專家解釋了機器人和工業4.0概念將如何重塑美國工廠、改變制造業勞動力結構、顛覆許多公司做生意的傳統方式。

1961年，通用汽車在其工廠車間內安裝了第一臺工業機器人。自那時起，制造商們就從這些不知疲憊、不會受傷、在某些情況下甚至比人類效率更高的機器人身上，獲得了極大的收益。

已經“接管”了很多制造業非技術類工作的機器人，正在開啟一個更新、更高收入角色的大門。制造商們使用協作機器人，目的是希望將人類的獨創性與先進的機器人技術相結合，讓機器人能夠協助并與人類員工一同工作。

賓夕法尼亞州立大學前信息科學與技術教授、英特爾商業戰略總監Irene Petrick表示：“我們需要那些懂得如何將材料從一種形態轉化為另一種形態物理過程的人，但同時他們還必須了解其背后的數字力學原理。”

她說，今天許多的工廠，很多都在使用尖端的技術，并有著復雜的業務運營模式。新的技術崗位正在以指數級的速度被創造出來，而制造業正面臨著難以填補這些新崗位空缺的困境。與此同時，對數字化技術的需求也在不斷增長。

根據德勤和制造業協會聯合進行的研究顯示，由于目前技術熟練工人的缺乏，美國制造業在未來十年將面臨200萬人的用工短缺。

機器人的應用實際上會創造更多的工作機會

先前是美國宇航局靈巧機器人實驗室首席研究員，現任休斯頓機電一體化公司聯合創始人兼首席技術官的Nicolaus Radford，對于未來將技術應用于制造業可能對工作機會帶來的沖擊，持樂觀態度。

“我相信技術總是會提供更多的雇員崗位，”Radford說。為了培養新一代工人，機電一體化行業正將3D打印技術帶入課堂、投資和參與各類機器人項目，并讓學生了解他們的各種新設備。

這一想法是為了讓青年人們相信，制造業與硅谷的科技工作，或美國航空航天局(NASA)的航空工作一樣，讓人感到激情四射。

Petrick說，為了吸引更多制造業新人加入，以解決人員短缺的問題，美國需要建立一個學徒培訓計劃并重組實習機會。她指出，德國作為一個在吸引和培養新人才方面的榜樣，已經通過多年時間，建立起了一套完備的學徒培訓計劃。

機器人會成為更安全的同事

如今，制造業中常見的大多數機器人都是擁有巨大力量的重型機器，例如那些在汽車裝配線上，用于拉升和旋轉汽車車身的機器人。由于還沒有相應的技術能夠讓它們在遇到意外情況時安全的停止運轉，所以為了避免對人類造成傷害，只能暫停使用。

然而，現在的制造業有一個能夠激發更強大創造力的新趨勢，那就是重新啟用這些重型機器人。

Radford的公司正致力于實現：一個包括機器人之間、人機之間溝通與協作的未來物理系統，它就是被稱為工業4.0的高科技、計算機化的“智慧工廠”。“有必要開發更安全的協作機器人，”他說。Radford表示“，[因為]在不遠的將來，不到五年時間內，我們將看到人類與機器人并肩工作。”

這不僅僅是創造了一個安全的環境;機器人還必須能夠與其他機器人或人類同事進行溝通交流。在英特爾，Petrick致力于利用團隊在計算機視覺、計算機學習和認知計算等方面的新興技術，讓機器人能夠更好的協同工作。

“目前，機器人主要是高度專用的，”Petrick說。“未來，他們將有更多感知環境的能力，并且能夠感知哪些操作可能會讓工作更有效。”

從本質上來說，一個制造業機器人必須是一個足夠聰明的、可以在任何需要它的地方馬上補缺的“多面手”，這也是工業互聯網革命的一部分。

這些專用機器人也許效率很高，但成本也很高。不僅僅是標價高，重新裝配生產線的成本也很高。科技時代（Tech Times）報道稱，2015年，福特F-150裝配線的改造工程，就花費了公司高達3.59億美元的費用。

協作機器人極強的工作適應能力，使其更容易獲得中小型制造商的青睞。協作機器人可以在地面上靈活移動，在需要用到它們的地方完成連接并開始工作，而無需像傳統那樣要圍繞機器人去構建你的生產流程。

Radford說：“這正是（協作）技術正在為制造業帶來的價值。比如當我們在制造汽車時可以靈活的停止某個工序，有了更高的工藝與自動化水平，做事情就能夠像在做一件工藝品那般精細。

然而，獲得這種便捷的連通性也會付出一定的代價。當工廠完全依賴互聯網進行設備與人之間的通信時，這就產生了一個潛在的網絡安全問題。不僅僅是人為的錯誤的原因，惡意軟件的誘導同樣會導致漏洞的出現。黑客和間諜還可能會通過網絡，控制住工廠的系統或其中的設備。

Petrick和Radford都認為，應對和解決網絡安全問題不應該只是制造商IT部門的責任。從設備資產到云端的服務、數據，安全工作必須從內部開始、嚴格監控。為了確保機器人和人類能夠在一個安全的網絡環境中并肩工作，需要引入多學科方法。

毫無疑問，未來的工廠將有助于拯救美國制造業，同時還將為那些對機器人和STEM相關職業感興趣的人，提供一系列極具吸引力的工作機會。未來的幾代人在提到制造業時，想到的將不再是單調的流水線。對他們來說，制造業將成為一個有著先進技術、巨大創新、甚至是機器人同事的地方。