工業(yè)5.0

人機(jī)協(xié)作的時(shí)代即將到來(lái)

工業(yè)5.0概述

2011年，德國(guó)提出“工業(yè)4.0”，其后十年左右的時(shí)間，物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、無(wú)線通信、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)得到飛速發(fā)展及廣泛落地，“智能制造”的概念大火。2021年，歐盟委員會(huì)提出“工業(yè)5.0”，其三大核心是“以人為中心”、“可持續(xù)性”和“富有彈性”。工業(yè)5.0在追求更高效率之外，更強(qiáng)調(diào)以人為中心以及人與機(jī)器的有機(jī)協(xié)作。

技術(shù)永遠(yuǎn)不會(huì)停滯不前。據(jù)其支持者稱，工業(yè)5.0有望提高靈活性、改善工作環(huán)境和更可持續(xù)的運(yùn)營(yíng)。這種積極變化的潛力使工業(yè)5.0在理論上極富前景。

01工業(yè)5.0實(shí)際應(yīng)用

那么，真實(shí)的情況是怎樣的呢？工業(yè)5.0是否將迎來(lái)人類和機(jī)器在智能工廠環(huán)境中和諧協(xié)作的另一個(gè)智能制造時(shí)代？或者這只是一個(gè)基于營(yíng)銷(xiāo)流行語(yǔ)的概念，在現(xiàn)實(shí)世界中無(wú)法落地？

首先，讓我們對(duì)工業(yè)5.0一詞做出準(zhǔn)確且易于理解的描述。雖然公共領(lǐng)域存在許多變體，但TWI（The Welding Institute）或許能夠最簡(jiǎn)潔地概述它：

“工業(yè)5.0，又稱第五次工業(yè)革命，是工業(yè)化的一個(gè)新興階段，人類與先進(jìn)技術(shù)和人工智能機(jī)器人一起工作，以改善工作場(chǎng)所流程。與此同時(shí)，企業(yè)更加注重以人為本，彈性更強(qiáng)，更加注重可持續(xù)性?！?/p>

“這一新階段不僅涵蓋制造業(yè)，還建立在第四次工業(yè)革命（工業(yè)4.0）的基礎(chǔ)上，并得益于 IT 領(lǐng)域的發(fā)展，包括人工智能、自動(dòng)化、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人、智能系統(tǒng)和虛擬化等方面。” （來(lái)源：TWI）

談?wù)摴I(yè)5.0的不僅僅是 TWI。歐盟委員會(huì)也認(rèn)為，工業(yè)5.0將成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，將工業(yè)置于數(shù)字化和綠色發(fā)展的核心地位。歐盟委員會(huì)發(fā)布了一份詳細(xì)的報(bào)告，題為《工業(yè)5.0：歐洲的變革愿景》，該報(bào)告解釋了這一概念如何推進(jìn)了之前的方法論。報(bào)告稱：

工業(yè)4.0

人工智能提高效率為中心；

以信息物理目標(biāo)的出現(xiàn)為中心的技術(shù)；

與商業(yè)模式優(yōu)化相一致——即最終旨在最小化成本并最大化股東利潤(rùn)；

未關(guān)注系統(tǒng)轉(zhuǎn)型所必需的設(shè)計(jì)和性能層面，以及將資源和材料使用與負(fù)面的環(huán)境、氣候和社會(huì)影響分離開(kāi)來(lái)。

工業(yè)5.0

可持續(xù)性的行業(yè)框架；

強(qiáng)調(diào)替代（技術(shù)）治理模式對(duì)可持續(xù)性和復(fù)原力的影響；

通過(guò)使用數(shù)字設(shè)備賦予員工權(quán)力，倡導(dǎo)以人為本的技術(shù)方法；

技術(shù)環(huán)境可持續(xù)利用的過(guò)渡途徑；

將公司的責(zé)任范圍擴(kuò)大到整個(gè)價(jià)值鏈；

引入指標(biāo)，顯示每個(gè)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)福祉、恢復(fù)力和整體可持續(xù)性的道路上取得的進(jìn)展。

02人機(jī)協(xié)作

這就是理論層面的工業(yè)5.0的概述。但在實(shí)踐中呢？工業(yè)5.0如何在工廠實(shí)際應(yīng)用中得到體現(xiàn)，特別是在與更智能的機(jī)器增加人機(jī)交互和協(xié)作方面？

自動(dòng)化是一個(gè)很好的起點(diǎn)。以前，生產(chǎn)線上的機(jī)器人一直被安置在安全籠后面。然而，在工業(yè)5.0環(huán)境中，更輕、更小的協(xié)作機(jī)器人（cobots）——配備最先進(jìn)的傳感器、攝像頭和先進(jìn)的軟件——將能夠在沒(méi)有防護(hù)屏障的情況下在人類附近工作，并在瞬間對(duì)工人的存在做出反應(yīng)。此功能取決于視覺(jué)系統(tǒng)、力傳感器、安全光幕和其他防撞技術(shù)的組合。如果有人離得太近，cobot可以自動(dòng)減速、改變方向或完全停止。

ABB 和歐姆龍等公司推出的最新一代協(xié)作機(jī)器人普遍被認(rèn)為比傳統(tǒng)機(jī)器人更靈活，編程和重新編程也更簡(jiǎn)單，這意味著它們可以更快地重新部署以執(zhí)行不同的任務(wù)。更簡(jiǎn)單的安裝和集成，無(wú)需昂貴的重新配置，提高了生產(chǎn)環(huán)境中的靈活性和可訪問(wèn)性，因此具有更多的潛在用例。

協(xié)作機(jī)器人通?？梢酝ㄟ^(guò)直觀的 HMI 進(jìn)行設(shè)置，無(wú)需編碼，允許操作員使用圖形節(jié)點(diǎn)編程自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)。它們還使用常見(jiàn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接，如 Modbus 和以太網(wǎng)/IP。協(xié)作機(jī)器人也比傳統(tǒng)機(jī)器人更實(shí)惠、更緊湊，通?？商幚?0至35公斤的有效載荷，從而更好地利用車(chē)間空間。

部署示例日益增多。協(xié)作機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于裝配和制造，特別是在電子制造等需要復(fù)雜裝配流程或定制的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著協(xié)作機(jī)器人功能的不斷發(fā)展，汽車(chē)等行業(yè)也開(kāi)始采用協(xié)作機(jī)器人，例如福特使用協(xié)作機(jī)器人幫助行動(dòng)不便的工人執(zhí)行將圓形蓋安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上等任務(wù)。

它們還用于食品行業(yè)的質(zhì)量檢查和物料處理任務(wù)，例如挑選和包裝，幫助工人減少執(zhí)行繁重和重復(fù)性任務(wù)的需要。例如，Universal Robots的協(xié)作機(jī)器人幫助聯(lián)合利華在波蘭實(shí)現(xiàn)了兩條生產(chǎn)線的自動(dòng)化，在八小時(shí)輪班中碼垛了1100個(gè)箱子——這些工作以前必須由人類完成。

03下一步呢？

因此，協(xié)作機(jī)器人作為工業(yè)5.0的一部分正在發(fā)揮影響。通過(guò)增強(qiáng)人機(jī)協(xié)作、靈活性和效率，它們可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)力和創(chuàng)新，同時(shí)優(yōu)先考慮工人的安全和福祉。事實(shí)上，協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)將迅速擴(kuò)張。2023年，該市場(chǎng)價(jià)值為17.7億美元，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到127億美元。技術(shù)發(fā)展將是該市場(chǎng)增長(zhǎng)的關(guān)鍵。根據(jù)工業(yè)咨詢專家FutureBridge的研究，這些進(jìn)步將發(fā)生在幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，包括感知傳感器、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)集成、云計(jì)算和連接、邊緣計(jì)算和末端工具。

例如，人工智能具有巨大的潛力。想象一下，協(xié)作機(jī)器人可以從周?chē)说墓ぷ髂Ｊ街袑W(xué)習(xí)，從而提高效率并確保安全。同時(shí)，邊緣計(jì)算可以支持在現(xiàn)場(chǎng)生成數(shù)據(jù)的情況下做出更快決策的能力。FutureBridge表示，這些領(lǐng)域的快速發(fā)展將使協(xié)作機(jī)器人在更多行業(yè)（例如醫(yī)療保健和物流）中共存，為協(xié)作機(jī)器人制造公司及其供應(yīng)鏈合作伙伴創(chuàng)造新的機(jī)會(huì)。

協(xié)作機(jī)器人的興趣日益濃厚，作為向工業(yè)5.0轉(zhuǎn)型的一部分，市場(chǎng)增長(zhǎng)潛力可見(jiàn)一斑。施耐德在一篇關(guān)于未來(lái)過(guò)程自動(dòng)化和安全的前瞻性博客中表示，該公司致力于探索工業(yè)5.0的可能性，特別是在以人為本的運(yùn)營(yíng)方面，工人可以利用自己的技能來(lái)提高參與度和個(gè)人生產(chǎn)力。施耐德表示，未來(lái)的自動(dòng)化解決方案需要更加靈活和開(kāi)放，才能充分發(fā)揮其潛力，而這要基于其EcoStruxure等開(kāi)放、基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)的發(fā)展。

西門(mén)子也曾直言，工業(yè)5.0時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。其simcenter門(mén)戶網(wǎng)站探討了如何部署工業(yè)5.0，以打造一個(gè)更加可持續(xù)、數(shù)字化、直觀和包容的社會(huì)。

最終，工業(yè)5.0將會(huì)繼續(xù)存在。當(dāng)我們站在這個(gè)激動(dòng)人心的新時(shí)代的邊緣時(shí)，人類智慧與機(jī)器人精準(zhǔn)度的融合有望重新定義創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展的界限。