Novi sociološki i tehnološki uvjeti u 21. stoljeću nalažu primjenu modernih proizvodnih tehnologija temeljenih na zamjeni ljudskog rada strojevima

A gdje smo mi u tome?

Roboti su strojevi koji po svojim radnim karakteristikama mogu u raznim djelatnostima preuzeti najviše poslova koji su suviše složeni za klasičnu mehanizaciju i automatizaciju. Zato je robotika postala svojevrsni tehnološki imperativ povratka proizvodnji. To znači da je budućnost proizvodnje u 21. stoljeću više neće ovisiti isključivo o ljudskoj radnoj snazi i to treba jasno istaknuti. Proizvodit će strojevi, ali to ne znači i manje posla za ljude. Neki od danas najtraženijih poslova prije samo petnaestak godina nisu ni postojali. Ispravan način razumijevanja budućnosti je stvaranje novih, dr

Smanjivanjem profitnih margina i gubitaka koji nastaju uslijed dislokacije proizvodnje u zemlje s niskom cijenom rada kao što su Kina ili Indija, industrijski razvijene zemlje počinju vraćati proizvodnju u svoje domaće tvornice.

Projekcija stope rasta/pada radne populacije, 1950 - 2050

Istraživanja:
(http://ec.europa.eu/economy_finance/articles/eu_economic_situation/pdf/2012/2012-02-23-interim-forecast_en.pdf
http://epp.eurostat.ec.europa.eu/statistics_explained/index.php/Employment_statistics,
http://www.un.org/esa/population/publications/longrange2/WorldPop2300final.pdf,
http://www.bls.gov/opub/mlr/2012/01/art3full.pdf, http://bls.gov/news.release/ecopro.t01.htm)

Okrivljeni za napredak
Gubitak radnih mjesta nije izravno povezan s robotikom. Globalizacija i tehnologijski razvoj značajno su promijenili ekonomske, kulturne, proizvodne i političke značajke modernog društva. Proizvodnja dobara, kao osnova stvaranja nove vrijednosti, suočava se s potpuno novim tehnološkim, sociološkim, demografskim i ekonomskim izazovima. U tom kontekstu, tržište zahtijeva brzu reakciju na nepredvidljive okolnosti, nalažući fleksibilnost i agilnost poduzeća. Istodobno se postavljaju sve oštriji zahtjevi kvalitete, sigurnosni i ekološki propisi, potičući unapređenje tehnologije prema kriterijima održivosti. Ovaj scenarij jasno predstavlja dramatičan pomak u proizvodnji i suvremenoj ekonomiji jer jedino potpuno nove tehnologije, odnosno novi prilagodljivi, evolutivni samoorganizirajući strojevi i proizvodni sustavi mogu u budućnosti kvalitetno poduprijeti očekivani razvoj ljudskog društva u većini njegovih djelatnosti. Stoga će neizbježno doći do smanjivanja broja zaposlenih u neposrednoj proizvodnji dobara, ali i u drugim djelatnostima jer neposredni ljudski rad više neće zadovoljavati zahtjeve suvremene proizvodnje. To potkrepljuju brojna istraživanja koja pokazuju da će se do 2050. godine radna populacija smanjiti za najmanje 16%, no stvarne brojke bit će mnogo veće.

Sličan scenarij već se dogodio u poljoprivredi. Početkom prošlog stoljeća u proizvodnju hrane bilo je uključeno oko 70% europskog stanovništva. Uslijed tehnološkog razvoja danas je taj postotak značajno manji i iznosi samo 3%. Slično će se dogoditi u industrijskoj proizvodnji. Proizvodnost će rasti, a zaposlenost u proizvodnji će padati.
Tu je najvažniji tehnološki odgovor robotika, prepoznana kao ključna znanost 21. stoljeća. Poznato je da roboti smanjuju proizvodne troškove, poboljšavaju kvalitetu proizvoda i uvjete rada, te smanjuju rasipanje resursa. Robotika i mehatronika šire se i na druge inženjerske i neinženjerske znanosti, nudeći nove mogućnosti proizvodnje i primjenu tehnike u svakodnevnom životu. Očekuje se da će robotika u 21. stoljeću imati presudan utjecaj na društveni i ekonomski razvoj, veći nego što je računalna tehnologija odigrala u prošlom stoljeću.


Ključna pitanja zanemarena u Hrvatskoj
Robotika je strateški odgovor na moderno doba, što znači da se bez robota neće moći proizvoditi u budućnosti. Stoga ne smijemo biti iznenađeni gubitkom radnih mjesta u industriji već gubitkom industrije zbog tehnologijskog zaostajanje. Jasno je da takve predikcije otvaraju niz etičkih i socijalnih, ali i pravnih i ekonomskih pitanja povezanih s temeljnim civilizacijskim promjenama koje nas očekuju: od gubitka uobičajenih radnih mjesta do prihvaćanja inteligentnih strojeva u svoju zajednicu. U slučaju poljoprivrede tranzicija je u 20. stoljeću bila donekle jednostavna jer se paralelno razvijala industrijska proizvodnja pa se je većina seoske radne snage sa zemlje prebacivala u tvornice. Danas je situacija kudikamo složenija pa traži složene i temeljite društvene promjene. Konvencionalna ekonomska filozofija stalnog rasta, monopolizirane kontrole i distribucije kapitala nadalje nije održiva pa se bez odgovarajućih promjena neće moći stvarati nove ekonomske forme, nove djelatnosti ni odgovarajuća radna mjesta. To su ključna pitanja s kojima se bavi razvijeni svijet, a gdje smo mi u tome?



Europska je zajednica već godinama svjesna spomenutih trendova te je razvoj robotike, uz energetiku i transport, proglasila dugoročnim strateškim prioritetom. Sukladno tomu, strategija razvoja robotike u EU razrađena je u koordinaciji EUROP (European Robotics Technology Platform - http://www.robotics-platform.eu) i CARE (Coordination Action for Robotics in Europe - http://www.robotics-platform.eu/cms/index.php?idcat=39), uz sudjelovanje svih vodećih europskih proizvođača, instituta i znanstvenika uključujući i naše predstavnike. Slijedeći postavljene ciljeve Europska komisija financira istraživačke i razvojne robotske projekte s oko 100.000.000 eura godišnje. Slično je i u drugim tehnološki razvijenim zemljama - Japan ulaže 150.000.000 US dolara, Južna Koreja 100.000.000, a SAD više od 500.000.000 US dolara godišnje. Predsjednik SAD-a Barack Obama osobnom je intervencijom u lipnju 2011. povećao ukupno financiranje istraživanja u robotici za 70.000.000 dolara.

Početkom prošlog stoljeća u proizvodnju hrane bilo je uključeno oko 70% europskog stanovništva. Uslijed tehnološkog razvoja danas je taj postotak iznosi samo 3%. Slično će se dogoditi u industrijskoj proizvodnji

Nova industrijska revolucija
Robotika je prekretnica u znanstvenom i tehnološkom smislu. Zahvaljujući razvoju metoda umjetne inteligencije, senzorike, računalstva, elektronike i drugih srodnih tehnologija, roboti se pretvaraju iz industrijskih strojeva u pametne, sveprisutne pomagače, šireći postupno primjenu u dosad nezamislive poslove u medicini, uslužnim djelatnostima, u kući itd. Roboti nam već prožimaju život mnogo više nego što smo svjesni. Zrakoplovi su danas potpuno robotizirani i ne bi mogli letjeti bez pomoći računala. Svjedočimo serijskoj proizvodnji automobila koji se sami parkiraju. Mnoge naprave u kući i uredu upravljane su putem složenih algoritama umjetne inteligencije. Već danas su na tržištu dostupni roboti koji čuvaju ili čiste kuću dok su njihovi vlasnici na poslu. U sjeni vodećih svjetskih laboratorija razvijaju se humanoidni roboti koji s izvjesnim razumijevanjem komuniciraju s okolinom i imitiraju naše ponašanje. Stupanj znanstvenog razvoja u području robotike jasno upućuje na to da će nam roboti u bliskoj budućnosti postati svakodnevni partneri poput računala i mobitela. No, roboti djeluju na nas i okolinu ne samo fizički aktivno, već intelektualno i emotivno. Naprimjer s robotom možemo igrati šah ili pak pričati viceve.



Naslov
tekst

Proizvodnja bez radnika
Zamjena ljudskog rada u neposrednoj industrijskoj proizvodnji je nezaustavljiv proces jer konvencionalne tehnologije više ne mogu konkurirati na globalnom tržištu. U nekim proizvodnim granama, npr. u automobilskoj i elektroničkoj industriji, ljudski je rad gotovo potpuno zamijenjen robotima. Ubrzani razvoj robotskih tehnologija širit će primjenu na sve složenije poslove kojima danas roboti još nisu dorasli. Taj proces ide sve brže pa ljudsko društvo traži temeljite promjene koje će otvoriti prostor za nove djelatnosti i poslove gdje će se ljudi zapošljavati u budućnosti. Takvo novo društvo trebalo bi biti bolje od današnjega jer naporan rad u industrijskim pogonima nije imanentan ljudskoj prirodi. Dok teške i monotone poslove obavljaju roboti mi ćemo se moći posvetiti kreativnim i čovjeku dostojnim zanimanjima.

Robot i cijena rada
Jedan od glavnih razloga za primjenu industrijske robotike je ekonomske prirode. Roboti ne obolijevaju, ne idu na godišnji odmor, ne štrajkaju, rade u mraku i ne umaraju se. Uz kvalitetne operacijske izvedbe, što čovjek teško može postići, robotski rad je značajno jeftiniji od ljudskoga, a svojom učinkovitošću robot može zamijeniti od dva do pet radnika.

Pretpostavimo da jedna prosječna robotska radna stanica može koštati oko 150.000 eura (robot i okolna tehnička prilagodba) i da takav robot nadoknađuje rad dvoje radnika u svakoj smjeni. Radi li se u dvije smjene onda robot mijenja ukupno četiri radnika. Ako je bruto plaća jednog radnika 1000 eura ukupni godišnji trošak za četiri radnika iznosi 48.000 eura. To znači da će se robot, uzimajući u obzir i pripadajuće troškove energije i održavanja, isplatiti za četiri godine. Nakon toga radit će samo uz materijalne i režijske troškove sve do umirovljenja. A roboti su vrlo dugovječni te obično i u najtežim uvjetima, kakvi su primjerice u proizvodnji automobila, rade bez posebnog održavanja i duže od 20 godina.

Prema kriterijima Europske komisije, zemlja veličine Hrvatske trebala bi imati najmanje 2000 robota. Procjenjuje se da je u Hrvatskoj instalirano tek oko 150, što znači da uvelike zaostajemo u tehnologijskom razvoju

Robotika i Hrvatska
Nažalost, Hrvatska je tehnološki nerazvijena zemlja. To je uza sve druge objektivne okolnosti ujedno i razlog propadanja proizvodnje. Tijekom posljednjih dvadeset godina nitko nije prepoznao koliko je bitno potaknuti tehnologijski razvoj kao jedan od strateških ciljeva. Osnivanje Hrvatskog tehnologijskog vijeća, Hrvatskog instituta za tehnologiju i agencije BICRO pokazalo je da oko toga postoje ideje, ali ne i politički konsenzus jer sredstva odobravana za projekte nisu ni izbliza dovoljna za ozbiljan pomak. Susjedne europske zemlje za slične agencije i tehnologijske projekte izdvajaju sto puta više novca.
Iako smo na Fakultetu strojarstva i brodogradnje, Sveučilišta u Zagrebu, zahvaljujući financiranjem iz međunarodnih i domaćih projekata (MZOŠ i HIT), izgradili zavidan robotski laboratorij s istraživačima na međunarodnoj razini, ukupna ulaganja, poglavito u ljude, nisu bila dovoljna da ozbiljnije potaknemo robotizaciju proizvodnje. U hrvatskoj industriji roboti se primjenjuju tek fragmentarno i to na vrlo jednostavnim poslovima rukovanja ili zavarivanja. Prema ekonomskim i demografskim kriterijima Europske komisije, zemlja veličine Hrvatske trebala bi imati najmanje 2000 robota. Podaci kojima raspolažem procjenjuju da ih je u Hrvatskoj instalirano tek oko 150, što znači da uvelike zaostajemo u tehnologijskom razvoju.


Robot i kirurgija, projekt RONNA


Predstojnik odjela neurokirurgije KBD doc. dr. sc. Darko Chudy i prof. Bojan Jerbić uz robot koji je instaliran u Kliničkoj bolnici Dubrava

Primjena robota u medicini danas je jedan od najvećih znanstveno-tehnologijskih izazova. Brojni veliki instituti i robotski laboratoriji u svijetu natječu se oko razvoja medicinske robotike. S jedne strane u pitanju su golemi pomaci u pogledu unapređenja medicinske prakse, a s druge sve povezano s medicinom donosi obilnu financijsku dobit. Zahvaljujući svojoj preciznosti i neosjetljivosti na umor i tremor robot može značajno pomoći pri izvođenju posebno delikatnih operativnih zahvata.

U početku će robot asistirati kirurgu u navođenju instrumenata, a u sljedećoj fazi sudjelovat će u izvedbi specifičnih zahvata. Namjera je osigurati intuitivnu interakciju robota s kirurgom te svojevrsno razumijevanje operativnog postupka

Zahvaljujući suradnji s prof. dr. sc. Gojkom Nikolićem, dugogodišnjim suradnikom FSB-a i doc. dr. sc. Darkom Chudyjem, predstojnikom odjela neurokirurgije Kliničke bolnice Dubrava, rodila se ideja da se jedan od glavnih problema neurokirurgije, a to je prostorna navigacija instrumenata, pokuša riješiti pomoću robota. Cijeli projekt radnog imena RONNA (Robotska NeuroNAvigacija) financirao je Hrvatski institut za tehnologiju, a osim Fakulteta strojarstva i brodogradnje u njemu je sudjelovala Klinička bolnica Dubrava i Hrvatski institut za istraživanje mozga. Sad je u tijeku druga godina istraživanja.
Robotika je danas na stupnju razvoja kad uistinu možemo stvarati inteligentne strojeve koji komuniciraju s ljudima i sa svojom okolinom. Danas znamo izraditi upravljačka sučelja putem kojih robot uči temeljem promatranja, dakle ne treba ga više programirati već ga naučiti ponašanju kao kad primjerice učimo djecu određenim vještinama. Mi ne proizvodimo robote, naša je zadaća da ih osposobimo za primjenu u neurokirurgiji putem razvoja sofisticiranih upravljačkih algoritama, softvera za vizijske sustave, konstrukcije specifičnih alata i naprava potrebnih za izvođenje neurokirurških zahvata.


FSB tim koji radi na projektu RONNA. Slijeva: prof. Bojan Jerbić, Bojan Šekoranja, Tomislav Stipanić, Denis Bašić, Petar Čurković i Marko Švaco

Temeljem tih spoznaja i iskustava koje smo ostvarili razvojem inteligentnih višeagentskih robotskih sustava za industrijske namjene nije bilo teško shvatiti univerzalnost tog pristupa i kad je u pitanju neurokirurgija. Naime, specifičnost neurokirurške operacije je činjenica da neurokirurg u pravilu ne vidi mjesto operacije jer jednostavno ne može otvoriti ljudski mozak. Dakle, jedan od najznačajnijih neurokirurških problema je mogućnost precizne prostorne navigacije instrumenata. Prostorna manipulacija ili navigacija je temeljna funkcija robota.
Međutim u slučaju neurokirurgije roboti ne mogu izravno zadovoljiti očekivane preciznosti. Naime, robot je člankasti manipulator sličan ljudskoj ruci i sve se greške u pojedinim zglobovima sustavno zbrajaju. U slučaju industrijske primjene ti problemi ne dolaze do izražaja jer roboti tamo rade u visoko uređenim uvjetima koji se ne mogu osigurati pri kirurškoj primjeni.
Taj se problem može riješiti na dva načina.
Prvi je da pokušamo izraditi tehnički savršen robotski sustav - s iznimno točnim dimenzijama komponenata, iznimno preciznim enkoderima itd. Takav pristup uzrokuje goleme troškove u razvoju i proizvodnji te je unaprijed predodređen na neuspjeh jer nije moguće izraditi savršen tehnički sustav pa će uvijek biti nekih odstupanja od očekivanih vrijednosti. To je jednostavno suprotno prirodnim zakonima. Drugi je način da jednostavno prihvatimo tehničku nesavršenost postojećih robota i da prionemo razvoju složenih upravljačkih modela koji će osigurati njihovu prilagodljivost s obzirom na vlastite greške i njihovo automatsko ispravljanje. Tim putem je krenuo projekt RONNA.
Osim toga, namjera je bila ostvariti upravljanje koje će osigurati intuitivnu interakciju robota s kirurgom te svojevrsno razumijevanje operativnog postupka. Takav pristup omogućio je da se robot u sali ponaša kao asistent, a manje kao tehnički sustav koji opterećuje kirurga kompliciranim tehničkim zahtjevima.
Kako bi primjena robota u neurokirurškom procesu uopće bila moguća treba ga naučiti što se od njega očekuje temeljem CT ili MR snimaka. Stoga smo morali razviti softver za pripremu robotske operacije pomoću kojega kirurg ispituje moguće putanje za pristup operativnim zonama. Definirani planovi operacije potom se šalju robotskom sustavu RONNA, a zatim robot zatim pomoću vizijskog sustava pronalazi lokaciju pacijenta i povezuje je s podacima iz CT ili MR snimaka. Potom slijedi precizno navođenje instrumenata ili uklanjanje kosti.
S upravljačkog i računalnog stanovišta RONNA je iznimno kompleksan sustav. Tijekom rada odvija se više od deset različitih računarskih procesa koji međusobno razmjenjuju podatke u lokalnoj žičanoj i bežičnoj mreži. Tu su još brojne vizijske i senzorske informacije koje kolaju putem različitih mrežnih protokola. Većina softvera razvijena je u objektnom C programskom jeziku i broji više od 10.000 kodnih linija. Ronnin tim neumorno radi na istraživanju i razvoju projekta već tri godine. Međutim, u mnogočemu koristimo znanja koja smo stekli u prethodnim složenim robotskim projektima unatrag desetak godina, prvenstveno surađujući s tvrtkama Elektrokontakt i Končar. Pritom su moji mladi asistenti i znanstveni novaci pokazali iznimnu predanost te formalno iznijeli cijeli projekt na svojim leđima. Stoga je važno istaknuti i njihova imena: Marko Švaco, Bojan Šekoranja, dr.sc. Petar Ćurković, dr. sc. Tomislav Stipančić, Filip Šuligoj i Denis Bašić.
U laboratorijskim uvjetima razvili smo upravljačke programe za strojno učenje pokazivanjem. Koliko vladamo tom tehnologijom govori činjenica da je to ujedno učestala tema diplomskih radova naših studenata. Pretpostavka je to za jednostavnu prilagodbu robotskog ponašanja bez programiranja, međutim, u slučaju robotske primjene u medicinske svrhe pouzdanost sustava i sigurnost u odnosu na pacijenta je na prvom mjestu te smo te napredne, ali još nedovoljno pouzdane metode učenja, odgodili za neke buduće verzije RONNA-e.
RONNA je posebna po tome što koristi napredne inteligentne upravljačke metode pa jednostavno i intuitivno komunicira s kirurgom. Zato kirurg ne treba mnogo znati o robotici niti se opterećivati tehničkim detaljima. Npr. pri izmjeni instrumenata dovoljno je laganim pritiskom na robotsku ruku dati mu do znanja da se želi izmjena i on će automatski otpustiti instrument i na isti način prihvatiti novi.

Samo neke od koristi koje donosi RONNA:

• kvalitetnije i brže obavljanje operativnih zahvata
• manja invazivnost zahvata
• brži oporavak pacijenta (kraći boravak u bolnici, niži troškovi),
• održavanje tehnologijske i znanstvene razine Hrvatske s razvijenim zemljama
• istraživanje novih postupaka u neurokirurškoj praksi temeljenih na primjeni robota.

Dug i skupi put do komercijalizacije
Za potrebe projekta RONNA pribavili smo trenutno najnapredniji robot u svijetu KUKA LWR4+ razvijen u suradnji s uglednim njemačkim institutom DLR. U tom projektu riječ je o razvoju upravljačkih aplikacija i alata koji robota pretvaraju u kirurškog pomoćnika. Predviđamo da će u početku robot asistirati kirurgu u navođenju instrumenata, a u sljedećoj fazi, na čemu trenutačno radimo, robot će sudjelovati u izvedbi specifičnih zahvata. U konačnici, primjena robota bi trebala osigurati kvalitetniju izvedbu zahvata. Sve to onda rezultira manjom traumom pacijenta i bržim oporavkom, što smanjuje i troškove liječenja.
RONNA ima izniman potencijal i jedan je od prvih robotskih sustava u neurokirurgiji temeljen na takvom modernom upravljanju. Ipak, još je dugačak put do komercijalizacije sustava. Potrebna su brojna klinička ispitivanja i mnoga unapređenja sustava, a za to treba osigurati još mnogo sredstava i jednako toliko vremena koliko je već utrošeno. Uz to treba prikupiti brojne certifikate nužne za redovnu primjenu u kliničkoj praksi. Valja iskreno naglasiti da razrada tako kompleksnog sustava do komercijalne razine nije moguća u sklopu akademske zajednice te će budućnost projekta uvelike odrediti buduće partnerstvo s nekim od proizvođača medicinske opreme. Jednom kada bi se takav sustav doveo do komercijalne razine bio bi značajno jeftiniji od postojećih sustava, oko 300.000 eura.

 

Naš sugovornik i autor naše teme ROBOTIKA, dr. Bojan Jerbić redoviti je profesor Fakulteta strojarstva i brodogradnje, Sveučilišta u Zagrebu, u Zavodu za robotiku i automatizaciju proizvodnih sustava. Predaje brojne kolegije iz područja projektiranja automatskih sustava, inteligentne robotike i inženjerskog računalstva te je zaslužan za stalni razvoj i uvođenje novih nastavnih sadržaja. Znanstvena istraživanja su mu u području umjetne inteligencije u robotici. Bavi se istraživanjem i razvojem inteligentnih modela upravljanja višeagentskim robotskim sustavima, interakcijom robota i ljudi te modelima robotske svijesti. Usavršavao se u SAD-u, a sa svojim suradnicima kontinuirano surađuje s mnogim europskim sveučilištima. Objavio je više od 90 znanstvenih i stručnih radova, tri knjige, sudjelovao je u osam istraživačkih i u više od dvadeset industrijskih projekata. Održao je nekoliko pozvanih predavanja u zemlji i inozemstvu. Trenutno je voditelj dvaju istraživačkih projekata pod nazivom Inteligentna automatska montaža i Primjena robota u neurokirurgiji. Prof. Jerbić poznat je kao znanstvenik s osjećajem za probleme iz prakse te su mnogi njegovi istraživački i razvojni projekti u velikoj mjeri primijenjeni u industriji. Zahvaljujući istraživačkim projektima u suradnji s gospodarstvom razvio je jedan od najnaprednijih laboratorija za primijenjenu robotiku u Europi gdje njegovi studenti imaju rijetku priliku obrazovati se na najmodernijoj tehnologiji. Član je uredničkog odbora uglednih časopisa International Journal of Simulation Modeling i Transactions of FAMENA. Također, član je Hrvatskog društva za robotiku, tajnik Odjela kibernetike Hrvatske akademije tehničkih znanosti i član Znanstvenog vijeća za tehnološki razvoj Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti.