以人為本的製造

工業5.0和未來工廠

以人為本的製造：工業5.0和未來工廠

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是時候讓人類再次成為工廠的核心了。

工業4.0不僅使企業在效率、大規模生產方面實現眾多效益，而且賦予企業客製化生產線的能力。這些進步在未來只會增加，這就引出了一個問題：這對社會意味著什麼？

想像一下，你正在一個生產線上工作，組裝一個需要很多重量型零件的產品。你不必扭傷腰去搬一塊大金屬，會有一個機器人助手或者外骨骼來幫你完成所有的重物搬運工作。

或者，有一個機器人同事在身邊，模仿你的動作，並具備額外的智力，讓你免於進入一個不安全的環境。

在未來，機器不會取代人類。相反，它們將與人一起協作並共同進化。

什麼是工業5.0？

工業5.0是製造業演進的下一個階段，與工業4.0相輔相成，具有全方位的方法。它將不受崗位和業務增長的限制，以成就同時具備彈性和商業繁榮的供應商，使生產方式能夠尊重環境的邊界，同時將產業員工的福祉置於核心。

為什麼工人和製造業會從工業5.0中受益？

愛立信產業實驗室（IndustryLab）的研究指出，71%的製造業員工表示他們曾從事單調、骯髒或危險的工作，80%說他們曾在工作中受過傷。更好的網路連接使機器能夠處理許多單調、骯髒或危險的任務，而人類則能提升技能。我們需要一起充分利用員工的能力。

連接如何讓工業5.0成為現實？

在未來的工廠中，人與機器之間，以及機器與機器之間的有效溝通，將對於學習、教學和理解的演進至關重要。為了捕捉語音、手勢、使用者輸入以及機器和感測器數據，需要依靠工廠內部的先進連接技術，建立多樣化的溝通管道。

“人類永遠不應該成為機器和自動化的奴役，而機器和自動化應該為人類服務。 ”

H. H.羅森布洛克教授（1990），《有目的的機器》。

在過去的十年裡，我們看到了製造業的巨大技術進步。從工業4.0的開始，我們見證了機器對機器的機器人技術整合，與人類員工共存，以及全面數位化的發展趨勢，出現各種無線網路的整合、基於雲端的功能和物聯網技術。

這一趨勢將持續下去。根據愛立信工業實驗室最近發佈的報告《愛立信未來企業報告－迎向更智慧、敏捷和全的生產線》，有近三分之二的製造商表示，預計在10年內，他們的業務將實現80%的全面自動化。

然而，顯而易見的是並非所有的工作都可以自動化，未來還有許多任務仍然需要人類的控制或參與。員工需要將他們的注意力轉移到更高價值的任務上，如監控、設計、工程、程式設計和流程維護等。

人類在工廠中仍然有一席之地，許多任務仍然被認為難以自動化。

借助增強和自動化技術，人類將能夠更高效、準確地做出及時的決策。他們還將能夠通過高性能的連接、人工智慧工具和虛擬實境（VR）設備，與機器和同事進行互動，實現遠端工作。

這可能導致的後果是，許多藍領工作將變成白領工作。愛立信產業實驗室的研究人員發現，有一半的製造商預測，10年後他們將不再有任何低技能的職位。

在人類和自動化技術整合的問題上，《人本主義製造業展望: 邁向工業5.0》報告（“Outlook on human-centric manufacturing towards Industry 5.0”）中，紐西蘭、瑞典和中國的研究人員探討了人機關係，並沿著「五C」之旅的演變過程：

共存（Co-existence） - 機器是人類的簡單工具或者它們獨立工作（第一次和第二次工業革命）
合作（Co-operation） - 機器和人類共享部分重疊的工作空間。它們有時會暫時分擔任務，但不會同時在同一任務上工作（第三次工業革命）
協作（Collaboration）- 機器和人類透過同步互動式合作完成任務（第四次工業革命）
同理心（Compassion） - 機器可感知人類的情感、需求和偏好。人類關心具備同理機制的機器的健康（工業5.0）
共同進化（Co-evolution） - 機器和人類通過人機交互作用的方式共同提高能力（工業5.0）

隨著這些技術的發展，製造商正在探索現有技術如何造福員工，例如整合人工智慧、智慧設備和數據驅動的機器人。

連接的設備已經可以增強能力，並提供即時通知、警示和可操作的資訊。雖然技術人員很強調耳機和眼鏡的開發，它們可以實現無需使用手的操作，但長時間佩戴這些設備對人體工學來說仍然是一個挑戰。

員工可以在工作中學習，但未來將需要他們大幅提升技能。根據愛立信產業實驗室的研究，10名決策者中有7名預計，生產線員工將需要更高的解決問題創意、數據分析和程式設計能力。

此外，接近8成的製造商表示，為了跟上快速變化的環境，持續學習是必要的。

在製造業中，人力資源也在經歷人口結構的轉變，經驗豐富的員工退休，被年輕、經驗較少的員工取代。如今，對專業人才的需求短缺迫使製造商跨科技、跨產業、跨國家、跨年齡來尋找人才。增強技術在員工的入職、提升和再培訓方面發揮著關鍵作用。

什麼是協作機器人？

隨著機器的進步和人類技能的提高，我們將看到協作機器人的崛起。這些協作機器人是為了在共享空間內進行人機互動而設計的，例如模仿人類動作並保護人類免受傷害的機械手臂。

愛立信和日立美國研發團隊在2019年合作，促進人類和機器人之間的共同協作，這將使工業軟體能夠即時控制工人所需的5G專網。

這意味著該平臺可以將任務拆分開，並將它們委派給適當的員工—人類或機器人—所有這些都具有低延遲、高速度、可靠和安全的連接性。2021年，這些發展不僅僅是機器人，還涉及到基於視覺的案例，如產品故障檢測、虛擬檢查和員工人體工程學。

八種類型的高級操作員：

大力士操作員——由外骨骼進行物理增強，以此消除體能上的不平等
擴增型操作員——藉助擴增實境設備，資訊將根據操作員自己的需求和偏好進行調整
虛擬操作員——使用虛擬實境建立、視覺化或學習數位分身技術
健康的操作員——使用可穿戴設備和生物信號追蹤器來監測認知狀態和身體健康狀況
更聰明的操作員——使用智慧手機、個人助理和電腦技術，隨時直接獲取相關資訊
協作型操作員——人類和機器共同協作，利用協作機器人模仿人類動作來完成任務
社交型操作員——使用工業社交網路和企業社交網路服務進行協作
分析型操作員——使用大數據分析來驅動決策

為了實現最高水準的人機互動，讓協作機器人成為現實，我們需要一個人類數位分身。

機器和流程的數位分身通常用於監測和優化工業流程，但它們也可以被優化，以造福人類員工。要創建一個包含人類員工在內的完整工廠數位分身，就需要虛擬化整個工業系統，從人到機器人再到其他系統。要創建數位分身的人類元素，我們必須瞭解人類的工作方式、動作方式，以及考慮他們的認知能力、偏好和期望。

數位分身與人類員工相關的一個潛在用途是開發模擬真實場景的虛擬培訓環境。然而，值得注意的是，包括人類員工在內的完整數位分身將引起道德和隱私方面的擔憂，尤其是在數據保護和隱私方面的規範向歐洲標準靠攏時，這種標準試圖給予數據更高水準的保護。

在這種情況下使用數位分身必須是透明的，並且尊重員工對隱私和自主權的法律和道德權利。

保護隱私的數位分身解決方案需要在收集和處理敏感的工業和個人數據的情況下，考慮法規和基於技術的隱私保護。該平臺將允許在不侵犯既定隱私權利的情況下，提取數位分身[應用]效用所需的最佳資訊，尤其是在不斷變化的環境中。

對於Verizon的副總經理兼全球產品策略與創新負責人Chris Halton來說，5G Advanced的網路能力將是實現工業5.0的關鍵。將人類置於製造過程的中心位置，需要無所不在、即時和可靠的連接。

Verizon在工業4.0方面處於優勢地位，能持續創新和發展其產品組合，以滿足不斷變化的工業市場。 Halton對該公司擴展和提供安全的工業網路的能力信心十足，並認為Verizon已為未來工業自動化做好準備。

但Halton也強調，要把握住工業演進的優勢不僅要考慮技術的採用，還要考慮文化和組織結構的調整，以及培訓提升員工的技能，讓他們適應以新方式與機器合作。

“毫無疑問，在工業環境中擁有無線連接能力將為製造業帶來大量價值。它可以增強機器人和人類之間的協作，能夠協助處理重複性或需要大量體力的任務，讓人們有更多時間專注於高附加價值的工作和決策。 ”

Verizon副總經理兼全球產品策略與創新負責人Chris Halton。

另一個重要的專案是由跨國鋼鐵公司ArcelorMittal在2021年11月在法國敦克爾克的ArcelorMittal工廠啟動的。該專案名為5G Steel，利用無線設備監測生產數據，以便員工進行維護和排程。 5G Steel帶來的高速連接和低延遲讓所有連接的員工都可以在任何地方工作，不受移動的限制。

ArcelorMittal使用了愛立信的專網，提供低延遲和高速連接，這是此類高度受限的工業環境中不可或缺的，它與Wi-Fi相當，但提供額外的安全性和彈性。鋼鐵產業的數位化也使得雄心勃勃的減碳目標成為可能。

愛立信在全球各地擁有自己的5G智慧工廠，包括美國、愛沙尼亞和中國，這些工廠不再需要紙本文件，這意味著員工可以利用現代數據探索和分析工具（包括人工智慧支援的解決方案）自行創建洞察和分析。例如，針對數千種產品故障模式的高級分析已被簡化為由智慧設備分析功能所產生的自動報告。

更多的例子包括為遠端支援中央和供應商團隊而啟用的擴增實境設備，這些設備能夠讓團隊即時接收基於知識逐步生成的資訊。此外，拆箱過程現在完全自動化，機器人辨識出「箱子」中的各種材料，然後將它們放在輸送帶上，送往生產線進行組裝。

在未來10年內，對生產工具如擴增實境(AR)、虛擬實境(VR)、數位分身和外骨骼的期待將為產業帶來巨大的價值。

“製造業正在發生變化，思維方式也在改變。人們期望能夠掌握數據和資訊，不僅易於獲取，讓員工能夠自行做出決策。製造業的未來將由人類的需求驅動。 ”

Rockwell Automation軟體與控制營業單位EMEA區域總監Sachin Mathur。

從製造商的角度來看，工業5.0將使他們能夠以一種簡單而幾乎完全自動化的方式優化工業流程，擁抱更多樣化的勞動力，並在最適合的地方發揮或培養人類的能力。

反過來，人類員工將感到更加受到重視、被賦予更多權力、更能幹，並可以與機器一起為永續生產做出貢獻。

2030年的工廠和今天的工廠之間的主要區別不僅是物理上的，還有行為上的。人類和機器的能力將共同增長，數位報表和全自動生產流程將形成協同效應。這種技術可以擴展到其他像礦業、機場和港口等有類似作業流程的產業。

工業5.0將使人類能夠進一步發展獨特的創造力、橫向思維和解決問題的能力。

實現這一目標的基礎是建立一個能夠促進創新並將工業通訊與人類通訊整合在一起的通訊平臺。憑藉連接人與物的悠久歷史，愛立信是工業5.0的推動者。從一開始就考慮到可信賴性、互操作性和永續性，我們可以一起再次使工廠民主化。

你認為一個人類和機器人協作的世界將會如何影響工業和其他領域？