Autotööstuse järgmine revolutsioon paneb robotid õppima inimestelt

Autotööstus on roboteid kasutanud üle poole sajandi. Keevitamine, värvimine ja raskete keredetailide liigutamine on sedavõrd automatiseeritud, et tänapäevast autotehast oleks ilma tööstusrobotiteta raske ette kujutada. Ometi töötavad lõppkoostes endiselt tuhanded inimesed.

Põhjus pole sentimentaalne. Inimene on erakordselt hea üldotstarbeline manipulaator. Ta tunneb sõrmedega, kas pistik lukustus, leiab juhtmekimbu teiste detailide vahelt, kohandab liigutust viltu paikneva komponendiga ning saab ilma ümberprogrammeerimiseta aru, mida teha siis, kui tootmisliinile jõuab teistsuguse varustusega auto. Klassikaline tööstusrobot on seevastu fantastiliselt kiire ja täpne, kuni maailm tema ümber püsib täpselt sellisena, nagu insener selle programmeeris. Nüüd tahavad autotootjad seda erinevust vähendada.

400 000 robotit ei tähenda 400 000 kadunud töökohta

Toyota tõi teema eriti jõuliselt päevakorda hinnanguga, mille järgi võib ettevõtte, kontserni teiste firmade ja suuremate tarnijate tootmisvõrgu moderniseerimiseks vaja minna umbes 400 000 robotit. Reutersi järgi võiks Toyota alates 2028. aastast kulutada automatiseerimisele ligikaudu triljon jeeni ehk praeguse kursi järgi umbes 5,4 miljardit eurot aastas.

400 000 on tohutu number, kuid seda tuleb õigesti lugeda. See ei tähenda 400 000 humanoidrobotit ega plaani asendada sama arv töötajaid. Arvestusse kuuluvad tavalised tööstusrobotid, uued automatiseerimislahendused ja olemasolevate seadmete väljavahetamine. Toyota enda tehastesse võiks hinnanguliselt minna umbes 150 000 robotit, ülejäänud puudutaksid laiemat tootmisvõrku. (reuters.com)

Oluline on hoopis see, milliseid töid järgmise põlvkonna robotid tegema hakkavad.

Senine automatiseerimine korjas kõigepealt ära ülesanded, mille puhul robot võitis inimest kiiruse, jõu ja kordustäpsusega. Järgmine laine sihib töid, kus inimene on seni võitnud robotit paindlikkusega.

Autotehas on robotile üllatavalt keeruline koht

Autokere punktkeevitamine on automatiseerimiseks peaaegu ideaalne ülesanne. Robot võtab alati sama tööriista, liigub teadaolevasse punkti ja teeb täpselt määratud operatsiooni. Sama tsükkel kordub tuhandeid kordi. Lõppkooste on teine maailm.

Robot peab seal haarama erineva kujuga detaile, käsitsema pehmeid materjale, ühendama pistikuid, paigaldama tihendeid, vedama juhtmeid ja töötama inimese kõrval. Veel keerulisemaks teeb olukorra asjaolu, et samal tootmisliinil võivad järjest liikuda erineva jõuallika, varustuse ja sisuga autod. Inimene lahendab suure osa sellistest probleemidest peaaegu alateadlikult. Robotile tuleb õpetada, kuidas objekt ära tunda, sellest õigesti kinni võtta, rakendada sobivat jõudu ning reageerida olukorrale, mida programmeerija täpselt ette ei näinud.

Seetõttu ei seisne järgmine läbimurre ainult paremas robotkäes. Vaja on masinnägemist, jõu- ja puuteandureid, tehisintellekti ning õppimissüsteeme, mis suudavad muuta inimese demonstratsiooni roboti tegevuseks.

Toyota tahab digitaliseerida meistertöölise käed

Toyota ELEY näitab üsna hästi, kuhu areng liigub. Embodied Learning robot for Enhanced Yield on umbes 50 kg kaaluv kahe käega robot, mis liigub ratastel ja õpib inimese näidatud liigutustest.

Operaator demonstreerib robotile ülesannet spetsiaalsete juhtseadmetega. Süsteem kogub demonstratsioonidest andmeid ning treenib nende põhjal mudelit, millega robot saab ülesannet iseseisvalt korrata.

Toyota demonstreeris süsteemi T-särkide voltimisega. Umbes 1500 harjutuskorra ja kahe nädala järel suutis ELEY ülesannet peaaegu vigadeta korrata. Särgi voltimine ise autotootmist ei muuda. Õppimise viis võib muuta.

Traditsioonilise tööstusroboti puhul ehitavad insenerid konkreetse operatsiooni ümber terve automatiseeritud protsessi. Õppiva roboti puhul võiks oskust näidata talle inimene, kes seda tööd juba teha oskab. See muudab automatiseerimise lähtepunkti.

Kõige väärtuslikum vara võib olla töötaja kogemus

Toyota tootmisfilosoofia on aastakümneid toetunud väga kogenud oskustöölistele. Jaapani tööstuses kasutatakse selliste meistrite kohta mõistet takumi. Probleem tekib hetkel, kui aastakümnete jooksul kogunenud praktiline teadmine lahkub koos pensionile mineva töötajaga.

Kõike ei saa kirjutada tööjuhendisse. Kogenud koostaja võib tunda käega, kas detail istus õigesti. Ta kuuleb heli järgi, et midagi on valesti, või muudab automaatselt liigutust, kui komponent käitub tavalisest veidi teisiti.

Õppivate robotite üks suuremaid lubadusi seisneb võimaluses muuta osa sellisest vaikivast teadmisest andmeteks.

Kui üks robot õpib Toyota parimalt töötajalt konkreetse operatsiooni, pole põhimõtteliselt vaja õpetada järgmisele robotile kõike algusest. Õpitud mudelit saab edasi arendada ja jagada ning ühe inimese oskusest võib nii saada terve tootmisvõrgu vara.

See on palju suurem muutus kui lihtsalt järjekordse robotkäe paigaldamine koosteliinile.

Miks kõik robotid ei pea olema humanoidid?

Robotitööstuse praegune mood soosib humanoide. Põhjendus on tugev: tehased, tööriistad ja logistikasüsteemid on ehitatud inimese keha järgi. Kui robotil on kaks kätt, kaks jalga ja inimesele sarnane ulatus, ei pea tehast tingimata roboti ümber ümber ehitama.

Kuid inimese kuju pole automaatselt kõige parem insenertehniline lahendus.

Kahel jalal kõndimine nõuab energiat, keerulist juhtimist ja pidevat tasakaalu hoidmist. Siledal tehasepõrandal võib ratastel liikuv robot olla lihtsam, odavam, stabiilsem ja energiatõhusam.

Toyota ELEY kasutabki rattaid.

Hyundai Motor Group liigub samal ajal teises suunas. Kontsernile kuuluv Boston Dynamics arendab elektrilist Atlase humanoidrobotit ning Hyundai plaanib hakata humanoide oma tootmises kasutama 2028. aastal.

Atlasel on inimesele sarnane põhikonfiguratsioon, kuid Boston Dynamics ei ürita inimese anatoomiat täpselt jäljendada. Elektrilised liigendid võimaldavad robotil teha liigutusi, mis oleksid inimese jaoks võimatud või vähemalt äärmiselt ebamugavad.

Seega kujuneb autotööstuses huvitav eksperiment. Toyota uurib muu hulgas ratastel õppivaid manipulaatoreid, Hyundai panustab täismõõdus humanoidile. Mõlemad üritavad lahendada sama probleemi: kuidas panna üldotstarbeline robot töötama keskkonnas, mille inimene ehitas inimese jaoks.

Robotite suurim konkurent on endiselt klassikaline automaatika

Humanoidide ümber tekkiva elevuse juures kipub ununema üks tähtis küsimus: miks kasutada 100 000 eurot maksvat üldotstarbelist robotit, kui sama operatsiooni saab teha 20 aastat järjest lihtsama spetsiaalse masinaga?

Autotootjad peavad sellele küsimusele vastama iga automatiseerimisprojekti puhul. Kui robot teeb ühte identset keevisõmblust miljon korda, pole tal vaja tehisintellekti, jalgu ega inimese käsi. Spetsiaalne tööstusrobot teeb selle töö tõenäoliselt kiiremini, odavamalt ja töökindlamalt. Üldotstarbelise roboti majanduslik eelis tekib siis, kui ülesanded muutuvad.

Kui sama masin suudab hommikul sorteerida detaile, pärastlõunal paigaldada komponente ja järgmisel mudeliaastal õppida täiesti uue tööoperatsiooni, hakkab tema kõrgem ostuhind ennast õigustama.

Seetõttu pole robotite järgmise põlvkonna tähtsaim näitaja tõstetav mass või kõndimiskiirus. Tähtsam on aeg, mis kulub uue töö õpetamiseks.

Hiina sunnib tempot tõstma

Robotiseerimisel on ka väga konkreetne konkurentsipõhjus. Autotööstus peab samal ajal arendama elektriautosid, akutehnoloogiat, tarkvara ja uusi tootmisprotsesse. Hiina tootjad suruvad mudelite arendustsükleid järjest lühemaks ning hinnakonkurents muudab iga tootmistunni maksumuse oluliseks.

Klassikaline autotehas on tohutu kapitaliinvesteering. Kui uue mudeli jaoks tuleb ümber ehitada suur osa tootmisliinist, sööb see aega ja raha. Paindlik robotiseerimine lubab teoreetiliselt muuta tehase vähem mudelispetsiifiliseks.

Robot, millele saab uue operatsiooni õpetada tarkvara ja demonstratsioonidega, võimaldaks tootjal muuta mudelivalikut ilma kogu automatiseerimisahelat uuesti projekteerimata.

Just see võib osutuda palju tähtsamaks kui tööjõukulude otsene vähendamine.

Inimene ei kao tehasest, tema töö muutub

Kõige ebaõiglasem oleks kirjeldada robotiseerimist valemiga „üks robot võrdub üks kadunud töökoht”. Autotehases töötab majandus keerulisemalt. Robot võib tõepoolest võtta üle töö, mida varem tegi inimene. Eriti puudutab see korduvaid, füüsiliselt raskeid ja ergonoomiliselt halbu operatsioone.

Samal ajal vajab järjest keerulisem automatiseeritud tehas inimesi, kes roboteid õpetavad, jälgivad, hooldavad ja parandavad. Kasvab vajadus automaatika-, tarkvara-, andme- ja hooldusoskuste järele. Kõige suurem surve langeb tõenäoliselt just lihtsatele korduvatele operatsioonidele. Mida standardsem ja ennustatavam on inimese töö, seda lihtsam on majanduslikult põhjendada selle automatiseerimist.

Toyota asepresident Hiroki Nakajima kirjeldas ettevõtte sihti maailmana, kus inimesed ja robotid töötavad koos, mitte olukorrana, kus robotid inimesed lihtsalt välja vahetavad. See on ettevõtte väljendatud eesmärk, mitte garantii, et automatiseerimine ei vähenda tulevikus mõne tööliigi vajadust.

400 000 robotit on lõpuks väiksem uudis kui üks õppiv robot

Toyota 400 000 roboti hinnang mõjub pealkirjana hiiglaslikult, kuid autotööstuse järgmise kümnendi jaoks võib palju olulisem olla küsimus, kas üks robot suudab inimeselt uue oskuse ära õppida ja selle teisele robotile edasi anda.

Kui vastus jääb eitavaks, jätkub automatiseerimine tuttaval rajal. Robotid muutuvad kiiremaks ja täpsemaks, kuid iga uus operatsioon nõuab endiselt kallist inseneritööd.

Kui vastus muutub jaatavaks, muutub autotehase olemus.

Tootmisliin ei koosneks enam ainult kindlate ülesannete jaoks programmeeritud masinatest. Selle kõrvale tekiks masinate klass, mille tööülesandeid saab muuta tarkvaraliselt ja millele saab uusi oskusi õpetada inimese eeskujul. Siis pole robot enam lihtsalt automaatika. Temast saab digitaalne oskustööline.