技術的發展永遠不會止步，在尖端制造業中尤其如此，這與其他任何行業也基本類似。以工業4.0為例，正如我們被此概念所灌輸那樣，通過構建高度自動化的工廠環境，其中傳感器、數據處理、連接和云計算等技術的整合能夠帶來更多業務收益。隨后又出現了工業5.0，一種新的概念將人類重新引入制造過程。工業5.0有望打造一個誘人的新世界，其中機器人和人類將以前所未有的方式進行協作，從而能夠實現大規模定制等新概念。究竟會發生什么？工業5.0是否真的會改變我們設計和構建未來智能產品的方式？

首先，讓我們先退一步，回顧一下工業4.0如何改變了多個領域的制造業。這種轉變的起點很大程度上是物聯網（IoT）技術的出現，基于傳感器技術的重大進步，可以實現體積更小、價格更便宜和性能更高的設備。隨著傳感器性能提高，這些設備已在許多任務廠中得到廣泛應用，從而可以從大量的工業設備中收集數據。由于無處不在的連接性，這些數據能夠快速傳輸到云端，之后進行處理和分析，并越來越多地使用機器學習和人工智能等技術來提供實時決策。這種基于IoT的流程是工業4.0的核心原則，自動化的廣泛使用和數據收集可以帶來真正的業務收益。

但這里也存在一個問題，這種高度自動化環境只能在特定層面發揮作用。例如，作為生產流程中預先確定的一部分，機器人執行一系列重復功能，在制造過程中，使用機器人技術可提供極高的一致性和可重復性。如果您希望產品的外觀和感覺大致相同，那會很容易實現。但是，如果客戶想要不同的產品怎么辦？如果制造出的產品要求不同裝飾或個性化又該怎么辦？在消費者期望變得越來越復雜的世界中，這種可能性越來越大。

這就是Industry 5.0的用武之地。在這種新模式下，人類被重新引入參與到制造過程，增加了他們與智能機器的協作，甚至需要在工廠車間與機器人并肩工作。據說，工業5.0將能夠實現兩全其美，即可以把公認的機器人技術優勢與人類先進的批判性思考等認知能力相結合。在這個更加多元化的環境中，生產線可以變得更加智能，而人類能夠監督更高水平的產品定制。在汽車，消費電子產品和珠寶等多個領域，甚至對精釀啤酒等行業，這都是令人興奮的想法，在這些產品上添加觸感體驗可以提高產品對消費者的吸引力。

如何實現工業5.0

工業5.0是一個概念，但現實又是怎么樣？如何以確定的方式應用工業5.0，以提高未來工廠的效率和多功能性？最重要的考慮因素之一是人與機器之間的物理接口。從歷史上看，機械臂一直被配置在安全罩后面，以防止人類受到傷害。但是在工業5.0新世界中，無論從字面意義還是在象征意義上，都需要建立更緊密的關系。

看來，這將通過開發新一代輕型協同機器人（cobot）來實現。這種機器人具有一系列定位傳感器，使它們能夠在瞬間對周圍工人的存在做出反應。這些更小、更快、更靈活的協同機器人對于工業5.0的發展至關重要，因為先進的安全特性將使人類能夠在更廣泛的生產過程中占據中心位置。在自動化領域中，這一因素并沒有被忽視，ABB，Fanuc、西門子和Kuka等全球工業機器人制造商加入了丹麥的通用機器人（Denmark’s Universal Robots）等專業機構，以便設計和推出新系列的協同機器人產品。實際上，根據BIS Research最近的一項研究發現，全球協同機器人市場預計將從2018年的5.8億美元增長到2024年令人難以置信的90億美元。

協同機器人進展

隨著越來越多的玩家進入市場，協同機器人的能力已經得到了快速提升。早期的產品型號體積很小，主要用來與人類一起執行輕型裝配任務。這些開創性的桌面機械臂通常重約10公斤，有效載荷為3公斤。這種尺寸和功能使其非常適合固定螺絲等自動化工作臺活動。

但是，隨著時代進步，協同機器人已經變得越來越大，功能越來越強，最新的機械臂有效載荷已經是當年機器人的五倍。尺寸的增大，更加擴展的夾具和工具范圍，以及更直觀的編程，已經開辟了更廣泛的應用，例如重型機械加工、物料搬運、包裝以及處理螺絲和螺母等等。這些機械臂甚至可以在生產線員工附近使用，因為它們已經安裝了完整的接近、距離和位置傳感器。

探尋工業5.0應用

隨著協同機器人性能提高，在工業環境中對機械臂的采用也在增加，并且出現了許多令人興奮的新應用。汽車行業一直是最早的采用領域，例如，PSA Group（其品牌包括Peugeot、Citro?n、Opel和Vauxhall）在其白車身（body-in-white）裝配線上使用協同機器人進行螺絲擰緊等應用。在這種情況下，操作員將協同機器人拉到位，在汽車沿生產線向下移動時將螺釘固定在車輛的兩側。完成后，協同機器人旋轉并返回到靜止位置，然后再次工作于下一輛車輛。PSA表示，這種方式既節省成本，又改進了幾何公差。

其他汽車制造商也同樣積極地在制造工廠內部使用協同機器人。BMW已使用協同機器人執行了碰撞罐（crash-can）組件的鉚接制程，這些工作過去一直是手工進行。當員工進行其他裝配任務時，使用協同機器人將鉚釘固定到位，對縮短周期時間產生了巨大影響，完成時間從64秒縮短到52秒。

汽車供應商也開始采取類似行動，組件制造商在生產線末端使用協同機器人來執行關鍵的檢測任務。在汽車領域，似乎幾乎每天都有新應用出現，Kenneth Research最新報告預測，到2022年，汽車領域協同機器人導致的出貨和銷售收入將以每年約43％的速度增長。

在其他領域，協同機器人正在用于多種不同的任務。例如，在金屬行業，它們被用于執行一系列拋光和去毛刺活動，執行傳統上工人完成的勞動密集型任務。根據自動化專業機構WiredWorkers的報告，協同機器人已被證明能夠一致且重復地拋光平坦和不平坦的表面，對于力的控制易于編程，并且針對新產品能夠快速更改設置。協同機器人也越來越多地用于CNC機器的裝卸，從而使金屬行業工人不必執行那些對體力要求苛刻，有時甚至是危險的任務。

即使在制造市場，協同機器人也正在擔當新的角色。添加劑制造初創企業開始使用這些機器人來提供3D打印零件個性化設置。在這里，協同機器人可用于幫助創建不同的飾面和雕刻圖案，例如可為消費性電子設備創建真正的定制特性，這種做法可能很受歡迎。在珠寶領域，工匠們正在研究如何使用機器人來輔助寶石的拾取、放置和裝飾。

對自動化態度的改變

那么，顯而易見的是，協同機器人在許多行業中都具有很大潛力。盡管由于行業不同，它們的應用范圍和程度相差很大，但有一個問題必須共同考慮：這就是需要在文化層面改變對自動化的態度。自動化的歷史是基于相當確定的參數，機器人大多在圍欄后面執行任務。但是，在工業5.0的全新世界中，機器人和人類本身必須作為協同者，而不是競爭對手來一起工作，并需要心態的完全轉變來建立一種新型關系。

這些又進入圍繞自動化和是否需要人工干預展開的更廣泛辯論。主導的思想流派一直認為，機器設備的發展最終將導致整個工業部門廣泛失業。工業5.0改變了人們辯論的話題，人類得以重新進入其中價值鏈，從而可以繼續扮演更多的增值角色。

世界經濟論壇（World Economic Forum）的一份重要報告調查結果也反映了這一點，該報告評估了2022年全球技能需求變化概況。隨著自動化變得越來越復雜，并且在關鍵領域得到越來越廣泛應用，某些傳統行業無疑將消失。但是這些將不可避免地被其他新興學科所取代，這些新學科專注于大數據分析、人工智能、軟件和應用以及數字轉換等領域。所有這些新行業都能夠很好地適應工業5.0的世界，從而加強了人和機器關系的協同性。實際上，根據該報告，這種轉變很可能會導致產生1.33億個新職位，同時造成約7500萬個工作崗位流失，這表明自動化程度的提高總體上將帶來巨大的凈收益。

通往更智能生產系統之路

總而言之，我們可以看到工業領域的技術進步仍在繼續加速發展，工業4.0和工業5.0可能只是引起關注的流行語。盡管如此，它們卻描繪出了在高度自動化環境中設計、構建和維護產品方式的真正變化。這種轉變將越來越多地導致機器與人類思想之間的共生關系，正是這種交織在一起的能力，才有可能創建未來更智能、更高效的工廠。
編輯：lyn