Peran Robot Industri dalam Meningkatkan Kualitas dan Efisiensi Produksi

Pengertian Robot Industri

Robot industri merupakan salah satu inovasi yang telah dikembangkan untuk mengotomatisasi tugas-tugas produksi yang intensif, seperti yang dibutuhkan dalam bidang perakitan yang terus bergerak. Sebagai robot yang memiliki ukuran besar dan berat, mereka ditempatkan secara tetap di dalam pabrik industri, dan semua tugas dan proses pekerja lainnya diatur mengelilingi mereka. Karakteristik robot industri akan bervariasi sesuai dengan pabrikan, kebutuhan, dan skenario penempatannya. Umumnya, robot industri tidak memiliki bentuk yang menyerupai manusia (non-humanoid), meskipun mereka mampu meniru gerakan dan perilaku manusia dengan kekuatan, presisi, dan kecepatan mesin. Menurut standar internasional ISO 8373:2012, definisi robot industri adalah manipulator multifungsi, dapat diprogram ulang, dikontrol secara otomatis, dapat diprogram dalam tiga sumbu atau lebih yang dapat diperbaiki di satu area atau bergerak untuk digunakan dalam aplikasi otomasi industri.

Definisi sistem robot industri telah mengalami perkembangan pesat dalam beberapa tahun terakhir. Untuk memahami apa itu robot industri, perubahan dari awalnya hingga saat ini perlu dipertimbangkan. Pada awalnya, robot industri dianggap sebagai mesin yang mampu melakukan gerakan berulang dan statis tertentu. Namun, seiring kemajuan teknologi, semakin kompleks membedakan antara robot industri, robot layanan, dan batasan area kerja mereka. Dalam laporan World Robotics 2021, klasifikasi antara robot industri dan robot layanan ditentukan berdasarkan aplikasi yang dimaksudkan. Robot industri adalah robot yang "digunakan dalam aplikasi otomasi industri", sedangkan robot layanan "melakukan tugas yang berguna bagi manusia atau peralatan, tanpa mencakup aplikasi otomasi industri".

Faktanya, dalam industri saat ini terdapat skenario di mana robot dan manusia perlu berbagi ruang dan tugas, sehingga batasan robot industri tidak lagi bersifat kaku. Lebih sering lagi, kita menemui robot layanan yang bekerja dalam aplikasi industri sesuai dengan definisi yang ada. Dalam era Industri 4.0, robot kolaboratif memainkan peran yang sangat penting. Saat ini, pembicaraan tentang robotika kolaboratif tidak bisa terlepas dari pengembangan sistem robot industri sebelumnya dan perjalanan mereka menuju solusi otomasi cerdas yang didasarkan pada interaksi manusia.
 

Jenis-Jenis Robot Industri

Berikut ini adalah jenis-jenis dari robot industri.

1.    Robot Cartesian
Robot Cartesian yang disebut juga robot linier adalah robot industri yang bekerja pada tiga sumbu linier yang menggunakan sistem Koordinat Kartesius (X, Y, dan Z), artinya mereka bergerak dalam garis lurus pada sumbu 3 (atas dan bawah). bawah, masuk dan keluar, dan sisi ke sisi). Robot Cartesian adalah pilihan populer karena sangat fleksibel dalam konfigurasinya, memberi pengguna kemampuan untuk menyesuaikan kecepatan, presisi, panjang goresan, dan ukuran robot. Robot Cartesian adalah salah satu jenis robot yang paling umum digunakan untuk aplikasi industri dan sering digunakan untuk mesin CNC dan pencetakan 3D.

2.    Robot SCARA
SCARA adalah singkatan dari Selective Compliance Assembly Robot Arm atau Lengan Robot Artikulasi Kepatuhan Selektif. Robot SCARA berfungsi pada 3 sumbu (X, Y, dan Z) dan memiliki gerak putar juga. Robot SCARA unggul dalam gerakan lateral dan umumnya bergerak lebih cepat dan memiliki integrasi yang lebih mudah daripada Robot Cartesian. Biasanya, robot SCARA digunakan untuk perakitan dan pembuatan palet, serta aplikasi bio-med.

3.    Robot Artikulasi
Gerakan dan konfigurasi mekanik Articulated Robots sangat mirip dengan lengan manusia. Lengan dipasang ke alas dengan sambungan puntir. Lengan itu sendiri dapat menampilkan mulai dari dua sambungan putar hingga sepuluh sambungan putar yang bertindak sebagai sumbu, dengan setiap sambungan atau sumbu tambahan memungkinkan tingkat gerakan yang lebih besar. Sebagian besar Robot Artikulasi menggunakan empat atau enam sumbu. Aplikasi umum untuk Robot Artikulasi adalah perakitan, pengelasan busur, penanganan material, perawatan mesin, dan pengemasan.

4.    Robot Silinder
Robot Silinder memiliki sambungan putar di pangkalan dan sambungan prismatik untuk menghubungkan tautan. Robot memiliki selubung kerja berbentuk silinder, yang dicapai dengan poros berputar dan lengan yang dapat diperpanjang yang bergerak dalam gerakan vertikal dan geser. Robot Silinder sering digunakan di ruang kerja yang sempit untuk aplikasi perakitan sederhana, perawatan mesin, atau pelapisan karena desainnya yang ringkas.

5.    Robot Delta
Robot Delta, atau robot paralel, memiliki tiga lengan yang terhubung ke satu pangkalan, yang dipasang di atas ruang kerja. Robot Delta bekerja dalam bentuk kubah dan dapat bergerak dengan halus dan tepat pada kecepatan tinggi karena setiap sambungan dari efektor ujung dikendalikan langsung oleh ketiga lengan. Robot Delta sering digunakan untuk aplikasi pick and place cepat di industri makanan, farmasi, dan elektronik.

6.    Robot Polar
Robot Polar, atau robot bola, memiliki lengan dengan dua sambungan putar dan satu sambungan linier yang terhubung ke alas dengan sambungan memutar. Sumbu robot bekerja sama untuk membentuk koordinat kutub, yang memungkinkan robot memiliki selubung kerja berbentuk bola. Robot Polar dikreditkan sebagai salah satu jenis robot industri pertama yang pernah dikembangkan. Robot kutub biasanya digunakan untuk die casting, injection molding, pengelasan, dan penanganan material.

7.    Robot Kolaborasi
Robot kolaborasi adalah robot yang dapat berinteraksi secara langsung dan aman dengan manusia dalam ruang kerja bersama. Ada banyak jenis dan merek robot kolaboratif di pasaran. Robot ini biasanya digunakan untuk pick and place, palletizing, pemeriksaan kualitas, dan perawatan mesin.
 

Aplikasi Robot Industri

Mari kita lihat berbagai aplikasi robot industri dan jenis robot yang digunakan pada masing-masing aplikasi robot industri:

1.    Perakitan dan Pembagian Robot
Dalam proses manufaktur, terdapat kebutuhan untuk merakit bagian-bagian kecil menjadi unit yang lebih besar. Sebelumnya, tugas perakitan semacam itu hanya dapat dilakukan oleh manusia yang mengandalkan ketangkasan, penglihatan, dan kecerdasan mereka. Namun, dengan kemajuan teknologi, robot yang mampu mengeluarkan zat pengikat menjadi relevan dalam konteks ini. Hal ini disebabkan oleh banyaknya proses perakitan yang membutuhkan penggunaan perekat.

Robot yang dapat mengeluarkan zat pengikat ini memungkinkan efisiensi yang lebih tinggi dalam perakitan karena mereka dapat melakukan tugas tersebut dengan kecepatan dan ketelitian yang konsisten. Selain itu, penggunaan robot dalam proses perakitan juga mengurangi risiko kesalahan manusia dan dapat meningkatkan kualitas serta konsistensi produk yang dihasilkan.

2.    Casting dan Moulding Robot
Pengecoran dan pembentukan (moulding) adalah proses penting dalam manufaktur yang digunakan untuk membentuk benda logam dan plastik sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Dalam pengecoran, logam cair atau bahan plastik cair diinjeksikan ke dalam cetakan (die) atau rongga yang telah dibentuk sebelumnya. Proses ini memungkinkan pembuatan berbagai macam komponen dan produk dengan presisi yang tinggi.

Pada proses pengecoran, terdapat beberapa jenis robot yang digunakan untuk otomatisasi dan meningkatkan efisiensi. Robot die-casting digunakan dalam pengecoran logam, di mana robot ini bertugas menginjeksikan logam cair ke dalam cetakan dan membantu dalam proses pemrosesan berulang dengan akurasi yang tinggi. Robot cetakan injeksi digunakan dalam pengecoran plastik, di mana mereka memasukkan bahan plastik cair ke dalam cetakan dan mengontrol siklus pengecoran.

3.    Robot Pembersih
Pemeliharaan kebersihan dan sanitasi fasilitas industri merupakan aspek penting dalam menjaga kualitas produk yang dihasilkan serta menjaga kesehatan dan keselamatan para pekerja di lingkungan tersebut. Namun, tugas membersihkan fasilitas industri dapat menjadi pekerjaan yang memakan waktu dan seringkali perlu diulang secara rutin. Untuk mengatasi tantangan ini, penggunaan robot pembersih, robot desinfeksi, dan robot vaksin dalam industri telah menjadi solusi yang efektif.

Robot pembersih dirancang khusus untuk membersihkan area fasilitas industri dengan cepat dan efisien. Mereka dilengkapi dengan sistem pembersih, seperti sikat, penyemprot air, atau penyedot debu, yang memungkinkan mereka membersihkan permukaan yang luas dan menghilangkan kotoran, debu, atau limbah lainnya. Robot pembersih ini dapat diprogram untuk menjalankan rute pembersihan yang ditentukan dan secara otomatis melakukan tugas membersihkan dengan konsistensi dan presisi.

4.    Handling dan Picking Robot
Dalam operasi gudang dan logistik, ada kebutuhan untuk memindahkan barang-barang dari satu lokasi ke lokasi lainnya, baik itu dalam gudang maupun saat memenuhi pesanan pelanggan. Untuk menjawab kebutuhan tersebut, digunakanlah robot penanganan dan pengambilan yang bertugas untuk memindahkan benda-benda secara efisien dan akurat.

Robot penanganan material adalah jenis robot yang dirancang khusus untuk memindahkan dan mengangkat benda-benda dengan berat yang bervariasi. Mereka dilengkapi dengan perangkat seperti tangan robotik, cakram pengangkat, atau konveyor yang memungkinkan mereka mengangkat, memindahkan, dan menempatkan barang dengan presisi tinggi. Robot ini umumnya digunakan dalam operasi gudang dan manufaktur untuk mengoptimalkan aliran material dan mengurangi beban kerja manusia.

Selain itu, ada juga robot pengambilan pesanan yang berperan dalam proses pemrosesan pesanan e-commerce. Robot ini dapat mengambil produk yang diperlukan untuk setiap pesanan dan menempatkannya dalam wadah pengiriman dengan efisiensi tinggi. Mereka mampu beroperasi secara mandiri dan bekerja sama dengan sistem manajemen inventaris untuk memastikan produk yang tepat diambil dan dikemas dengan benar untuk pengiriman.

5.    Robot Logistik dan Penyimpanan
Dalam industri logistik dan penyimpanan terdapat berbagai operasi yang dapat diotomatisasi menggunakan robot untuk meningkatkan efisiensi dan kecepatan. Beberapa operasi tersebut meliputi pengambilan pesanan, pengepakan, penyortiran, pelabelan, dan transportasi barang.

Pertama, pengambilan pesanan merupakan proses dimana robot digunakan untuk mengambil produk atau barang yang dipesan oleh pelanggan. Kemudian, pengepakan juga dapat dilakukan secara otomatis menggunakan robot. Selanjutnya, robot juga dapat digunakan dalam operasi penyortiran barang. Robot penyortir dilengkapi dengan sensor dan sistem pengenalan objek yang memungkinkan mereka mengenali dan mengarahkan barang ke lokasi yang tepat.  Pelabelan juga merupakan operasi yang dapat diotomatisasi menggunakan robot. Robot pelabel dapat diberi program untuk menempelkan label pada produk atau kemasan dengan akurat dan konsisten. Terakhir, robot logistik juga dapat digunakan dalam transportasi barang.

6.    Robot Inspeksi dan Kontrol Kualitas
Robot inspeksi dan kontrol kualitas memiliki peran penting dalam memastikan bahwa produk memenuhi standar kualitas yang ditetapkan. Kontrol kualitas yang tidak memadai dapat mengakibatkan masalah serius, bahkan dapat membahayakan keselamatan pengguna. Dalam banyak kasus, pemeriksaan yang dilakukan oleh manusia memiliki tingkat akurasi sekitar 80%. Meskipun manusia memiliki kemampuan untuk melakukan pemeriksaan visual, mereka rentan terhadap kelelahan, kesalahan, dan penurunan konsentrasi yang dapat mengurangi akurasi pemeriksaan.

Di sinilah peran robot inspeksi menjadi penting. Dengan menggunakan teknologi vision atau penglihatan, robot inspeksi dapat mengidentifikasi dan memeriksa berbagai kualitas dengan tingkat akurasi yang lebih tinggi. Misalnya, mereka dapat mendeteksi adanya retakan atau kerusakan pada produk, mengukur dimensi dengan presisi tinggi, dan memastikan keseragaman lapisan atau penyelesaian permukaan.

7.    Mesin dan Robot Pemotong
Di lingkungan bengkel manufaktur atau alat mesin, mesin dan robot pemotong memiliki peran penting dalam meningkatkan efisiensi dan akurasi dalam berbagai tugas pemotongan. Mereka mengotomatiskan proses-proses berulang yang sebelumnya dilakukan oleh tangan manusia, mempercepat produksi dan mengurangi risiko kesalahan.
Robot perawatan mesin adalah contoh penggunaan robot dalam menangani benda kerja di dalam peralatan mesin. Mereka dapat secara otomatis memuat dan melepaskan benda kerja ke dan dari mesin, mengoptimalkan waktu siklus, dan memungkinkan operasi mesin berjalan tanpa intervensi manusia secara terus-menerus. Hal ini membantu mengurangi kebutuhan akan tenaga kerja manusia dan meningkatkan efisiensi produksi.

Robot penggilingan juga berperan dalam otomatisasi CNC (Computer Numerical Control). Mereka memungkinkan penggantian alat secara otomatis, mempersingkat waktu pergantian alat, dan memungkinkan operasi pemotongan berjalan tanpa pengawasan manusia yang konstan. Dengan bantuan robot penggilingan, proses pemotongan yang kompleks dan presisi tinggi dapat dilakukan dengan akurasi yang lebih tinggi dan dalam waktu yang lebih singkat.

8.    Robot Pengecatan dan Pelapisan
Robot industri sangat cocok untuk tugas pengecatan dan pelapisan karena memiliki keunggulan dalam konsistensi, presisi, dan kecepatan. Mereka dilengkapi dengan sistem kontrol yang canggih dan dapat diprogram untuk menerapkan cat atau pelapis dengan ketelitian yang tinggi, menghasilkan hasil yang seragam dan kualitas yang tinggi secara konsisten.

Selain itu, robot juga dapat menangani tugas-tugas pengecatan dan pelapisan yang memerlukan akses yang sulit atau berbahaya bagi pekerja manusia. Mereka dapat mengoperasikan alat pengecatan dan pelapisan di lingkungan yang mungkin tidak aman bagi manusia, seperti dalam lingkungan yang berdebu, beracun, atau dengan temperatur yang ekstrem.

9.    Robot Pengepakan dan Paletisasi
Robot pengemasan dapat bekerja secara mandiri dalam memproduksi kotak-kotak dalam berbagai ukuran sesuai dengan kebutuhan. Mereka dapat mengambil barang-barang dari conveyor atau area penyimpanan dan mengemasnya dengan cepat dan presisi. Robot ini dapat dilengkapi dengan perangkat pengukur dan sensor untuk memastikan bahwa barang-barang dikemas dengan benar dan sesuai dengan persyaratan pengepakan yang ditentukan.
Selain itu, robot pembuat palet juga digunakan untuk menumpuk kotak-kotak dan wadah-wadah dengan rapi dan efisien di atas palet. Robot ini mampu mengangkat dan memindahkan barang-barang dengan kecepatan dan presisi yang tinggi, sehingga membantu mengoptimalkan ruang penyimpanan dan memaksimalkan kapasitas palet.

10.    Robot Solder
Robot solder merupakan teknologi yang banyak digunakan dalam sektor elektronik konsumen dan komersial. Mereka juga dapat ditemukan di pabrik manufaktur otomotif, industri luar angkasa, dan perangkat medis. Dalam proses penyolderan, robot solder memiliki peran krusial dalam menyambungkan komponen-komponen elektronik dengan menggunakan logam solder. Karena aplikasi penyolderan memiliki tapak yang kecil, pabrikan menggunakan berbagai robot untuk melakukan tugas ini. Beberapa jenis robot yang biasa digunakan dalam aplikasi penyolderan: Cartesian, sSCARA, Six-axis.
 

Masa Depan Robot Industri

Meskipun aplikasi dan jenis robot industri yang paling umum sebelumnya terfokus pada struktur mekanis, pada saat ini robot lebih berperan sebagai pengumpul data. Generasi robot sebelumnya beroperasi terpisah dari dunia kerja manusia, namun sekarang mereka dapat diintegrasikan ke dalam pekerjaan.

Dulu, robot diminta untuk melakukan tugas yang sangat spesifik, biasanya di lokasi tetap. Namun, perkembangan aplikasi robot industri kolaboratif telah membawa perubahan dramatis. Hal ini dimungkinkan oleh adanya sensor yang mampu mengenali lingkungan sekitarnya yang memengaruhi bentuk dan fungsionalitas robot. Saat ini, robot industri kolaboratif atau co-bot, bekerja sama dengan operator pabrik dan melaksanakan sebagian kecil dari tugas yang biasanya dilakukan oleh pekerja manusia. Sensor yang berkembang pesat memungkinkan mereka beroperasi di lingkungan yang melibatkan manusia dan mengumpulkan informasi tentang lingkungan tersebut. Dengan demikian, kita dapat mengumpulkan data pada setiap langkah proses manufaktur untuk melakukan pelacakan yang lengkap dan melakukan analisis data terperinci untuk membuat keputusan yang lebih baik di masa depan.

Kemajuan dalam teknologi robotika juga telah memungkinkan penggunaan robot yang tidak hanya terbatas pada lantai pabrik, tetapi juga dapat menjadi mobile dan otonom untuk aplikasi baru, seperti di sektor ritel. Pada tahun 2019, robot otonom telah mengambil alih beberapa tugas di toko kelontong dengan diperkenalkannya robot Badger Technologies oleh Ahold Delhaize. Robot ini dirancang untuk meningkatkan operasi toko. Dilengkapi dengan berbagai sensor, sistem navigasi, dan kamera, robot ini dapat bergerak di sepanjang lorong toko bersama dengan karyawan dan pelanggan untuk memindai lantai dari kondisi berbahaya seperti tumpahan. Selain itu, robot ini juga bertanggung jawab untuk memeriksa stok yang hilang, kesalahan harga, atau penyimpanan yang salah. Di masa depan, robot otonom akan bekerja di berbagai aspek ritel, termasuk gudang dan pengiriman.

Di industri lainnya, seperti pertanian, drone dapat digunakan untuk memeriksa lapangan dan mendeteksi kekurangan tanaman. Mereka dapat menganalisis tingkat air dan kekeringan, serta menentukan tingkat kematangan produk pertanian. Robot bergerak dan drone juga digunakan untuk memantau jaringan pipa minyak, gas, dan sistem transmisi listrik. Mereka melakukan pemeriksaan rutin dan mencari tanda-tanda kebutuhan perawatan, sehingga memungkinkan tim pemeliharaan bekerja secara efisien.

Secara keseluruhan, robot masih bertugas melakukan tugas-tugas rutin, monoton, dan berulang yang biasanya kurang disukai oleh karyawan, sambil menyediakan data berharga untuk meningkatkan operasi. Tanpa adanya sensor dan kemajuan teknologi lainnya, semua ini tidak akan tercapai. Kecerdasan buatan juga merupakan bagian penting dari pembahasan ini. Kecerdasan buatan akan membentuk kemampuan teknologi robotik di masa depan, tetapi perkembangannya masih membutuhkan waktu sekitar satu dekade. Sementara itu, kecerdasan buatan dapat membantu perusahaan mengelola populasi robot yang melakukan tugas yang sama, dan menyediakan data tersebut ke pusat pengolahan data, yang selanjutnya dapat digunakan untuk membuat seluruh jaringan robot menjadi lebih cerdas dan efisien.

Dalam industri robotika, kesuksesan mencapai tingkat eksponensial. Ini mendorong adopsi teknologi yang berkembang pesat dalam industri terkait ke dalam robot. Meskipun sulit untuk mendorong inovasi teknologi dalam suatu industri tertentu, dengan mengadopsi teknologi dari industri lain, peluang inovasi menjadi tak terbatas. Industri robotika masih berada pada awal perkembangannya.
 

Keuntungan Robot Industri

1.    Kualitas dan konsistensi yang lebih baik
Robot industri dapat memberikan tingkat kualitas produksi yang lebih baik dan konsistensi yang lebih tinggi. Mereka mampu melakukan tugas dengan presisi dan reliabilitas yang tinggi, serta dapat memantau proses secara real-time untuk meningkatkan pemeliharaan preventif.

2.    Produktivitas dan throughput maksimum
Penggunaan robot industri meningkatkan kecepatan proses manufaktur dan memungkinkan operasi yang berkelanjutan 24/7. Robot tidak memerlukan waktu istirahat atau pergantian shift, sehingga memaksimalkan output produksi dan mengurangi waktu siklus.

3.    Keamanan yang lebih baik
Dengan menggunakan robot untuk tugas berulang, risiko cedera bagi pekerja dapat dikurangi. Robot dapat bekerja di lingkungan yang berbahaya atau tidak bersahabat bagi manusia, dan supervisor dapat memantau proses secara online atau dari jarak jauh untuk menjaga keamanan.

4.    Mengurangi biaya tenaga kerja langsung
Penggunaan robot industri dapat mengurangi biaya tenaga kerja langsung. Meskipun investasi awal yang diperlukan untuk memperoleh dan mengintegrasikan robot bisa besar, dalam jangka panjang, robot dapat menggantikan pekerjaan repetitif dan mengalokasikan sumber daya manusia ke tugas yang lebih kompleks dan bernilai tambah.

5.    Menjaga manufaktur
Penggunaan robot industri tidak selalu berarti menggantikan pekerja manusia sepenuhnya. Robot dapat bekerja sama dengan pekerja manusia, memungkinkan penggunaan keahlian manusia dalam tugas yang memerlukan pemikiran intuitif dan kreatif. Dengan demikian, penggunaan robot dapat membantu menjaga industri manufaktur dengan meningkatkan efisiensi.
 

Kerugian Robot Industri

1.    Investasi awal yang tinggi
Pengadaan robot industri umumnya membutuhkan investasi awal yang besar. Selama proses pengambilan keputusan, penting untuk mempertimbangkan semua biaya terkait dengan pembelian robot, termasuk biaya instalasi dan konfigurasi. Selain itu, perlu dipertimbangkan kemungkinan modifikasi robot di masa depan jika ada perubahan dalam kebutuhan operasional.

2.    Keterbatasan keahlian
Pengoperasian, pemeliharaan, dan pemrograman robot industri membutuhkan keterampilan khusus yang tidak selalu mudah ditemukan. Meskipun jumlah orang dengan keahlian ini terus bertambah, ketersediaannya masih terbatas. Oleh karena itu, penting untuk mempertimbangkan kebutuhan sumber daya manusia yang diperlukan untuk mengelola dan mengoperasikan robot, baik dengan merekrut tenaga kerja baru yang terampil atau melatih karyawan yang ada.

3.    Biaya berkelanjutan
Selain biaya investasi awal, penggunaan robot industri juga memiliki biaya berkelanjutan. Ini termasuk biaya pemeliharaan dan perawatan rutin untuk menjaga kinerja optimal robot. Selain itu, penting juga untuk mempertimbangkan biaya keamanan siber untuk melindungi robot dan sistem terhubung dari potensi ancaman keamanan.
 

Kesimpulan

Robot industri merupakan salah satu inovasi yang telah dikembangkan untuk mengotomatisasi tugas-tugas produksi yang intensif, seperti yang dibutuhkan dalam bidang perakitan yang terus bergerak. Robot ini membantu dalam proses produksi dalam industri. Terdapat berbagai jenis robot industri seperti robot perakitan dan logistik. Disamping kelebihannya robot industri juga memiliki kelemahan seperti keterbatasan keahlian dan investasi awal tinggi.