Următoarea revoluție din industria auto: roboții vor învăța de la oameni

Industria auto folosește roboți de mai bine de o jumătate de secol. Sudarea, vopsirea și manipularea panourilor grele de caroserie au devenit atât de automatizate, încât o uzină auto modernă ar fi greu de imaginat fără roboți industriali. Cu toate acestea, mii de oameni lucrează în continuare la asamblarea finală.

Motivul nu este unul sentimental. Oamenii sunt extrem de capabili să manipuleze obiecte într-o gamă largă de situații. Pot simți cu degetele dacă un conector s-a fixat, pot găsi un cablaj printre alte componente, își pot ajusta mișcarea dacă o piesă este poziționată incorect și pot înțelege, fără reprogramare, ce trebuie să facă atunci când pe linia de producție ajunge o mașină cu alte dotări. În schimb, un robot industrial convențional este extraordinar de rapid și precis atât timp cât mediul din jur rămâne exact așa cum l-a prevăzut inginerul prin programare. Producătorii auto vor acum să reducă această diferență.

400.000 de roboți nu înseamnă 400.000 de locuri de muncă pierdute

Toyota a adus ferm subiectul pe agendă, estimând că ar putea fi necesari aproximativ 400.000 de roboți pentru modernizarea rețelei de producție a companiei, a celorlalte companii din grup și a furnizorilor importanți. Potrivit Reuters, începând din 2028, Toyota ar putea cheltui anual pentru automatizare aproximativ ¥1 trilion, echivalentul a circa €5,4 miliarde la cursurile de schimb actuale.

Patru sute de mii este un număr uriaș, dar trebuie interpretat corect. Nu înseamnă 400.000 de roboți umanoizi și nici un plan de înlocuire a unui număr egal de angajați. Cifra include roboți industriali convenționali, noi soluții de automatizare și înlocuirea echipamentelor existente. Se estimează că 150.000 de roboți ar putea ajunge în fabricile Toyota, iar restul ar reveni rețelei extinse de producție. (reuters.com)

În schimb, important este tipul de activități pe care le va executa următoarea generație de roboți.

Automatizarea de până acum a preluat mai întâi sarcinile la care roboții depășeau oamenii în privința vitezei, forței și repetabilității. Următorul val vizează activitățile la care oamenii au fost până acum superiori roboților prin flexibilitate.

O uzină auto este un mediu surprinzător de dificil pentru un robot

Sudarea prin puncte a unei caroserii este o activitate aproape ideală pentru automatizare. Robotul preia mereu aceeași unealtă, se deplasează într-un punct cunoscut și execută o operațiune definită cu precizie. Același ciclu se repetă de mii de ori. Asamblarea finală este o lume complet diferită.

Acolo, un robot trebuie să prindă piese de forme diferite, să manevreze materiale moi, să cupleze conectori, să monteze garnituri, să poziționeze cabluri și să lucreze alături de oameni. Situația este complicată și mai mult de faptul că vehicule cu sisteme de propulsie, dotări și interioare diferite pot avansa unul după altul pe aceeași linie de producție. O persoană rezolvă multe asemenea probleme aproape subconștient. Un robot trebuie învățat cum să recunoască un obiect, să îl prindă corect, să aplice forța adecvată și să reacționeze într-o situație pe care programatorul nu a anticipat-o în detaliu.

De aceea, următorul salt tehnologic nu presupune doar o mână robotică mai bună. Sunt necesare vedere artificială, senzori de forță și tactili, inteligență artificială și sisteme de învățare capabile să transforme o demonstrație făcută de un om într-o acțiune a robotului.

Toyota vrea să digitalizeze îndemânarea unui maestru artizan

ELEY, robotul Toyota, indică bine direcția în care se îndreaptă dezvoltarea. Embodied Learning robot for Enhanced Yield este un robot cu două brațe, care cântărește aproximativ 50 kg, se deplasează pe roți și învață din mișcările demonstrate de oameni.

Un operator îi demonstrează robotului o sarcină folosind dispozitive de control dedicate. Sistemul colectează date din aceste demonstrații și le folosește pentru a antrena un model care îi permite robotului să repete singur sarcina.

Toyota a demonstrat sistemul prin împăturirea unor tricouri. După aproximativ 1.500 de exerciții și două săptămâni, ELEY a reușit să repete sarcina aproape fără erori. Împăturirea unui tricou nu va transforma, în sine, producția auto. Modul în care învață robotul ar putea să o facă.

În cazul unui robot industrial tradițional, inginerii construiesc un întreg proces automatizat în jurul unei operațiuni specifice. Unui robot capabil să învețe, competența i-ar putea fi demonstrată de o persoană care știe deja cum se execută activitatea respectivă. Astfel se schimbă punctul de plecare al automatizării.

Cea mai valoroasă resursă ar putea fi experiența angajaților

De zeci de ani, filosofia de producție Toyota se bazează pe muncitori calificați cu foarte multă experiență. Industria japoneză folosește termenul takumi pentru asemenea maeștri. Problema apare atunci când, odată cu pensionarea unui angajat, se pierde și cunoașterea practică acumulată de-a lungul deceniilor.

Nu totul poate fi consemnat într-o instrucțiune de lucru. Un montator experimentat poate simți cu mâna dacă o piesă s-a așezat corect. Își poate da seama după sunet că ceva nu este în regulă sau își poate modifica automat mișcarea atunci când o componentă se comportă puțin diferit față de normal.

Una dintre cele mai mari promisiuni ale roboților capabili să învețe este posibilitatea de a transforma în date o parte din aceste cunoștințe tacite.

Dacă un robot învață o anumită operațiune de la cel mai bun angajat al Toyota, atunci, în principiu, următorul robot nu mai trebuie învățat totul de la zero. Modelul deja antrenat poate fi dezvoltat în continuare și distribuit, ceea ce permite ca îndemânarea unei persoane să devină o resursă pentru întreaga rețea de producție.

Aceasta este o schimbare mult mai importantă decât simpla instalare a încă unui braț robotic pe o linie de asamblare.

De ce nu trebuie să fie toți roboții umanoizi?

Tendința actuală din robotică favorizează umanoizii. Argumentul este convingător: fabricile, uneltele și sistemele logistice au fost construite în jurul corpului uman. Dacă un robot are două brațe, două picioare și o rază de acțiune similară celei umane, fabrica nu trebuie neapărat reconstruită în jurul său.

Însă forma umană nu este automat și cea mai bună soluție inginerească.

Deplasarea pe două picioare necesită energie, un sistem complex de control și menținerea permanentă a echilibrului. Pe podeaua netedă a unei fabrici, un robot pe roți poate fi mai simplu, mai ieftin, mai stabil și mai eficient energetic.

ELEY de la Toyota folosește roți.

Hyundai Motor Group se îndreaptă într-o altă direcție. Boston Dynamics, companie deținută de grup, dezvoltă robotul umanoid electric Atlas, iar Hyundai intenționează să înceapă utilizarea umanoizilor în operațiunile sale de producție în 2028.

Atlas are o configurație de bază asemănătoare corpului uman, dar Boston Dynamics nu încearcă să reproducă exact anatomia omului. Articulațiile electrice îi permit robotului să execute mișcări care ar fi imposibile sau cel puțin extrem de incomode pentru o persoană.

Astfel ia naștere un experiment interesant în industria auto. Toyota explorează, printre altele, roboți de manipulare pe roți, capabili să învețe, în timp ce Hyundai mizează pe un umanoid de dimensiuni umane. Ambele încearcă să rezolve aceeași problemă: cum să facă un robot de uz general să lucreze într-un mediu construit de oameni pentru oameni.

Cel mai mare concurent al roboților rămâne automatizarea convențională

În entuziasmul creat în jurul umanoizilor, o întrebare importantă este adesea uitată: de ce să folosești un robot de uz general care costă €100.000, când o mașină dedicată, mai simplă, poate executa aceeași operațiune timp de 20 de ani la rând?

Producătorii auto trebuie să răspundă la această întrebare în fiecare proiect de automatizare. Dacă un robot execută de un milion de ori aceeași sudură, nu are nevoie de inteligență artificială, picioare sau mâini asemănătoare celor umane. Un robot industrial dedicat va face probabil treaba mai rapid, mai ieftin și mai fiabil. Avantajul economic al unui robot de uz general apare atunci când sarcinile se schimbă.

Dacă aceeași mașină poate sorta piese dimineața, instala componente după-amiaza și învăța o sarcină complet nouă în anul de model următor, prețul său mai mare de achiziție începe să se justifice.

De aceea, cel mai important indicator pentru următoarea generație de roboți nu este capacitatea de ridicare sau viteza de deplasare. Mai important este timpul necesar pentru a învăța robotul să execute o sarcină nouă.

China forțează ritmul

Robotizarea are și o justificare concurențială foarte concretă. Industria auto trebuie să dezvolte simultan vehicule electrice, tehnologii pentru baterii, software și noi procese de producție. Producătorii chinezi scurtează tot mai mult ciclurile de dezvoltare a modelelor, în timp ce concurența prin prețuri face ca fiecare oră de producție să aibă un cost semnificativ.

O fabrică auto convențională reprezintă o investiție de capital enormă. Dacă un model nou impune reconstruirea unei mari părți a liniei de producție, acest lucru consumă timp și bani. Robotizarea flexibilă promite, în teorie, să reducă dependența unei fabrici de un anumit model.

Un robot care poate fi învățat să execute o nouă operațiune prin software și demonstrații i-ar permite unui producător să își schimbe gama de modele fără să reproiecteze întregul lanț de automatizare.

Acest aspect s-ar putea dovedi mult mai important decât reducerea directă a costurilor cu forța de muncă.

Oamenii nu vor dispărea din fabrici, dar munca lor se va schimba

Cea mai nedreaptă descriere a robotizării ar fi formula „un robot înseamnă un loc de muncă pierdut”. Economia unei uzine auto este mai complexă. Un robot poate într-adevăr să preia o activitate executată anterior de o persoană. Acest lucru se aplică în special operațiunilor repetitive, solicitante fizic și necorespunzătoare din punct de vedere ergonomic.

În același timp, o fabrică automatizată tot mai complexă are nevoie de oameni care să instruiască, să monitorizeze, să întrețină și să repare roboții. Cererea de competențe în automatizare, software, date și mentenanță este în creștere. Cea mai mare presiune va afecta probabil operațiunile simple și repetitive. Cu cât munca unei persoane este mai standardizată și mai previzibilă, cu atât automatizarea ei este mai ușor de justificat economic.

Vicepreședintele Toyota, Hiroki Nakajima, a descris obiectivul companiei drept o lume în care oamenii și roboții lucrează împreună, nu o situație în care roboții pur și simplu îi înlocuiesc pe oameni. Acesta este obiectivul declarat al companiei, nu o garanție că automatizarea nu va reduce în viitor necesarul de forță de muncă pentru anumite tipuri de activități.

În cele din urmă, cei 400.000 de roboți sunt o poveste mai puțin importantă decât un singur robot capabil să învețe

Estimarea Toyota privind necesarul de 400.000 de roboți oferă un titlu spectaculos, dar, pentru următorul deceniu al industriei auto, o întrebare mult mai importantă ar putea fi dacă un robot poate învăța o competență nouă de la o persoană și o poate transmite altui robot.

Dacă răspunsul rămâne negativ, automatizarea își va continua parcursul cunoscut. Roboții vor deveni mai rapizi și mai preciși, dar fiecare operațiune nouă va necesita în continuare lucrări inginerești costisitoare.

Dacă răspunsul devine afirmativ, natura fabricii auto se va schimba.

Linia de producție nu ar mai fi alcătuită doar din mașini programate pentru sarcini fixe. Alături de ele ar apărea o categorie de mașini ale căror sarcini pot fi schimbate prin software și care pot învăța competențe noi urmând exemplul unei persoane. Robotul nu ar mai fi atunci doar un echipament de automatizare. Ar deveni un muncitor calificat digital.