工业5.0的实施方式和优势

工业5.0是新近兴起的工业革命，其中人与技术的协作将成为工业流程中不可或缺的一环。人类操作员的灵活性与先进技术相结合，将助力打造可持续发展的工业，从而造福工人、企业和环境。

本文将介绍工业5.0的三个关键支柱，即适应性、可持续性和以人为本，每个支柱都代表不同的优势。

第一个支柱“适应性”，体现在人工为工厂带来的灵活性。自动化为制造业带来了巨大的进步，快速、准确的流水线作业提高了生产线的产量和质量。但在解决异常情况或快速转换角色方面，自动化系统能力有限。相比之下，人类的大脑可以快速适应新环境，为生产线带来灵活性，从而提高工厂的适应能力。

第二个支柱是可持续性。企业被鼓励通过避免浪费和有效利用能源来践行可持续性。而工业5.0还通过考虑工业对社会的影响来解决可持续性问题，努力打造适应性更强的工厂，以应对不断变化的世界带来的快速多变的需求。

而后一个支柱是以人为本，确保人工智能（AI）和自主机器人不会取代人类，而是将人工智能、自主系统和机器人系统作为提高工人能力的工具，让人类摆脱重复性操作或危险任务。

工业5.0还可以减少工人疲劳现象，因为现代生产线上超过40%的质量问题都源于工人的疲劳。工业5.0允许工人利用其个人技能和经验，发挥出最大影响力。

工业5.0使企业能够从战略高度看待可持续发展，确保企业能够适应市场变化并保持竞争力，让那些注重员工发展和福利的企业能够得到更好的回报。

总之，工业5.0实现了科技与人文共融，本文将列举一些生产线的例子来帮助大家了解工业5.0的实施方式及其多项优势。

案例1：仓库主管

与许多功能明确的生产线不同，物流行业必须快速、高效地应对各种变化。例如，在仓库自动化和物流领域，使用机器人来分拣和分类收到的包裹。

为了完成这项任务，机器人将传感与动作相结合。摄像头对传送带上的所有包裹进行成像和评估。在这种场景下，循环时间非常重要；机器人可能需要每分钟处理25到30个包裹。因此，成像必须在几分之一秒内完成。AI加持的边缘计算系统使机器人能够识别每个包裹并决定正确的操作。

在“监督式自主”这个概念中，系统在大多数时间独立运行，完成大部分操作。但传感器可能会遇到它们无法识别的场景，目标可能是新型包装或运输途中损坏的盒子。如果没有人工干预，流程将会停止。

在这种情况下，就可以彰显工业5.0以人为本的优势。仓库主管会收到警报，系统无法识别包裹。虽然主管是远程工作，可能负责不同地点的多台机器，但她/他仍然可以在10秒内发现异常。主管只需轻点几下键盘，就可以指导机器人采取正确操作，作业流程经历极短的延迟后就可以继续进行。

这种非常规的包裹类型随后会被录入AI数据库，以便下次传感器再遇到时，无需人工干预即可自动处理。理想情况下，异常数量会随着时间的推移而减少，但永远不会为零，因为托运人会不断发出新的包裹类型。

在前面的场景下，也许原先用纸板箱运输的包裹现在改用了纸箱包装。而且，制造商也可能改用气泡包装。分类机器人必须重新学习每种新型包装。此外，季节性的包装变化对于人类来说很容易识别，但颜色的变化可能会让机器人感到困惑。在每种情况下，仓库主管都能在几秒钟内发现并解决异常情况。

由于嵌入式视觉系统如今已非常普遍，因此任何现代化工厂的安装人员都熟悉实现该功能的技术。嵌入式视觉摄像头可以直接在生产线上进行自动检测。系统通过专用摄像头拍摄每个产品的图像，实时比较产品尺寸与标准尺寸，因此可以立即识别出瑕疵产品，并将其丢弃或保留以供进一步检查。

通过将嵌入式视觉系统与边缘AI相结合，系统可以快速做出决定，这对于智能工厂应对不断变化的动态环境至关重要。传感器通过有线或无线高速连接与网络相连。连接器和天线在降低通信延迟方面至关重要，但人仍然是网络中的关键要素。

案例2：增强人类能力

即使有人工监督，智能工厂系统仍有可能无法自主运行。在动态环境中，机器人无法达到人类操作员的灵活性。视觉系统可能会因光线变化不均而被干扰，夹具也可能无法处理不规则物体。

在解决这些问题时，企业可能会发现，增强现有工人的能力比用自动化代替人工更有效。一种选择是通过机械装置（如机器人外骨骼）来增强工人的能力。这些动力装置穿在身上，与佩戴者的动作相匹配。在此过程中，外骨骼的结构可稳定用户身体，并在用户移动时捕获能量。与用户动作配合的弹簧和带子形成的网络可减轻工作量和疲劳度，提供更安全、更高效的工作环境。

外骨骼使人类可以在生产流程中发挥自己的优势，在遇到突发状况时，工人可以利用自己的经验和对环境的感知做出本能反应。而机器人在面对类似情况时可能会停止生产。

虽然外骨骼本身很简单，但它还可以配备其他设备。负责监测运动的传感器和增强现实显示器等界面可以帮助穿戴者判断疲劳程度，或者接收有关下一个预定任务的指示。

支持这种集成度的设备与其他可穿戴设备类似。小巧的可穿戴应力和压力传感器以及加速度计可为用户提供本体感受反馈。视觉系统和显示器可将信息传送到用户的面罩或护目镜，而先进的人机界面（HMI）装置则允许用户与其他设备进行交互。

本文小结

工业5.0的技术与现有应用有很多共同之处，但它能够让人类融入自动化环境。通过一系列策略，工业5.0能让人类与自动化设备并肩工作，发挥监督作用，甚至在机器人能力受限时接管工作。

这些策略利用人类认知能力来理解非结构化情况，并通过技术进一步增强这种能力，让未来工厂的各部分达到1+1>2的效果。