欢迎来到工业5.0的世界

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随着工业 4.0 等概念不断以多种方式向前发展和演变,未来的工厂环境注定将变得比以往更加智能。在过去几年中,我们逐渐熟知了一种新的理念,即传感器、数据处理、连接和云计算等技术的组合将能够极大地提高生产设施的效率。然而,技术从未停滞不前,因此欢迎加入工业5.0的讨论,这种技术预计将在大规模定制等领域带来新的优势。

但什么是工业 5.0?在一个日益互联的世界中,它将为制造商带来哪些价值?简而言之,工业 5.0让人类重新加入了自动化过程,使人和机器人能够更紧密地协同工作。在一种共生关系中,人类将能够与新一代协同机器人(cobot)合作,为产品增加价值。在这种更加多元化的环境中,生产线将变得更加智能,例如,人类能够在更高水平监督产品定制。在电子设备和珠宝等各个不同领域,这都是一个令人兴奋的想法,产品表面处理增加的额外触感体验可以提高产品对消费者的吸引力。

协同机器人大有可为

自动化系统在当今的制造环境中已经司空见惯,工业 5.0 革命的起点源于工人与这些系统之间关系的转变。从历史上看,机械臂一直位于安全笼的后面,这样能够使人类避免被伤害。但在当今的全新世界,需要在人和机器人之间建立更紧密的关系。轻巧的协同机器人装配有一套位置传感器,它们能够在一瞬间即可对工人的存在做出反应。这些更小、更快、更灵活协同机器人的出现是工业5.0发展的基础,正是它们先进的安全特性,才使人类在更广泛的生产流程中占据中心位置。

事实上,近年来,协同机器人的性能得到迅速发展。早期型号体积小,设计用于在工厂车间与人类一起执行轻型装配任务。这些桌面机械臂通常重约 10 公斤,有效载荷为 3 公斤,其尺寸和功能使它们非常适合自动工作台的工作,可以完成拧紧螺丝等任务。然而,协同机器人变得越来越大,功能也越来越强,最新的机械臂有效载荷能力是当年同类产品的五倍。尺寸的增大,以及更广泛的夹具和其它工具,结合更直观的编程,已经开辟出更广泛的应用范围,包括重型机器搬运、材料处理、包装、螺钉和螺母锁紧等等。这些机械臂安装有完整的接近、距离和位置传感器,可在生产线上员工附近使用。

工业5.0 在行动

那么,这些机器人可以在哪些场合使用并与人类一起在生产线上完成新功能呢?汽车行业一直走在前列,PSA 集团(其品牌包括标致(Peugeot)、雪铁龙(Citro?n)、欧宝(Opel)和沃克斯豪尔(Vauxhall))已经在装配线上开始使用协同机器人在白车身(body-in-white),它们可以用在车体两侧,当车体从生产线上经过时完成螺丝固定等工作。谈及在制造工厂内使用协同机器人,其他汽车制造商也在同样积极主动地采取行动。宝马已经在使用机器人执行一些诸如碰撞罐组件铆接等工作,而在此之前这些只能手工进行。汽车零部件供应商也在参与这一行动,在生产线末端使用协同机器人执行关键的检测任务。在汽车领域,新应用几乎每天都在出现,Kenneth Research最近的一份报告预测,在2022年之前,汽车行业协同机器人的出货量和销售收入每年至少增长43%。

在其他领域,协同机器人正在用于完成多种不同的任务。例如,在金属行业,它们被用于执行一系列抛光和去毛刺工作,这些传统上都是需要工人手工完成的劳动密集型任务。根据自动化专业机构WiredWorker的研究报告,协同机器人已被证明能够一致且重复地抛光平坦和凹凸不平的表面,其中对于力的控制易于通过编程实现,并且针对新产品能够快速更改设置。协同机器人也越来越多地用于CNC机器的装卸,从而使金属行业的工人不必从事那些体力要求苛刻,有时甚至是危险的任务。

即使在制造行业,协同机器人也正在担当一些新角色。添加剂制造市场的初创公司已经开始使用这种机器人来实现3D打印零件的个性化设置。在此类应用中,这些公司使用协同机器人帮助创建各种极具特性的饰面和雕刻图案,例如可为消费类电子设备创建真正的用户定制功能,这种方式未来可能很受欢迎。在珠宝行业,工匠们正在研究如何使用协同机器人来帮助完成宝石的拾取、放置和装饰。

自动化与就业之间的关系

因此,很明显的是,协同机器人在各行各业都有巨大应用潜力。随着应用速度的加快,关于自动化在工厂环境中会产生何种影响的争论可能被重新点燃。主流思想流派一直认为,机器人技术的发展最终将引起各个工业领域普遍失业。但工业5.0似乎会改变这场争论的结果,由于人类被重新纳入自动化过程,这样人类就会扮演更多的增值角色。因此,或许采用更多的机器人并不一定意味着工作机会的减少,人和机器人只是在完成不同类型的工作。

这一假设在世界经济论坛的一份重要报告结论中得到了肯定回应,该报告评估了到2022年全球技能要求不断变化的趋势。此报告表明,随着自动化在一些重要部门变得越来越复杂,应用越来越广泛,一些传统角色无疑将消失。这些消失的行业无疑将被其他新兴行业所取代,而新行业多数集中在大数据分析、人工智能、软件和应用以及数字化转型等领域。所有这些新行业都将完美地融入工业 5.0 的世界,会进一步加强人与机器设备之间的协同性。的确,根据世界经济论坛这份报告,未来这种转变虽然可能会损失约7500万个工作机会,但同时也将产生1.33亿个新职位,这表明自动化程度的提高将带来巨大的净收益。

互联制造的新时代

总而言之,我们可以看到工业领域的技术发展将会继续快速推进,工业4.0和工业5.0可能只是当今世界的流行语,但它们确实描绘出在一个高度自动化环境中我们设计、构建和维护产品方式的真正变化。这种转变将越来越多地促使机器和人类心灵之间建立更加共生的关系,正是由于这种能力的交织融合,提供了创建未来更智能、更高效工厂的潜力。

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