工業(yè)5.0

工業(yè)5.0一詞自提出以來就備受關注。歐盟 (EU) 于2021年正式提出工業(yè)5.0[1]的概念，這是一種在工業(yè)工作場所將技術與人結合起來的新方法。其目標是創(chuàng)造一種可持續(xù)的流程，讓員工和企業(yè)都能從中受益，同時減少對環(huán)境的影響。

以創(chuàng)新為根本

工業(yè)市場使用機器人已有半個多世紀的歷史，依靠它們的諸多優(yōu)勢來改進大規(guī)模生產(chǎn)。機器人可以長時間執(zhí)行任務而不會感到疲勞，從而將人類從重復或具有潛在危險的任務中解脫出來。

機器人可以為生產(chǎn)線帶來出色的效率，但卻缺乏靈活性。第一代工業(yè)機器人在適應新環(huán)境方面的表現(xiàn)就有些差強人意。雖然新一代工業(yè)機器人的能力得到了很大的提升，但面對新情況時仍需重新進行編程。

在過去的幾十年里，制造業(yè)一直在將機器人整合到工廠控制系統(tǒng)中，這一舉措被稱為第四次工業(yè)革命，并命名為工業(yè)4.0。在這個新時代中，生產(chǎn)線上的所有元素都被連接起來，小到工廠車間的傳感器，大到辦公網(wǎng)絡。整個網(wǎng)絡共享信息，便于管理人員能夠實時模擬操作，這就構成了一個能比以往更快地應對新情況的智能工廠，能更快地應對環(huán)境的變化，生產(chǎn)過程更加靈活，同時還能滿足客戶快速變化的需求。

盡管技術集成為智能工廠帶來了額外的靈活性，但機器人的能力仍然取決于輸入的程序。它們以規(guī)定的結構高效運行，但如果無法應對非結構化或異常情況，就會導致生產(chǎn)停頓。

許多自動化流程都是如此。當生產(chǎn)線停止運轉時，很少是由于故障或失靈所致，往往是因為自動化機械遇到了不知如何處理的情況。在最近接受貿(mào)澤采訪時，創(chuàng)新公司Plus One Robotics的創(chuàng)始人Erik Nieves對這種情況進行了完美的總結：“當機器人停止時，它不是壞了，而是糊涂了”。 [2]

這些異常情況導致一個微小的變化就能引起停工。即使人工智能 (AI) 和機器學習 (ML) 的能力大幅提升，控制系統(tǒng)也很難在這些異常情況首次出現(xiàn)時做出反應。

第五次工業(yè)革命

上述情況引發(fā)了制造業(yè)的又一次重大變革：工業(yè)5.0。然而，與工業(yè)4.0不同，工業(yè)5.0將操作人員置于生產(chǎn)過程的中心位置。

對人的重視是工業(yè)5.0最突出的一個特性，但其意義遠不止提高效率或靈活性這么簡單。歐盟這樣的機構很少會強調工業(yè)創(chuàng)新，但此舉凸顯了技術超越工廠層面的作用。歐盟將工業(yè)5.0的三大支柱定義為：適應性、可持續(xù)性和以人為本。

適應性

第一個支柱是適應性。由于高度自動化的操作存在靈活性不足的問題，而機器人和機械的智能也有限，進而導致生產(chǎn)流程呈現(xiàn)出脆弱性。增加適應性意味著建立應對隨機事件或異常情況的能力。盡管現(xiàn)代人工智能系統(tǒng)的功能非常強大，但它們?nèi)孕枰揽繑?shù)據(jù)來學習如何應對特定事件。相比之下，人類的大腦在面對異常情況時能夠以驚人的速度做出反應，它能夠感知細微差別，并利用直覺找到解決方案。

通過將人工操作與自動化設備相結合，生產(chǎn)流程可以受益于兩者的優(yōu)勢，同時避免其劣勢。在所謂的“監(jiān)督自主”概念中，機器可以比人類操作員更快、更準確地處理日常任務。然而，當出現(xiàn)特殊情況時，人類可以利用直覺和橫向思維來預測并克服潛在的停工問題。這種結合可以增強應變能力，即適應、反應和學習的能力，從而創(chuàng)造穩(wěn)定的工作環(huán)境。

可持續(xù)性

第二大支柱是鼓勵制定能夠創(chuàng)造長期效益的戰(zhàn)略。在資源和能源有限的情況下，工業(yè)在減少我們對能源依賴方面發(fā)揮著關鍵作用。這需要有效利用所需的資源，并開發(fā)出更具創(chuàng)新的方法來重復利用這些有限的資源。

人腦的橫向思維能力讓人能夠在監(jiān)控資源消耗的同時，發(fā)揮想象力找出潛在的改進措施。這是人類創(chuàng)造的一個靈活的工作場所，在這里，可以以機器無法想象的方式不斷改進流程。

可持續(xù)性還超越了對提升效率和資源利用率的迫切需求。它強調，操作人員的福祉對生產(chǎn)率有著直接影響。通過將人作為工業(yè)的核心并允許他們利用自己的經(jīng)驗，工作場所會變得更有吸引力，更有價值。技術減輕了人類的工作量，創(chuàng)造了一個促進長期福祉和更可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)環(huán)境。

以人為本

最后一個支柱則側重于工作人員本身。以人為本的理念表明，人不僅僅是控制系統(tǒng)的組成部分。相反，這一要素將人的福利視為工業(yè)5.0的一個關鍵方面。從最簡單的層面來看，技術的使用減輕了操作人員的負擔。這意味著人類無需再監(jiān)督那些容易導致疲勞的重復性工作。

從更高的層面來看，以人為本的理念為人類勞動者提供了充分發(fā)揮其才能、技能和經(jīng)驗的機會。機器學習可以快速適應新情況，但仍需要數(shù)據(jù)來提供經(jīng)驗教訓。人類的大腦可以通過運用橫向思維和想象力找到解決方案，即使是在以前從未遇到的情況中。人類工作者可以通過將這些特質與以往經(jīng)驗相結合來發(fā)現(xiàn)新的機會，即使這些經(jīng)驗來自截然不同的環(huán)境。但目前尚無法為機器編寫具有相同經(jīng)驗水平的程序。

工業(yè)5.0不僅是為了創(chuàng)造高效的流程，更是為了賦予人類勞動者發(fā)揮潛能的能力。它利用自動化和人工智能來提高工作效率，而不是為了取代人類。工業(yè)5.0可以幫助企業(yè)充分利用人力，讓員工進一步提升技能，并通過更有價值的工作體驗來豐富生活。

人機協(xié)作

工業(yè)5.0描繪了一幅人類與技術協(xié)同工作的場景，最突出的例子就是機器人的使用。出于安全考慮，以往在工廠里面機器人與人類是被要求徹底分開的。例如，汽車行業(yè)已經(jīng)明確地按照功能將人類與機器人分隔開。焊接和噴漆等操作通常分配給自主機器人，并在隔離區(qū)內(nèi)進行。需要人類技能的任務，如布線和總裝，一般很少使用自主機器人。

隨著邊緣計算和邊緣人工智能的發(fā)展，可以將復雜的控制裝置放置在機器附近，從而創(chuàng)造一個更動態(tài)的環(huán)境。傳輸距離縮短讓延遲（即發(fā)送、接收和處理指令所導致的延遲）也隨之減少。延遲時間縮短意味著機器人可以更快地做出反應，從而能夠與人類同事一起安全地工作。因此，新一代協(xié)作機器人 (cobot) 應運而生，并已開始進入工廠車間。

此外，還可通過其他一些不太明顯的方法，將人類融入工業(yè)工作場所。一種解決方案是為機器編程，使其能夠自主運行，以便人類能夠專注于異常情況。高速通信的發(fā)展讓人類無需進入具有潛在危險的工廠車間環(huán)境，即可監(jiān)督機器運行情況。

另一種解決方案就是完全不借助機器智能，而是利用技術來增強人類自身的能力，提升工作效率。比如，有人曾試圖開發(fā)一個機器人系統(tǒng)來處理一系列非標準包裝，但在投入了大量資金后，他們發(fā)現(xiàn)人類的適應能力是無法替代的。

結語

工業(yè)5.0建立在以往創(chuàng)新的基礎之上。它利用了工業(yè)4.0的自主性，并通過人類經(jīng)驗所能提供的靈活性加以強化。人工智能等創(chuàng)新只是增強人類能力的工具，但不可能完全取代人類。因此，在未來許多年里，工廠車間依然還是離不開人類。