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以人为本的制造:工业5.0和未来工厂

以人为本的制造

工业5.0和未来工厂

以人为本的制造:工业5.0和未来工厂

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以人为本的制造

主持人:爱立信东北亚区品牌和市场总监 刁习羽
嘉宾:爱立信中国区CTO 王浩博

以人为本的制造:工业5.0和未来工厂

是时候让人类再次成为工厂的核心了。

工业4.0不仅使企业在效率、大规模生产方面实现了质的飞跃,而且赋予企业按需定制生产线的任何部分的能力。这些进步在未来只会增加,这就引出了一个问题:这对社会意味着什么?

想象一下,你正在一个生产线上工作,组装一个需要很多重件的产品。你不必扭伤腰去搬一块大金属,会有一个机器人帮手或者外骨骼来为你做所有搬运重件的工作。

或者,有一个机器人同事在身边,模仿你的动作,增加一些思考,让你免于进入一个不安全的环境。

在未来,机器不会取代人类。相反,它们将与人一起协作并共同进化。

是时候让人类再次成为工厂的核心了

什么是工业5.0?

工业5.0是制造业演变的下一个阶段,是对工业4.0的补充,采用的是包罗一切的方法。它将不受岗位和业务增长的限制,成为一种有弹性的繁荣缔造者,使生产能力努力达到地球的边界,同时把产业工人的福祉放在核心位置。

爱立信产业实验室(IndustryLab)的研究表明,71%的制造业工人说他们做过乏味、肮脏或危险的工作,80%说他们在工作中受过伤。更好的连接性能够实现将许多乏味、肮脏或危险的任务交给机器来处理。我们需要一起充分利用工人的能力。

连接如何让工业5.0成为现实?

在未来的工厂中,人与机器之间,以及机器与机器之间的有效沟通,对于学习、教学和理解的不断进化至关重要。为了捕捉语音、手势、用户输入以及机器和传感器数据,需要依靠工厂内部的先进连接技术,建立多样化的沟通渠道。

什么是工业5.0
“人类永远不应该屈从于机器和自动化,而机器和自动化应该服从于人类。”

——H. H.罗森布洛克教授 (1990),《有目的的机器》。

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工业5.0和技术的平民化

在过去的十年里,我们看到了制造业的巨大技术进步。从工业4.0的开始,我们见证了机器对机器的机器人技术与人类工人的集成,以及向全数字化迈进的发展潮流,出现各种无线网络的集成、基于云的功能和物联网。

这一趋势将继续下去。根据爱立信工业实验室最近发布的一份名为《更聪明、更迅速、更安全的生产工人的崛起》的报告,有近三分之二的制造商表示,预计在10年内,他们的业务将实现80%的全面自动化。

但是,也很明显,并不是所有的事情都可以自动化,未来还有许多任务仍然需要人类的控制或参与。工人需要将他们的注意力转移到更高价值的任务上,如监控、设计、工程、编程和流程维护等。

人类在工厂中仍然有一席之地,许多任务仍然被认为难以自动化。

借助增强和自动化技术

借助增强和自动化技术,人类将能够更高效、准确地做出及时的决策。他们还将能够通过高性能的连接、人工智能工具和虚拟现实(VR)设备,与机器和同事进行交互,从而实现更协同和远程的工作。

这可能导致的后果是,许多蓝领工作将变成白领工作。爱立信工业实验室的研究人员发现,有一半的制造商预测,10年后他们将不再有任何低技能的职位。

在人类和自动化技术融合的问题上,《面向工业5.0的人本制造展望》报告(“Outlook on human-centric manufacturing towards Industry 5.0”)中,新西兰、瑞典和中国的研究人员探讨了人机关系沿着“五C”之旅的演变过程:

  • 共存(Co-existence) - 机器是人类的简单工具或者它们独立工作(第一次和第二次工业革命)
  • 合作(Co-operation) - 机器和人类共享部分重叠的工作空间。它们有时会暂时分担任务,但不会同时在同一任务上工作(第三次工业革命)
  • 协作 (Collaboration)- 机器和人类通过同步交互式联合活动完成任务(第四次工业革命)
  • 共情(Compassion) - 机器感知人类的情感、需求和偏好。人类关心有同理心的机器的健康(工业5.0)
  • 共同进化(Co-evolution) - 机器和人类通过人机交互共同提高能力(工业5.0)。

工人将需要新的设备和技能


随着这些技术的发展,制造商正在探索当前技术如何造福员工,例如纳入人工智能、智能设备和数据驱动的机器人。

连接的设备已经可以增强能力,并提供即时通知、警报和可操作的信息。虽然技术人员很强调耳机和眼镜的开发,它们可以把手解放出来,但长时间佩戴它们对人体工程来说仍然是一个挑战。

工人将需要新的设备和技能
员工可以在工作中学习

员工可以在工作中学习,但将来需要他们大幅提升技能。根据爱立信工业实验室的研究,10名决策者中有7名预计生产工人将需要更高的创造性解决问题、数据分析和计算机编程技能。

此外,几乎8成的制造商表示,为了跟上快速变化的环境,持续学习是必要的。

制造业中的人类员工也在经历人口结构的转变,经验丰富的员工退休,被年轻、经验较少的员工取代。如今,能力的缺乏要求制造商跨教育和其他行业、跨国家、跨年龄边界寻找人才。增强技术在员工的入职、提升和再培训方面发挥着至关重要的作用。

什么是协作机器人?

随着机器的进步和人类技能的提高,我们将看到协作机器人的崛起。这些协作机器人是为人机在一个共享的空间内交互而设计的,例如复制人类运动并保护人类免受伤害的机械臂。

爱立信和日立美国研发团队在2019年合作,促进人类和机器人之间的共存,这将使工业软件能够实时控制工人需要从专有5G网络获得什么。

这意味着该平台可以将任务拆分开,并将它们委派给适当的员工——人类或机器人——所有这些都具有低延迟、高速度、可靠和安全的连接性。到2021年,这些发展不仅仅是机器人,还涉及到基于视觉的用例,如产品故障检测、虚拟检查和员工人体工程学。

 

人类数字孪生以及如何保障员工的隐私和安全

为了实现最高水平的人机交互,让协作机器人成为现实,我们需要一个人类数字孪生。

机器和流程的数字孪生通常用于监测和优化工业过程,但它们也可以被优化,为人类员工的福祉而工作。要创建一个包括人类员工在内的工厂的完整数字孪生,就需要虚拟地表示整个工业系统,从人到机器人再到其他系统。要创建数字孪生的人类元素,我们必须了解人类是如何工作、移动和行动的,同时还要考虑他们的认知能力、偏好和抱负。

数字孪生与人类员工相关的一个潜在用途是开发模拟真实场景的虚拟培训环境。然而,值得注意的是,包括人类员工在内的完整数字孪生将引起道德和隐私方面的担忧,尤其是在数据保护和隐私方面的格局向更欧洲化的方式转变时,这种方式试图给予数据主体更高水平的保护。

在这种情况下使用数字孪生必须是透明的,并且尊重员工对隐私和自主权的法律和道德权利。

保护隐私的数字孪生解决方案需要在收集和处理敏感的工业和个人数据的场景中考虑法规和基于技术的隐私保护。这个平台将允许提取数字孪生[应用]效用所需的最佳信息,而不会侵犯既定的隐私权利,尤其是在不断变化的环境中。

人类数字孪生以及如何保障员工的隐私和安全

连接是工业5.0的核心

对于Verizon的副总裁兼全球产品战略与创新负责人Chris Halton来说,5G Advanced的网络能力将是实现工业5.0的关键。将人类置于制造过程的中心位置,需要无处不在、实时和可靠的连接。

Verizon在工业4.0方面处于优势地位,能够创新和发展其产品组合,满足不断变化的工业市场。Halton相信,该公司有能力在今天扩展和提供安全的工业网络,为未来工业自动化做好准备。

但Halton也强调,要把握住工业演进的优势不仅要考虑技术的采用,还要考虑文化和组织结构的调整,以及培训提升工人的技能,让他们适应以新方式与机器合作。

“毫无疑问,在工业环境中拥有无线能力将为制造业释放大量价值。它可以增强机器人和人类之间的协作,为重复或体力劳动提供帮助,并让人类有更多时间专注于高附加值工作和决策。”

Verizon副总裁兼全球产品战略与创新负责人Chris Halton

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另一个重要的项目是由跨国钢铁公司ArcelorMittal在2021年11月在法国敦刻尔克的ArcelorMittal工厂启动的。该项目名为5G Steel,利用无线设备监测生产数据,为员工进行维护和调度提供信息支持。5G Steel带来的高速连接和低延迟让所有连接的员工都可以在任何地方工作,不受移动的限制。

ArcelorMittal使用了爱立信的一种专用网络,提供低延迟和高速连接,这是此类高度受限的工业环境中必不可少的,它与Wi-Fi相当,但提供额外的安全性和弹性。钢铁行业的数字化也使得雄心勃勃的减碳目标成为可能。

工厂地板

爱立信在全球各地拥有自己的5G智能工厂,包括在美国、爱沙尼亚和中国,这些工厂不再需要物理纸张,这意味着员工可以利用现代数据探索和分析工具(包括AI支持的解决方案)自己创建洞察和分析。例如,对数千种产品的故障模式的高级分析现在被简化为由智能设备上的分析功能生成的自动报告。

还有更多的例子,包括为远程支持中央和供应商团队而启用的AR设备,这些设备允许团队实时接收基于知识的逐步生成的信息。此外,拆包过程现在完全自动化,机器人识别出“箱子”中的各种材料,然后将它们放在传送带上,并发送到生产线进行组装。

制造业的未来会是什么样子?

在未来10年内,对生产工具如AR、VR、数字孪生和外骨骼的期待将为行业带来巨大的价值。

“当前的制造业正在发生变化,思维方式也在发生变化。人们的期望是,数据和信息应该掌握在手中,易于获取,而员工只需要做出决策。制造业的未来将由人类的需求驱动。”
Rockwell Automation软件与控制业务部门EMEA区域总监Sachin Mathur。

制造业的未来会是什么样子?

从制造商的角度看,工业5.0将使他们能够以一种简单而几乎完全自动化的方式优化工业过程,拥抱更多样化的劳动力,并在最适合的地方安置或培养人类的能力。

反过来,人类员工将感到更加受到重视、赋予权力、更能干,并可以与机器一起为可持续生产做出贡献。

2030年的工厂和今天的工厂之间的主要区别不仅是物理上的,而且是行为上的。人类和机器的能力将共同增长,数字报表和全自动生产流程将形成协同效应。这种技术可以扩展到其他具有生产线设施的行业,如采矿、机场和港口。

工业5.0将使人类能够进一步发展创造力、横向思维和解决问题的独特品质。

实现这一目标的基础是访问一个能够促进创新并将工业通信与人类通信融合在一起的通信平台。凭借连接人与物的悠久历史,爱立信是工业5.0的推动者。从一开始就考虑到可信赖性、互操作性和可持续性,我们可以一起再次使工厂车间平民化。

你认为一个人类和机器人协作的世界将会如何影响工业和其他领域?

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