Hur Human-Robot Teamwork kommer att öka tillverkningen

Någon gång under de kommande åren, om allt går enligt planerna, kommer arbetare vid BMW:s fabrik i Spartanburg, South Carolina, att introduceras för en ovanlig ny lagkamrat – en robotarm som kommer att rulla runt och ge dem verktyg och delar när de sätter ihop Tyska biltillverkarens lyxbilar.

En robot arbetar tillsammans med mänskliga arbetare på en BMW bildörr monteringslinje.

En gång isolerade bakom säkerhetsstängsel har robotar redan blivit säkra och smarta nog att arbeta tillsammans med människor på ett fåtal tillverkande produktionslinjer. Genom att ta över tröttsamma och repetitiva uppgifter ersätter dessa robotar vissa människor. Men i många situationer förstärker de mänskliga arbetares förmågor – frigör dem att utföra uppgifter som kräver manuell skicklighet och uppfinningsrikedom snarare än extrem precision och uthållighet. Dessa robotar ökar också produktiviteten för tillverkarna och ger dem ny flexibilitet.

BMW introducerade robotar till sin mänskliga produktionslinje i Spartanburg i september 2013. Robotarna, tillverkade av ett danskt företag som heter Universal robotar , är relativt långsamma och lätta, vilket gör dem säkrare att arbeta runt. På produktionslinjen rullar de ett lager av skyddande folie över elektronik på insidan av en dörr, en uppgift som kan orsaka arbetarna upprepade belastningsskador när de görs för hand, säger Richard Morris, vice ordförande för montering vid Spartanburg-fabriken. Befintliga industrirobotar skulle kunna utföra detta arbete, och göra det mycket snabbare, men de kunde inte lätt sättas in i en mänsklig produktionslinje eftersom de är komplicerade att programmera och ställa in, och de är farliga att ha runt.

Även om utsikten till ökad automatisering oundvikligen kommer att orsaka oro för att försvinna jobb, kan BMW:s Morris inte förutse en dag då robotar kommer att ersätta människor helt och hållet på fabriksgolvet. Idéer kommer från människor, och en robot kommer aldrig att ersätta det, säger han.

85 %

Minskad arbetstid för workersu2019 när de samarbetar med robotar

Ändå lovar robotar på mänskliga produktionslinjer hos BMW och andra tillverkare att förändra arbetsfördelningen mellan människor och maskiner som den har funnits under de senaste 50 åren. De mer traditionella robotarna som applicerar färg på bilar, till exempel, arbetar med fantastisk hastighet, precision och kraft, men de är inte avsedda att fungera med någon i närheten. Kostnaden för att sätta upp och programmera dessa robotar har hjälpt till att säkerställa att mycket tillverkning av små partier fortfarande görs för hand. De nya robotarna, med sin förmåga att arbeta säkert bredvid mänskliga medarbetare, låter tillverkare automatisera delar av produktionsprocessen som annars skulle bli för dyra. Och så småningom, genom att samarbeta med mänskliga arbetare, kommer robotarna att ge ett sätt att kombinera fördelarna med automatisering med fördelarna med mänsklig uppfinningsrikedom och hantverk.

Försäljningen av Universals robotarmar har vuxit stadigt sedan de först kom ut på marknaden 2008. Andra företag, som Boston-baserade Tänk om Robotics , utvecklar liknande robotsystem utformade för att arbeta nära människor. Rethink säljer en tvåarmad robot som heter Baxter som inte bara är säker utan extremt lätt att programmera; vilken arbetare som helst kan lära den att utföra en ny uppgift helt enkelt genom att flytta armarna genom de nödvändiga stegen.

Ut ur deras bur: Robotar arbetar tillsammans med människor på BMW:s fabrik i Spartanburg, South Carolina.

Nästa generation av robotar som arbetar tillsammans med människor kommer sannolikt att bli snabbare och kraftfullare, vilket gör dem betydligt mer användbara – men kräver också mer sofistikerade säkerhetssystem. Dessa skyddsåtgärder är nu överkomliga eftersom sensorerna och datorkraften som behövs för att reagera snabbt och intelligent på säkerhetsrisker har blivit billiga. I framtiden kommer robotar också att samarbeta med människor på mycket mer komplicerade sätt – till exempel utföra de tunga lyften i ett installationsjobb, medan människan gör de nödvändiga ledningarna.

BMW utvecklar sin nästa generation robotar i samarbete med labbet av Julie Shah | , en biträdande professor vid MIT som forskar om samarbete mellan människa och maskin. Labbet arbetar också med flygplanstillverkarna Boeing och Embraer. Om du kan utveckla en robot som är kapabel att integreras i den mänskliga delen av fabriken – om den bara har lite beslutsförmåga, lite flexibilitet – så öppnar det upp för en ny typ av tillverkningsprocess mer generellt, Shah säger.

Shah utvecklar sätt för robotar att interagera intelligent med sina mänskliga medarbetare. På ABB, ett schweiziskt energi- och automationsföretag, byter lagkamrater mellan människor och robotar uppgifter för att lära sig varandras preferenser, vilket resulterar i en process som får jobbet gjort snabbare. Shah har också visat att team gjorda av människor och robotar som samarbetar effektivt kan vara mer produktiva än team gjorda av antingen människor eller enbart robotar. I hennes experiment minskade denna samarbetsprocess människans inaktivitetstid med 85 procent.

Arbetare verkar bekväma med tanken på robotkollegor också. Den senaste forskningen från Shahs labb tyder faktiskt på att människor som samarbetar med tillverkningsrobotar föredrar att låta roboten ta ledningen och tala om för arbetarna vad de ska göra härnäst. Så robotarna på produktionslinjen i Spartanburg kan en dag uppgraderas från att dela ut verktyg till att ge instruktioner om hur de ska användas.

Dölj