В массовом сознании промышленный робот — это либо манипулятор на автозаводе, либо человекоподобный андроид из фантастики. В российской промышленности робототехника все чаще становится ответом на кадровый дефицит, который предприятия уже не могут закрыть привычными способами.
Сегодня сварщиков, операторов станков ЧПУ, сборщиков не хватает физически, и бизнесу приходится искать варианты решения этой задачи. И вместе с этим возникает следующий вопрос — откуда брать сами робототехнические решения, если прежние цепочки поставок нарушены, а собственного массового производства промышленной робототехники фактически нет. Разобраться, как на этот вызов отвечает рынок и какую роль в этом играет «Росатом», мы узнали на предприятии компании «АтомИнтелМаш».
От конструкторского бюро к отраслевому интегратору
История «АтомИнтелМаш» показательна для новой российской промышленности. Компания с 2012 года занималась конструированием нестандартного оборудования для атомной отрасли — небольшой, но сильный коллектив конструкторов и инженеров решал конкретные задачи для атомной отрасли, но, как пояснил Александр Петров, коммерческий директор ООО «АтомИнтелМаш», в 2022 году компания вошла в структуру «Росатома», так как ее опыт оказался востребован для задач по развитию роботизации предприятий промышленности и повышению производительности труда.
«С 2013 года мы работали как коммерческая компания и реализовывали ряд проектов по разработке и производству нестандартного оборудования для предприятий Госкорпорации «Росатом». В 2022 году, когда перед отраслью встала задача кратного повышения производительности труда и достижения показателей плотности роботизации, начался поиск технологического партнера, способного обеспечить системное развитие этих направлений. Наши компетенции и накопленный опыт полностью соответствовали стратегическим задачам Госкорпорации. В результате «АтомИнтелМаш» стал частью группы компаний «Росатом Сервис».
Александр Петров, коммерческий директор ООО «АтомИнтелМаш»
Сегодня АИМ — это отраслевой интегратор по промышленной робототехнике. Задача компании вышла за рамки простых поставок, и теперь это системная работа, включающая аудит предприятий, поиск узких мест в производстве, формирование пула из почти полусотни партнеров-интеграторов и реализация сложных проектов «под ключ».
Сталь, моторы и мозги
В учебном центре компании, где проходят обучение клиенты и партнеры, нам наглядно продемонстрировали, из чего же состоит современный промышленный робот. Если упрощать, то манипулятор АИМ — это «шарнирная рука», но со сложной конструкцией механизмов – составных частей манипулятора.
Как рассказал Владислав Холодченко, главный специалист учебного центра «АтомИнтелМаш», манипулятор состоит из основания и нескольких звеньев имеющих интересные названия: «плеча», «локтя», «предплечья», «запястья» и «кисти». Они соединены осями, чаще всего их шесть. Такая схема позволяет не только перемещать инструмент в пространстве, но и точно ориентировать его в пространстве под нужным углом, фактически повторяя движения человеческой руки.
Каждая ось устроена одинаково. Cерводвигатель с датчиком обратной связи и редуктор. Двигатель отвечает за движение оси манипулятора, на какой угол она может повернуться и с какой скоростью работать.
Редуктор, в свою очередь, снижает скорость вращения, но кратно увеличивает усилие — без этого робот просто не смог бы двигать тяжелые звенья. При этом нагрузка на оси распределяется неравномерно. Например, при нестандартной установке — на стене или потолке — резко возрастает нагрузка на вторую ось, и для таких задач требуются более мощные двигатели и отдельный расчет.
Сам манипулятор — это только «железо», за расчеты и движение отвечает отдельный выносной блок управления. Внутри него находится контроллер, который получает команды, рассчитывает траекторию и управляет всеми двигателями и движением осей. Именно от него зависит точность, плавность и скорость работы робота.
В результате промышленный робот — это связка из тяжелой конструкции, силовой механики и вычислительной системы, которая синхронизирует все это в реальном времени.
Крупноузловая сборка и долгий путь к 100% локализации
Говоря об локализации, Александр Петров пояснил, что компания начала работу по модели крупноузловой сборки, при этом речь не о простой перепаковке готовых решений. Петров подчеркивает, что «АтомИнтелМаш» участвуют в разработке продукта уже на этапе технического задания. Например, если робот должен работать не на полу, а на стене или на потолке, собирается специальная модификация с усиленными двигателями и так далее.
Главная же компетенция — в создании технически сложных роботизированных комплексов и интеграции разнообразного оборудования в единое роботизированное решение. Манипулятор дополняют собственным программным обеспечением верхнего уровня, контроллерами, сварочным оборудованием, захватами, позиционерами и т.д. — и в итоге превращают в полноценный робототехнический комплекс под конкретную задачу промышленного предприятия. Параллельно компания движется по пути собственной разработки с учетом требований по импортозамещению.
Наш стратегический приоритет сейчас — создать отечественного робота, соответствующего требованиям постановления Правительства РФ номер 719. Для этого ведется работа по выстраиванию кооперации и взаимодействию с предприятиями производителями и разработчиками по вопросам импортозамещения основных частей: редукторов, двигателей и электроники.
Общая задача проработать вопрос создания серийного выпуска полностью российских решений. От программного обеспечения до аппаратной части. Такой подход позволит обеспечить технологическую независимость и повысить доступность роботизации для предприятий промышленности и их адаптивности под задачи предприятий.
Детали для ракетно-космической и авиационной техники и борьба с пылью
Отдельно обсуждалось и то, как промышленные роботы применяются в реальных задачах предприятий промышленности. Реализованы многие проекты на предприятиях «Росатома», но проекты выходят и за пределы госкорпорации.
Один из самых сложных кейсов для «АтомИнтелМаш» реализовало на одном из предприятий госкорпорации «Роскосмос». Там для нужд «Роскосмоса» создали роботизированный комплекс для подготовки оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям.
В нем используется робот размером с двухэтажный дом, способный поднимать объекты до 1200 килограммов. При этом сам процесс требует высокой точности. Заготовку последовательно окунают в суспензию, обсыпают песком и сушат, постоянно вращая, чтобы покрытие распределялось равномерно.
Дополнительную сложность создает сама среда. Производство буквально заполнено мелкодисперсной песчаной пылью, которая быстро выводит из строя механизмы.
Этот опыт должен лечь в основу будущих разработок. В более жестких условиях, стандартные решения работать не будут, потребуются специальные решения. Там потребуется либо защита от воздействия внешних факторов, либо принципиально иное исполнение — с учетом воздействия радиации, или с учетом работы во взрывоопасной среде.
Робот не должен пылиться
Главный страх любого промышленника — купить дорогого робота, который в итоге будет простаивать. Чтобы этого избежать, в «АтомИнтелМаш» начинают не с поставки оборудования, а с технологического аудита. Зачастую компании пытаются автоматизировать отдельную операцию, например сварку. Но без пересмотра всех переделов при производстве изделия это редко дает эффект. «Узкое место» просто смещается на следующий этап — и ожидаемого роста производительности может не произойти.
«Роботизация — это не установка одного манипулятора, а перестройка всего производственного процесса. Если автоматизировать только одну операцию, не глядя на другие, вы оставите «узкое горлышко» в другом месте, не увеличив производительность. Эффект от этого будет небольшим.
Александр Бутов, технический директор «АтомИнтелМаш»
Для оценки эффективности в «АтомИнтелМаш» используют специальную методику разработанную в Госкорпорации для оценки эффективности проектов роботизации. Помимо прямых эффектов вроде снижения трудозатрат и затрат на расходные материалы, в расчет включают косвенные факторы — расходы на спецодежду, логистику персонала, обслуживание оборудования и сопутствующую инфраструктуру. Такой подход позволяет шире смотреть на эффективность роботизированного производства. Типичный горизонт окупаемости составляет около трех-пяти лет.
Отдельный вызов — кадры. Дефицит специалистов по робототехнике ощущается на всем рынке, поэтому в компании делают ставку на обучение. В «АтомИнтелМаш» создают собственный учебный центр, разрабатывают документацию и обучающие программы, а также сотрудничают с профильными вузами, включая МГТУ им. Баумана (центр развития промышленной робототехники) и Государственный университет «Дубна». Параллельно прорабатывается проект образовательного и инженерного кластера с лабораториями и центром подготовки специалистов.
Вывод
На сегодня «АтомИнтелМаш» — это не просто производитель или поставщик. Это системный интегратор, который развивает инфраструктуру для обеспечения полного жизненного цикла изделий робототехники, развивает культуру промышленной автоматизации и роботизации, ведет просветительскую работу в масштабах огромной корпорации. Перед компанией стоит стратегическая задача по созданию эффективных робототехнических комплексов, способных обеспечить технологическую независимость и конкурентность Российской промышленности. Главное — процесс запущен. Собрана кооперация, идет обучение кадров, реализуются десятки проектов, нарабатывается необходимый опыт.
И этот опыт уже сейчас позволяет заглядывать за горизонт. Туда, где роботы будут работать в космосе, обслуживать корабли на Северном морском пути и, в конечном счете, станут не экзотикой, а привычным инструментом, таким же, как сварочный аппарат или гаечный ключ. Только умным, быстрым и очень сильным.