工业5.0，人机协作的时代即将到来

工业5.0

人机协作的时代即将到来

工业5.0概述

2011年，德国提出“工业4.0”，其后十年左右的时间，物联网、传感器、无线通信、大数据、人工智能等技术得到飞速发展及广泛落地，“智能制造”的概念大火。2021年，欧盟委员会提出“工业5.0”，其三大核心是“以人为中心”、“可持续性”和“富有弹性”。工业5.0在追求更高效率之外，更强调以人为中心以及人与机器的有机协作。

技术永远不会停滞不前。据其支持者称，工业5.0有望提高灵活性、改善工作环境和更可持续的运营。这种积极变化的潜力使工业5.0在理论上极富前景。

01工业5.0实际应用

那么，真实的情况是怎样的呢？工业5.0是否将迎来人类和机器在智能工厂环境中和谐协作的另一个智能制造时代？或者这只是一个基于营销流行语的概念，在现实世界中无法落地？

首先，让我们对工业5.0一词做出准确且易于理解的描述。虽然公共领域存在许多变体，但TWI（The Welding Institute）或许能够最简洁地概述它：

“工业5.0，又称第五次工业革命，是工业化的一个新兴阶段，人类与先进技术和人工智能机器人一起工作，以改善工作场所流程。与此同时，企业更加注重以人为本，弹性更强，更加注重可持续性。”

“这一新阶段不仅涵盖制造业，还建立在第四次工业革命（工业4.0）的基础上，并得益于 IT 领域的发展，包括人工智能、自动化、大数据分析、物联网、机器学习、机器人、智能系统和虚拟化等方面。” （来源：TWI）

谈论工业5.0的不仅仅是 TWI。欧盟委员会也认为，工业5.0将成为经济和社会转型的关键驱动力，将工业置于数字化和绿色发展的核心地位。欧盟委员会发布了一份详细的报告，题为《工业5.0：欧洲的变革愿景》，该报告解释了这一概念如何推进了之前的方法论。报告称：

工业4.0

人工智能提高效率为中心；

以信息物理目标的出现为中心的技术；

与商业模式优化相一致——即最终旨在最小化成本并最大化股东利润；

未关注系统转型所必需的设计和性能层面，以及将资源和材料使用与负面的环境、气候和社会影响分离开来。

工业5.0

可持续性的行业框架；

强调替代（技术）治理模式对可持续性和复原力的影响；

通过使用数字设备赋予员工权力，倡导以人为本的技术方法；

技术环境可持续利用的过渡途径；

将公司的责任范围扩大到整个价值链；

引入指标，显示每个工业生态系统在实现福祉、恢复力和整体可持续性的道路上取得的进展。

02人机协作

这就是理论层面的工业5.0的概述。但在实践中呢？工业5.0如何在工厂实际应用中得到体现，特别是在与更智能的机器增加人机交互和协作方面？

自动化是一个很好的起点。以前，生产线上的机器人一直被安置在安全笼后面。然而，在工业5.0环境中，更轻、更小的协作机器人（cobots）——配备最先进的传感器、摄像头和先进的软件——将能够在没有防护屏障的情况下在人类附近工作，并在瞬间对工人的存在做出反应。此功能取决于视觉系统、力传感器、安全光幕和其他防撞技术的组合。如果有人离得太近，cobot可以自动减速、改变方向或完全停止。

ABB 和欧姆龙等公司推出的最新一代协作机器人普遍被认为比传统机器人更灵活，编程和重新编程也更简单，这意味着它们可以更快地重新部署以执行不同的任务。更简单的安装和集成，无需昂贵的重新配置，提高了生产环境中的灵活性和可访问性，因此具有更多的潜在用例。

协作机器人通常可以通过直观的 HMI 进行设置，无需编码，允许操作员使用图形节点编程自动执行任务。它们还使用常见的行业标准连接，如 Modbus 和以太网/IP。协作机器人也比传统机器人更实惠、更紧凑，通常可处理10至35公斤的有效载荷，从而更好地利用车间空间。

部署示例日益增多。协作机器人已广泛应用于装配和制造，特别是在电子制造等需要复杂装配流程或定制的应用领域。随着协作机器人功能的不断发展，汽车等行业也开始采用协作机器人，例如福特使用协作机器人帮助行动不便的工人执行将圆形盖安装到发动机上等任务。

它们还用于食品行业的质量检查和物料处理任务，例如挑选和包装，帮助工人减少执行繁重和重复性任务的需要。例如，Universal Robots的协作机器人帮助联合利华在波兰实现了两条生产线的自动化，在八小时轮班中码垛了1100个箱子——这些工作以前必须由人类完成。

03下一步呢？

因此，协作机器人作为工业5.0的一部分正在发挥影响。通过增强人机协作、灵活性和效率，它们可以帮助企业实现更高的生产力和创新，同时优先考虑工人的安全和福祉。事实上，协作机器人市场将迅速扩张。2023年，该市场价值为17.7亿美元，预计到2030年将达到127亿美元。技术发展将是该市场增长的关键。根据工业咨询专家FutureBridge的研究，这些进步将发生在几个关键领域，包括感知传感器、人工智能和机器学习集成、云计算和连接、边缘计算和末端工具。

例如，人工智能具有巨大的潜力。想象一下，协作机器人可以从周围人的工作模式中学习，从而提高效率并确保安全。同时，边缘计算可以支持在现场生成数据的情况下做出更快决策的能力。FutureBridge表示，这些领域的快速发展将使协作机器人在更多行业（例如医疗保健和物流）中共存，为协作机器人制造公司及其供应链合作伙伴创造新的机会。

协作机器人的兴趣日益浓厚，作为向工业5.0转型的一部分，市场增长潜力可见一斑。施耐德在一篇关于未来过程自动化和安全的前瞻性博客中表示，该公司致力于探索工业5.0的可能性，特别是在以人为本的运营方面，工人可以利用自己的技能来提高参与度和个人生产力。施耐德表示，未来的自动化解决方案需要更加灵活和开放，才能充分发挥其潜力，而这要基于其EcoStruxure等开放、基于标准的技术的发展。

西门子也曾直言，工业5.0时代已经到来。其simcenter门户网站探讨了如何部署工业5.0，以打造一个更加可持续、数字化、直观和包容的社会。

最终，工业5.0将会继续存在。当我们站在这个激动人心的新时代的边缘时，人类智慧与机器人精准度的融合有望重新定义创新和可持续发展的界限。