13° C, предимно ясно
Умни машини и хуманоидни роботи сортират и привеждат в търговски вид продукцията
Инес ЗЛАТАНОВА
Много от суровините, които земеделските производители осигуряват за прехрана на населението, независимо дали в страната или внесени от чужбина, преминават преработка в големи предприятия преди да стигнат до търговските обекти. Финалните етапи от превръщането им в краен продукт се осъществяват в автоматизирана среда, като колкото по-развито е предприятието, толкова повече разчита на изпълнението на
механизирано оборудване,
вместо физическа работна ръка
Роботизираните технологии намират приложение по-лесно в хранително-вкусовата промишленост отколкото в селското стопанство, макар и там да биват въвеждани с бързи темпове сред полските машини. Това е защото задачите по отглеждане и първичен добив на суровините са по-сложни и специфични за механизиране от производството на съответните хранителни продукти на по-късен етап. При преработката има по-честа повторяемост на няколко еднакви движения, докато на полето се изисква индивидуален и прецизен подход, за да се запази максимално количество от добивите без загуби. В предприятията, по-ранните етапи от веригата за доставки на храните са по-трудни за автоматизиране от финалното сортиране, третиране и опаковане при преработка за поява на търговската верига.
Формата и размерите на хранителните продукти често варират в широки граници, което е предизвикателство по отношение на захващането от един робот. Днес на пазара се предлагат меки хващачи, които бързо, но внимателно могат да манипулират с деликатни хранителни продукти като плодове и зеленчуци.
Роботи с
усъвършенствани сензори могат да
идентифицират и сортират плодове,
зеленчуци и други продукти по индивидуалните им характеристики като размер, форма, цвят или качество. Могат също да режат с висока точност, например месо, зеленчуци и други храни, като минимизират отпадъците и увеличават производителността. Автоматизирани системи се използват също за опаковане на храните, поставяне на етикети и подреждането им върху палети за транспорт.
Преработвателите на пресни картофи трудно намират работници за крайната инспекция - сортиране и окачествяване. Компанията Smart Vision Works пуска на пазара роботизирания сортировач SiftAI, който комбинира делта робот със зрителна система, базирана на изкуствен интелект, за сортиране на картофи. Технологията намалява производствените разходи за труд и инспекция, като е по-бърза, по-надеждна и по-рентабилна от хората и други подобни системи. Продуктът включва система, базирана на зрение, софтуер за изкуствен интелект и доказан модел за проверка на картофи, включващ 19 различни дефекта. Инсталирана върху ролкова маса, SiftAI използва своите камери, за да събира изображения от всички страни на картофа. Устройството е малко и се инсталира лесно над съществуващия конвейер или система за бракуване. Ако цехът използва стари оптични сензори, SiftAI може да се интегрира в тях, ефективно трансформирайки и подобрявайки операциите. Системата разполага с висока гъвкавост и възможност за персонализиране, удобен за потребителя интерфейс и уеб базирани инструменти за управление. Подобреното време за обработка, видимостта на оператора, съгласуваността и намаляването на отпадъците дават възможност за максимален добив с висока ефективност и добри практики. Предоставят се непрекъснато актуализирани данни за продуктите, които се подават и към камерата (вкл. данни за чужди тела, деформации, пропускателна способност и разпределение на размерите).
Софтуерът на SiftAI се актуализира често от екип от инженери, за да се гарантира, че се поддържат най-високите стандарти за точност. Всяка система е програмирана с AI модели за цялостния размер и форма на картофите или наличието на дефекти като натъртвания, пукнатини, процент зеленина и други козметични характеристики. За всички картофи, които се класифицират извън критериите за приемане на модела на AI, SiftAI задейства роботизираната ръка, за да вземе и
отстрани картофа от продуктовия поток
със скорост от 80 до 100 вземания в минута
при конфигурациите на системите с два робота.
Дори когато в цеховете за сортиране на картофи има достатъчно персонал, дефектна продукция достига до клиентите, затова компанията цели преработката да направи картофите приемливи за търгуване и потребление. Сортировъчният робот може да автоматизира крайната проверка, като гарантира точното разпределение, увеличава печалбите и позволява на мениджърите да пренасочат работниците към други задачи. За разлика от системите, които използват оптични скенери, тази взема пълно цифрово изображение и го прекарва през невронна мрежа. По време на бета тестовете новият роботизиран сортировач с изкуствен интелект драстично намали процента на пропуснатите дефекти и неправилно класифицираните картофи. Роботизираният сортировач SiftAI инспектира картофите със същата сръчност и скорост като човешки инспектор, но с много по-висока точност, което увеличава рентабилността и намалява връщането на суми от клиенти, твърди производители. Хората обикновено изхвърлят от 10 до 20% от приемливите картофи, което намалява печалбите. С повишената рентабилност, машината значително въздейства финансово. Инвестицията се изплаща за по-малко от две години, казват от компанията.
В ХВП продуктите се проверяват за дефекти, болести, цветове и други критерии, преди да бъдат опаковани и разпространени по търговската верига сред потребителите. Разчита се предимно на човешко око за проверката, което е досаден и трудоемък процес, характеризиращ се с голямо текучество. В днешно време обаче усъвършенстваната технология за 3D зрение, съчетана с роботика и изкуствен интелект, предоставя значителни предимства за операциите по сортиране и опаковане на храни. Сортирането на домати е един от тези случаи, който от чисто ръчна задача се превръща в безпроблемно автоматизиран процес благодарение на уникалната комбинация от софтуера за автоматизация с изкуствен интелект на EyePick и сръчността на хващачите на Soft Robotics.
Ръчното сортиране и опаковане на пресни домати изисква особено внимателна работа. Тяхната нежна кожа лесно се натъртва, изтърква или издълбава, което впоследствие може да доведе до разваляне и в крайна сметка до загуба на продукта. Всъщност разпадането, поради натъртвания е най-големият фактор за загуба на продукти в търговските канали за продажба на домати. Вдъхновена от начина, по който октоподът хваща и манипулира предмети, системата mGrip използва усъвършенстван подход, основан на науката за материалите, за
безопасно и ефективно вземане на
деликатни продукти от всякакъв вид
Патентованите от компанията еластомерни пластмасови хващачи се състоят от материали, подходящи за хранително-вкусовата промишленост, и разполагат с кухи пръсти на хващача с гъвкави захвати, които могат да се управляват пневматично при ниско налягане, което им позволява внимателно да захващат обекти. Дизайнът на mGrip позволява на роботите надеждно да захващат обекти с неправилна форма или размер, без да се налага да променят или адаптират променливите на системата за автоматизация. Това включва обекти като сурово пиле до крехки и лесно деформируеми компоненти и деликатни хранителни продукти, с които традиционните хващачи не могат да се справят, като например домати. Хващачите са защитени от проникване на прах, висока температура и вода под високо налягане и по този начин са безопасни за използване в ХВП, където оборудването трябва да се почиства и дезинфекцира внимателно и стриктно.
Разработен с усъвършенстван подход, основан на материалознанието, хващачът на Soft Robotics позволява на робота внимателно да взема домати и да ги поставя в кутия, с голяма скорост и без да ги поврежда. Операторът използва робот с двупръстов мек хващач на Soft Robotics, сертифициран за хранителни продукти, прикрепен към ръката на колаборативен робот (кобот) от Universal Robots. Технологията EyePick е машинното зрение, което спомага управлението на процеси. С нея се установяват параметрите, необходими на оператора за оценка на критериите за преминаване/непреминаване на доматите, като дефекти и болести. Тази сложна задача изисква задълбочено обучение по ИИ. Усъвършенствана с 3D зрение, роботизираната система разпознава здрав домат, намира мястото за бране, грабва домата и го поставя в касетката. Роботът може да се управлява чрез интуитивен потребителски интерфейс от човек без технически умения. Освен това, тъй като софтуерът и процесът са лесно повторяеми, системата е мащабируема.
Използвайки изкуствен интелект, EyePick автоматизира целия процес на комплектоване и сортиране - задача, която преди това се е изпълнявала ръчно. Освен това, благодарение на усъвършенстваните си възможности за откриване, новата система постига по-добри резултати от ръчния процес. На всичкото отгоре операторът вече разполага със
стандартизиран и повтарящ се производствен
процес, който осигурява предвидимост
на неговата производителност - критичен компонент на всяка успешна производствена операция.
Хуманоидни роботи - нова техреволюция
Вече сме изправени пред на прага на момент, в който хуманоидните роботи не са просто тромави и странни машини, а реални кандидати за човешки работни места. Вече има свидетелства, че в Америка роботи товарят складова продукция. В човешка работна среда, те могат да се навеждат, за да вземат контейнери, които носят до близката конвейерна лента и поставят, повтаряйки процеса отново и отново. Разбира се, все още има много работа, преди тези машини да станат неразделна част от която и да било индустрия. Към момента два робота Digit на компанията Agility Robotics се използват в склада на GXO Logistics и се занимават само с прости задачи. Но според експерти това е
началото на предстоящата
автоматизационна революция,
защото поради човешката си форма и функционалност тези машини имат потенциала да бъдат далеч по-гъвкави от специализираните роботи, които вече са автоматизирали някои човешки дейности, например хранителната преработка.
„Хуманоидните роботи са първата категория роботи, които могат да изпълняват напълно различни задачи в зависимост от нуждите на бизнеса или от времето на смяната", казва Ейдриън Стох, главен директор по автоматизацията в GXO, пред WSJ. „В бъдеще бихме могли да използваме Digit за разтоварване на камиони сутрин, събиране на стоки следобед и товарене на камиони вечер." Компании като Amazon вече експериментират с мобилни роботизирани ръце и автоматизирани системи за управление на инвентара в складовете си.
И тук вече идва въпросът - могат ли хуманоидните роботи да бъдат използвани в преработката на селскостопанска продукция? А защо не и в обработката ѝ? Засега това остава по-далечна цел, особено в Европа, за някои може би е мираж, за други - повод за размисъл и/или други съображения. В дългосрочен план, ако технологиите продължат да се развиват, хуманоидните роботи ще могат да се използват по-широко в преработката на селскостопанска продукция, особено за сложни и динамични задачи. В краткосрочен план обаче, по-специализираните автоматизирани системи ще останат по-икономични и ефективни. Техните предимства са, че благодарение на човешкоподобния си дизайн могат да се интегрират в съществуващи производствени линии, без нужда от радикални промени. ИИ и сензори им помагат да извършват сложни операции като сортиране, рязане, пакетиране и инспекция на качеството. Компенсират липсата на работна ръка и могат да работят при екстремни метеорологични и климатични условия.
Предизвикателствата пред сектора, относно приемането на хуманоидните роботи в практиката са: високата начална инвестиция; необходимостта от значително количество ресурси, като електроенергия; усъвършенстване на технологиите, така че да се надгради ефективността на специализираните роботи. Последните разполагат с автоматизирани системи, механични ръце и конвейерни ленти.
Теоретично, един гъвкав хуманоиден робот няма да бъде затруднен от изкачване на стълби, вземане на предмети от нисък или висок рафт или сортиране на кутии. А когато приключи работата си, може да бъде пренасочен към друга дейност, като така се използва максимално всяка секунда. Развитието на роботите съвпада с бума на изкуствения интелект, което ускорява напредъка в "мозъците", задвижващи машините.
ДОПЪЛНЕНИЕ:
Хранително-вкусовата промишленост (ХВП) в странатае ключов сектор с важно икономическо значение с дял около 14% от добавената стойност в индустрията. Секторът възлиза на една пета от цялото промишлено производство и е на стойност 7,06 милиарда щатски долара, по данни на хъба EIT Food. По данни отпреди около 10 години в ХВП са заети близо 10 000 работници, като секторът е сред основните работодатели в индустрията, въпреки развитото оборудване, което компенсира физическия труд до известна степен. През 2017 г. почти една пета от износа на страната е от селскостопанския сектор, въпреки че непреработените продукти с ниска добавена стойност доминират. Секторът е изправен пред предизвикателства, свързани с ниското ниво на организираност на земеделските стопани и слабата вертикална интеграция с преработвателния сектор. Необходимостта от иновации и цифровизация е от съществено значение за повишаване на конкурентоспособността на сектора.
Коментари