迄今為止工業(yè)生產(chǎn)都首要考慮規(guī)模經(jīng)濟(jì)，在此基礎(chǔ)上生產(chǎn)產(chǎn)品。產(chǎn)品在很長一段時(shí)間內(nèi)被毫無改動(dòng)地大批量生產(chǎn)出來，為的是減少成本、增加產(chǎn)量。“自工業(yè)化生產(chǎn)以來規(guī)模經(jīng)濟(jì)都扮演著至關(guān)重要的角色。”ABB公司的市場(chǎng)部和Robotics單元銷售部經(jīng)理Steven Wyatt說道。“當(dāng)然這樣資金成本會(huì)增加，變動(dòng)成本會(huì)減少。但是現(xiàn)如今各個(gè)行業(yè)都面臨著新的動(dòng)態(tài)，即產(chǎn)品的混合化生產(chǎn)，意味著產(chǎn)品單個(gè)數(shù)量少，種類多取代了以往無差別化的大規(guī)模生產(chǎn)。”
未來工廠的廠房：在Oskarshamn（瑞典）Scania廠房內(nèi)有超過283臺(tái)高科技機(jī)器人協(xié)助生產(chǎn)
消費(fèi)方式的改變促進(jìn)了新生產(chǎn)方式的產(chǎn)生
消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的需求，從服裝到電子產(chǎn)品再到食品已經(jīng)發(fā)生了改變。他們期待的是個(gè)性化“趨勢(shì)”的產(chǎn)品。為了迎合這一新的消費(fèi)方式，生產(chǎn)商們需要更靈活的自動(dòng)化解決方案。需要的是新的生產(chǎn)線、新的包裝和顯著縮短的產(chǎn)品周期，甚至有些商品僅僅只有幾個(gè)月的周期。“新的生產(chǎn)方式必須滿足消費(fèi)者從眾多選項(xiàng)中進(jìn)行選擇的意愿。”Wyatt說到。“原來的生產(chǎn)系統(tǒng)還不夠靈活。未來的工廠必須滿足定制化的批次生產(chǎn)需求。即在生產(chǎn)過程中每個(gè)產(chǎn)品都具個(gè)性化的同時(shí)還得滿足批量生產(chǎn)的要求。”
為了滿足日益增長的產(chǎn)品需求，未來工廠需提高各類機(jī)器人的靈活性，并且建立人與機(jī)器更加緊密的合作。為了提高機(jī)器人的靈活性，未來工廠將投入“典型的”能夠自主完成工作的工業(yè)機(jī)器人。這些機(jī)器人可以在不中止生產(chǎn)的前提下進(jìn)行快速改裝。為了加強(qiáng)人與機(jī)器人的緊密合作，未來工廠將投入使用協(xié)同合作機(jī)器人。通過投入這些不帶保護(hù)罩的協(xié)作機(jī)器人,使用生產(chǎn)者可以按照顧客的需求自由組配生產(chǎn)線。例如一臺(tái)協(xié)作機(jī)器人可以在早班用來粘合USB，下午可以用來進(jìn)行激光雕刻。
提高機(jī)器學(xué)習(xí)能力可簡化生產(chǎn)流程、提高效率
為了方便維護(hù)，機(jī)器人不僅被一個(gè)控制中心系統(tǒng)連接在一起，還連接了企業(yè)內(nèi)部的定單系統(tǒng)，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)和投入使用系統(tǒng)。這樣一來就可以實(shí)現(xiàn)大范圍訂單的自動(dòng)處理，可以節(jié)約額外的資源并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品出庫的準(zhǔn)時(shí)性。在因廣告宣傳活動(dòng)的推廣而引起產(chǎn)品需求量增加的情況下，該系統(tǒng)可以應(yīng)對(duì)這種現(xiàn)象做出相應(yīng)的反應(yīng)。
下一步就是在機(jī)器的學(xué)習(xí)能力或者人工智能對(duì)模型的辨識(shí)能力方面繼續(xù)研發(fā)。機(jī)器人受限于其程序進(jìn)程，因此它們不能像人類一樣可以對(duì)外界環(huán)境的改變或者工作任務(wù)的改變做出反應(yīng)。“我們長期的目標(biāo)是研發(fā)出更高效的，投入使用更簡單的，對(duì)人類的干預(yù)需求更少的機(jī)器人。”Wyatt說到。這一點(diǎn)已經(jīng)體現(xiàn)在將機(jī)器人的編程轉(zhuǎn)化為通過貫穿程序進(jìn)行“授課”。人類將機(jī)械手臂放置在理想的位置并通過使用界面將信息保存下來。像“抓取”這種指令也可以通過簡單幾步操作進(jìn)行添加。這是對(duì)生產(chǎn)過程的一種巨大的簡化，這種指令在以前是需要由專家進(jìn)行龐大的編程工作來支撐的。編程過程從原來的幾小時(shí)縮短為現(xiàn)在的幾分鐘。
圖1 ABB的協(xié)同雙臂機(jī)器人Yumi在緊挨著人類的工作崗位上被靈活簡單地投入使用
未來機(jī)器人還可以完成一項(xiàng)新的任務(wù)，比如撿起未知物體，向其他的機(jī)器人學(xué)習(xí)。這都將歸功于機(jī)器的學(xué)習(xí)能力，終有一天可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人程序的自我編寫。當(dāng)機(jī)器人和人類一樣可以分析一個(gè)程序運(yùn)行的好壞，以便在第二天的工作中創(chuàng)造更高的效率時(shí)，我們是否就失去了作用?但現(xiàn)在有一點(diǎn)是可以肯定的：企業(yè)為自動(dòng)化解決方案投資的目的是為了提高靈活性，提高效率和產(chǎn)能，企業(yè)本身在未來將繼續(xù)扮演著重要的角色。
圖2 所有的ABB機(jī)器人都投入到ABB Ability Connected服務(wù)中，機(jī)器人可以通過自主預(yù)見性產(chǎn)生直接為生產(chǎn)提供全新可能的行為
工業(yè)4.0—數(shù)據(jù)發(fā)揮顯而易見的潛能
未來工廠實(shí)現(xiàn)新的生產(chǎn)方式所需要的工具已經(jīng)具備了：例如通過虛擬的投入生產(chǎn)可以加快生產(chǎn)的啟動(dòng)，因?yàn)樵诎惭b測(cè)試之前就可以實(shí)現(xiàn)重要情況的預(yù)測(cè)和優(yōu)化。通過探測(cè)裝置和云系統(tǒng)可以采集所有機(jī)器的運(yùn)行數(shù)據(jù)。這些信息可以用于預(yù)見性的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，為的是提高設(shè)備的可利用性或者預(yù)防一些機(jī)器故障。ABB公司的Ability Connected服務(wù)——一種數(shù)字化的服務(wù)投資組合，在機(jī)器人部件維護(hù)的時(shí)候，ABB可以把它用在對(duì)部件進(jìn)行一種預(yù)見性的主動(dòng)替換中去。
減少故障，縮短故障反應(yīng)和處理時(shí)間
通過機(jī)器人的投入使用，使用者們可以減少25%的故障，縮短60%的故障反應(yīng)和處理時(shí)間。但是在全世界范圍內(nèi)投入使用的170萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人中，還有很多沒有進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。這樣一來意味著工廠丟失了很多重要的信息，這些信息可以用來改善產(chǎn)能并協(xié)助操作者進(jìn)行判斷。據(jù)Steven Wyatt所說，目前只有大概5%的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)連接。所以該市場(chǎng)還有“巨大的潛能”。
