技術的發(fā)展永遠不會止步，在尖端制造業(yè)中尤其如此，這與其他任何行業(yè)也基本類似,。以工業(yè)4.0為例，正如我們被此概念所灌輸那樣,，通過構建高度自動化的工廠環(huán)境，其中傳感器、數(shù)據(jù)處理、連接和云計算等技術的整合能夠帶來更多業(yè)務收益,。隨后又出現(xiàn)了工業(yè)5.0，一種新的概念將人類重新引入制造過程,。工業(yè)5.0有望打造一個誘人的新世界,，其中機器人和人類將以前所未有的方式進行協(xié)作，從而能夠實現(xiàn)大規(guī)模定制等新概念,。究竟會發(fā)生什么？工業(yè)5.0是否真的會改變我們設計和構建未來智能產品的方式,？
首先,，讓我們先退一步，回顧一下工業(yè)4.0如何改變了多個領域的制造業(yè),。這種轉變的起點很大程度上是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術的出現(xiàn),，基于傳感器技術的重大進步,，可以實現(xiàn)體積更小、價格更便宜和性能更高的設備,。隨著傳感器性能提高,，這些設備已在許多任務廠中得到廣泛應用，從而可以從大量的工業(yè)設備中收集數(shù)據(jù),。由于無處不在的連接性,，這些數(shù)據(jù)能夠快速傳輸?shù)皆贫耍筮M行處理和分析,，并越來越多地使用機器學習和人工智能等技術來提供實時決策,。這種基于IoT的流程是工業(yè)4.0的核心原則，自動化的廣泛使用和數(shù)據(jù)收集可以帶來真正的業(yè)務收益,。
但這里也存在一個問題,，這種高度自動化環(huán)境只能在特定層面發(fā)揮作用。例如,，作為生產流程中預先確定的一部分,，機器人執(zhí)行一系列重復功能，在制造過程中,，使用機器人技術可提供極高的一致性和可重復性,。如果您希望產品的外觀和感覺大致相同，那會很容易實現(xiàn),。但是,，如果客戶想要不同的產品怎么辦？如果制造出的產品要求不同裝飾或個性化又該怎么辦,？在消費者期望變得越來越復雜的世界中,，這種可能性越來越大。
這就是Industry 5.0的用武之地,。在這種新模式下,，人類被重新引入?yún)⑴c到制造過程，增加了他們與智能機器的協(xié)作,，甚至需要在工廠車間與機器人并肩工作,。據(jù)說，工業(yè)5.0將能夠實現(xiàn)兩全其美,，即可以把公認的機器人技術優(yōu)勢與人類先進的批判性思考等認知能力相結合,。在這個更加多元化的環(huán)境中，生產線可以變得更加智能,，而人類能夠監(jiān)督更高水平的產品定制,。在汽車，消費電子產品和珠寶等多個領域,，甚至對精釀啤酒等行業(yè),，這都是令人興奮的想法,，在這些產品上添加觸感體驗可以提高產品對消費者的吸引力。
如何實現(xiàn)工業(yè)5.0
工業(yè)5.0是一個概念,，但現(xiàn)實又是怎么樣,？如何以確定的方式應用工業(yè)5.0，以提高未來工廠的效率和多功能性,？最重要的考慮因素之一是人與機器之間的物理接口,。從歷史上看，機械臂一直被配置在安全罩后面,，以防止人類受到傷害,。但是在工業(yè)5.0新世界中，無論從字面意義還是在象征意義上,，都需要建立更緊密的關系,。
看來，這將通過開發(fā)新一代輕型協(xié)同機器人（cobot）來實現(xiàn),。這種機器人具有一系列定位傳感器,，使它們能夠在瞬間對周圍工人的存在做出反應。這些更小,、更快,、更靈活的協(xié)同機器人對于工業(yè)5.0的發(fā)展至關重要，因為先進的安全特性將使人類能夠在更廣泛的生產過程中占據(jù)中心位置,。在自動化領域中,，這一因素并沒有被忽視，ABB,，F(xiàn)anuc,、西門子和Kuka等全球工業(yè)機器人制造商加入了丹麥的通用機器人（Denmark’s Universal Robots）等專業(yè)機構，以便設計和推出新系列的協(xié)同機器人產品,。實際上,，根據(jù)BIS Research最近的一項研究發(fā)現(xiàn)，全球協(xié)同機器人市場預計將從2018年的5.8億美元增長到2024年令人難以置信的90億美元,。
協(xié)同機器人進展
隨著越來越多的玩家進入市場,，協(xié)同機器人的能力已經得到了快速提升。早期的產品型號體積很小,，主要用來與人類一起執(zhí)行輕型裝配任務,。這些開創(chuàng)性的桌面機械臂通常重約10公斤，有效載荷為3公斤,。這種尺寸和功能使其非常適合固定螺絲等自動化工作臺活動,。
但是，隨著時代進步，協(xié)同機器人已經變得越來越大,，功能越來越強，最新的機械臂有效載荷已經是當年機器人的五倍,。尺寸的增大,，更加擴展的夾具和工具范圍，以及更直觀的編程,，已經開辟了更廣泛的應用,，例如重型機械加工、物料搬運,、包裝以及處理螺絲和螺母等等,。這些機械臂甚至可以在生產線員工附近使用，因為它們已經安裝了完整的接近,、距離和位置傳感器,。
探尋工業(yè)5.0應用
隨著協(xié)同機器人性能提高，在工業(yè)環(huán)境中對機械臂的采用也在增加,，并且出現(xiàn)了許多令人興奮的新應用,。汽車行業(yè)一直是最早的采用領域，例如,，PSA Group（其品牌包括Peugeot,、Citro?n、Opel和Vauxhall）在其白車身（body-in-white）裝配線上使用協(xié)同機器人進行螺絲擰緊等應用,。在這種情況下,，操作員將協(xié)同機器人拉到位，在汽車沿生產線向下移動時將螺釘固定在車輛的兩側,。完成后,，協(xié)同機器人旋轉并返回到靜止位置，然后再次工作于下一輛車輛,。PSA表示,，這種方式既節(jié)省成本，又改進了幾何公差,。
其他汽車制造商也同樣積極地在制造工廠內部使用協(xié)同機器人,。BMW已使用協(xié)同機器人執(zhí)行了碰撞罐（crash-can）組件的鉚接制程，這些工作過去一直是手工進行,。當員工進行其他裝配任務時,，使用協(xié)同機器人將鉚釘固定到位，對縮短周期時間產生了巨大影響,，完成時間從64秒縮短到52秒,。
汽車供應商也開始采取類似行動，組件制造商在生產線末端使用協(xié)同機器人來執(zhí)行關鍵的檢測任務。在汽車領域,，似乎幾乎每天都有新應用出現(xiàn),，Kenneth Research最新報告預測，到2022年,，汽車領域協(xié)同機器人導致的出貨和銷售收入將以每年約43％的速度增長,。
在其他領域，協(xié)同機器人正在用于多種不同的任務,。例如,，在金屬行業(yè)，它們被用于執(zhí)行一系列拋光和去毛刺活動,，執(zhí)行傳統(tǒng)上工人完成的勞動密集型任務,。根據(jù)自動化專業(yè)機構WiredWorkers的報告，協(xié)同機器人已被證明能夠一致且重復地拋光平坦和不平坦的表面,，對于力的控制易于編程,，并且針對新產品能夠快速更改設置。協(xié)同機器人也越來越多地用于CNC機器的裝卸,，從而使金屬行業(yè)工人不必執(zhí)行那些對體力要求苛刻,，有時甚至是危險的任務。
即使在制造市場,，協(xié)同機器人也正在擔當新的角色,。添加劑制造初創(chuàng)企業(yè)開始使用這些機器人來提供3D打印零件個性化設置。在這里,，協(xié)同機器人可用于幫助創(chuàng)建不同的飾面和雕刻圖案,，例如可為消費性電子設備創(chuàng)建真正的定制特性，這種做法可能很受歡迎,。在珠寶領域,，工匠們正在研究如何使用機器人來輔助寶石的拾取、放置和裝飾,。
對自動化態(tài)度的改變
那么,，顯而易見的是，協(xié)同機器人在許多行業(yè)中都具有很大潛力,。盡管由于行業(yè)不同,，它們的應用范圍和程度相差很大，但有一個問題必須共同考慮：這就是需要在文化層面改變對自動化的態(tài)度,。自動化的歷史是基于相當確定的參數(shù),，機器人大多在圍欄后面執(zhí)行任務。但是,，在工業(yè)5.0的全新世界中,，機器人和人類本身必須作為協(xié)同者,，而不是競爭對手來一起工作，并需要心態(tài)的完全轉變來建立一種新型關系,。
這些又進入圍繞自動化和是否需要人工干預展開的更廣泛辯論,。主導的思想流派一直認為，機器設備的發(fā)展最終將導致整個工業(yè)部門廣泛失業(yè),。工業(yè)5.0改變了人們辯論的話題,，人類得以重新進入其中價值鏈，從而可以繼續(xù)扮演更多的增值角色,。
世界經濟論壇（World Economic Forum）的一份重要報告調查結果也反映了這一點，該報告評估了2022年全球技能需求變化概況,。隨著自動化變得越來越復雜,，并且在關鍵領域得到越來越廣泛應用，某些傳統(tǒng)行業(yè)無疑將消失,。但是這些將不可避免地被其他新興學科所取代,，這些新學科專注于大數(shù)據(jù)分析、人工智能,、軟件和應用以及數(shù)字轉換等領域,。所有這些新行業(yè)都能夠很好地適應工業(yè)5.0的世界，從而加強了人和機器關系的協(xié)同性,。實際上,，根據(jù)該報告，這種轉變很可能會導致產生1.33億個新職位,，同時造成約7500萬個工作崗位流失,，這表明自動化程度的提高總體上將帶來巨大的凈收益。
通往更智能生產系統(tǒng)之路
總而言之,，我們可以看到工業(yè)領域的技術進步仍在繼續(xù)加速發(fā)展,，工業(yè)4.0和工業(yè)5.0可能只是引起關注的流行語。盡管如此,，它們卻描繪出了在高度自動化環(huán)境中設計,、構建和維護產品方式的真正變化。這種轉變將越來越多地導致機器與人類思想之間的共生關系,，正是這種交織在一起的能力,，才有可能創(chuàng)建未來更智能、更高效的工廠,。