baru ini di lantai pabrik, penting bagi produsen untuk memberitahu pekerja daging dan darah bahwa cobot ada untuk membantu mereka melakukan pekerjaan mereka, bukan menggantikan mereka.

Kunci untuk integrasi cobot yang sukses juga dimulai dengan memilih tugas yang tepat. Seperti yang ditunjukkan Lawton, ketika cobot tidak digunakan atau dihargai, itu hampir selalu karena telah diterapkan pada tugas yang salah. “Cobot tidak dimaksudkan untuk memenuhi setiap kebutuhan otomatisasi, dan beberapa tugas lebih cocok untuk teknologi daripada yang lain,” katanya. “Ini di mana menjadi sangat penting bagi produsen untuk bekerja langsung dengan penyedia atau distributor cobot dari hari pertama untuk mengidentifikasi aplikasi yang tepat dan memastikan cobot akan digunakan dengan cara terbaik. Dari sana, implementasi dan integrasi dengan proses yang ada akan lancar dan mulus.”

Berjalan Hijau

Rick Maxwell, direktur engineering untuk segmen industri umum dan otomotif di FANUC America Corp. (Rochester Hills, MI), setuju, menambahkan bahwa penting untuk mengevaluasi kebutuhan aplikasi untuk memberikan solusi robotic yang tepat. “Apakah itu benar-benar kolaboratif dalam sifatnya, atau lebih cocok untuk robot industri tradisional?” katanya. “Menentukan yang mana yang lebih sesuai untuk kebutuhan pelanggan sebagian besar ditentukan oleh persyaratan throughput operasi, bersama dengan bobot dan kompleksitas objek atau bagian yang perlu ditangani.”

Itu ada tangkapannya, sesuatu yang penggemar otomatisasi tradisional cepat untuk menyoroti: sebagian besar cobot tidak lebih cepat dari kilat. Seperti yang ditunjukkan Maxwell, cobot paling cocok untuk aplikasi pick-and-place yang sederhana dan langsung, dan melakukannya dengan tingkat yang lambat dan stabil. Ini hampir tentu akan berubah seiring berkembangnya teknologi cobot, tetapi untuk saat ini setidaknya, jangan harap melihat kecepatan mereka mendekati gerakan kilat dari robot industri.

Tapi itu tidak apa-apa. Kebutuhan akan orang untuk berinteraksi dengan aman dengan mesin di workcell manufaktur sangat nyata, aktivitas yang dimungkinkan oleh kemampuan cobot untuk merasakan kontak tak terduga dengan objek di zona kerjanya, sehingga menghilangkan keterbatasan terhadap mereka berbagi stasiun kerja mereka dengan orang. Kata Maxwell, “Ini adalah manfaat keselamatan dan biaya yang besar, karena memungkinkan robot untuk melakukan tugas yang melelahkan dan operasi berulang tanpa kebutuhan akan penghalang keselamatan industri yang mahal.”

Siapa yang Membeli?

Seperti pembuat lain, FANUC menerima pertanyaan yang meningkat dari perusahaan yang mencari solusi robot kolaboratif. Terdapat ironi, sebagian besar permintaan ini datang dari sumber yang tidak terduga: produsen besar yang memiliki pengalaman luas dengan robot industri. “Peluang untuk aplikasi robot kolaboratif tersedia di semua perusahaan, besar dan kecil,” kata Maxwell.

Nicolas De Keijser, manajer lini bisnis perakitan dan pengujian di ABB Robotics (Auburn Hills, MI), melihat tren yang serupa. “Karena cobot biasanya lebih mudah digunakan dan lebih murah diintegrasikan, mereka sangat menarik untuk perusahaan kecil atau menengah, karena membuat otomatisasi lebih tercapai,” katanya. “Jadi dibandingkan dengan robot tradisional, kemungkinan penggunaan cobot lebih merata di seluruh spektrum manufaktur, di perusahaan semua ukuran.”

Selain pick-and-place, untuk apa cobot digunakan? Dari total permintaan, De Keijser dan Maxwell setuju bahwa bagian besar pertumbuhan di masa depan diharapkan berasal dari segmen penanganan material, di mana cobot digunakan untuk mengemas bagian, menumpuk kotak, memuat konveyor, dan lebih banyak, meskipun De Keijser menambahkan bahwa beberapa cobot sangat cocok untuk tugas perakitan kompleks, termasuk komponen kecil atau halus. Mereka juga favorit untuk machine tending, memuat dan membuang CNC lathe dan machining center, misalnya, atau menarik bagian selesai dari cetakan plastik injeksi.

Tidak Terlalu Cepat

Terlepas dari aplikasi atau ukuran perusahaan, mereka yang terbiasa dengan performa robot industri perlu sadar akan beberapa hal, kata David M. Robers, penjualan robot manager untuk Amerika di Denso Robotics (West Chester, OH). “Cobot sering dijual ke aplikasi yang mereka tidak usah ada di sana,” katanya. “Ya, mereka baik untuk tugas pick-and-play dasar, dan dalam aplikasi dengan waktu siklus yang relatif lama, tetapi sebagian besar tidak dapat bersaing dengan kecepatan dan akurasi robot industri tradisional.”

Sifat kolaboratif mereka juga dapat berlebihan. Kata Robers, “Jika Anda meletakkan pisau di ujung cobot, itu tidak lagi kolaboratif. Jika Anda menggunakan gripper yang memiliki kemampuan untuk mencubit jari seseorang, maka itu tidak dianggap kolaboratif. Baik itu produk kami atau orang lain, Anda harus menilai apakah solusi tersebut benar-benar aman, dan menambahkan pelindung yang tepat jika diperlukan.”

Ada juga “bagaimana jika” yang harus dipikirkan. Pengguna yang terbiasa dengan kemampuan robot industri untuk pulih dalam hal bagian jatuh atau mencabut dari dalam workpiece dalam hal glitch daya, misalnya, mungkin kecewa jika cobot baru yang bersinar mereka membutuhkan bantuan manusia untuk menyelesaikan situasi yang malap.

“Jika Anda memiliki banyak waktu siklus, tidak memerlukan repeatabilitas ekstrim, dan orang perlu berada di sekitar dan di area kerja, maka itu aplikasi yang bagus untuk cobot,” kata Robers. “Jika tidak, saya mungkin akan berpendapat bahwa robot industri adalah solusi yang lebih baik, dan tergantung pada hasil penilaian keamanan yang harus dilakukan oleh setiap pelanggan robot sebelum membeli satu, mungkin akan lebih murah untuk diimplementasikan sambil menawarkan performa yang lebih besar. Ada banyak heboh di sekitar cobot—orang bersemangat tentang mereka, dan teori di baliknya masuk akal, tetapi ini adalah satu kasus di mana pembeli harus melakukan pekerjaan rumah mereka.”