titmRozširovanie používania robotov a moderných automatických systémov núti seriózne sa zamyslieť nad možnými dôsledkami tohto procesu v širokom spektre sociálnych a pracovných aspektov, ako sú úroveň a štruktúra zamestnanosti, potreba kvalifikovaných pracovných síl, organizácie práce, predĺženie pracovného dňa, zmennosť a podobne.

 

 

V súvislosti s rozvojom stavu ponuky a dopytu sa na globálnom trhu objavujú požiadavky na špeciálny druh systémov vhodných na zabezpečovanie montáže s veľkou variabilitou výrobkov. Takýmito sú hybridné pružné montážne systémy, efektívne z hľadiska nákladov a produktivity práce, vybavené automatickými zariadeniami a doplnené ručnými pracoviskami. Takéto systémy umožňujú kombinovať prednosti flexibilného automatického zariadenia s nízkymi variabilnými montážnymi nákladmi so spoľahlivosťou investovania spojenou s ručnými montážnymi pracoviskami.

 

Robotizácia dnes a zajtra

Robotizovaná montáž má, a zrejme aj naďalej bude mať, hlavného konkurenta v ručnej montáži. Ak sa má úspešne uplatniť, musí byť efektívna aj pre malé výrobné dávky širokého sortimentu výrobkov. Tu môže pomôcť systematické riešenie stavebnicovosti automatických a robotických systémov. V robotizovanej montáži sa stále vyskytujú značné technické problémy, ale hlavným problémom pri jej uplatňovaní je ekonomika – najmä otázka finančných nákladov a efektívnosti nasadenia automatickej montážnej techniky.

 

Na znižovanie efektívnosti využívania prostriedkov automatizácie v montáži majú vplyv najmä:

- netechnologickosť konštrukcie montovaných výrobkov;

- špecifické zvláštnosti montážneho procesu;

- nízka flexibilita (nedostatočná adaptabilita) techniky na meniace sa požiadavky na zmeny vyplývajúce z ponuky a dopytu na globálnom trhu.

 

Situáciu môže zlepšiť prehlbovanie štandardizácie a zavádzanie pružných montážnych systémov s adaptabilnými priemyselnými robotmi.

 

Rýchly vývoj nových výrobkov spôsobuje, že montáž sa často aspoň na začiatku výroby realizuje na nižšej technickej úrovni. Dôvodom je nedostatok času i technických možností pre nasadenie vysoko mechanizovanej, prípadne automatizovanej montáže s využitím robotov. Nižšie úrovne montáže s ručnými a čiastočne mechanizovanými pracoviskami si preto udržia význam aj v budúcnosti.

 

Vo všeobecnosti sa predpokladá, že v dohľadnej dobe nebude možné vylúčiť človeka z montážneho procesu. Predpokladá sa presun jeho činností od monotónnych montážnych prác na synchrónnych linkách do oblasti riadenia, monitorovania a obsluhy vysoko výkonných automatických zariadení. Do popredia sa dostáva montáž v malých dávkach, kde možno zefektívniť kombinácie ručných flexibilných pracovísk pomocou kvalitných technických pomôcok a výraznejšou adaptáciou na možnosti človeka a rozvojom flexibility automatických a robotických systémov prostredníctvom ich  stavebnicovosti.

 

Predpokladá sa, že človek by mal aj pri automatických a robotických zariadeniach a systémoch štyri základné oblasti zapojenia sa do práce automatických a robotických montážnych systémov:

- priame zapojenie sa do práce systému (napríklad na ručných bočníkových pracoviskách buď pre netypické pracovné operácie, alebo záložné pracoviská pre prácu v prípade výpadku techniky);

- zásobovanie systému (zabezpečuje podmienky pre jeho činnosť);

- zabezpečovanie spätnej väzby vyplývajúcej z overovania kvality produkcie;

- obsluha systému.

 

Pružné výrobné i montážne systémy podľa stupňa automatizácie znižujú fyzické požiadavky na človeka, môžu však záporne vplývať na jeho psychiku. Napríklad v riadiacich strediskách pracovného procesu môžu byť dlhé obdobia nečinnosti (keď riadený proces prebieha bez porúch) nepravidelne striedané krátkymi obdobiami veľkého zaťaženia až preťaženia v situáciách, keď treba okamžite riešiť vzniknuté problémy.

 

Uplatňovanie automatických a robotických zariadení a systémov sa tým, že človeka vylučuje z priameho vykonávania určitých pracovných činností, podieľa na zlepšovaní pracovných podmienok, najmä z hľadiska bezpečnosti práce. Postupne sa tu však objavujú nové riziká, ktoré si vyžadujú vypracovanie nových noriem a opatrení BOZP.

 

Navrhovanie automatických a robotických zariadení a systémov

Automatizované a robotické systémy sa ani v najbližšej dobe nezaobídu bez ľudskej asistencie. To je dôvod, prečo aj pri tejto úrovni techniky bude potrebné rešpektovať človeka a vytvárať vhodné podmienky pre jeho efektívny pracovný výkon.

Riadiace centrá bude potrebné riešiť tak, aby operátorovi, ktorý má na starosti monitorovanie systému, poskytovali nutný pracovný komfort, aby mohol byť priebežne informovaný o priebehu pracovného procesu sledovaného systému a aby zároveň mohol účinne do priebehu tohto procesu zasahovať prostredníctvom vhodných ovládačov. Systém treba riešiť tak, aby operátor mohol čo najrýchlejšie identifikovať poruchy a nedostatky činnosti systému, aby sa dalo čo najskôr zabezpečiť odstránenie nedostatkov.

 

Podklady pre takéto riešenie z hľadiska ergonómie poskytuje vyhláška MZ SR č. 54 2/2007 (Vyhláška MZSR č. 542/2007, 2007).  V súlade s touto vyhláškou poskytujeme v tabuľkách č. 1, 2 a 3 konkrétne údaje k priestorovému riešeniu kontrolných pracovísk i jednotlivých robotických zariadení.

tab1m

Pre automatické systémy je typické, že umožňujú veľkú rýchlosť produkcie. Preto každé zdržanie predstavuje významné finančné straty. Preto tu treba zabezpečiť dobré podmienky pre monitorovanie systému aj pre promptné opravy a údržbu systému.

V tabuľke 1 sú uvedené podklady pre rozmiestnenie všetkých typov oznamovačov (od stupníc a číselníkov až po interaktívne displeje riadiacich počítačov) priamo na zariadení alebo na pracovnom stole monitorujúceho operátora.

tab2m
tab3m

K promptnému odstraňovaniu porúch značne prispeje taká konštrukcia systému, ktorá umožní rýchlo identifikovať príčinu poruchy, lokalizovať miesto poruchy a čo najľahší prístup k miestu poruchy, aby ju bolo možné rýchlo odstrániť. Pre tento účel sme na základe vyhlášky MZ SR č. 54 2/2007 (Vyhláška MZSR č. 542/2007, 2007) odvodili dáta pre maximálne dosahy pri údržbe a opravách porúch (tab. č. 2) ale aj s dosahmi pre pohodlnú prácu (tab. 3), ktorá umožní maximálnu rýchlosť pracovných pohybov pri opravách a údržbe automatických a robotických zariadení a systémov.

Nie sú zanedbateľné ani otázky dizajnu automatických a robotických zariadení a systémov. Základnou úlohou dizajnérskeho riešenia je tu optimalizovať interakciu faktorov súvisiacich s funkciou, tvarom, estetickými požiadavkami, ako aj s technickými a úžitkovými charakteristikami.

Tvarové a farebné riešenie by malo rešpektovať funkčné požiadavky (napr. ľahká odnímateľnosť krytov pre urýchlenie a uľahčenie údržby a opráv) ale aj požiadaviek pozitívneho vplyvu na psychiku operátorov, údržbárov a opravárov. Na výskumy a riešenia v tejto oblasti sa v súčasnosti zameriava najmä Strojnícka fakulta TU v Košiciach.

 

obr3Ergonómia a prevádzka automatických a robotických zariadení a systémov

Ukazuje sa, že v najbližšej budúcnosti pri prevádzke automatických a robotických zariadení i systémov (ktoré sa stále častejšie objavujú aj v montáži) bude musieť človek vykonávať činnosti ako (Hatiar, 1988):

- programovanie;

- obsluha a údržba;

- reziduálne úlohy.

 

Uvedené reziduálne úlohy možno rozdeliť na štyri kategórie (Hatiar, 1988):

- ručná manipulácia pri vychystávaní, nakladaní, odoberaní a preprave materiálu, výrobných podskupín i hotových výrobkov

- monitorovanie

- ručné zásahy pri nedostatočnej funkcii robotov a automatov

- manuálne vykonávanie montážnych úkonov na doplnkových pracoviskách (pri montáži atypických súčiastok, ktoré za súčasnej úrovne techniky nie je možné automatizovať alebo núdzovo, pri rozsiahlejších poruchách automatických, robotických zariadení a systémov).

 

Prestoje automatických zariadení a systémov znamenajú podstatne vyššie straty na produkcii ako na klasických montážnych pracoviskách. Preto treba zabezpečiť podmienky na skracovanie časov potrebných na identifikáciu príčin porúch, časov na vykonanie opráv, nastavovanie i údržbu zariadení a systémov.

Na ergonomické opatrenia realizované v rámci konštrukcie treba v praxi nadviazať vhodnou organizáciou práce prevádzky, promptnej údržby a opráv, zabezpečiť efektívnosť prevádzky príslušných automatických zariadení a systémov. Aj tu je prospešné uplatniť vhodnú formu ergonomického programu (Hatiar et al., 2009).

 

Záver

Ukazuje sa, že automatická a robotická technika nebude môcť v najbližšej dobe vylúčiť človeka z pracovného procesu. Preto bude potrebné aj naďalej venovať pozornosť ergonomickým aspektom automatizácie a robotizácie. Pri technickom riešení takýchto systémov sa budú musieť uplatniť ergonomické podklady. Na tento účel sme odvodili tabuľky č. 1, 2 a 3, ktoré dopĺňajú podklady z vyhlášky MZ SR č. 54 2/2007 (Vyhláška MZ SR č. 542/2007, 2007). Ich rešpektovanie by malo prispieť k uľahčeniu činností operátora a k zefektívneniu údržby a opráv.

Automatické a robotické systémy majú byť konštruované tak, aby pracovník pri ich riadení, kontrole a údržbe mohol svoju činnosť vykonávať tak, aby neznižoval efektívnosť vysoko výkonnej automatickej techniky. To bude možné realizovať prostredníctvom adekvátneho ergonomického programu.

V rámci uvedeného programu bude treba venovať zvýšenú pozornosť riešeniu organizácie práce operátorov, najmä režimu práce a odpočinku i opatrení z oblasti štrukturalizácie práce. Dôležité je aj zabezpečenie kvalitného výberu a zácviku operátorov, ako aj nastavovačov a údržbárov, lebo od ich schopnosti udržať pozornosť, rozhodovania i zručnosti bude závisieť dĺžka prestojov prevádzky.

 

Literatúra:

HATIAR, K.: 1988. Ergonómia a design pri riešení automatických montážnych zariadení a systémov. In.: Zborník z celoštátneho seminára „Človek v robotizovaných systémoch“, téma: „Inžiniersko-psychologické aspekty projektovania automatizovaných systémov“, Dom techniky ČSVTS Bratislava, máj 1988, s. 12 – 15.

Vyhláška Ministerstva zdravotníctva Slovenskej republiky č. 542/2007 Z. z., zo 16. 8. 2007 o podrobnostiach o ochrane zdravia pred fyzickou záťažou pri práci, psychickou pracovnou záťažou a senzorickou záťažou pri práci, MZ SR, Bratislava, 2007, s. 3 876 – 3 901.

HATIAR, K.; COOK, T.M.; SAKÁL, P.; BOŽEK, P.; MIHOK, J.: 2009. Application of a HCS model 3E in the virtual control of a robotic workplace. In: Annals of DAAAM and Proceedings of DAAAM Symposium. - ISSN 1726-9679. - Vol. 20, No. 1 Annals of DAAAM for 2009 & Proceedings of the 20th international DAAAM symposium "Intelligent manufacturing & automation: Focus on theory, practice and education" 25 – 28th November 2009, Vienna, Austria. -Vienna : DAAAM International Vienna, s. 0 405 – 0 406. ISBN 978-3-901509-70-4

 

Poďakovanie

Tento príspevok bol podporený projektom KEGA č. 3-7285-09 Integrácia obsahu a tvorba vysokoškolskej učebnice „Špecializované robotické systémy“ písomnou a multimediálnou formou.

 

TEXT: Karol Hatiar, Martin Ondriga