工業(yè)5.0

工業(yè)5.0一詞自提出以來就備受關(guān)注。歐盟 (EU) 于2021年正式提出工業(yè)5.0[1]的概念，這是一種在工業(yè)工作場(chǎng)所將技術(shù)與人結(jié)合起來的新方法。其目標(biāo)是創(chuàng)造一種可持續(xù)的流程，讓員工和企業(yè)都能從中受益，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響。

以創(chuàng)新為根本

工業(yè)市場(chǎng)使用機(jī)器人已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史，依靠它們的諸多優(yōu)勢(shì)來改進(jìn)大規(guī)模生產(chǎn)。機(jī)器人可以長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行任務(wù)而不會(huì)感到疲勞，從而將人類從重復(fù)或具有潛在危險(xiǎn)的任務(wù)中解脫出來。

機(jī)器人可以為生產(chǎn)線帶來出色的效率，但卻缺乏靈活性。第一代工業(yè)機(jī)器人在適應(yīng)新環(huán)境方面的表現(xiàn)就有些差強(qiáng)人意。雖然新一代工業(yè)機(jī)器人的能力得到了很大的提升，但面對(duì)新情況時(shí)仍需重新進(jìn)行編程。

在過去的幾十年里，制造業(yè)一直在將機(jī)器人整合到工廠控制系統(tǒng)中，這一舉措被稱為第四次工業(yè)革命，并命名為工業(yè)4.0。在這個(gè)新時(shí)代中，生產(chǎn)線上的所有元素都被連接起來，小到工廠車間的傳感器，大到辦公網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享信息，便于管理人員能夠?qū)崟r(shí)模擬操作，這就構(gòu)成了一個(gè)能比以往更快地應(yīng)對(duì)新情況的智能工廠，能更快地應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化，生產(chǎn)過程更加靈活，同時(shí)還能滿足客戶快速變化的需求。

盡管技術(shù)集成為智能工廠帶來了額外的靈活性，但機(jī)器人的能力仍然取決于輸入的程序。它們以規(guī)定的結(jié)構(gòu)高效運(yùn)行，但如果無法應(yīng)對(duì)非結(jié)構(gòu)化或異常情況，就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)停頓。

許多自動(dòng)化流程都是如此。當(dāng)生產(chǎn)線停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，很少是由于故障或失靈所致，往往是因?yàn)樽詣?dòng)化機(jī)械遇到了不知如何處理的情況。在最近接受貿(mào)澤采訪時(shí)，創(chuàng)新公司Plus One Robotics的創(chuàng)始人Erik Nieves對(duì)這種情況進(jìn)行了完美的總結(jié)：“當(dāng)機(jī)器人停止時(shí)，它不是壞了，而是糊涂了”。 [2]

這些異常情況導(dǎo)致一個(gè)微小的變化就能引起停工。即使人工智能 (AI) 和機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 的能力大幅提升，控制系統(tǒng)也很難在這些異常情況首次出現(xiàn)時(shí)做出反應(yīng)。

第五次工業(yè)革命

上述情況引發(fā)了制造業(yè)的又一次重大變革：工業(yè)5.0。然而，與工業(yè)4.0不同，工業(yè)5.0將操作人員置于生產(chǎn)過程的中心位置。

對(duì)人的重視是工業(yè)5.0最突出的一個(gè)特性，但其意義遠(yuǎn)不止提高效率或靈活性這么簡(jiǎn)單。歐盟這樣的機(jī)構(gòu)很少會(huì)強(qiáng)調(diào)工業(yè)創(chuàng)新，但此舉凸顯了技術(shù)超越工廠層面的作用。歐盟將工業(yè)5.0的三大支柱定義為：適應(yīng)性、可持續(xù)性和以人為本。

適應(yīng)性

第一個(gè)支柱是適應(yīng)性。由于高度自動(dòng)化的操作存在靈活性不足的問題，而機(jī)器人和機(jī)械的智能也有限，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)流程呈現(xiàn)出脆弱性。增加適應(yīng)性意味著建立應(yīng)對(duì)隨機(jī)事件或異常情況的能力。盡管現(xiàn)代人工智能系統(tǒng)的功能非常強(qiáng)大，但它們?nèi)孕枰揽繑?shù)據(jù)來學(xué)習(xí)如何應(yīng)對(duì)特定事件。相比之下，人類的大腦在面對(duì)異常情況時(shí)能夠以驚人的速度做出反應(yīng)，它能夠感知細(xì)微差別，并利用直覺找到解決方案。

通過將人工操作與自動(dòng)化設(shè)備相結(jié)合，生產(chǎn)流程可以受益于兩者的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)避免其劣勢(shì)。在所謂的“監(jiān)督自主”概念中，機(jī)器可以比人類操作員更快、更準(zhǔn)確地處理日常任務(wù)。然而，當(dāng)出現(xiàn)特殊情況時(shí)，人類可以利用直覺和橫向思維來預(yù)測(cè)并克服潛在的停工問題。這種結(jié)合可以增強(qiáng)應(yīng)變能力，即適應(yīng)、反應(yīng)和學(xué)習(xí)的能力，從而創(chuàng)造穩(wěn)定的工作環(huán)境。

可持續(xù)性

第二大支柱是鼓勵(lì)制定能夠創(chuàng)造長(zhǎng)期效益的戰(zhàn)略。在資源和能源有限的情況下，工業(yè)在減少我們對(duì)能源依賴方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這需要有效利用所需的資源，并開發(fā)出更具創(chuàng)新的方法來重復(fù)利用這些有限的資源。

人腦的橫向思維能力讓人能夠在監(jiān)控資源消耗的同時(shí)，發(fā)揮想象力找出潛在的改進(jìn)措施。這是人類創(chuàng)造的一個(gè)靈活的工作場(chǎng)所，在這里，可以以機(jī)器無法想象的方式不斷改進(jìn)流程。

可持續(xù)性還超越了對(duì)提升效率和資源利用率的迫切需求。它強(qiáng)調(diào)，操作人員的福祉對(duì)生產(chǎn)率有著直接影響。通過將人作為工業(yè)的核心并允許他們利用自己的經(jīng)驗(yàn)，工作場(chǎng)所會(huì)變得更有吸引力，更有價(jià)值。技術(shù)減輕了人類的工作量，創(chuàng)造了一個(gè)促進(jìn)長(zhǎng)期福祉和更可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)環(huán)境。

以人為本

最后一個(gè)支柱則側(cè)重于工作人員本身。以人為本的理念表明，人不僅僅是控制系統(tǒng)的組成部分。相反，這一要素將人的福利視為工業(yè)5.0的一個(gè)關(guān)鍵方面。從最簡(jiǎn)單的層面來看，技術(shù)的使用減輕了操作人員的負(fù)擔(dān)。這意味著人類無需再監(jiān)督那些容易導(dǎo)致疲勞的重復(fù)性工作。

從更高的層面來看，以人為本的理念為人類勞動(dòng)者提供了充分發(fā)揮其才能、技能和經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。機(jī)器學(xué)習(xí)可以快速適應(yīng)新情況，但仍需要數(shù)據(jù)來提供經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。人類的大腦可以通過運(yùn)用橫向思維和想象力找到解決方案，即使是在以前從未遇到的情況中。人類工作者可以通過將這些特質(zhì)與以往經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合來發(fā)現(xiàn)新的機(jī)會(huì)，即使這些經(jīng)驗(yàn)來自截然不同的環(huán)境。但目前尚無法為機(jī)器編寫具有相同經(jīng)驗(yàn)水平的程序。

工業(yè)5.0不僅是為了創(chuàng)造高效的流程，更是為了賦予人類勞動(dòng)者發(fā)揮潛能的能力。它利用自動(dòng)化和人工智能來提高工作效率，而不是為了取代人類。工業(yè)5.0可以幫助企業(yè)充分利用人力，讓員工進(jìn)一步提升技能，并通過更有價(jià)值的工作體驗(yàn)來豐富生活。

人機(jī)協(xié)作

工業(yè)5.0描繪了一幅人類與技術(shù)協(xié)同工作的場(chǎng)景，最突出的例子就是機(jī)器人的使用。出于安全考慮，以往在工廠里面機(jī)器人與人類是被要求徹底分開的。例如，汽車行業(yè)已經(jīng)明確地按照功能將人類與機(jī)器人分隔開。焊接和噴漆等操作通常分配給自主機(jī)器人，并在隔離區(qū)內(nèi)進(jìn)行。需要人類技能的任務(wù)，如布線和總裝，一般很少使用自主機(jī)器人。

隨著邊緣計(jì)算和邊緣人工智能的發(fā)展，可以將復(fù)雜的控制裝置放置在機(jī)器附近，從而創(chuàng)造一個(gè)更動(dòng)態(tài)的環(huán)境。傳輸距離縮短讓延遲（即發(fā)送、接收和處理指令所導(dǎo)致的延遲）也隨之減少。延遲時(shí)間縮短意味著機(jī)器人可以更快地做出反應(yīng)，從而能夠與人類同事一起安全地工作。因此，新一代協(xié)作機(jī)器人 (cobot) 應(yīng)運(yùn)而生，并已開始進(jìn)入工廠車間。

此外，還可通過其他一些不太明顯的方法，將人類融入工業(yè)工作場(chǎng)所。一種解決方案是為機(jī)器編程，使其能夠自主運(yùn)行，以便人類能夠?qū)Ｗ⒂诋惓Ｇ闆r。高速通信的發(fā)展讓人類無需進(jìn)入具有潛在危險(xiǎn)的工廠車間環(huán)境，即可監(jiān)督機(jī)器運(yùn)行情況。

另一種解決方案就是完全不借助機(jī)器智能，而是利用技術(shù)來增強(qiáng)人類自身的能力，提升工作效率。比如，有人曾試圖開發(fā)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)來處理一系列非標(biāo)準(zhǔn)包裝，但在投入了大量資金后，他們發(fā)現(xiàn)人類的適應(yīng)能力是無法替代的。

結(jié)語

工業(yè)5.0建立在以往創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上。它利用了工業(yè)4.0的自主性，并通過人類經(jīng)驗(yàn)所能提供的靈活性加以強(qiáng)化。人工智能等創(chuàng)新只是增強(qiáng)人類能力的工具，但不可能完全取代人類。因此，在未來許多年里，工廠車間依然還是離不開人類。