Tehtaalla ihmiset ja robotit oppivat työskentelemään yhdessä

Kävellä läpi melkein minkä tahansa pien- tai keskikokoisen konepajan Yhdysvalloissa tänään ja uusi näky on nousemassa esiin. Tutun melun keskellä, jossa on myllyjä ja hiomakoneita, robotti voi hoitaa konetta, pinota osia tai avustaa tarkastuksessa usein vain muutaman metrin päässä ihmisoperaattorista. Nämä yhteistyössä toimivat robotit, tai cobotit, ovat muodostumassa osaksi paikkoja, joilla historiallisesti ei ole ollut budjettia tai henkilöstöä automaatioon.

Niiden nousu osuu yhteen yhden merkittävimmän haasteen kanssa Yhdysvaltain teollisuudessa: laajeneva valmistusalan työvoimapula. Deloitten 2024 raportti arvioi, että 3,8 miljoonaa valmistustehtävää on täytettävä vuosien 2024 ja 2033 välillä, ja varoittaa, että jopa 1,9 miljoonaa näistä tehtävistä voi jäädä täyttämättä, jos taitojen ja hakijoiden aukkoja ei käsitellä. Työnantajat, jotka yrittävät täyttää tuotantositoumuksensa, kääntyvät yhä enemmän automaation puoleen, joka voidaan ottaa käyttöön nopeasti, toimia luotettavasti ja olla rinnakkain rajoitetun työvoiman kanssa.

Olen viettänyt urani valmistusteollisuudessa, ensin insinöörinä Fordilla, sitten perustamalla Fictivin auttamaan siltaa digitaalisen suunnittelun ja fyysisen tuotannon välillä. Olen kävellyt lukuisia tehtaan lattioita viimeisen vuosikymmenen aikana. Se, mitä nyt tapahtuu, tuntuu erilaiselta ja jännittävältä.

Cobottien keksimisestä on kulunut yli kaksi vuosikymmentä; ne keksivät Northwesternin yliopiston professorit J. Edward Colgate ja Michael Peshkin vuonna 1996 ja kaupallistettiin onnistuneesti Universal Robotsilla vuonna 2008. Mutta ne eivät ole koskaan olleet helpommin saatavilla kuin nyt. Nämä turvallisemmat, älykkäämmät, pienemmät robotit ovat hyvin saatavilla yrityksille, joilla ei ole varaa tukea suuria, kalliita, monimutkaisia perinteisiä automaatiojärjestelmiä. Vaikutus on valtava.

Työvoimapula muuttuu katalysaattoriksi

Valmistajat kuvaavat cobotteja käytännölliseksi vastaukseksi työvoimapulaan, joka näyttää olevan pitkäaikainen. Nämä koneet ovat erityisen hyviä toistuvissa, uupumiseen johtavissa tai ergonomisesti riskiallisissa tehtävissä, kuten palettien käsittelyssä, koneiden hoitamisessa, deburrissa ja perustarkastuksessa; eli sellaisissa tehtävissä, jotka kuuluvat “Neljään D:hen” robotiikan alalla (Tylsät, Likaiset, Vaaralliset ja Kalliit) ja vaikeuttavat pidättämistä tehtaan lattioilla.

PwC:n analyysi robotiikasta valmistuksessa kuvailee nykyistä ympäristöä suoraan: vaikka kilpailukykyisillä palkoilla, monilla valmistajilla on vaikeuksia täyttää tärkeitä teknisiä rooleja, ja “krooninen työvoimapula kiihdyttää automaatiota”. Nykyiset cobotit eivät ole vanhan tyyppisiä teollisuusrobottien häkkejä. PwC korostaa, että modernit järjestelmät ovat turvallisempia, älykkäämpiä ja edullisempia, suunniteltu toimimaan rinnakkain ihmisten kanssa tarkoissa tehtävissä ilman raskaita suojauksia, ansiosta koneen näkö-, voimanrajoitus- ja helppokäyttöiset ohjelmointirajapinnat.

Tämä on tärkeää etenkin pienille ja keskikokoisille valmistajille. Kun sinulla ei ole joukkoa automaatioinsinöörejä, sinun tarvitsee työkaluja, joita nykyinen tiimisi voi käyttää. IBM:n työ uudelleen sijoittamisesta ja “digitaalisesta työstä” kuvaa cobotteja osana laajempaa strategiaa: käytä automaatiota toistuvien, vaarallisten tai monimutkaisten tehtävien hoitamiseen, ja uudelleenohjaa ihmisiä arvokkaampiin tehtäviin, kuten ongelmanratkaisuun, prosessin optimointiin ja ylläpitoon.

Maanpinnalla, juuri näin moni tehdas toimii. Cobotit ottavat hoitoonsa monotonisen työn, kokeneet operaattorit viettävät enemmän aikaa asetuksiin, vianetsintään, tarkastukseen ja jatkuvaan parantamiseen, alueilla, joilla ihmisen arvio on edelleen olennainen. Sen sijaan, että kilpailevat ihmisille, cobotit ottavat työn, joka oli yhä vaikeampaa palkata ensimmäisen paikkaan.

Uudelleen sijoittaminen kohtaa taloudellisen realiteetin

Pohjois-Amerikan uudelleen sijoittamisen tahti on oikea, ja sitä ajaa halu tuotantojärjestelmien kestävyyteen vuosien globalisaation jälkeen. Rakentaa kuitenkin takaisin kotimaista tuotantokapasiteettia on monimutkaista. Korkeammat kotimaiset työvoimakustannukset ja ammattitaitoisten työntekijöiden puute tekevät vaikeaksi pienemmille valmistajille skaalata tuotantoa “vain palkkaamalla” kapasiteettiin.

Tässä cobotit alkavat muuttaa taloudellista yhtälöä.

Robotit eivät ole enää vain suurten globaalien valmistajien alaa. Kansainvälisen robotiikan liiton (IFR) Maailman robotiikka 2025 -raportin mukaan, tehtaat maailmanlaajuisesti asensivat 542 000 teollisuusrobottia vuonna 2024, enemmän kuin kaksinkertainen vuosittainen määrä kymmenen vuoden takaisesta. Se on neljäs peräkkäinen vuosi, jolloin asennukset ovat ylittäneet puoli miljoonaa yksikköä. Yhdysvallat vastasi 68 % asennuksista Amerikassa vuonna 2024. Tällainen volyymi laskee kustannuksia ja parantaa saatavuutta yleisesti, mukaan lukien yhteistyöjärjestelmät.

Samaan aikaan päättäjät ja teollisuuden johtajat pitävät automaatiota keinona, joka tekee kotimaisen tuotannon taloudellisesti kannattavaksi. Syntynyt konsensus on, että seuraava aikakausi Yhdysvaltain valmistusteollisuuden kilpailukyvystä ei rakennu edullisen työvoiman varaan ulkomailla, vaan automaatioon, älykkäisiin logistiikkaan ja korkeasti koulutettuun kotimaiseen työvoimaan.

Cobotit sopivat täydellisesti tähän kuvaan. Niiden suhteellisen alhaiset kustannukset, pieni jalanjälki ja joustava ohjelmointi antavat tehtaiden automatisoida yksittäisiä prosesseja tai loppupäästä loppuun -työvirtoja ilman perinteisten robotiikkasolujen multimiljoonakustannuksia. Tämä joustavuus sopii hyvin Yhdysvaltojen tuotannon todellisuuteen, jossa monissa toiminnassa on korkeampi sekoitus ja matalampi volyymi (prototyyppi, mukautettu koneistus, nopea käännösvalmistus) verrattuna erittäin korkean volyymin, yhden tuotteen linjoihin, jotka ovat yleisempiä offshore-megatehtaissa.

On mahdotonta puhua automaatiosta mainitsematta Kiinaa. IFR:n tiedot osoittavat, että Kiina edustaa 54 %:ia globaaleista käyttöönotoista, 295 000 teollisuusrobottia asennettiin vuonna 2024, korkein vuosittainen määrä koskaan. Vertailun vuoksi Yhdysvallat on pienempi, mutta nopeasti kasvava markkina. Kontrasti on hyödyllinen: Kiina nojaa automaatioon massiivisen mittakaavan ja tuotannon lisäämiseksi; Yhdysvaltain valmistajat käyttävät yhä enemmän cobotteja tehden paikallisen tuotannon taloudellisesti kannattavaksi korkeampien työvoimakustannusten huolimatta.

Tekoäly avaa oven pienemmille tehtaille

Monien vuosien ajan este automaatiolle “tehtaalla vieressä” ei ollut pelkästään kustannus, vaan monimutkaisuus. Ohjelmointi teollisuusroboteille vaati aikaisemmin erikoistuneita taitoja ja pitkiä komissiokausia. Tämä muuttuu nopeasti.

Tutkimustuloksia insinööritieteessä aiheesta tekoälyä parantavat yhteistyössä toimivat robotit, kuvaavat, miten cobotit yhdistettynä tekoälyyn, koneoppimiseen ja älykkäisiin antureihin mahdollistavat turvallisemman, sopeutuvamman ja enemmän ihmiskeskeisen automaation. Tekoälyohjatut cobotit voivat vähentää sykliaikoja, parantaa tuotteen laatua ja tukea sopeutuvaa valmistusta eri aloilla, kuten autoteollisuudessa ja logistiikassa, samalla kun turvallisuusominaisuudet, kuten voimanrajoitus ja nopeuden ja erottelun seuranta, tekevät lähellä olevan ihmisen ja robotin yhteistyön mahdolliseksi kiireisillä tehtaan lattioilla.

Käytännössä tekoälyä käytetään parantamaan cobotteja konkreettisilla tavoilla: visuaaliohjattu pick-and-place, ennakoinen ylläpito, dynaaminen reitinhaku ja paljon muuta. Nämä parannukset vievät perinteiset cobottien hyödyt (joustavuus, helppo käyttöönotto) korkeammalle suorituskyvylle ja luotettavuudelle. Sen sijaan, että kovakoodatut rutinit, valmistajat saavat järjestelmiä, jotka voivat oppia esimerkin kautta, sopeutua osien vaihteluihin ja reagoida muuttuviin tuotantosuunnitelmiin.

Tämä muutos näkyy markkinatilastoissa. Allied Market Research arvioi, että maailmanlaajuinen yhteistyörobotti-markkinan koko oli noin 1,4 miljardia dollaria vuonna 2022 ja saattaa kasvaa 27,4 miljardiin dollariin vuoteen 2032 mennessä, mikä osoittaa yli 30 %:n vuotuista kasvua. Tämä traektoria johtuu suurelta osin pienemmän ja keskikokoisen valmistajien omaksumasta käytöstä, jotka aikaisemmin kokivat robotit liian kalliiksi tai vaikeiksi integroida.

Tärkeää on, että nämä investoinnit nähdään yhä enemmän työvoiman monistajina, eivät työvoiman korvaajina. IBM viittaa tutkimukseen, joka osoittaa, että tekoäly ja koneoppiminen voivat lisätä työvoiman tuottavuutta 37 %:lla vuoteen 2025 mennessä, ja korostaa, miten yhteistyössä toimivat robotit ja tekoälytyökalut voivat ottaa hoitoonsa toistuvat tehtävät, kun taas työntekijät kehittävät taitojaan arvokkaampiin rooleihin.

Toisin sanoen, tekoälykäyttöiset cobotit laajentavat sekä automaation kykyä että saatavuutta, sekä teknisesti että taloudellisesti, sellaisille tehtaille, jotka muodostavat paikallisen valmistusympäristön.

Tulevaisuus rakennetaan ihmisten ja automaation ympärille

Cobottien leviäminen pienemmille Yhdysvaltain tehtaille merkitsee laajempaa käännekohtaa. Automaatio ei ole enää rajoitettu vain suurimpiin tai pääomittaisiin valmistajiin. Se on muodostumassa standardityökaluksi työpajoille, jotka pitävät yhdysvaltalaisen teollisuuden pyörät pyörimässä.

On sivustapuilla, olkoon tavoitteena pysyä mukana kysynnän kasvussa, uudelleen sijoittaa tuotantoa tai turvata liiketoiminnan tulevaisuus työvoiman epävakauden vastaan, cobotit nousevat käytännölliseksi ja yhä välttämättömämmäksi osaksi työkalupakkaa. Ja kun tekoälyjärjestelmät kypsyvät, heidän roolinsa tehtaan lattioilla on valmis laajenemaan entisestään.

Mutta kaikki tämä teknologia ei merkitse mitään, jos unohtaa ihmiset sen takana.

Parhaat valmistajat, joita olen tavannut, kohdeltavat automaatiota investointina ihmisiin. He kouluttavat työntekijöitä käyttämään sitä, ottavat heidät mukaan asetukseen ja ohjelmointiin, ja tekevät heistä sidosryhmän prosessissa. Kun ihmiset tuntevat omistajuuden koneisiin, joilla he työskentelevät, tapahtuu taika. Tuottavuus nousee, kyllä, mutta myös moraali. Turvallisuus paranee; henkilöstön vaihtuvuus laskee. Yhtäkkiä taitopula ei näytä yhtä ylittämättömältä, koska itse työ on kehittynyt.

Tämä on, mitä tarkoitan ihmiskeskeisellä automaatiolla: rakentaa ympäristö, jossa teknologia vahvistaa ihmisen luovuutta, arviointikykyä ja hyvinvointia, sen sijaan, että optimoi ihmiset prosessista pois. Kun yritykset uudelleen sijoittavat tuotantoa, digitaalisiin työvoimainvestointeihin on liitettävä todellinen uudelleenkoulutus ja taitojen kehittäminen, jotta voidaan lukita automaation täysi arvo. Tulevaisuus on sellainen, jossa ihmiset ja koneet työskentelevät rinnakkain tavalla, joka kohottaa molempia.

Monille valmistajille merkittävin muutos, joka on meneillään, on kulttuurinen, ei tekninen. Robotit eivät enää nähdä uhkana työpaikoille, vaan kumppaneina, jotka auttavat tiimejä tekemään enemmän kyvyillä, joita heillä on. Aikakaudella, joka on määritelty työvoimapulalla ja toimitusketjun uudelleenkalibroinnilla, tämä kumppanuus muuttaa, miten ja missä asioita valmistetaan Amerikassa.

Minä henkilökohtaisesti en malta odottaa, miten tulevaisuus on tehty.