工業5.0

人機協作的時代即將到來

工業5.0概述

2011年，德國提出“工業4.0”，其后十年左右的時間，物聯網、傳感器、無線通信、大數據、人工智能等技術得到飛速發展及廣泛落地，“智能制造”的概念大火。2021年，歐盟委員會提出“工業5.0”，其三大核心是“以人為中心”、“可持續性”和“富有彈性”。工業5.0在追求更高效率之外，更強調以人為中心以及人與機器的有機協作。

技術永遠不會停滯不前。據其支持者稱，工業5.0有望提高靈活性、改善工作環境和更可持續的運營。這種積極變化的潛力使工業5.0在理論上極富前景。

01工業5.0實際應用

那么，真實的情況是怎樣的呢？工業5.0是否將迎來人類和機器在智能工廠環境中和諧協作的另一個智能制造時代？或者這只是一個基于營銷流行語的概念，在現實世界中無法落地？

首先，讓我們對工業5.0一詞做出準確且易于理解的描述。雖然公共領域存在許多變體，但TWI（The Welding Institute）或許能夠最簡潔地概述它：

“工業5.0，又稱第五次工業革命，是工業化的一個新興階段，人類與先進技術和人工智能機器人一起工作，以改善工作場所流程。與此同時，企業更加注重以人為本，彈性更強，更加注重可持續性。”

“這一新階段不僅涵蓋制造業，還建立在第四次工業革命（工業4.0）的基礎上，并得益于 IT 領域的發展，包括人工智能、自動化、大數據分析、物聯網、機器學習、機器人、智能系統和虛擬化等方面。” （來源：TWI）

談論工業5.0的不僅僅是 TWI。歐盟委員會也認為，工業5.0將成為經濟和社會轉型的關鍵驅動力，將工業置于數字化和綠色發展的核心地位。歐盟委員會發布了一份詳細的報告，題為《工業5.0：歐洲的變革愿景》，該報告解釋了這一概念如何推進了之前的方法論。報告稱：

工業4.0

人工智能提高效率為中心；

以信息物理目標的出現為中心的技術；

與商業模式優化相一致——即最終旨在最小化成本并最大化股東利潤；

未關注系統轉型所必需的設計和性能層面，以及將資源和材料使用與負面的環境、氣候和社會影響分離開來。

工業5.0

可持續性的行業框架；

強調替代（技術）治理模式對可持續性和復原力的影響；

通過使用數字設備賦予員工權力，倡導以人為本的技術方法；

技術環境可持續利用的過渡途徑；

將公司的責任范圍擴大到整個價值鏈；

引入指標，顯示每個工業生態系統在實現福祉、恢復力和整體可持續性的道路上取得的進展。

02人機協作

這就是理論層面的工業5.0的概述。但在實踐中呢？工業5.0如何在工廠實際應用中得到體現，特別是在與更智能的機器增加人機交互和協作方面？

自動化是一個很好的起點。以前，生產線上的機器人一直被安置在安全籠后面。然而，在工業5.0環境中，更輕、更小的協作機器人（cobots）——配備最先進的傳感器、攝像頭和先進的軟件——將能夠在沒有防護屏障的情況下在人類附近工作，并在瞬間對工人的存在做出反應。此功能取決于視覺系統、力傳感器、安全光幕和其他防撞技術的組合。如果有人離得太近，cobot可以自動減速、改變方向或完全停止。

ABB 和歐姆龍等公司推出的最新一代協作機器人普遍被認為比傳統機器人更靈活，編程和重新編程也更簡單，這意味著它們可以更快地重新部署以執行不同的任務。更簡單的安裝和集成，無需昂貴的重新配置，提高了生產環境中的靈活性和可訪問性，因此具有更多的潛在用例。

協作機器人通常可以通過直觀的 HMI 進行設置，無需編碼，允許操作員使用圖形節點編程自動執行任務。它們還使用常見的行業標準連接，如 Modbus 和以太網/IP。協作機器人也比傳統機器人更實惠、更緊湊，通常可處理10至35公斤的有效載荷，從而更好地利用車間空間。

部署示例日益增多。協作機器人已廣泛應用于裝配和制造，特別是在電子制造等需要復雜裝配流程或定制的應用領域。隨著協作機器人功能的不斷發展，汽車等行業也開始采用協作機器人，例如福特使用協作機器人幫助行動不便的工人執行將圓形蓋安裝到發動機上等任務。

它們還用于食品行業的質量檢查和物料處理任務，例如挑選和包裝，幫助工人減少執行繁重和重復性任務的需要。例如，Universal Robots的協作機器人幫助聯合利華在波蘭實現了兩條生產線的自動化，在八小時輪班中碼垛了1100個箱子——這些工作以前必須由人類完成。

03下一步呢？

因此，協作機器人作為工業5.0的一部分正在發揮影響。通過增強人機協作、靈活性和效率，它們可以幫助企業實現更高的生產力和創新，同時優先考慮工人的安全和福祉。事實上，協作機器人市場將迅速擴張。2023年，該市場價值為17.7億美元，預計到2030年將達到127億美元。技術發展將是該市場增長的關鍵。根據工業咨詢專家FutureBridge的研究，這些進步將發生在幾個關鍵領域，包括感知傳感器、人工智能和機器學習集成、云計算和連接、邊緣計算和末端工具。

例如，人工智能具有巨大的潛力。想象一下，協作機器人可以從周圍人的工作模式中學習，從而提高效率并確保安全。同時，邊緣計算可以支持在現場生成數據的情況下做出更快決策的能力。FutureBridge表示，這些領域的快速發展將使協作機器人在更多行業（例如醫療保健和物流）中共存，為協作機器人制造公司及其供應鏈合作伙伴創造新的機會。

協作機器人的興趣日益濃厚，作為向工業5.0轉型的一部分，市場增長潛力可見一斑。施耐德在一篇關于未來過程自動化和安全的前瞻性博客中表示，該公司致力于探索工業5.0的可能性，特別是在以人為本的運營方面，工人可以利用自己的技能來提高參與度和個人生產力。施耐德表示，未來的自動化解決方案需要更加靈活和開放，才能充分發揮其潛力，而這要基于其EcoStruxure等開放、基于標準的技術的發展。

西門子也曾直言，工業5.0時代已經到來。其simcenter門戶網站探討了如何部署工業5.0，以打造一個更加可持續、數字化、直觀和包容的社會。

最終，工業5.0將會繼續存在。當我們站在這個激動人心的新時代的邊緣時，人類智慧與機器人精準度的融合有望重新定義創新和可持續發展的界限。