ИИ. Робот умеет варить не хуже человека
Практическая сессия «Роботизация сварочного производства от цифровой готовности к реальному внедрению» , состоявшаяся в рамках выставки Weldex, позволила ведущим отраслевым экспертам детально обсудить готовность промышленных предприятий к роботизации сварки, цифровую трансформацию как фундамент комплексной автоматизации и вопросы бесшовной интеграции робототехнических комплексов в действующие технологические цепочки. Участники уделили особое внимание критериям целесообразности роботизации конкретных сварочных процессов, анализу типовых технологических и организационных барьеров внедрения, а также роли отечественных разработок, компонентной базы и систем управления в обеспечении практической экономической эффективности современных производств.
Модератор практической сессии, директор ассоциации «Консорциум робототехники» Виктор Толмачев, открывая встречу, подчеркнул личную и профессиональную значимость обсуждаемой темы. Он отметил, что шутливая поговорка об отличии мужчин от мальчиков лишь стоимостью игрушек обретает в промышленности вполне осязаемый технологический смысл. Его дед был сварщиком высшей категории, поэтому дом с детства ассоциировался со сварочными масками, электродами и характерным запахом сварки. Сам Виктор сварщиком не стал, однако столкнулся с серьезным вызовом уже в бизнесе: в 2015 году при реализации энергетических проектов возникла критическая нехватка квалифицированных сварщиков, которые в тот период были массово задействованы на строительстве Крымского моста. Найти специалистов было практически невозможно ни за какие деньги, из-за чего в профессиональной среде нередко звучали полушутливые мечты о фантастическом помощнике, способном заменить человека на сложных металлоконструкциях. Спустя примерно десять лет отрасль перешла ототвлеченных надежд и теоретических планов к предметному обсуждению работающих кейсов и практического опыта внедрения.
Виктор Толмачев выделил три ключевых трека повестки дня. Первый блок вопросов охватывает пятилетний горизонт развития рынка автоматизации сварочных процессов с точки зрения эволюции технологий, трансформации бизнес-моделей и расширения сетей интеграторов. Второй острый вопрос связан с формированием устойчивой сети отечественных системных интеграторов как главного драйвера рыночного роста. Третий процедурный блок касается совершенствования нормативно-правовой базы, пересмотра и актуализации стандартов ГОСТ, необходимых для ускорения темпов автоматизации. Модератор также выразил благодарность организаторам выставки и деловой программы за возможность вести открытый профессиональный диалог в условиях сложной рыночной конъюнктуры, отметив, что совместная коллективная работа позволяет преодолевать любые технологические вызовы.
Роботизация критических производств: опыт и системный подход
Руководитель направления маркетинга ООО «Росатом ИнтелМаш» Анастасия Шершенева представила отраслевой подход системного интегратора по промышленной робототехнике Государственной корпорации «Росатом». Она отметила, что при огромном разнообразии демонстрируемых на рынке решений первостепенной задачей предприятия остается достижение максимального результата, поскольку ключевой целью любых инвестиций в оборудование является рост экономической эффективности.
Системное внедрение роботизации сварочного участка требует глубокого предварительного анализа текущего состояния площадки. Необходимо оценить серийность выпуска, пространственную конфигурацию изделий, четко определить границы роботизируемых зон, учесть различия мелкосерийного и крупносерийного форматов, а также соотнести планируемый объем продукции с возможностью интеграции комплекса в единую линию либо обособления на отдельном участке. Анастасия подчеркнула, что многие компании уже прошли стихийный этап автоматизации, в результате чего интеграторам регулярно приходится сталкиваться с разрозненным «зоопарком решений», которые не функционируют согласованно и не дают ожидаемого эффекта из-за допущенных ранее методических ошибок.
Стратегия «Росатом ИнтелМаш» предполагает уход от точечной роботизации в пользу комплексной модернизации технологических линий и участков, направленной на одновременное повышение эффективности, стабильности качества и объема выпуска. Подбор оптимальной конфигурации робототехнического комплекса начинается с учета масс-габаритных характеристик деталей и выбора кинематической схемы: перемещения самого изделия, сварочной горелки или использования специализированного позиционера. Для крупногабаритных конструкций требуются установки с удлиненной базой, дополнительными линейными треками, специализированной оснасткой, тщательной проработкой безопасности рабочей ячейки оператора, а также внедрением инструментов математического моделирования, цифровых двойников и систем технического компьютерного зрения.
Этап программирования и пусконаладки предполагает разработку управляющих программ с учетом всех физических параметров процесса. Интегратор применяет как методы офлайн– и онлайн-программирования, так и адаптивные интерфейсы пультов управления с прямой передачей G-кода параметров траектории. Компания обеспечивает полный цикл пусконаладки и сопровождает поставки обучением персонала заказчиков. Фундаментальное значение имеет предварительный расчет окупаемости с сопоставлением стоимости оборудования, трудозатрат и прогнозного объема выпуска.
В сварочных ячейках преимущественно задействуются высокоскоростные шестиосевые промышленные роботы с превосходной повторяемостью, высокой грузоподъемностью и широкой рабочей зоной, применимые как в сварке, так и в смежных операциях металлообработки и нанесения покрытий, а в ряде задач используются коллаборативные манипуляторы. Обязательными элементами проекта являются детальный инженерно-технический анализ изделия, планирование трудовых ресурсов с необходимым резервом и подготовка инженерно-технического состава предприятия.
В качестве практического примера Анастасия привела проект оптимизации сварки на предприятии Росатома в Подольске, где внедрен робот на линейном треке с компьютерным зрением. Данная система формирует цифровой двойник производства, адаптирует скорость движения и выполняет оперативную корректировку сварного шва. Экономический эффект внедрения составил от полутора до пятнадцати млн руб. с окупаемостью за полтора года при стабильной загрузке. На примере изготовления крупногабаритной опорной металлоконструкции для атомной электростанции трудозатраты на операцию сварки сократились с 53 до 27 часов, что обеспечило рост эффективности сварочного этапа почти в три раза и суммарное снижение трудоемкости процесса на 59 %. Качество соединения стабилизировалось настолько, что последующие шлифовальные операции практически исключены и сократились в сорок раз.
Наглядное сопоставление ручного и роботизированного труда демонстрирует устранение рутинных монотонных операций и высвобождение квалифицированных специалистов для более интеллектуальной работы. Суммарный эффект роботизированной сварки выражается в прецизионной точности, экономии времени, кардинальном снижении брака и технологической оптимизации. При этом переход к многоячеечным структурам кратно наращивает производительность, но требует заблаговременного комплексного проектирования всей производственной линии, чтобы новый участок гармонично вписался в общий технологический поток без образования узких мест.
Компания также успешно апробировала бизнес-модель «робот как услуга» (RaaS), позволяющую предприятию взять оборудование во временную эксплуатацию для объективной верификации производительности перед масштабной закупкой. Показанный в ходе доклада цифровой двойник на линейном треке запущен в серийное производство интегратором. Резюмируя факторы успеха, Анастасия выделила тип изделия, точность подготовительной сборки, системную предварительную проработку технологических маршрутов и подготовку кадров.
Компания начинала свою историю в 2012 году в качестве инжиниринговой структуры и конструкторского бюро, реализовав более пятидесяти масштабных проектов для атомной отрасли. В 2025 году предприятие стало официальным отраслевым интегратором «Росатома», войдя в контур госкорпорации, и запустило линейку промышленных роботов собственного бренда AM, насчитывающую более сорока моделей грузоподъемностью от шести килограммов до четырех тонн. Организация разрабатывает и серийно выпускает комплексные системы промышленной автоматизации, логистические решения и манипуляторы. Производственные и научно-демонстрационные мощности сосредоточены в Дубне и в Москве, а недавно открывшаяся площадка в «Титане» включает испытательную лабораторию и учебный центр. Будучи специализированным поставщиком роботизированных решений для атомной промышленности и обладая полным пакетом профильных лицензий, интегратор активно развивает партнерские отношения с независимыми интеграторами и промышленными предприятиями.
Продуктовый портфель охватывает роботизированные комплексы для дуговой и контактной сварки, литья по выплавляемым моделям, механической обработки, нанесения защитных покрытий, внутрицеховой логистики и нестандартных задач под ключ. Среди реализованных нестандартных проектов Анастасия выделила уникальный запатентованный комплекс изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям для предприятий ракетно-космического двигателестроения «Роскосмоса». Специалисты компании с нуля спроектировали и изготовили весь технологический тракт, включая автоматизированные баки пескосыпов, смешивание суспензий, послойное нанесение покрытий и конвейерную систему. Робот манипулирует заготовками массой восемьдесят килограммов по две единицы одновременно общей массой сто шестьдесят килограммов, полностью снимая критическую нагрузку с операторов и радикально преобразуя цикл производства ответственных деталей. Кроме того, компания активно внедряет автоматизированную цеховую логистику по погрузке, разгрузке и перемещению тарной продукции и предлагает полный комплекс сервисно-инжинирингового сопровождения.
Не вместо, а вместе
Комментируя переход к следующему вопросу, Виктор Толмачев заострил внимание на изменении контекста дискуссии о замещении человека машиной. Если раньше предприятия беспокоились о том, куда перенаправлять высвобождаемый персонал, то сегодня главная проблема состоит в физическом отсутствии рабочих рук. Роботизация в современных реалиях выступает не просто фактором интенсификации, а ключевым инструментом спасения производственных заказов в условиях острейшего кадрового голода.
Исполнительный директор ГК «КЕДР» Андрей Викторов подтвердил этот тезис, подчеркнув, что профессия сварщика сегодня стала одной из самых высокооплачиваемых и дефицитных рабочих специальностей в России, по уровню доходов опережая многие направления в сфере информационных технологий, что подтверждается данными Минтруда и аналитикой платформы HeadHunter. Роботизация решает проблему дефицита в двух плоскостях: обеспечивает выпуск равного или большего объема продукции меньшим числом занятых и оптимизирует структуру занятости. При этом квалифицированные сварщики не теряют работу, а проходят переквалификацию, переходя в статус операторов-технологов сварочных комплексов, благодаря чему социальная напряженность отсутствует, а ценность профильной экспертизы только растет.
ГК «КЕДР» является ведущим отечественным разработчиком и производителем сварочного оборудования для промышленного сегмента. В линейку компании входит универсальный интеллектуальный сварочный источник со специализированным роботизированным механизмом подачи проволоки, совместимый с различными типами промышленных манипуляторов и коллаборативных роботов. Оборудование поддерживает специализированные сварочные процессы для широкого спектра сталей с регулируемым тепловложением и ультранизким уровнем разбрызгивания. Свои накопленные компетенции компания передает партнерам, оказывая интеграторам и производителям роботов всестороннюю поддержку в точной настройке программных режимов и пресетов для внедрения на промышленных и строительных объектах страны.
В сегменте готовых робототехнических решений ГК «КЕДР» представила два мобильных комплекса. Первый представляет собой высокомобильный манипулятор, фиксируемый на металлических конструкциях с помощью мощных отключаемых электромагнитов, способный работать в любом пространственном положении, включая потолочное, и выполнять прецизионную сварку швов в пределах рабочей зоны крупногабаритных объектов. Второе решение выполнено в виде готовой компактной ячейки с интегрированным сварочным столом и аналогичной электромагнитной фиксацией, что обеспечивает минимальные сроки ввода в эксплуатацию и низкий порог входа в автоматизацию.
Мобильный комплекс создавался в рамках совместной лаборатории чемпионата «Хай-Тек», организованного Агентством развития профессионального мастерства, ГК «Росатом» и Агентством стратегических инициатив. Данный РТК был лично продемонстрирован Президенту Российской Федерации на наблюдательном совете АСИ. Применение комплекса позволяет добиться роста производительности труда до пятидесяти семи % благодаря резкому снижению вспомогательного времени и максимизации коэффициента горения дуги: пока оператор выполняет подготовительные манипуляции, робот непрерывно варит швы по оптимизированной пространственной траектории без технологических пауз.
Компания решает и специфические технологические задачи, включая реализацию пилотных проектов по антикоррозионной наплавке и восстановлению геометрии трубопроводов в интересах отечественного нефтегазового сектора. Важнейшим инструментом обеспечения эффективности служит цифровая система мониторинга, регистрирующая время горения дуги, фактический расход сварочной проволоки и защитного газа, а также мгновенные вольт-амперные характеристики источника. Это обеспечивает сквозной контроль качества шва и позволяет интегрировать параметры ячейки в корпоративные ERP– и MES-системы заказчика для детального анализа окупаемости оборудования.
Научно-производственная инфраструктура ГК «КЕДР» включает лаборатории и сборочные цеха на Салтыковской улице в московском районе Новокосино, а также производственную площадку в Северном Измайлово, где профильные конструкторские группы ежегодно выводят на рынок инновационные решения. Развитая федеральная сеть сервисных центров от Калининграда до Петропавловска-Камчатского обеспечивает бесперебойную техническую поддержку как традиционных аппаратов, так и роботизированных систем. Предприятие также проводит первичный технологический аудит, разрабатывает рекомендации для главных сварщиков и содействует клиентам в получении государственных мер финансовой поддержки, направленных на повышение плотности роботизации в промышленности.
Виктор Толмачев резюмировал, что за лаконичными докладами стоит масштабная работа, охватывающая восполнение дефицита квалифицированного персонала, рост производительности как фундамента конкурентоспособности и строгое соблюдение требований технического регламента перед заказчиками в рамках процедур по 44-ФЗ и 223-ФЗ.
Применение искусственного интеллекта в сварочной робототехнике
Руководитель направления по ключевым клиентам АО «Корпорация робототехники» (структурное подразделение АФК «Система») Иван Ухватов представил деятельность корпорации по направлениям промышленной, складской и сервисной робототехники для внутренней и уличной уборки. Промышленный блок компании опирается на компетенции интегратора «Колмогор», реализующего комплексные проекты, и казанского завода-производителя манипуляторов «Эйдос Робототехника», чья продукция включена в реестры Минпромторга и подпадает под государственные программы субсидирования.
Докладчик акцентировал внимание на интеграции технологий искусственного интеллекта в роботизированную сварку, продемонстрировав работу полностью автономного мобильного манипулятора, способного самостоятельно перемещаться по цеху, позиционироваться относительно крупногабаритных заготовок, подключаться к энергосети и производить сварку элементов в мостостроении и судостроении.
В мировой и отечественной практике сформировались два магистральных подхода к использованию искусственного интеллекта. Первый путь заключается во внедрении надстроек ИИ непосредственно производителями роботов в штатное программное обеспечение для упрощения связи манипулятора с технологическим оборудованием: установками лазерной и плазменной резки, а также сварочными инверторами. Второй путь развивают специализированные софтверные компании, разрабатывающие самостоятельные интеллектуальные программные платформы оптимизации технологических процессов.
Эволюция способов настройки прошла путь от устаревающего прямого программирования по трехмерным CAD-моделям к современным концепциям офлайн-программирования и системам «умного зрения». Применение оптических камер и нейросетевых алгоритмов позволяет в реальном времени автоматически генерировать траекторию и программу сварки. Оператор вносит в систему исходные сварочные режимы, требуемые катеты и параметры разделки кромок, после чего цифровой комплекс самостоятельно сканирует заготовки, определяет их взаимное пространственное смещение, распознает границы разделки, формирует оптимальные траектории и инициирует процесс сварки.
Искусственный интеллект не является универсальной панацеей, однако он меняет саму структуру занятости. Предприятию больше не требуется штат из десятков дефицитных сварщиков высшего разряда: достаточно нескольких квалифицированных операторов-наладчиков. На практике оказывается гораздо быстрее и эффективнее обучить опытного сварщика основам управления роботизированным комплексом, нежели научить классического программиста тонкостям металлургии сварочной ванны. Внедрение интеллектуальных постов избавляет цеховое руководство от простоев, связанных с человеческим фактором, и формирует фундамент для концепции полностью автоматизированного «темного производства», где в цеховых условиях функционируют исключительно манипуляторы и источники тока, а операторы работают в комфортных офисных помещениях, дистанционно формируя задания. Современные алгоритмы адаптивного слежения за положением стыка по оптическому профилю и электрическим параметрам дуги становятся стандартом индустрии.
Комментируя выступление, Виктор Толмачев привел образное медицинское сравнение: врач способен стать главным врачом, но руководитель без профильной клинической базы никогда не станет оперирующим хирургом. Роботизация и алгоритмы искусственного интеллекта не вытесняют специалистов, а принимают на себя опасную, вредную и монотонную работу, позволяя опытному мастеру сосредоточиться на постановке технологических задач, контроле качества и анализе результатов. При этом модератор отверг стереотип о том, что роботизация экономически оправдана исключительно на крупносерийных конвейерах, подчеркнув, что современные гибкие решения делают ее выгодной и в штучном, мелкосерийном сегменте.
Роботизация в условиях мелкосерийного производства и инженерные вызовы
Руководитель направления манипуляционных роботов ООО «Прикладная робототехника» Николай Мостаков посвятил выступление реальным барьерам, с которыми разработчики сталкиваются на отечественных заводах. Зачастую на площадках отсутствует базовая цифровизация, документооборот ведется на бумажных носителях, а производственная среда характеризуется высокой запыленностью и загрязненностью. В подобных условиях механическая установка робота не решает накопившихся проблем без комплексной перестройки культуры производства.
Компания работает на рынке с 2013 года, начав с учебной электроники и робототехники, а с 2022–2023 годов активно развивает промышленное манипуляционное крыло, добившись операционной окупаемости направления. Изделия предприятия внесены в ГИСП Минпромторга России, а филиальная сеть представлена во множестве регионов и зарубежных представительств. Сварочное направление стало новым этапом развития: изначально компания ориентировалась на задачи палетирования и складской логистики в пищевой отрасли, однако зафиксированный на выставке «Металлообработка» острый рыночный запрос позволил быстро сформировать портфель успешно функционирующих сварочных проектов в Москве и Московской области.
Манипулятор собственной разработки компании представляет собой гибкую платформу для позиционирования сварочной горелки. Локализация проектирования позволяет адаптировать кинематику под нестандартные требования: создавать линейные треки седьмой оси и монтировать дополнительные поворотные механизмы на фланец робота.
Николай подчеркнул, что типовые экономические модели роботизации стабильно работают только на предприятиях с неизменным техпроцессом на протяжении недель. В условиях мелкосерийного выпуска, когда номенклатура меняется ежедневно, стандартные расчеты окупаемости рушатся. Основная задача отечественного разработчика состоит в максимизации адаптивности ячейки, сокращении сроков переналадки и снижении времени простоя. На некоторых производствах наладка комплекса занимает до двух часов ежедневно, в результате чего полезное время работы сокращается до шести часов за смену.
Для преодоления этой проблемы «Прикладная робототехника» разработала унифицированную сварочную ячейку на базе безопасного кобота, успешно испытанную на промышленной площадке заказчика в Одинцово. Комплекс обеспечивает стабильное качество шва и поддерживает функцию лазерной очистки поверхности металлов. Чтобы ускорить переналадку, разработчики спроектировали интуитивно понятный графический интерфейс управления с расширенным набором готовых паттернов движения горелки, получивший высокую оценку цеховых технологов. Прямое взаимодействие с российскими производителями источников тока, в частности с компанией «КЕДР», позволяет оперативно стыковать аппаратную и программную части на уровне протоколов связи, что выгодно отличает отечественных разработчиков от зарубежных поставщиков, нередко прекращающих поддержку клиентов после поставки.
Компания активно внедряет связку с CAM-системами и цифровыми двойниками, разработав специализированный технологический модуль для среды СПРУТ-САМ. Оператору достаточно загрузить трехмерную модель изделия, после чего среда генерирует управляющий G-код, напрямую интерпретируемый манипулятором. Применение цифровых симуляторов позволяет еще на стадии коммерческого предложения рассчитать точную кинематику без пространственных коллизий и предоставить экономическим службам заказчика обоснованный расчет сроков окупаемости. Кроме того, компания разработала собственную трехмерную камеру технического зрения, сканирующую плотное облако точек. Изначально создававшаяся для дефектоскопии, оптическая система сегодня обеспечивает оперативную генерацию и динамическую подстройку траектории горелки непосредственно в процессе движения манипулятора. Процесс взаимодействия с клиентом включает предварительный аудит, формирование упрощенного цифрового двойника и выпуск рабочей ячейки в срок от шестидесяти до девяноста дней.
Модератор отметил особую ценность непрерывного сервисного сопровождения отечественных производителей, добавив, что продукция компании пользуется заслуженным признанием в студенческой и университетской среде благодаря безотказной технической поддержке и возможности осваивать передовые технологии на базе надежного российского оборудования.
Коллаборативные манипуляторы: гибкая автоматизация нестандартных задач
Заместитель директора по развитию ООО «РобоПро» Илья Мелиш объявил о выводе на рынок нового бренда манипуляторов «Дока-Роботс», призванного олицетворять мастерство и высокую технологическую культуру отечественного оборудования. Главным конкурентным преимуществом компании выступает максимальная гибкость в адаптации инженерных решений под нестандартные запросы заказчиков.
Шестиосевые коллаборативные манипуляторы «Дока» спроектированы для безопасной совместной работы в общем пространстве с человеком. При механическом контакте с оператором, элементами оснастки или окружающими конструкциями робот мгновенно останавливается и выдает сигнал ошибки без нанесения травм персоналу. Точность позиционирования и повторяемость манипуляторов составляет пять сотых миллиметра, что позволяет решать задачи не только обслуживания металлорежущих станков и перемещения продукции, но и выполнять прецизионную сварку ответственных швов. В текущем году компания совершила качественный скачок в развитии управляющего софта и механики, обеспечив бесшовную интеграцию с источниками ведущих российских производителей сварочного оборудования.
Линейка манипуляторов включает шесть модификаций с индексами RC грузоподъемностью три, пять, десять, шестнадцать, двадцать и тридцать килограммов. В сварочных задачах наибольшую востребованность демонстрируют модификации RC10 с радиусом действия 1300 миллиметров и модель с вылетом руки 1750 миллиметров, охватывающая две независимые рабочие зоны с отдельными сварочными столами.
Илья отметил, что системные интеграторы часто сталкиваются с размытыми техническими заданиями со стороны предприятий. В этих условиях ключевую роль играет разработка нестандартных мобильных компоновок. В качестве первого кейса докладчик продемонстрировал эксплуатируемый в Воронеже комплекс на магнитной платформе в защитном ярко-красном чехле, предназначенный для штучной ремонтной подварки швов. Оператор перемещает мобильного робота к месту дефекта, фиксирует электромагнитами и обучает его траектории по двум-трем базовым точкам при сохраненных технологических параметрах тока и подачи проволоки.
Вторым уникальным примером стала роботизированная обработка крупногабаритных турбин, перемещение которых на технологическую позицию экономически нецелесообразно. Специализированный манипулятор «Дока» уже более четырех лет безотказно функционирует на данном участке без сервисных рекламаций: сначала оптическая камера сканирует рабочее пространство лопаток, после чего установленный инструмент выполняет прецизионную контактную наплавку для идеальной динамической балансировки ротора.
Третий кейс охватывает опыт эксплуатации группировки мобильных автономных роботов на промышленном предприятии в Челябинске. Манипуляторы смонтированы на самоходных тележках с автономным батарейным питанием без волочащихся кабелей и выполняют технологические операции не только в цехах, но и на открытом воздухе. Специально разработанные защитные термочехлы с принудительным подогревом и поддувом гарантируют уверенную круглосуточную эксплуатацию комплексов при экстремальных температурах окружающей среды в диапазоне от минус тридцати пяти до минус сорока градусов Цельсия.
Отдельным стратегическим вектором компании является активное оснащение лабораторий вузов и средних специальных учебных заведений манипуляторами «Дока», сопровождаемое комплексными методическими программами. Это гарантирует безопасность образовательного процесса для студентов и формирует пул квалифицированных специалистов по системной интеграции. Кроме того, надежность решений подтверждается и гражданским сектором: манипуляторы компании успешно эксплуатируются в роботизированных кофейнях на станциях Московского метрополитена «Курская» и «Нижегородская».
Подводя итог сессии, Виктор Толмачев подчеркнул исключительную универсальность современной отечественной робототехники, диапазон возможностей которой одинаково эффективно охватывает как сварку высоконагруженных узлов энергетических турбин, так и прецизионное обслуживание потребительского сектора, что свидетельствует о зрелости и высоком потенциале отрасли.
Роботизация без иллюзий
Сегодня действительно хотелось поговорить о неких иллюзиях, которые нередко возникают у наших клиентов, в том числе постоянных, и разобраться, с чем именно это связано, – подчеркнул генеральный директор ООО «ВЕКТОР ГРУПП» Дмитрий Ипанов. В целом сварка представляет собой критически важный процесс прежде всего потому, что выступает ключевым звеном машиностроения, без которого изготовление множества изделий попросту невозможно. Именно качественная сварка определяет вашу итоговую конкурентоспособность. Многие из выступавших ранее экспертов уже обратили внимание на устойчивую тенденцию к цифровизации. Речь идет уже не только о роботизации как таковой: к данному явлению мы все успели привыкнуть, и его можно назвать не просто настоящим, а в определенном смысле вчерашним днем. Все чаще обсуждение смещается в плоскость комплексной цифровизации и практического использования технологий искусственного интеллекта, о котором сегодня детально говорил Иван.
В связи с этим представляется важным выделить ключевые выгоды, извлекаемые предприятиями из внедрения роботизированных решений. Полагаю, большинству присутствующих они прекрасно известны. Любое производство неизменно стремится к поступательному снижению себестоимости продукции наряду с одновременным наращиванием производительности труда. Практика показывает, что интеграция робототехнических комплексов позволяет успешно объединить несколько базовых производственных факторов и достичь комплексного синергетического эффекта. Кроме того, заказчики регулярно обращаются с запросом на повышение качества или улучшение внешнего вида готовой продукции, поскольку ручной труд неизбежно сопровождается визуальной неоднородностью шва и повышенным риском образования брака. Таким образом, устранение человеческого фактора позволяет радикально снизить % производственных дефектов.
Обращаясь непосредственно к укоренившимся мифам, хочется подробно остановиться на тех заблуждениях о роботизированной сварке, с которыми мы регулярно сталкиваемся в диалоге с заказчиками. Самый распространенный из них гласит, что робот способен абсолютно все сделать самостоятельно, и к его детальному разбору мы обратимся в финале выступления. Нередко клиенты приходят с двумя крайними убеждениями: одни безоговорочно полагают, что робот справится со сваркой абсолютно любой детали, другие же заранее убеждены в принципиальной невозможности сварить их специфическое изделие.
Рассмотрим подробно первый миф о том, что робот может сварить любую деталь без исключений. В действительности это далеко не так, поскольку робототехнический комплекс, как и любая иная сложная техника, обладает строгими технологическими ограничениями. В первую очередь речь идет о геометрической досягаемости манипулятора. Выступавшие ранее коллеги уже приводили технические характеристики досягаемости выпускаемых манипуляторов, наглядно подтверждающие, что робот не всегда способен физически дотянуться до зоны сварки либо занять пространственное положение, необходимое для формирования качественного шва. В подобных ситуациях возникает прямая потребность в дополнительном позиционировании самого изделия. Для этих целей традиционно задействуется специализированное периферийное оборудование, будь то упоминавшиеся сегодня линейные треки или сервоприводные позиционеры.
Отдельного внимания заслуживает фактор непосредственной доступности сварных швов. Изделия зачастую отличаются сложной пространственной конфигурацией и высокой степенью насыщенности конструктивными элементами, причем не всегда крупногабаритными, как на демонстрируемых слайдах. Если такое изделие заранее собрано и зафиксировано в технологической оснастке, физический доступ в зону сварки может оказаться затруднен не только для манипулятора, но и для компактной сварочной горелки. Поэтому робот далеко не всегда в состоянии качественно обварить конструкцию, изначально собранную в стандартной оснастке.
Главная фундаментальная проблема, с которой сталкивается большинство отечественных машиностроительных производств, кроется в состоянии заготовительного передела. Недостаточная геометрическая точность заготовок, нестабильные зазоры и отклонения кромок делают прямую автоматизацию процесса невыполнимой. Проводя предварительный технологический аудит, мы нередко приходим к выводу о полной нецелесообразности внедрения робота в конкретный существующий процесс, поскольку ожидаемый предприятием экономический и технический результат попросту не будет достигнут.
Здесь мы переходим к противоположному мифу, утверждающему, будто деталь заказчика в принципе невозможно сварить с помощью робота. На протяжении последних лет многие клиенты обращаются к нам по прямым рекомендациям, заявляя, что если наша команда не сумеет решить их сложную задачу, то за нее вряд ли кто-то возьмется. Разумеется, существуют изделия, объективно не подлежащие роботизации, однако зачастую ограничения существуют исключительно в восприятии специалистов. Технологии развиваются стремительными темпами, отраслевой рынок непрерывно пополняется прорывными решениями, среди которых системы технического зрения, лазерные триангуляционные датчики и интеллектуальные программные алгоритмы, кардинально ускоряющие и упрощающие программирование. При этом я полностью разделяю тезис о том, что значительно проще обучить опытного сварщика программированию робота, чем попытаться сделать из профессионального программиста квалифицированного технолога по сварке.
Еще один крайне показательный социальный страх и распространенный миф связан с утверждением, будто робот полностью заменит человека. Данную проблематику целесообразно разделить на два аспекта. Первый аспект – это опасение рабочего персонала остаться без работы, что в корне не соответствует реальному положению дел в промышленности. Второй аспект – это стремление ряда руководителей полностью избавиться от сварщиков на предприятии, выстроив так называемый безлюдный темный цех, управляемый единственным рубильником. Подобные запросы периодически поступают, и здесь мы неизменно возвращаемся к экономической целесообразности. Технически реализовать полностью автономное производство возможно, но это упирается в колоссальный бюджет, который чаще всего экономически не оправдан.
Внедрение роботизированного сварочного комплекса кардинально меняет общую структуру производственной площадки и формирует совершенно новые требования к кадровому составу. Предприятию по-прежнему требуются операторы, осуществляющие загрузку и выгрузку деталей, квалифицированные наладчики и специалисты сервисного обслуживания. Ключевое преимущество роботизации заключается в повышении гибкости бизнеса: предприятие снижает критическую зависимость от дефицитных узких специалистов и получает возможность передавать часть функций на профессиональный аутсорсинг проверенным компаниям-интеграторам. Крупные промышленные холдинги зачастую идут по пути создания собственных дочерних интеграторов внутри корпоративного контура, как раз по модели выступавших сегодня коллег.
Следующее фундаментальное заблуждение заключается в восприятии робота как типового стандартного продукта из коробки. Безусловно, серийный манипулятор стандартизирован, однако сам по себе робот со сварочным источником никогда не начнет функционировать самостоятельно. Успешный запуск требует обязательного учета целого комплекса сопутствующих факторов. Изделие необходимо жестко и точно зафиксировать, собрать и подготовить под автоматизированную сварку, для чего требуется проектирование и изготовление универсальной либо специализированной оснастки. Требуется профессиональная разработка сварочной технологии, поскольку без грамотного подбора режимов и распределения тепловложений конструкцию неизбежно поведет после сварки, что приведет к нарушению геометрии. Необходима реализация защитных систем безопасности рабочей ячейки оператора. Наконец, предприятие должно обладать внутренними человеческими и финансовыми ресурсами для интеграции. Мы убеждены, что девяносто % успеха интеграции определяются компетенциями и прикладным опытом внедряющей команды, независимо от того, является интегратор внутренним или внешним.
Распространенным фактом является и то, что роботов часто воспринимают как избыточно сложное оборудование. Руководство предприятий, вне зависимости от их масштаба, зачастую испытывает глубокий страх перед сложностью пусконаладки и дальнейшей эксплуатации, опасаясь, что заводские специалисты не справятся с управлением. Наш подход базируется на четком понимании: высокая сложность внедрения робототехнического комплекса опытным интегратором на предварительном этапе как раз и служит гарантией предельно простой, надежной и понятной эксплуатации оборудования заказчиком в будущем. Успешная реализация требует слаженной партнерской работы предприятия и интегратора в формате единой проектной команды.
В качестве примера можно привести реализованную сложную роботизированную линию, в составе которой задействовано всего два манипулятора, но которая обеспечивает автоматическую сварку более сотни модификаций изделий различных типоразмеров. На фотографиях зафиксированы два крайних рабочих положения манипуляторов: при обработке деталей габаритом пятьсот миллиметров роботы сближаются на минимальное расстояние, а при сварке трехметровых конструкций раздвигаются на противоположные края базы. Оператору достаточно лишь выбрать требуемый типоразмер на сенсорной панели управления, после чего система осуществляет автоматическую загрузку, позиционирование и сварку. Сложная глубокая интеграция на этапе проектирования обернулась для заказчика абсолютно беспроблемной эксплуатацией.
Не менее болезненным является миф о том, что роботизированный комплекс никогда не сможет окупиться. В данном вопросе критически важно грамотно использовать современные финансовые инструменты. Мы регулярно применяем механизмы лизинга с привлечением действующих государственных субсидий и программ поддержки модернизации. При расчете окупаемости необходимо учитывать сезонность производства, вынуждающую предприятия экстренно привлекать временный персонал в пиковые периоды и сокращать его во время спада. Расчет должен быть безупречен и с точки зрения оптимизации налогооблагаемой базы, включая налог на прибыль, вычеты по НДС и взносы в фонд оплаты труда, а также с учетом гибкости комплекса, способного быстро переналаживаться под новую номенклатуру.
Показателен сравнительный экономический расчет. По данным аналитических исследований платформы HeadHunter, средний уровень заработной платы квалифицированного сварщика в России с учетом обязательных налогов и страховых отчислений обходится предприятию приблизительно в 160 тыс. руб. ежемесячно, без учета расходов на организацию сварочного поста. Если рассматривать приобретение базового роботизированного комплекса стоимостью порядка 5 млн руб., первоначальный взнос по лизинговому договору составит около 1 млн руб., что сопоставимо с обустройством стандартного ручного поста. При этом ежемесячный лизинговый платеж за вычетом принимаемых к зачету налогов составит ориентировочно 140тыс. руб., что фактически ниже ежемесячных прямых затрат на содержание одного штатного сварщика.
Возвращаясь к главному мифу о том, что промышленный робот все умеет сам, важно подчеркнуть: манипулятор без интеграции сопоставим с искусственным интеллектом без грамотного запроса. Лишенный технологической привязки, оснастки и программных алгоритмов, он не способен выполнить полезную работу. Ввиду регламента мы не станем подробно разбирать все формализованные этапы выбора технологического решения, которые подробно отражены в презентации, но остановимся на критериях выбора поставщика. Крайне важно достоверно убедиться в технологических возможностях партнера, наличии у него глубокой профильной специализации именно в вашей сфере и изучить портфолио практически реализованных проектов, подкрепленное отраслевыми рейтингами.
Рынок отечественной промышленной робототехники вступает в фазу неизбежного активного роста, однако его полноценное развитие невозможно без института профессиональных интеграторов. Наша компания работает на данном рынке более десяти лет, и мы на практике знаем, что внедрение любого робототехнического комплекса должно строиться на тесном ежедневном взаимодействии заказчика и интегратора. Мы приглашаем всех заинтересованных коллег на экспертные консультации и технологический аудит, чтобы точно определить применимость роботов для стоящих перед вами производственных задач.
Модератор Виктор Толмачев дополнил выступление комментарием относительно физических ограничений роботов, отметив, что последние две недели интернет буквально взбудоражен видеороликами с шагающим корейским роботом-пауком, выполняющим сварочные операции на реальных объектах. Модератор добавил, что шквал поступающих запросов от региональных властей и федеральных органов исполнительной власти с вопросами о возможности поставки, функционале и тестировании подобных систем стал серьезным испытанием для терпения профессионального сообщества.
Дмитрий Ипанов ответил, что подобные ролики с шагающими собакоподобными манипуляторами отражают перспективное будущее, к которому необходимо присматриваться, однако в текущей производственной практике мы имеем дело с суровыми реалиями современных российских заводов. Ранее подобные устройства вообще не могли выполнять прикладную работу, а сегодня технологии динамично развиваются. Когда мы говорим о невозможности сварки того или иного узла роботом, это утверждение справедливо лишь для текущего момента с определенным допуском. Вполне вероятно, что при следующих встречах на площадке выставки Weldex эти решения перейдут в категорию стандартной индустриальной практики. Однако сегодня на заводах внедряются классические, проверенные методы промышленной роботизации. Эволюция производственных инструментов исторически начиналась с примитивной палки-копалки, а сегодня человечество летает на самолетах, выводит на орбиту космические корабли и устанавливает роботизированные ячейки. Роботы создаются как помощники человека, призванные сделать производство качественнее, быстрее и экономически эффективнее.
Виктор Толмачев подытожил дискуссию, отметив колоссальный путь компании «ВЕКТОР ГРУПП», исчисляемый десятилетиями прикладной работы. По его словам, именно накопленная насмотренность и комплексное виденье рынка позволяют интеграторам предостеречь заводы от фатальных ошибок внедрения, ведь попытка предприятия заниматься самолечением без обращения к профессиональному технологическому терапевту несет в себе риск полной остановки производства из-за банальных просчетов.
Робот, вооруженный лазером
Руководитель отделения разработки лазерных систем ООО «ВПГ Лазеруан» Сергей Карасев представил деятельность своего предприятия, ранее широко известного как «ИРЭ-Полюс» в структуре международной корпорации IPG Photonics. В настоящее время компания входит в контур группы компаний Softline и является полностью российским юридическим лицом с наименованием «ВПГ Лазеруан». Аббревиатура ВПГ навсегда увековечила имя выдающегося отечественного ученого Валентина Павловича Гапонцева, заложившего фундаментальные основы мировой индустрии волоконных лазеров. Сегодня волоконный лазер признан безусловным стандартом в технологиях раскроя листового металла.
Валентин Гапонцев был убежденным новатором и стремился внедрять волоконные лазерные технологии в самые разные отрасли промышленности, осознавая, что если этот шаг не сделает он, за него этого не сделает никто другой. В своем докладе я поделюсь практическими кейсами промышленных роботизированных комплексов, внедренных нашими силами и стабильно эксплуатируемых на отечественных заводах. На факте реальной эксплуатации хочется сделать особый акцент. В профессиональной среде часто демонстрируются эффектные видеоролики, однако реальные практики знают: дистанция от красивой демонстрационной видеозаписи до спокойно спящего интегратора и полностью удовлетворенного клиента с безотказно работающим комплексом требует преодоления колоссального объема технологических сложностей.
Ярким примером служит роботизированная лазерная сварка боковин вагонов метро, курсирующих сегодня по линиям Московского метрополитена. В данном технологическом цикле лазер пришел на замену традиционной контактной точечной сварке. Ключевое преимущество лазерного излучения заключается в исключительной фокусировке луча, высокой плотности энергии и возможности прецизионного дозирования тепловложения в зону обработки. Лазерный шов формируется сквозь заднюю часть детали к лицевой поверхности через тыльную панель, благодаря чему лицевая внешняя сторона обшивки остается абсолютно гладкой и неповрежденной. Соответствующий натурный образец представлен на нашем выставочном стенде. За счет того, что за один прижим технологической маски проваривается до двух десятков замкнутых кольцевых сварных точек, предприятие добилось кратного ускорения процесса. Завод, первым внедривший данное решение, преодолев все трудности технологической аттестации, на единственной роботизированной установке закрыл всю годовую производственную программу сварки панелей менее чем за шесть месяцев.
Следующий проект демонстрирует роботизированный комплекс термического раскроя крупногабаритных титановых штамповок, где волоконный лазер полностью заместил гидроабразивную резку. Технология гидроабразивной обработки требует постоянных закупок дорогостоящего гранатового песка, являющегося непрерывным расходным материалом. В то же время механическая и термическая обработка титана при неправильных режимах сопровождается поглощением газов и загрязнением металла примесями из атмосферы, после чего титан, словно губка впитавший газы, становится непригодным для повторного металлургического переплава. В титановом производстве критически важен безотходный цикл, при котором облой массивных штамповок возвращается во вторичный оборот. Путем организации струйной подачи защитного газа аргона в зону лазерного реза нам удалось обеспечить качественный раскрой титана толщиной до пятидесяти миллиметров.
Получаемый рез носит черновой характер, однако полностью свободен от газонасыщения, что позволило одной установкой вывести из эксплуатации сразу несколько гидроабразивных станков.
Также в линейке внедрений представлена роботизированная установка наплавки формата «три в одном». Она обеспечивает газопорошковую лазерную наплавку с подачей металлического порошка, наплавку с применением присадочной проволоки и операцию поверхностного термоупрочнения. Все три технологических передела одинаково востребованы как при серийном машиностроительном производстве, так и в восстановительном ремонте ответственных узлов.
Еще одно оригинальное решение связано с лазерной резкой стеклокомпозитных материалов. В силу кинематической точности промышленного робота и термической природы лазерного луча кромка композита подвергается минимальному оплавлению, формируя черновой рез. Тем не менее данная технология радикально сокращает затраты предприятия на быстроизнашивающийся механический режущий инструмент, обработка стеклопластика которым крайне проблематична и финансово затратна. В настоящее время наши партнеры-интеграторы на базе лазерных источников другого спектрального диапазона готовят к сдаче комплекс, выполняющий чистовой раскрой аналогичных композитных материалов.
Отдельного подробного рассмотрения заслуживает технология гибридной лазерно-дуговой сварки. Сама по себе эта физическая концепция известна на протяжении нескольких десятилетий, однако фундаментальный интерес представляет ее масштабное индустриальное внедрение. В качестве демонстрационного примера мы приводим роботизированную сварку балок рамы тележки железнодорожного локомотива. Классический технологический процесс сборки данных балок и несущей тележки целиком базировался на стандартной дуговой сварке. Конструкция балки включает в себя внутреннее оребрение и наружные швы. Ввиду значительных габаритов гибридной лазерно-дуговой сварочной головки, существенно превосходящей по массе и размерам стандартную горелку, ее физическая досягаемость ограничена, поэтому внутренние швы по-прежнему выполняются дуговым способом. На гибридную технологию были переведены четыре наружных продольных шва балки.
Принципиально то, что более 90 % всего наплавленного металла в конструкции сосредоточено именно в этих четырех наружных швах. Скорость гибридной лазерно-дуговой сварки достигает от одного до одного и двух десятых метра в минуту при толщине свариваемой стенки от десяти до двенадцати миллиметров. Формирование соединения выполняется гарантированно за один технологический проход без необходимости снятия разделки кромок, что обеспечивает колоссальную экономию присадочной проволоки и чистого времени процесса. Дополнительным ключевым бенефитом проекта стало то, что после проведения серии стендовых испытаний готовой локомотивной тележки завод получил официальное разрешение исключить длительную операцию термического отпуска рамы в сборе, занимавшую ранее до 23 часов. Устранение данного этапа из маршрутной карты обеспечило колоссальный экономический эффект.
В заключение докладчик подчеркнул, что компания «ВПГ Лазеруан» не является производителем манипуляторов, а выпускает ключевые высокотехнологичные субкомпоненты роботизированных комплексов – источники лазерного излучения. Волоконный источник на выходе оснащен оптическим коннектором, к которому подключается оптическая коллимационная головка со специализированной насадкой, превращая систему в готовый рабочий инструмент для робота. На этом этапе ключевую роль начинает играть профессиональный системный интегратор. «ВПГ Лазеруан» выступает поставщиком надежных компонентов, а также проводим предварительную отработку технологических режимов на образцах заказчиков в собственной исследовательской лаборатории. Все промышленные роботы, сварочные и лазерные комплексы создаются и функционируют исключительно вокруг человека, без квалифицированного участия которого ни одна технологическая система не сможет работать.
Вместе победим
Подводя итоги состоявшейся дискуссии, модератор Виктор Толмачев подчеркнул непреходящую справедливость слов о ключевой роли человека в современных производственных процессах. Отраслевой интерес к роботизации и передовым методам металлообработки непрерывно растет, а потенциал оптимизации и роста производительности труда остается колоссальным. Выставка Weldex за двадцать пять лет своего существования проделала огромный эволюционный путь. Впереди промышленность ожидает рубежный двухтыс.етридцатый год, когда предстоит подвести ключевые итоги национальных проектов по достижению технологического суверенитета в станкостроении, промышленной роботизации и цифровизации.
Времени на реализацию масштабных планов остается немного, поэтому ключевой задачей профессионального сообщества становится объединение совместных усилий. Подобно сложному ремонту, автоматизация, роботизация и сварочное производство требуют слаженной коллективной работы. В условиях стоящих перед отраслью фундаментальных технологических вызовов машиностроителям, разработчикам, системным интеграторам и высшим учебным заведениям необходимо находить консенсус и передавать накопленные знания молодому поколению инженеров. Именно такое сплочение позволит профессиональному сообществу встретить тридцатилетний юбилей выставки Weldex в две тыс. тридцать первом году с гордостью за преодоленную дистанцию, с чувством выполненного долга и полной готовностью к новым свершениям. Виктор Толмачев поблагодарил всех участников практической сессии, завершив встречу утверждением, что совместными усилиями любые отраслевые преграды будут успешно преодолены.
Об авторе
