工業(yè)5.0的實(shí)施方式和優(yōu)勢

工業(yè)5.0是新近興起的工業(yè)革命，其中人與技術(shù)的協(xié)作將成為工業(yè)流程中不可或缺的一環(huán)。人類操作員的靈活性與先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，將助力打造可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)，從而造福工人、企業(yè)和環(huán)境。

本文將介紹工業(yè)5.0的三個(gè)關(guān)鍵支柱，即適應(yīng)性、可持續(xù)性和以人為本，每個(gè)支柱都代表不同的優(yōu)勢。

第一個(gè)支柱“適應(yīng)性”，體現(xiàn)在人工為工廠帶來的靈活性。自動(dòng)化為制造業(yè)帶來了巨大的進(jìn)步，快速、準(zhǔn)確的流水線作業(yè)提高了生產(chǎn)線的產(chǎn)量和質(zhì)量。但在解決異常情況或快速轉(zhuǎn)換角色方面，自動(dòng)化系統(tǒng)能力有限。相比之下，人類的大腦可以快速適應(yīng)新環(huán)境，為生產(chǎn)線帶來靈活性，從而提高工廠的適應(yīng)能力。

第二個(gè)支柱是可持續(xù)性。企業(yè)被鼓勵(lì)通過避免浪費(fèi)和有效利用能源來踐行可持續(xù)性。而工業(yè)5.0還通過考慮工業(yè)對社會(huì)的影響來解決可持續(xù)性問題，努力打造適應(yīng)性更強(qiáng)的工廠，以應(yīng)對不斷變化的世界帶來的快速多變的需求。

而后一個(gè)支柱是以人為本，確保人工智能（AI）和自主機(jī)器人不會(huì)取代人類，而是將人工智能、自主系統(tǒng)和機(jī)器人系統(tǒng)作為提高工人能力的工具，讓人類擺脫重復(fù)性操作或危險(xiǎn)任務(wù)。

工業(yè)5.0還可以減少工人疲勞現(xiàn)象，因?yàn)楝F(xiàn)代生產(chǎn)線上超過40%的質(zhì)量問題都源于工人的疲勞。工業(yè)5.0允許工人利用其個(gè)人技能和經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮出最大影響力。

工業(yè)5.0使企業(yè)能夠從戰(zhàn)略高度看待可持續(xù)發(fā)展，確保企業(yè)能夠適應(yīng)市場變化并保持競爭力，讓那些注重員工發(fā)展和福利的企業(yè)能夠得到更好的回報(bào)。

總之，工業(yè)5.0實(shí)現(xiàn)了科技與人文共融，本文將列舉一些生產(chǎn)線的例子來幫助大家了解工業(yè)5.0的實(shí)施方式及其多項(xiàng)優(yōu)勢。

案例1：倉庫主管

與許多功能明確的生產(chǎn)線不同，物流行業(yè)必須快速、高效地應(yīng)對各種變化。例如，在倉庫自動(dòng)化和物流領(lǐng)域，使用機(jī)器人來分揀和分類收到的包裹。

為了完成這項(xiàng)任務(wù)，機(jī)器人將傳感與動(dòng)作相結(jié)合。攝像頭對傳送帶上的所有包裹進(jìn)行成像和評(píng)估。在這種場景下，循環(huán)時(shí)間非常重要；機(jī)器人可能需要每分鐘處理25到30個(gè)包裹。因此，成像必須在幾分之一秒內(nèi)完成。AI加持的邊緣計(jì)算系統(tǒng)使機(jī)器人能夠識(shí)別每個(gè)包裹并決定正確的操作。

在“監(jiān)督式自主”這個(gè)概念中，系統(tǒng)在大多數(shù)時(shí)間獨(dú)立運(yùn)行，完成大部分操作。但傳感器可能會(huì)遇到它們無法識(shí)別的場景，目標(biāo)可能是新型包裝或運(yùn)輸途中損壞的盒子。如果沒有人工干預(yù)，流程將會(huì)停止。

在這種情況下，就可以彰顯工業(yè)5.0以人為本的優(yōu)勢。倉庫主管會(huì)收到警報(bào)，系統(tǒng)無法識(shí)別包裹。雖然主管是遠(yuǎn)程工作，可能負(fù)責(zé)不同地點(diǎn)的多臺(tái)機(jī)器，但她/他仍然可以在10秒內(nèi)發(fā)現(xiàn)異常。主管只需輕點(diǎn)幾下鍵盤，就可以指導(dǎo)機(jī)器人采取正確操作，作業(yè)流程經(jīng)歷極短的延遲后就可以繼續(xù)進(jìn)行。

這種非常規(guī)的包裹類型隨后會(huì)被錄入AI數(shù)據(jù)庫，以便下次傳感器再遇到時(shí)，無需人工干預(yù)即可自動(dòng)處理。理想情況下，異常數(shù)量會(huì)隨著時(shí)間的推移而減少，但永遠(yuǎn)不會(huì)為零，因?yàn)橥羞\(yùn)人會(huì)不斷發(fā)出新的包裹類型。

在前面的場景下，也許原先用紙板箱運(yùn)輸?shù)陌F(xiàn)在改用了紙箱包裝。而且，制造商也可能改用氣泡包裝。分類機(jī)器人必須重新學(xué)習(xí)每種新型包裝。此外，季節(jié)性的包裝變化對于人類來說很容易識(shí)別，但顏色的變化可能會(huì)讓機(jī)器人感到困惑。在每種情況下，倉庫主管都能在幾秒鐘內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決異常情況。

由于嵌入式視覺系統(tǒng)如今已非常普遍，因此任何現(xiàn)代化工廠的安裝人員都熟悉實(shí)現(xiàn)該功能的技術(shù)。嵌入式視覺攝像頭可以直接在生產(chǎn)線上進(jìn)行自動(dòng)檢測。系統(tǒng)通過專用攝像頭拍攝每個(gè)產(chǎn)品的圖像，實(shí)時(shí)比較產(chǎn)品尺寸與標(biāo)準(zhǔn)尺寸，因此可以立即識(shí)別出瑕疵產(chǎn)品，并將其丟棄或保留以供進(jìn)一步檢查。

通過將嵌入式視覺系統(tǒng)與邊緣AI相結(jié)合，系統(tǒng)可以快速做出決定，這對于智能工廠應(yīng)對不斷變化的動(dòng)態(tài)環(huán)境至關(guān)重要。傳感器通過有線或無線高速連接與網(wǎng)絡(luò)相連。連接器和天線在降低通信延遲方面至關(guān)重要，但人仍然是網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵要素。

案例2：增強(qiáng)人類能力

即使有人工監(jiān)督，智能工廠系統(tǒng)仍有可能無法自主運(yùn)行。在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，機(jī)器人無法達(dá)到人類操作員的靈活性。視覺系統(tǒng)可能會(huì)因光線變化不均而被干擾，夾具也可能無法處理不規(guī)則物體。

在解決這些問題時(shí)，企業(yè)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)現(xiàn)有工人的能力比用自動(dòng)化代替人工更有效。一種選擇是通過機(jī)械裝置（如機(jī)器人外骨骼）來增強(qiáng)工人的能力。這些動(dòng)力裝置穿在身上，與佩戴者的動(dòng)作相匹配。在此過程中，外骨骼的結(jié)構(gòu)可穩(wěn)定用戶身體，并在用戶移動(dòng)時(shí)捕獲能量。與用戶動(dòng)作配合的彈簧和帶子形成的網(wǎng)絡(luò)可減輕工作量和疲勞度，提供更安全、更高效的工作環(huán)境。

外骨骼使人類可以在生產(chǎn)流程中發(fā)揮自己的優(yōu)勢，在遇到突發(fā)狀況時(shí)，工人可以利用自己的經(jīng)驗(yàn)和對環(huán)境的感知做出本能反應(yīng)。而機(jī)器人在面對類似情況時(shí)可能會(huì)停止生產(chǎn)。

雖然外骨骼本身很簡單，但它還可以配備其他設(shè)備。負(fù)責(zé)監(jiān)測運(yùn)動(dòng)的傳感器和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器等界面可以幫助穿戴者判斷疲勞程度，或者接收有關(guān)下一個(gè)預(yù)定任務(wù)的指示。

支持這種集成度的設(shè)備與其他可穿戴設(shè)備類似。小巧的可穿戴應(yīng)力和壓力傳感器以及加速度計(jì)可為用戶提供本體感受反饋。視覺系統(tǒng)和顯示器可將信息傳送到用戶的面罩或護(hù)目鏡，而先進(jìn)的人機(jī)界面（HMI）裝置則允許用戶與其他設(shè)備進(jìn)行交互。

本文小結(jié)

工業(yè)5.0的技術(shù)與現(xiàn)有應(yīng)用有很多共同之處，但它能夠讓人類融入自動(dòng)化環(huán)境。通過一系列策略，工業(yè)5.0能讓人類與自動(dòng)化設(shè)備并肩工作，發(fā)揮監(jiān)督作用，甚至在機(jī)器人能力受限時(shí)接管工作。

這些策略利用人類認(rèn)知能力來理解非結(jié)構(gòu)化情況，并通過技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)這種能力，讓未來工廠的各部分達(dá)到1+1>2的效果。