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人与机器 工业 4.0 正在演变为以人为本的制造
2022年04月05日    阅读量:15480    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

人与机器 工业 4.0 正在演变为以人为本的制造 中国机械网,okmao.com

许多人害怕蛇和蜘蛛。但是,机器人和其他机器也会让一些人感到焦虑和恐惧。尽管人工智能、增强现实、协作机器人、数据分析和数字双胞胎等工业 4.0 技术现在使人类和机器更容易近距离工作,但恐惧依然存在中国机械网okmao.com

人们仍然担心被自动化和人工智能等先进技术所取代。自从“他们会抢走我们的工作!”的呼声以来,它就一直存在于人类心理中。当蒸汽机在 1700 年代初首次出现在工业环境中时,人们大喊大叫。

十年前,牛津大学的两位经济学家发布了一项研究,声称在不久的将来,47% 的美国工作岗位可能会被机器人取代,这引发了广泛的争论。今天,这种恐惧已经消退,整体情绪也发生了变化。

有些人仍然害怕机器人,但最近自动导引车和协作技术的进步已经改变了人机交互的动态。

“关于被机器人和其他机器取代的普遍担忧将永远存在,”凯斯西储大学机械与航空航天工程系主任 Robert Gao 博士说。“人们担心失去工作是有自然原因的。

“人们将越来越多地感受到人工智能的快速发展,”一直在研究人类与机器人之间关系的高解释说。“大流行还鼓励许多制造商投资自动化,以尽量减少人工操作员的参与。

“历史上人类在制造业中扮演的一些角色将被机器人和其他机器取代或取代,”高警告说。“但是,这并不一定意味着人们会失业;他们必须掌握新技能,使他们能够智能地编程、控制和使用机器。

“在未来,尽管人们更广泛地接受和接触机器,但人类不会失去工作,”高说。

“对人类与机器的担忧正在迅速减少,”波士顿咨询集团 (BCG) 董事总经理兼合伙人 Jon Van Wyck 补充道。“仍有一些遗留的感觉和恐惧,但不像 1980 年代和 1990 年代那样。

“借助工业 4.0 技术,范式正在发生转变,”Van Wyck 说。“今天,在许多情况下,自动化的目标是使公司能够满足其生产目标和产量水平,而不是取代操作员。尖端的机器人技术使制造商能够以高价值的方式运营他们的工厂。”

“过去,人们对人类在制造业中的作用更加悲观,”ARC Advisory Group 咨询副总裁 Craig Resnick 指出。“这种情绪现在已经转向另一个方向。

“今天,人类被视为与机器的合作者,”雷斯尼克解释道。“我们现在将机器视为执行常规、平凡和重复性任务的数字工具箱的一部分,而人类则专注于优化机器的性能并进行任何必要的更改或调整。人们更有能力理解更广泛的情景并做出最终决定。”

 

与人同行

几年前,特斯拉的埃隆·马斯克 (Elon Musk) 在面临将其位于加利福尼亚州弗里蒙特的旗舰工厂自动化的挑战时,著名地宣称“人类被低估了”。在当今工业 4.0 技术时代,许多制造专家认为这种说法比以往任何时候都更加尖锐。

麦肯锡高级合伙人 Mike Doheny 表示:“制造业仍然需要人类将制造经验和数字能力相结合来解决问题。技术在掌握在人手中时效果最好——它是你如何在业务中创造真正的变化。”

“有些工作自动化无法完成,因为它们过于复杂或具有复杂的变量,例如装配线束,”Doheny 解释说。“另一方面,当商业案例有意义时,有些工作倾向于自动化——特别是具有高度重复性任务和很少变量的工作,这些工作可以提高执行的一致性并产生投资回报。

“现代机器也变得更加可重新编程和灵活,这只会在长期内扩大它们的应用范围,”Doheny 预测道。

Symbio Robotics Inc. 首席执行官 Max Reynolds 补充道:“从历史上看,机器非常适合用于高度重复、简单且可变性较低的任务。”这家湾区初创公司一直在帮助福特汽车公司和丰田汽车公司等传统制造商,在装配线上部署人工智能控制的机器人。

“他们特别适合那些否则会对人类安全构成威胁的角色,”雷诺兹指出。“在人工智能和机器学习的背景下,人们有机会专注于更具创造性的工作,例如生产规划、控制工程和机器人编程。从而将时间和精力集中在持续改进制造过程和整体设备效率上。”

Reynolds 认为,技术应该通过使用计算机视觉、人机交互和机器学习等领域的最佳实践,从根本上重构现有的制造“痛点”。

“作为一个物种,我们非常聪明、适应性强且富有创造力——这是大多数机器所缺乏的特征,”雷诺兹说。“关键是创建一个流程,将直觉、领域知识和通用智能嵌入到各种机器人自动化解决方案中。这就是我们相信将推动成功的因素。”

“机器擅长于商品化、手动和重复性的任务,例如组装、焊接、喷漆和其他需要大规模执行的[活动],”基于云的软件 Gocious 的首席技术官 Maziar Adl 补充道适用于具有复杂产品线的制造商的系统。

“[他们还]擅长模拟场景并测试各种数据排列和组合,以帮助推动决策制定,因为人类无法手动输入足够多的数据,”Adl 指出。“人类仍然最擅长的任务是创造力、创新、决策和与其他人的互动。”

硅谷公司 Drishti Technologies Inc. 的首席执行官 Prasad Akella 博士认为,人的适应性比机器强得多。“人类更擅长适应和解决接触或力量问题,”他指出。“机器更擅长非接触式位置控制。”

Drishti 最近对 400 名高级制造业高管进行了一项调查,强调了人们普遍认为制造操作比机器更具适应性的行业情绪。事实上,73% 的受访者同意以下说法:“你越手动,你的适应性就越好。”

“制造业存在一种误解,包括在许多精益制造车间,人们的表现已经达到了顶峰,”Akella 说,他在 1990 年代领导了通用汽车公司的一个工程师团队,开创了协作机器人技术。“因此,虽然制造商知道人们在灵活性、认知能力和解决问题的能力方面有很多优势,但他们也认为他们无法提高生产力或防错。事实并非如此。

“尽管谈到了熄灯自动化,但我们还有很长的路要走,”Akella 警告说。“从现在起 50 年后,我仍然可以在车间看到人类。”

 

为工业 5.0 做好准备

凯斯西储大学、密苏里科技大学、石溪大学和佛罗里达大学的工程师团队一直致力于研究、预测和优化机器人如何与美国工厂中的人类同事互动。未来。该项目于 2018 年开始,将于明年结束。

“虽然机器人自 1960 年代初推出以来已越来越多地融入制造业,但真正的人机工作场所协作仍处于早期阶段,直到最近才被学术界认真研究,”负责这项研究工作的高说.

“大多数研究人员预计人类会做出更灵活的决策,而机器人则通过举起重型工具或在需要时将正确的工具放在我们身边做出贡献,”高解释说。“这需要机器人‘知道’或解释人类的肢体语言和手部动作,预测他接下来会做什么。

“它需要使用我们将开发的传感器、计算机模型和人工智能,以帮助机器人与人类操作员安全有效地协作,”高补充道。

高表示,随着机器人承担更危险的工作,先进的协作技术将使未来的工厂更安全、更高效。“机器人还可以帮助培训新员工,因为他们已经知道新员工可能仍在学习的任务需要哪些工具和零件,”他指出。

高和他的同事计划“专注于人机协作的预测部分。这意味着要弄清楚如何教机器人助手在各种不同的工作场所场景中可靠地识别有时是随机的人体动作。”

高说,这是从工业 4.0 到工业 5.0 的自然演进的一部分,工业 5.0 是一个解决制造业中以人为本的应用的新兴概念。

“关于工业 4.0 的大多数讨论都集中在机器而不是人身上,” Drishti 的 Akella 补充道,他目前正在与精益制造大师 Jeffrey Liker 一起撰写关于工业 5.0 的文章。“与工业 4.0 一样,工业 5.0 也起源于欧洲。”

欧盟最近发布了一份关于该主题的报告。它声称“工业 5.0 补充并扩展了工业 4.0。它强调将决定工业在未来欧洲社会中地位的因素,而不仅仅是经济或技术方面。这些因素[还具有]环境、社会和基本权利的维度。”

根据欧盟的报告,工业 5.0 “将工人的福祉置于生产过程的中心,并利用新技术提供超越就业和增长的繁荣,同时尊重地球的生产极限。它通过专门将研究和创新服务于向可持续、以人为本和有弹性的欧洲工业的过渡,对现有的工业 4.0 方法进行了补充。”

“工业 5.0 的新概念来得正是时候,”欧盟负责创新、研究、文化、教育和青年事务的专员玛丽亚·加布里埃尔 (Mariya Gabriel) 表示。“许多欧洲行业正在重塑自我,适应新的 COVID 现实,越来越多地采用数字和绿色技术,以继续为所有欧洲人提供解决方案。现在是让工作场所更具包容性、建立更具弹性的供应链和采用更可持续的生产方式的时候了。”

 

人类的新角色

智能工厂研究所和田纳西大学查塔努加分校最近发布的一份报告本身并没有提到工业 5.0,但它包含了一些类似的概念和想法。它声称,以人为本的劳动力不会被自动化劳动力所取代,预计劳动力的最大需求是以人为中心的技术技能。

根据这份题为“了解工业 4.0 对制造组织和工人的影响”的报告,进步将需要劳动力的相应变化,其中大部分需要重新培训和再培训,以满足需求并应对未来的机会。

该报告还消除了所有制造业工作最终将实现自动化的神话。事实上,预计对具有更高和更复杂认知技能的人类的需求将会增加,未来的劳动力将更加依赖“人类”技能,例如领导力、主动性和创业精神。

“人是工业 4.0 技术的核心,”智能工厂研究所执行董事 Mary Beth Hudson 说。“增强现实、云计算、协作机器人、连接系统和其他工具改变了工作的性质,并允许人机集成来提高生产力。”

哈德森声称机器人不会接管工厂。她认为,角色的转变正在发生,而不是失去工作。

“工作正在转变为更具战略导向和技术丰富的角色,”哈德森解释道。“就业机会大于潜在风险。

“自动化将减少对不那么复杂和更常规的工作的需求,”哈德森声称。“工业 4.0 的采用并不是制造业的就业杀手。这确实是一个创造新职业的机会。

“工业 4.0 为制造业工人带来了更复杂的流程、需求和挑战,”哈德森指出。“这可能会导致工作重新设计,从而为人们创造更多的战略任务、更大的责任和更多的决策权。

“一个主要能力将是系统思维,它要求工人对整个生产过程以及所有部分如何组合在一起形成广泛而全面的理解,”哈德森说。“这意味着人们将不再只关注他们的个人工作站。”

Peak Performance Inc. 总裁兼首席执行官 Denise Rice 补充说:“人机协作技术开辟了新的机遇,特别是对于过去可能无法在制造业工作的个人,当时制造业被认为是对体力要求很高的环境。”随着更多的体力或重复性工作任务变得自动化,需要更多批判性思维的新职位。战略和技术技能将变得更加重要。

“这将为非传统制造业工人加入该行业开辟更多途径,”赖斯解释说。“但是,要为这种变化做好准备,制造商必须改变他们的招聘和选拔流程。

“这可能有助于克服对制造业的负面看法——即‘无聊、肮脏、炙手可热和重复’——阻碍我们吸引和留住技术工人的能力,”赖斯指出。

这些新工作的引入也将导致工作设计的变化,例如增加工人之间的沟通和协作。

田纳西大学查塔努加分校心理学教授 Chris Cunningham 博士说:“我们期待的显着转变将需要采用先进技术支持的人、机器和人机增强工作安排的混合方法。” “这令人兴奋,因为工作有可能具有更高程度的意义,这将使[人们]有机会更加投入并更加认同他们的工作。

“长期以来,这一直是许多制造业领域的挑战,”坎宁安感叹道。“通常,从事装配任务的人并不总是能看到他们的工作所产生的影响。但是,当您开始为他们提供更多信息和更多数据时,这有助于丰富他们的工作,并让他们有机会获得更多的所有权。这将有助于招募和吸引新人。

“这是一个以不同方式营销和重塑制造业品牌的机会,让人们明白我们不再谈论无意识的工作,”Cunningham 解释道。“这不是试图让人们参与进来,让他们成为机器的一部分。”

 

自动化的软面

尽管最近在人工智能、协作机器人和其他尖端自动化方面取得了进展,但人类在确定机器的有效性方面发挥着重要作用。

“人们在高级思考和跨职能协调方面仍然要好得多,”ABI Research 工业和制造研究总监 Ryan Martin 说。“机器更擅长处理需要快速循环时间和连续流程处理的任务。”

BCG 的 Van Wyck 补充说:“数字工具和协作机器人等技术使人们变得更有效率。” “人类更适合需要灵巧、判断和变化的任务。因此,他们应该专注于推动更高产量和产量的制造活动。”

Brose North America Inc. 是一家拥抱下一代自动化但不忘记人际联系的制造商,它是汽车冷却风扇模块、车门模块、座椅系统和其他组件的领先生产商。一级供应商非常注重招聘和保留工作。

“在第四次工业革命期间,机器不会取代人,但会出现一种新的工人类别,介于白领和蓝领之间,”博泽北美工程副总裁 Arnd Herwig 预测道。“产品和自动化复杂性的融合创造了一场完美的制造风暴。

“对先进制造、网络安全和机电一体化等‘新领’工作类别的需求凸显了当今教育的不足,因为行业发展速度快于课程,”负责博泽学徒计划的 Herwig 解释说。

Festo Corp. 气动自动化产品市场管理总监 Frank Langro 补充说:“有时,自动化已被贬低,并被视为与缩小规模有关。许多人害怕改变,因此保持透明并与员工沟通非常重要。可能会受到自动化投资的影响。

“例如,关注那些直接受其影响的工人可以看到并与之相关的自动化的好处,”兰格罗建议道。“如果它能让他们的工作更安全或更轻松,那么很少有人会反对这样的事情。自动化还可以为工人提供学习新技能的机会。

“当你得到支持时,你的项目会运行得更顺利,成功的机会也会更高,”兰格罗声称。“但是,同样重要的是要注意一些需要与高层管理人员沟通的关于自动化的软事实。”

根据 Van Wyck 的说法,部署新自动化的制造商如果投资于“超级护理”时期,也往往会更成功。

“在一段时间内,操作员在采用新技术并学习如何使用新技术并将其整合到日常工作流程中时,应该会获得额外的支持,”Van Wyck 解释道。“在这个过渡时期,现场变革教练应该帮助部署协作机器人和数字工具等技术。随着时间的推移,这种强烈支持的时期会逐渐减少。”


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