من ذراع روبوتية بسيطة إلى تطبيق واسع النطاق، واجهت الروبوتات الصناعية تحديات عديدة، منها ارتفاع الأسعار وتعقيد الأجهزة. واجهت النماذج الأولى صعوبات في بنيتها التحتية، إذ اعتمدت على عناصر مثل المسارات والسكك الحديدية والمغناطيس. كما اعتمدت على طاقة البطاريات، مما حدّ بشكل كبير من مداها وأدائها.

خلال العقدين الماضيين، دفع زخم الصناعة 4.0 عجلة التطور بوتيرة أسرع بكثير. هذا لا يعني أن الأمور ستسير على ما يرام من الآن فصاعدًا، إذ لا تزال العديد من التحديات قائمة في مجال الروبوتات الصناعية. هذه هي التحديات السبعة الأكثر شيوعًا:

التكاليف

تُعدّ تكاليف التنفيذ المرتفعة أحد التحديات الرئيسية عند تركيب الروبوتات الصناعية. من المرجح أن تكون عملية التكامل الأولية طويلة ومعقدة ومكلفة. قد تتطلب مواصفات المهام الجديدة إعادة تصميم مساحة العمل وتوظيف عمال الروبوتات. حتى التعديلات الطفيفة على خط التصنيع قد تتطلب مُدمجًا متخصصًا.

ليس من السهل على الشركات الكبيرة تطبيق أنظمة روبوتية جديدة باستخدام البنى التحتية والتقنيات الحالية. غالبًا ما تجد الشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم أن التكاليف غير مبررة أو باهظة. بالإضافة إلى ذلك، يجب الحفاظ على أحجام الإنتاج ومستويات المبيعات خلال فترة عائد الاستثمار المتوقعة لاسترداد الاستثمار الأولي.

عدم المرونة

يُمثل هذا النقص في التنسيق تحديًا إضافيًا في مجال الروبوتات الصناعية. فالمصنّع الواحد لا يُقدّم أجهزته فحسب، بل حلوله البرمجية أيضًا. ويتطلب ذلك واجهات برمجة تطبيقات متعددة للتنسيق بين الأجهزة المختلفة، وقد يتطلب الأمر حتى برامج مُخصصة. ولا يُمكن دائمًا إعادة توظيف تقنيات الروبوتات الحالية بسهولة، مما يحدّ من الأدوار المُحتملة للروبوتات. فحتى عمال خطوط الإنتاج ذوي المعرفة والخبرة غالبًا ما يعجزون عن تحسين عمليات التصنيع بهذه الطريقة.

ستتيح المرونة الأكبر للأنظمة الروبوتية التعامل مع أوقات دمج وإعادة دمج أسرع، مع إمكانية إعادة استخدام الروبوتات. كما ستتيح خطوط تصنيع وخلايا عمل قابلة لإعادة التشكيل، بالإضافة إلى إمكانية إنتاج كميات كبيرة ومتنوعة. ويمكن تقليل البصمة الكربونية للمصنع من خلال تصنيع منتجات متعددة باستخدام خط إنتاج واحد.

المخاوف المتعلقة بالسلامة

تتطلب التقنيات الجديدة إجراءات جديدة، ما يُدخل مخاطر سلامة جديدة على الفور في مكان العمل. ولا تُستثنى الروبوتات الصناعية، إذ تُفرض عليها لوائح صارمة تُنظّم سلامة الروبوتات، بالإضافة إلى عقوبات صارمة.

قبل دمج أي نظام روبوت صناعي، يجب على المصنّعين الاستعداد لذلك وتهيئة بيئة آمنة للعاملين تضمن الامتثال الكامل. وسيُشجّع الاستثمار في الروبوتات الصناعية إذا استطاع المصنّعون تحقيق توازن مثالي بين السلامة والتنوع والسرعة.

مهارات القوى العاملة

يتعين على المشغلين أيضًا اكتساب مستوى جديد من الخبرة. عادةً ما لا يفهم العمال كيفية تشغيل أنواع جديدة من المعدات، وفي حالة الروبوتات المتنقلة، لا يعرفون كيفية التصرف بشكل صحيح حولها. غالبًا ما يعترضون طريق الروبوت أو يرتبكون بشأن توزيع الأنشطة بين البشر والعمال الآليين.

لا تزال هذه التقنية حديثة العهد نسبيًا، لذا لا يتضمن تدريبًا أكاديميًا مُدمجًا كما هو الحال مع المهارات القديمة. لذلك، سيحتاج العديد من الموظفين إلى تدريب، وفي غضون ذلك، سيلزم توظيف موظفين آخرين يمتلكون بالفعل التعليم والشهادات والخبرة اللازمة.

تدريب القوى العاملة

تهدف الروبوتات الصناعية إلى تحسين الأداء العام للمنشأة. هذا يعني أنها يجب أن تتفاعل مع البشر في إطار من الترابط المتبادل. إلى أن يكتسب الموظفون المهارات اللازمة، ستكون المنشأة أقل كفاءة بكثير، وبالتالي أقل فعالية من حيث التكلفة. سيزيد التدريب الأساسي على الروبوتات من وعي الموظفين بكيفية عمل الأنظمة الروبوتية وكيفية استجابة البشر لها. يمكن تحسين الكفاءة العامة من خلال إظهار الترابط المتبادل بين البشر والروبوتات الصناعية.

يمكن تحقيق ذلك باستخدام التحليلات المتقدمة وجمع البيانات لتحديد المشكلات الرئيسية. ينبغي على المشغلين جمع أكبر قدر ممكن من البيانات، بما في ذلك نوع وعدد رحلات الأنظمة الروبوتية، ووقت التوقف عن العمل بسبب الأخطاء والأعطال، وأوقات شحن البطاريات، ووقت التوقف عن العمل. باستخدام هذه المعلومات، يمكن للمشغلين تعديل العمليات اللازمة لمعالجة مشكلات محددة وزيادة كفاءة الروبوت.

إدارة سير العمل

يجب تقييم سير عمل المنتج لمعرفة الفوائد التي يمكن تحقيقها من دمج الروبوتات. يشمل ذلك حساب سرعة واتجاه عرض الأجزاء على الروبوتات لضمان أقصى إنتاجية، دون زيادة تحميل الأنظمة الحالية. يمكن تحليل البيانات من خلال تجارب وخبرات العاملين لتحسين سير العمل وتقييم تأثير مساهماتهم على عمليات التصميم والدمج. كما يمكن أن يساعد ذلك في تقييم التأثير الكلي على الأداء ودورات الإنتاج، مما يؤدي إلى تقليل أوجه القصور.

أحدث التطورات

رغم أن الروبوتات الصناعية قد تخدم أغراضًا متنوعة، إلا أن تحدياتها متشابهة نسبيًا. ومع كل التطورات التكنولوجية في الصناعة 4.0 التي تدعم أنظمة الروبوتات الحديثة، يجري حاليًا معالجة العديد من هذه التحديات.

مع تحسين التدريب، سيتمكن الأفراد من فهم آلية عمل المنصات الروبوتية بشكل أعمق. على المدى البعيد، سيكتسب المزيد من الأفراد المهارات اللازمة، وسيتمكنون من تعلم كيفية تطوير منصاتهم الروبوتية الخاصة. يجري تطوير حلول برمجية باستخدام بيئات مفتوحة المصدر، بالإضافة إلى حلول بدون أو منخفضة البرمجة.

بدأ مطورو الروبوتات بالتركيز بشكل أكبر على الوعي بالمواقف، باستخدام مصفوفات حسية معقدة تُعزز ذكاء الروبوتات التعاونية بشكل كبير. ستتمكن هذه الروبوتات من فهم محيطها بشكل أفضل وتعلم كيفية التعامل مع البشر، تمامًا كما سيتعلم البشر كيفية التعامل معهم. والنتيجة النهائية هي تفاعلات روبوتية مُحسّنة تزيد الإنتاجية وتُقلل التكاليف.