工業(yè)5.0

人機協(xié)作的時代即將到來

工業(yè)5.0概述

2011年，德國提出“工業(yè)4.0”，其后十年左右的時間，物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、無線通信、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，更強調(diào)以人為中心以及人與機器的有機協(xié)作。

技術(shù)永遠不會停滯不前。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)的運營。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實際應(yīng)用

那么，真實的情況是怎樣的呢？工業(yè)5.0是否將迎來人類和機器在智能工廠環(huán)境中和諧協(xié)作的另一個智能制造時代？或者這只是一個基于營銷流行語的概念，在現(xiàn)實世界中無法落地？

首先，讓我們對工業(yè)5.0一詞做出準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)化的一個新興階段，人類與先進技術(shù)和人工智能機器人一起工作，以改善工作場所流程。與此同時，企業(yè)更加注重以人為本，彈性更強，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、自動化、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、機器學(xué)習(xí)、機器人、智能系統(tǒng)和虛擬化等方面。” （來源：TWI）

談?wù)摴I(yè)5.0的不僅僅是 TWI。歐盟委員會也認為，工業(yè)5.0將成為經(jīng)濟和社會轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動力，將工業(yè)置于數(shù)字化和綠色發(fā)展的核心地位。歐盟委員會發(fā)布了一份詳細的報告，題為《工業(yè)5.0：歐洲的變革愿景》，該報告解釋了這一概念如何推進了之前的方法論。報告稱：

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；

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

工業(yè)5.0

可持續(xù)性的行業(yè)框架；

強調(diào)替代（技術(shù)）治理模式對可持續(xù)性和復(fù)原力的影響；

通過使用數(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)利用的過渡途徑；

將公司的責(zé)任范圍擴大到整個價值鏈；

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

02人機協(xié)作

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

自動化是一個很好的起點。以前，生產(chǎn)線上的機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)作機器人（cobots）——配備最先進的傳感器、攝像頭和先進的軟件——將能夠在沒有防護屏障的情況下在人類附近工作，并在瞬間對工人的存在做出反應(yīng)。此功能取決于視覺系統(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)作機器人普遍被認為比傳統(tǒng)機器人更靈活，編程和重新編程也更簡單，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)。更簡單的安裝和集成，無需昂貴的重新配置，提高了生產(chǎn)環(huán)境中的靈活性和可訪問性，因此具有更多的潛在用例。

協(xié)作機器人通?？梢酝ㄟ^直觀的 HMI 進行設(shè)置，無需編碼，允許操作員使用圖形節(jié)點編程自動執(zhí)行任務(wù)。它們還使用常見的行業(yè)標準連接，如 Modbus 和以太網(wǎng)/IP。協(xié)作機器人也比傳統(tǒng)機器人更實惠、更緊湊，通常可處理10至35公斤的有效載荷，從而更好地利用車間空間。

部署示例日益增多。協(xié)作機器人已廣泛應(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)作機器人功能的不斷發(fā)展，汽車等行業(yè)也開始采用協(xié)作機器人，例如福特使用協(xié)作機器人幫助行動不便的工人執(zhí)行將圓形蓋安裝到發(fā)動機上等任務(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)作機器人幫助聯(lián)合利華在波蘭實現(xiàn)了兩條生產(chǎn)線的自動化，在八小時輪班中碼垛了1100個箱子——這些工作以前必須由人類完成。

03下一步呢？

因此，協(xié)作機器人作為工業(yè)5.0的一部分正在發(fā)揮影響。通過增強人機協(xié)作、靈活性和效率，它們可以幫助企業(yè)實現(xiàn)更高的生產(chǎn)力和創(chuàng)新，同時優(yōu)先考慮工人的安全和福祉。事實上，協(xié)作機器人市場將迅速擴張。2023年，該市場價值為17.7億美元，預(yù)計到2030年將達到127億美元。技術(shù)發(fā)展將是該市場增長的關(guān)鍵。根據(jù)工業(yè)咨詢專家FutureBridge的研究，這些進步將發(fā)生在幾個關(guān)鍵領(lǐng)域，包括感知傳感器、人工智能和機器學(xué)習(xí)集成、云計算和連接、邊緣計算和末端工具。

例如，人工智能具有巨大的潛力。想象一下，協(xié)作機器人可以從周圍人的工作模式中學(xué)習(xí)，從而提高效率并確保安全。同時，邊緣計算可以支持在現(xiàn)場生成數(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)作機器人制造公司及其供應(yīng)鏈合作伙伴創(chuàng)造新的機會。

協(xié)作機器人的興趣日益濃厚，作為向工業(yè)5.0轉(zhuǎn)型的一部分，市場增長潛力可見一斑。施耐德在一篇關(guān)于未來過程自動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營方面，工人可以利用自己的技能來提高參與度和個人生產(chǎn)力。施耐德表示，未來的自動化解決方案需要更加靈活和開放，才能充分發(fā)揮其潛力，而這要基于其EcoStruxure等開放、基于標準的技術(shù)的發(fā)展。

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

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