Mind + Maker:一个内部人士对制造业机器人革命的看法

导读:欢迎来到制造业革命
与所有革命一样，颠覆性变革正在迅速发生。协同机器人带来的创新使这一切发生得更快。要想利用这些潜力，你需要迅速过滤掉噪音，了解这些进步的内容、方式和原因。这就是本合集的目的:从有远见的人那里提供明智的观点、实用的建议和评论，帮助你更快速、更自信地行动。

在这里，你将读到协作机器人如何打破阻碍效率和效力的障碍。安全到可以和人一起工作;这些机器人不仅仅是机器，它们能够自动化大量的任务，并具有“大脑”，使它们能够感知并对市场机会和现代制造环境中固有的变化做出反应。它们使制造商能够专注于增长和创新。

该系列旨在回答一些问题，挑战机构对自动化的思考，并让人们一窥智能的协作机器人是如何在当今的自动化领域掀起革命的，以及它们将如何在不远的未来为制造业的转型做出贡献。

如果没有那些在真实的制造环境中让这些机器人完成真实任务的公司，这一切都不可能实现。他们已经证明，这不仅可以做到，而且好处是真实的，令人信服的，是的，是革命性的。

了解智能、协作的机器人

Mind + Maker:制造商重新思考机器人
说到“机器人”，脑海中就会浮现出罗西、终结者或R2D2的形象。《星球大战》遇上了《杰森一家》。然而，今天的现实看起来更像是汽车制造商购买的一队工业颜色的机器人，用于焊接、组装车辆和搬运重金属。

但这种现实正在改变。快。机器人比以往任何时候都更聪明，足够安全，可以与人类一起工作，并可以执行曾经被认为是不可能的体力任务。

那么，我们当中有机器人意味着什么呢?技术的进步正在为一种新型机器人铺平道路，这种机器人能够以全新的方式执行体力任务。当与大数据革命和先进人工智能相结合时，这些智能的协作机器人将深刻改变制造业的运作方式。

打破物理任务广泛自动化的障碍
今天，在制造环境中执行的90%以上的体力工作无法实现实际或经济上的自动化。为什么?机器人不能适应工作空间的真实变化，也不能在半结构化的环境中有效工作。足够敏捷，可以停止在一个任务上工作并快速转移到另一个任务上，而不需要重新编程，这超出了大多数现有自动化的能力。这样的例子不胜枚举。但是，就在你读这篇文章的时候，顺应性运动控制、集成视觉、可扩展软件平台和先进人工智能的进步正在拆除这些障碍。

感知、调整和学习:自动化认知任务
一些人推测，恶意机器人的到来，通过有意识的意志，伤害人类。事实上，相比之下，未来3年、5年和10年的机会是平凡的，但也要实际得多。
机器人现在能够应用基本的常识来减少用户的认知负荷。设想一个机器人从一个鸡蛋盒类型的网格中挑选零件。如果机器人知道其中一个零件移位了，现在在一个不同的位置，它可以推断其他零件也移位了，并可以计算新的位置，而不需要用户的干预。机器人现在能够感知周围的世界，并迅速适应半结构化制造环境中典型的变化。

认知的自动化成倍地增加了跨企业学习的可伸缩性——最终也增加了企业间学习的可伸缩性。云机器人技术利用云计算、存储和高级分析技术来协调大量机器人的行动，并允许一个机器人从其他机器人的经验中受益。这些进步取代了旧的模式，在旧的模式中，机器人一次只能被手动重新编程，增加了成本和风险，延缓了新知识带来的好处。

底线?在不久的将来，机器人将从经验中获取知识，相互学习，利用认知计算使自己、过程和产品变得更好。

这一切对制造业意味着什么?制造商认识到，他们需要对市场变化作出更大的反应，准备好满足客户的偏好，并能够更快、更有效地创新。所有这些都导致了对足够敏捷以满足所有这些需求的环境的巨大需求。

智能的协作机器人将产生这种敏捷性。工厂将会更小，更靠近市场和设计中心，加速新产品的引进和竞争优势。大量生产小尺寸和大规模定制将变得经济可行，增加客户忠诚度，降低风险。公司将能够重新装备他们的制造系统，为这些机械“工人”提供新的角色，也为人类工人提供新的角色。

结果呢?是的，生产力和效率提高了。更好的是，制造商找到了激发创造力和推动创新的新方法。

你以为你了解工业机器人?再想想

彼得•德鲁克(Peter Drucker)说过:“文化把战略当早餐吃”。以我的经验来看，没有哪个行业比制造业更能体现这种智慧了。我不是一个顽固的愤世嫉俗者，只是一个实用主义者，我职业生涯的大部分时间都在带来颠覆现状的技术——从库存优化和供应基地的风险管理，到协作机器人。制造商是最持怀疑态度的买家之一，这是有充分理由的——他们所做的事情是艰难的，复杂的，事情是按照他们的方式来做的，因为它已经被证明是有效的。

然而，有时企业转型的机会是如此的迫切，正如德鲁克所说，高管们需要花费任何必要的时间来打破阻碍企业发展的文化障碍。

在机器人和工业自动化领域，现在正是这样一个时代。50多年前，Unimate曾在通用汽车工厂卸下重型零件，并将它们焊接到汽车框架上。制造业已经发生了很大变化，今天正走在迈向第四次工业革命的进化道路上。不幸的是，虽然高管们可能已经准备好迅速向未来的工厂转移，以获得先发优势，但许多自动化工程师仍停留在20世纪对机器人的思考中——当时机器人是高度定制的解决方案，被设计成一遍又一遍地执行一项任务，并有相应的价格标签。

新机器人，新真理
那些自认为了解工业机器人的制造商需要重新思考。智能协作机器人的新类别已经改变了制造业机器人曾经被认为正确的一切。

(1)成本不再是障碍:一个机器人的成本约为2.5万美元，制造商可以在不到一年的时间内收回最初的投资，更重要的是，无需昂贵的重新编程，就可以部署机器人执行多个任务。

(2)你不需要一个机器人博士来让这些机器人工作:训练一个聪明的、协作的机器人的最佳人选是实际工作的人。因为机器人在人类的指导下，通过完成任务来“学习”
同事，他们可以马上去上班。

(3)不再有纪念碑:传统自动化的一个基本挑战是机器的静态特性。这些装置的永久性质首先要求制造商围绕机器人设计其工艺，其次，一旦工艺改变，机器人就会变成——正如我们的一位客户所说的——纪念碑。今天，机器人的工作是支持这一过程，而不是反过来。

(4)世界不是完美的，你的环境也不是为了让机器人工作:可变性是一个现实——零件并不总是准确地放在它们应该放在的位置或方式。而不是假设一个完美的世界，它可以到来
尽管失去了灵活性和敏捷性，但这种新型机器人能够应对大多数现代制造环境中固有的变化和正常波动。

选择一个项目，证明它有效并重复
当uniimate被引入时，电话被拴着，电脑被放在像仓库一样的空间里，新闻被打印在纸上。这一切都变了，机器人也变了。

还记得我之前提到的怀疑论和不愿全力推进变革的观点吗?说实话，我认为坚持“证明它”的心态是件好事。关于这种新型机器人的好消息是，我们可以很快地展示它们的工作效率。有了智能的协作机器人，你不需要改变你今天的生产线运行方式。找一个人们不应该做的任务。让那些人告诉机器人需要做什么。衡量效率和生产力的提高。然后继续下一个任务。就是这么简单。

现在接受关于这些机器人的新真相对于利用工业4.0和将改变产品交付方式的制造技术的进步是至关重要的。

乐高课程:机器人应该如何工作

我在纽波特长大，纽波特是一个拥有美丽景色的城市。大多数周六，我会在布伦顿角的海洋悬崖上散步，或者徒步去俯瞰第二海滩的诺曼鸟类保护区的悬岩。

新鲜的空气和自然环境很好，但我真正喜欢做的是建造东西。从我的头脑到我的双手，我将把东西与乐高或Erector集合在一起，并使它们工作。当我觉得无聊的时候，我会把我已经组装好的东西用另一种方式组装起来。

我之所以分享这些，是因为我看到传统的自动化解决方案结合在一起，就像我用这些砖块建造的摩天大楼一样。你从一大堆零件开始——手臂、照相机、传送带、PLC，还有很多电线。经过数小时的组件组装和定制代码编程之后，一个独特的解决方案被部署到生产线或分发仓库中。这种模式已经运行了几十年。

组装一次性解决方案对于一个8岁的孩子的成长，或者对于一条专门建造一个SKU千万次的生产线来说，都是很棒的。但如今许多制造业部门正在经历向大规模定制化的转变。从手机到汽车，制造商都在向客户定制产品迈进。例如，“宝马个人”(BMW Individual)是一个以前鲜为人知的项目，如今已成为主流，为全球消费者提供个性化的汽车。

要想在成本上有效地实现大批量生产是很难的——如果不考虑未来工厂自动化的不同方式，就无法实现这一目标。即使你不是在寻求那种“涅槃”，如今制造业的现实是，市场的变化是以月为单位衡量的，而不是以年为单位，而且持续创新的胃口是巨大的。这就需要越来越大的灵活性和有效地处理这种不断变化的成本的能力。它需要响应性和互换性。

对人类来说，这是自然而然的。我们改变任务时根本没有想太多。从制作演示文稿到把碗碟放进洗碗机，我们不断地变换着工作方式。这种任务之间的无缝转换是机器人无法实现的。为了满足制造业新时代的需求，机器人必须成为多用途劳动力的助推器，而不是像今天这样高度定制的、单一任务的装置。这将允许机器人进行所需的工作。如果今天，你需要它在1号线上执行任务A，明天你需要它在2号线上执行任务B，让机器人进行转换必须很容易，而且目前在工厂的人员可以完成。

为了让多用途机器人成为现实，我认为巴克明斯特·富勒说得最好:“你永远不能通过对抗现有的现实来改变事情。要改变一些东西，就要建立一个新的模型，让现有的模型过时。”

这种型号的机器人更多的是由软件驱动，而不是硬件。当然，硬件在机器人技术中是必然的。但软件是改变游戏规则模式的机会所在。

在软件的驱动下，多用途机器人带来了自动化体力工作的全新能力。这些机器人能够执行广泛的任务，只需点击一个按钮，就可以在这些任务之间不断地切换
添加新技能，并在需要时存储执行以前执行的任务所需的技能。

多用途机器人为制造业中90%尚未自动化的任务带来的一些功能包括:

• 利用机器人内嵌的摄像头，在传送带上查看并拾取零件。
• “触摸”和“感觉”来执行为人手设计的任务。
• 适应大多数现代制造环境中存在的变化和正常波动。
• 换上新的双手，立即开始操作。

多用途机器人更能像人类一样操作，将改变制造商实现效率和创新双重目标的方式。我是这样看的:今天，当我给我的孩子买乐高积木时，它们都是预先包装好的，可以构建特定的设计——就像传统的自动化解决方案一样。这是销售更多乐高的好方法，但在我看来，这是一个创意杀手。我并不是说那些灵活的、能够完成多个任务的机器人会让制造商更有创造力——但我确实相信，当自动化可以被部署来解决重复性的、认知能力较低的任务，并完成更多的任务时，人类将可以自由地做他们最擅长的事情——解决问题和创新。

软件驱动的机器人革命

机器人与人情味
你想过触摸对我们人类意味着什么吗?对钢琴家的手指在琴键上看似简单的触摸就能创造出的音域感到惊奇。数一数家具工匠的手是如何接触木材来测量光滑度和形状的
和感觉。考虑一下制表师如何使用完美的张力水平来拧紧齿轮和螺丝，以创造一个精湛的钟表。

我们接触和感受周围环境的能力是人类之所以为人的一个非凡方面。它还允许我们在不伤害周围的人或与我们互动的物体的情况下执行各种各样微妙和复杂的任务。

在一篇关于机器人和自动化的文章中写人的触觉似乎很奇怪，但直到现在，缺乏这种能力严重限制了机器人在制造环境中的使用。这一切都在发生变化。虽然机器人可能永远不会体验到婴儿在脖子上呼吸时给人类带来的情感，但它们越来越有能力将触觉的不可思议价值应用到任务中。

考虑一下测试印刷电路板(PCB)需要什么。工人拿起一块未经测试的PCB，在空气中移动，小心地将其插入一个间隙可能不超过100微米的夹具中。一旦知道了结果，PCB就会被传递到制造过程的下一个步骤，或者被放在一边重新加工或报废。

人类并不是特别精确的生物。然而，在不考虑需要发生什么情况的情况下，成千上万的工人每天都非常出色地完成这项任务。这怎么可能呢?

首先，工作人员可以将未测试的PCB通过空闲空间，稳定和有目的地移动到测试夹具中。虽然这一步不需要高精度，但碰撞、不稳定的运动和快速加速都必须避免。

接下来，当PCB被插入时，工人感觉被夹具施加的力。它们动态地调整手臂的刚度，以安全地将PCB扣到合适的位置，而不会损坏PCB或测试器的夹具。应用的方向和力量不断变化，直到任务完成。

在这种情况下或在许多其他情况下，僵化是不可取的。我们的四肢像春天一样，这让我们可以用手臂引导舞伴，或者用腿在不平坦的地形上行走，完成无数其他任务。

为什么这对人类来说很容易，而对机器人来说却如此困难?想想弹跳球和人跳的区别。球击中地面，力相互作用，能量转移，球反弹起来。与球不同的是，人类在自由空间中跳跃，通过腿部的弹性吸收地面最初的冲击，然后逐渐僵硬腿部肌肉以稳定位置。

直到现在，机器人还不能掌握这种互谅互让的能力，让人类能够施加适量的压力来做出回应，并在需要时做出反应:

点对点的位置控制机器人的工作基于游戏中物体的精确对齐。这种方法很好，直到物体没有完全对齐，或者有什么东西出现在A点和b点之间的路径上。机器人会继续施加力，直到物体对齐，移走，或者更有可能损坏。避免这种情况需要复杂的视觉系统或复杂的、集成程度高的固定装置。这些解决方案代价高昂，而且缺乏灵活性。结果呢?机器人很少用于执行PCB测试等任务。

此外，力控机器人与物体的交互更优雅，更适合于需要巧妙操作的任务，例如将PCB插入测试器。很好，直到我们讨论在自由空间中移动。然后机器人变得危险，因为它会移动得越来越快，直到它发现什么东西阻止它。

这两种选择都没有提供“像弹簧一样”的细微差别，而这种细微差别对于不损伤肢体或物体是至关重要的。

如今，廉价的传感器技术和先进的机器人设计架构使机械顺应性(模拟人类手臂的动作)和阻抗控制(动态控制刚度或弹性，就像人类跳高者和弹跳球之间的区别一样)结合起来成为可能。因此，智能的协作机器人现在可以像人类一样，通过“触摸”和“感觉”来完成任务，这是人们长期追求的能力。今天，机器人可以加载PCB进行测试。

很难想象没有触摸能力的生活。当制造商们希望建造未来工厂时，人类的脑力在操作的每个角落都将变得更加重要，能够执行需要通过触摸实现的能力的机器人将成为一项关键资产。

软件统治道路和机器人
当我没有在研究机器人或和孩子们玩耍时，我很有可能正在开车——或阅读有关开车的书籍。因此，当我怀着极大的兴趣读到特斯拉关于自动驾驶的新闻时，也就不足为奇了。只需按下一个按钮，特斯拉就能把你驾驶的汽车变成现在——在某些条件下——为你驾驶的汽车。

对于像我这样的软件爱好者来说，特斯拉的突破说明了软件在改变硬件工作方式方面的力量有多大。130多年来，汽车一直是发动机、变速箱和悬挂系统的杰作。现在,软件的规则。就汽车而言，它将永远改变“驾驶”的含义。在我生活的这个世界里，我也看到了这一点——在这个世界里，真正令人难以置信的机器人创新是由一类新的软件驱动的。

当然，我们不可能没有实体机器人就实现自动化——毕竟，手臂还必须在那里完成任务。但在未来5年里，机器人的大规模采用不会由硬件驱动。它将由软件驱动，而不仅仅是编写机器人执行特定任务的代码
定义一切，从机器人如何互动，表现和传递价值。

今天,软件是:

• 使与机器人一起工作更容易。从能够通过类似人类的手势进行交流，在语境中理解所说的话，并将这些话翻译成一系列的笛卡尔动作，机器人现在能够在屏幕之外与人类互动。软件给机器人带来了人工智能，减少了人类与机器人合作所需的认知188金宝搏下载界面负荷——使与智能的、协作的机器人合作真正成为可能。
• 让机器人像人类一样工作。人类将触觉的细微差别带到了几乎任何动作的完成上——无论是紧固
• 安全带或拧紧螺丝。有了软件，机器人现在能够掌握“互谅互让”，这让人类有能力施加适量的压力来做出回应，并在需要时做出反应
• 赋予机器人在多变环境中工作的灵活性。对于传统的机器人，制造商需要创造一个严格控制、完美的环境，一切都很正常，这样机器人就总能找到它完成任务所需的对象或目标。但就像这个世界一样，制造环境也不是完美的。在软件的驱动下，机器人不再被传送带上错位的零件或盖部分闭合的纸板箱所阻碍，它们能够根据条件进行调整，完成任务并继续前进。
• 创造既聪明又聪明的机器人。今天的机器人能够应用逻辑并做出简单的推论。展望未来，期待数字和信息技术与先进制造业结合，使机器人能够认知地理解、推理和学习。机器人不仅能从过去中学习，还能预测未来，制定出能带来积极结果的行动。

所有这些进步已经改变了制造商部署自动化的方式——让机器人提高效率和生产力，完成传统工业机器人无法完成的任务。通用电气、捷普和唐纳利制造等公司正在复杂、多样、低产量、高混合的环境中使用机器人。

一个广阔的机会
软件的神奇之处在于——不像硬件——它的可能性是无限的，而成本要低得多。正如我们在手机和现在的汽车上所看到的，改进不需要额外的成本。同样，机器人也会改进它们的工作方式和软件升级的能力。你不必每次需要它做新任务时都买一个全新的机器人，就像你曾经用传统机器人那样。

随着第四次工业革命的兴起，未来的工厂越来越多地使用自主机器运行，机器人将成为整个结构中不可或缺的一部分。这些机器人不仅能够执行任务，还能够收集任务执行情况的数据，并对其进行分析，以供人类同事进行解释和操作。现在刚出现的云领域
机器人技术将允许机器人获得的知识与其他机器人共享，为机器人训练机器人创造了一种方式。随着软件带来的进步，机器人将使自己、它们的过程和它们生产的产品变得更好。

制造业正在改变。机器人正在改变。每一天，我们都能看到产品改造过程的新可能性，因为客户不断突破边界，达到生产力和效率的新水平，并最终实现创新和增长。

现实世界中的机器人:当变化发生时，适应

你今天上班花了多长时间?我吗?12英里的行程大约需要45分钟。我女儿的车晚点了。我儿子昨晚忘了收拾背包，真让人意外。建筑工人已经接管了我的“秘密”通道。我的办公楼里有一部电梯坏了。一次。

大多数时候，除非发生重大事故，我到办公室的时间都是在我预期的时间，上下10分钟。我能消除通勤时间的变化吗?当然。住在工作。

但大多数时候，我都能找到办法克服前进道路上的障碍。

就像我的日常通勤一样，制造业也存在差异。供应商提供的原材料可能不完全相同的批次。制造同一零件的多个设备是不相同的。他们生产的零件的性能特征随着时间的推移而变化。在制造业术语中，这些通常被称为共因变异。简单地说，现实世界充满了变化。

这种一直存在的可变性给机器人制造带来了挑战。多年来，机器人一直要求周围的一切都用螺栓固定住，以便它们工作的环境始终受到控制，而且完全相同。传统机器人每次只能从完全相同的地方取零件。然后把它放回去，每次都用同样的方式，在同样的地方。零件的位置或机器人移动零件的路径发生任何变化，机器人就会停止工作。

这种处理可变性的无能，在很大程度上是为什么多达90%的制造任务没有实现自动化的原因。我最近访问了墨西哥瓜达拉哈拉的一家合同制造商，那里除了表面贴装技术机器外，设备都是在轮子上的。蜘蛛在生产线上走来走去，带来零件，带走组件。制作过程只持续几个月甚至几周。这些环境的可变性严重限制了传统机器人的实际应用。

对于传统机器人解决方案的大规模实施，不灵活性对制造商收回投资的能力有重大影响。我走过工厂，在那里，工厂经理可以指出一个给定的自动化产品是为哪条生产线生产的，以及它最后一次生产是什么时候。我认识的一个搞自动化的人把这些叫做“纪念碑”——它们只不过是历史基础设施而已。他在办公室里贴了个牌子，写着“无纪念碑”。

不再。一种新型的智能协作机器人即将问世，它们以一种不同的方式应对变化。而不是假设一个完美的世界，这可能会以牺牲灵活性和敏捷性为代价，这些机器人可以适应大多数现代制造环境中存在的变化和正常波动。

硬件和软件的进步使机器人能够在半结构化的环境中无缝工作，成本效益高，集成时间短。这些机器人理解正在执行的任务的环境，并拥有交付该任务的认知和机械能力。与人类机器人一样，协作机器人接受的训练是完成任务，而不是通过编程将物体从a点通过路径y移动到B点。当环境不可避免地发生变化时，注意力仍然集中在手头的任务上，并完成工作。

在这些环境中，机器人必须在两个维度上进行优化。首先是时间。机器人必须能够通过信号或直接与传感器同步运动和任务与机器和人。正是这种能力使机器人能够与人类合作——人类以不同的速度工作，处理不同的事情，需要一个能够适应人类给环境带来的不可预测性和可变性的“同事”。

第二个维度是空间。虽然零件被期望以一种有组织的方式呈现，但这些机器人能够适应几厘米的零件放置变化，并容忍一般位置的变化。

今天的机器人能够:

• 使用嵌入式视觉来动态监视为人类设计的工作空间，并适应工作单元的变化，例如碰撞的桌子或轮子上的小车错位。
• 实时改变机器人运动路径规划，以适应意想不到的障碍。
• 在不损坏零件、夹具或机器人的情况下，使用机械顺应性将零件弯曲到位。

这些进步标志着一个新时代的开始，在这个时代，机器人能够超越长时间、大批量地组装同一件物品的能力，足以证明基础设施的高成本和半永久性是合理的。这些更聪明、更有能力的机器人正在真实、不完美和高度多变的世界中工作，并改变了制造商关于自动化在何处以及如何实现真正价值的思维模式。

人工智能驱动的机器人:大脑多于肌肉

自20世纪60年代Unimate上线以来，制造业机器人已经取得了长足的进步。如今制造商使用的机器人体积更小、更安全，而且无需昂贵的编程就能执行多项任务。虽然这些创新带来了巨大的价值，但接下来的创新将以第一次工业革命以来从未见过的方式改变这个行业。

第四次工业革命或工业4.0将建立在机器人的大脑多于肌肉。这些机器人结合了身体和认知能力，可以做更多繁重的、高度重复的任务。在复杂的、高度自动化的制造环境中，这些基于行为的机器人——在人工智能(AI)的新创新的推动下——正在改变工厂的组织、运营和执行方式。188金宝搏下载界面

自下而上构建工业物联网
技术进步一直是制造业转型的催化剂，但这一次的技术与机械化和物理自动化的关系更小，更多的是与认知有关。工业物联网使制造商以全新的方式编排生产过程成为可能。它还将大规模地自动分析持续流动的关键任务信息，以实现知情的实时决策。这是一个令人兴奋的时代，但也令人气馁，制造商不会简单地全力以赴地推出一个信息驱动的操作。他们是怀疑论者，记得吗?工业4.0的愿景将在很大程度上通过具有天生认知能力的软件驱动机器人实现。

有了人工智能，机器人可以在更广泛的任务范围内半自主地工作。从工作单元开始，内置“智能”的机器人从基于云的“课程”和信息数据库中提取信息:

• 识别工作单元中的设备和部件，执行适用的行为，并提出“自动完成”的建议，例如，识别工具或设备，并能够正确使用它。
• 使用模式匹配来建议错误处理最佳实践。
• 应用纠正建议数据库，以帮助任务设计者(也就是机器人的人类同事)找到修改任务或工作单元的方法，以应对故障。
• 根据全局故障数据库分析运动轮廓和行为，以确定优化任务的机会。

就像智能手机和其他物联网设备可以接收软件更新，增加新的功能和功能一样，机器人也将扩展它们的能力。在工作单元级别优化生产只是一个开始。机器人最终将共享信息和洞察力，从而提高整个工厂的性能，并最终跨越全球业务，具有以下能力:

• 向自己和他人学习。
• 纠正自己和他人。
• 收集、分析和分享从工厂车间和其他地点的机器人收集的数据。

创新:取决于它所提供的价值

我们都看过关于人工智能及其毁灭生命的疯狂故事。188金宝搏下载界面但人工智能驱动的机器人现在能为制造商带来真正的价值，未来还会更多，比如:

• 推动持续的工艺改进和质量改进。
• 降低成本，提高利润。
• 加快新产品引进过程。
• 建立能够以大众市场价格生产高度定制产品的工厂。

除了宣传之外，在基于工作单元的模型中使用机器人的客户正在证明它是有效的。

机器人是变革的推动者

机器人与人类:制造业就业困境的答案
是只有我这么认为，还是说关于机器人崛起和工作威胁的报道速度大幅增加了?NPR，纽约时报，书架上，无论是真实的还是虚拟的，都挤满了关于智能机器人即将到来的评论，这些机器人能够做我们人类所做的一切，并基本上取代我们在工作场所的地位。

好吧，也许，因为我在一家机器人公司工作，所以我对这些故事有点不以为然。我当然是在大声而明确地声明，我无法谈论智能的协作机器人将在人类生活的每一个环节都能做什么。

我所能做的就是谈论制造商所面临的非常现实的挑战。当然，从工会到白宫政府，所有人都在指望制造业成为推动美国摆脱低迷失业率的浪潮。有充分的理由。很多人都知道制造业的乘数效应:每花1美元在制成品的最终销售上，就能支持其他部门1.33美元的产出——或者从不同的角度来看——制造业中每创造一个1.5到3个与制造业相关的工作岗位。无论如何衡量，这些都是让人们进入制造业的令人信服的统计数据。但关于今天的制造业工作，有一个难以忽视的事实。前段时间《福布斯》报道称，目前制造业有20万个职位空缺。最近，德勤(Deloitte)报告称，到2025年，该行业预计将有200万个空缺职位。在这些数字背后是一个现实:目前的制造业劳动力正在老化，还有一个观念:下一代工人不想要这些工作。

像捷普这样的制造商认识到，需要重新审视曾经拉长全球供应链的低成本劳动力模式。制造业需要更接近设计和创新中心，更接近终端市场。所以工厂
未来将会更小，更接近客户，并由本地人才运营。这些业务也将更加依赖技术，需要有技能的工人，有证书和与目前国内大多数高中所接受的截然不同的教育。

所以，我们现在看到的是:更多需要技术的工作，随之而来的是更高的工资。但在生产部门工作对很多人来说都是负面的。

是时候重新思考工作的定义了。我认识的一家电子产品制造商有一个团队，他们每天工作8小时，在显微镜前对25美分硬币大小、像纸一样薄的零件进行视觉检查。你想做那种工作吗?你想让你的孩子或孙子做那种工作吗?

让我们面对现实吧。枯燥、重复、让人头脑麻木的工作，比如机器护理仍然需要完成。成百上千的其他生产任务也是如此，这些任务根本不适合人类去完成。

让我们重新思考功的定义。如今，随着精明的公司认识到，释放可持续创新的潜力，在于人类和机器人并肩工作的一体化劳动力。在这种模式下，机器人做高度重复、低技能的工作，然后人类能够承担对客户和利润产生影响的角色。需要认知能力和创造力的工作。有助于产品创新和竞争价值的工作。让制造商及其支持的生态系统不断增长、繁荣并对经济做出贡献的工作岗位。尼古拉斯·卡尔(Nicholas Carr)提出的机器人永远需要人类的假设是正确的。是时候关注人类如何与机器人一起工作了，不要再担心没人想要的工作岗位会流失。

执行任务的机器人:自动化领域的变革代理
当亨利·福特引入装配线后，制造业取得了重大飞跃。生产力以前所未有的方式进步。下一个突破花了50年的时间才进入工厂，那就是通用汽车(GM)推出了Unimate。我们现在看到的另一个突破是，机器人已经不仅仅是能够举起重物、一遍又一遍地执行重复任务的机器。肌肉和“思维”的融合——以信息技术的形式——使自动化不仅仅是一种生产力提高器，这改变了一切。这些机器人将成为变革的推动者——为了更好——更好的产品、利润和工作环境。

机器人的进化之路正在进行中。即将到来的创新将永远改变机器人的表现方式和能力。

机器人不仅仅是机器
机器人已经取得了长足的进步。智能的协作机器人是安全的，可以在不完美的环境中工作，并能够执行多个任务。机器人技术的这些进步使人们有可能完成近90%的工作，而这些工作在制造业中一直无法实现自动化。

这些机器人是由软件驱动的，这大大简化了交付新创新的过程，大大提高了成本效益，并扩大了机器人完成工作的机会范围。目前，这些机器人在工作单元中与人类一起完成特定任务，提高了生产率，实现了更大的灵活性。

很快，机器人将做更多的事情。硬件和软件的集成将提高机器人的能力，了解需要做什么，并执行所需的物理步骤。他们将指导工作单元中的活动和设备。他们将从自己的工作和全球机器人的工作中学习，收集关于机器人性能的信息，并提供数据分析，以便为持续的流程改进提供信息。

我们将看到的使这成为可能的机器人技术的进步包括:

• 传感器收集数据的方式类似于人类——看、触摸、参与。
• 基于行为的人工智能——智能的创188金宝搏下载界面新将使机器人能够整合和解释传感器收集的信息，然后制定和指导适当的行动，克服“仅程序化”反应所设置的限制。
• 执行器可以执行所需的动作——硬件的进步形成了机器人的手和手臂，它们的工作方式更像人类的附件——对环境和情况更加灵活、灵巧和敏感。

在自动化装配线出现100多年后，现在是机器人带来变革的时候了。

有勇气的机器人:重新定义制造业

我们已经了解了协作机器人正在改变工业自动化的方式。但改变自动化只是一个开始。

机器人将以上次工业革命以来从未见过的方式改变制造业。他们的作用不止于此。在许多方面，机器人将成为一种新模式的催化剂和推动者:敏捷工厂。

制造商需要这些机器人以及它们带来的变化。为什么?在过去的100年里，工厂的设计都是为了高效地执行计划。制定一个计划。执行计划。但现实的工厂车间从来没有像计划中预期的那样运作——供应商错过交货期限，设备出现故障，产量达不到目标。在任何工厂，都有许多人每天都在处理所有偏离计划的问题。这个系统是有缺陷的。这是巨大的浪费。我知道。 I lived it for years.

需要什么?Lora Cecere是我的朋友，也是供应链领域最具影响力的人物之一，多年来一直在撰写和讨论供应链响应。她提倡未来供应链的卓越状态，在这种状态下，供应链能够感知并响应需求的波动。她说到点子上了，我要进一步证实她的观点。感知和反应的能力——不仅是对需求变化的反应，也是对潜在的“陷阱”，如工艺变化、质量问题或生产瓶颈的反应——也需要成为工厂DNA的一部分。

突破:有勇气的机器人
今天很多人都在谈论“grit”——一个简单的词，它表达了坚韧和毅力。我们认为它是人类成功的一个特征。随着机器人在劳动力中占据一席之地，毅力也将是它们成功的关键。

是的。机器人需要勇气，原因如下。考虑一下在大城市给人指路需要什么:你不太可能知道他们可能遇到的每一个障碍——封闭的人行道，挡住道路的货物，等等。你的指示不会包括“在门口向左转绕过农产品托盘”或“向右走以避开打开的检修孔”。

就像那个试图在曼哈顿穿行的人一样，在制造业工作的机器人需要能够在障碍面前坚持下去。但由于传统机器人需要“一张地图”来规划它们需要采取的每一步，以便完成即使是最简单的任务，它们不能按制造商要求的方式运行。

他们需要的一切都是从机器人传感器的输入中收集;机器人利用这些信息和认知计算，根据周围环境的变化调整自己的行动。由行为驱动的机器人比基于规则的机器人表现出更多由生物驱动的行为。它将识别流程中的缺陷——例如，错位的部分——并进行调整以确保工作流继续进行。这是一个有勇气的机器人。新一代的机器人——自我配置、自我优化和自我修复——将能够实时识别异常并调整生产过程。有了这些机器人，制造操作在面对正常变化时将变得更加灵活，不那么脆弱。它们将使制造商能够快速了解发生了什么，适应变化和变化，并保持生产线每天运行以交付结果。

我们正处于这种转变的开始，但它的速度正在加快。捷普(Jabil)、通用电气(GE)和华硕(Wasion)等公司正在展示这种技术的潜力，并记录其成果。

思维+机器:改变制造业
我们一直在探索机器人作为变革推动者的方式——在这个范畴和制造业中。关于这些转变正在发生的方式，有很多可说的，这都是好事。然而，有一种情况是，机器人在工业4.0或工业物联网(IIoT)中的前景是真正令人兴奋的地方。在工业物联网中，结合了思维和机器的机器人改变了商品生产的方式，以及整个制造业。

在工业物联网中，敏捷工厂由“大数据”驱动——包括质量指标、市场反馈和实时需求信号。在未来的这些工厂中，生产车间与后台办公室相连，后台办公室与客户和供应商相连。这些中心之间的信息流动将使企业更快速、有效和盈利，因为它们将更迅速地感知、响应和采取行动，以应对市场条件、客户需求和内部变化的变化。

实现这一愿望是艰巨的。它会扰乱人的生活——而且是以一种不好的方式。我们知道有一家公司向印度工业物联网投资了100万美元，然后意识到他们收集了错误的数据。另一位高管分享说，他的高管们非常兴奋，正在努力部署“大数据”，但当被问及他们计划如何处理这些数据时，他们只是耸耸肩，平静地说:“我不知道。”不会飞。对于生产产品的公司来说，生产过程是企业的命脉。它需要每天运行并交付结果。制造商必须有一种利用现代技术降低风险的方式，而智能的协作机器人就是答案。

自下而上建设工业物联网
这就是基于行为的机器人的用武之地。利用低成本传感器、设备、处理能力、数据存储、连接和处理大数据的方法，这些机器人可以从单个工作单元开始，而不需要对环境进行重大改变。该模式基于有机增长;制造商可以添加更多的工作单元，然后再添加更多的工作单元。一旦工作单元开始运行，制造商就可以使用本机性能和任务数据收集和内省来提供动态任务调优和基于云的认知洞察。它从小的本地化意识开始，比如“这个部分已经不在了，做一些聪明的事情。”通过云计算的连通性、大规模的处理计算、深度学习和其他高级分析，它将会增长，从而将数据与其他结构化和非结构化数据聚合，并与其他工厂内或跨工厂的其他机器人共享学习。

通过设计，它允许组织安全地部署新技术，从经验中学习，并在学习的基础上修改后续操作。这并不需要豪赌。这是很好的。制造商不能等待巨大的结束
实现才能看到价值——它必须在整个过程中被创造出来。

自下而上构建工业物联网与传统工业机器人自上而下、历时多年、耗资数百万美元的实施方式截然不同。更重要的是，它允许制造商在生产率和产能提高、成本较低的地方建立业务。随着机器人变得“更聪明”，它们将加速我们从业务的各个方面推动更多的能力。我们将更加灵活，更能在客户居住的地方满足他们的需求。

智能协作机器人:制造业民主化

每天早上，我都会读到另一篇文章、博客或推特，内容是关于美国制造业复苏(或是否复苏)，以及这些复苏是否有可能赢得好工作。没关系，因为正如我之前说过的，我喜欢制造业。我再说一遍，我热爱制造业。

当我在全国各地拜访我们的客户时，我意识到我真的很喜欢那些以员工数量衡量被认为是中小企业的制造商。这可能是因为在美国，有25万多家制造商的员工人数不到500人。我这样认为的一个重要原因是，尽管这些公司面临各种挑战——从劳动力短缺到缺乏资金来帮助它们扩大规模、获取新技术，甚至只是维修破旧的设备——但它们仍在坚持下去。叫它勇气，叫它乐观，叫它优秀的美国人坚持不懈的精神，他们得到了，并继续前进。

太长时间以来，机器人及其给制造业带来的好处都超出了这些制造商的能力范围。价格是一个障碍。复杂性——以及对高度专业化的专业知识的需求，是另一个原因。随着这些障碍的清除，制造业已经实现了民主化。现在，各种形状和规模的制造商都可以在他们的操作中使用机器人。因为很多不同的原因，他们要做很多不同的任务。

通过平等地使用智能协作机器人，Standby Screw和Vanguard Plastics等公司获得了一条利用自动化提高生产率和降低成本的捷径。他们正在处理重复的任务，降低错误率，降低受伤的可能性。对于许多客户来说，这些机器人可以让他们稳定地“填补”几个星期或几个月空缺的职位。他们还与人一起工作，让他们有机会做更多的战略性工作。

不过，我最喜欢与这些公司合作的地方，或许是它们在与机器人打交道时所带来的好奇和乐观。对大型制造商来说，这种可能性往往是有限的，因为它们对机器人和自动化的思考方式过于陈旧。在尝试新的应用程序时，他们无所畏惧，也不畏惧试错。我们的团队从他们身上学到了很多。

研究表明，小型制造商的每名员工的创新能力要高于大型制造商，因此它们创造下一个伟大产品的潜力要高得多，因为员工不会被困在最适合机器人的工作中。所以，不管明天的头条怎么说，我相信“小”是我们在制造业中寻找重大变化的地方。

有远见的声音

《未来的工厂:贾比尔的约翰·杜尔奇诺斯》
最近，电子产品制造商捷普电路(Jabil Circuit)推出了它的“蓝天中心”(Blue Sky Center)，这是一个旨在提供帮助的最先进设施
客户在一个变化的世界中推动增长。自动化是该中心的一个关键组成部分——通过项目帮助客户进行自动化设计，并分享部署灵活自动化的专业知识。

我很幸运地参加了盛大的开幕式，听到一些世界上最有远见的制造商谈论他们如何迎接他们预见到的变化。思科(Cisco)、特斯拉(Tesla)和霍尼韦尔(Honeywell)等家喻户晓的品牌，以及Athos和Tile等初创企业，都在与Jabil合作，加速优化未来工厂的战略。

捷普公司数字制造副总裁约翰•杜尔奇诺斯表示，部署智能协同机器人的积极战略是该公司推进卓越运营计划的“一个关键基础元素”。我利用这段时间和约翰聊了聊他的愿景以及驱动它的因素。

问:你对工厂的未来有一个非常清晰的愿景，能给我总结一下吗?

答:在捷普，我们的工厂正在朝着反应更快、更灵活、更能帮助我们的客户满足他们客户需求的方向发展。这可能意味着更小的业务，可以在更短的时间内扩大和缩小规模的业务，更接近终端市场的业务。而这一切的关键——你会发现它的核心——是收集、分析和使用信息的能力——无论是来自内部还是外部。

问:你认为这种制造业变革背后的力量或催化剂是什么?

答:制造业出现了几个显著的趋势，特别是电子制造业和消费品。

首先是大规模定制——消费者想要为他们定制的产品，他们不想等太久才能得到。

其次，产品的生命周期正在缩短——我们的客户只是为了节日才购买产品。虽然这是一个极端的例子，但它说明了为什么我们必须能够在极短的时间内构建可以重新配置和提升的操作。

最后，几十年来为该行业提供了良好服务的模式——选址在劳动力成本低的地区——已经走到了尽头。由于对数字和先进技术的依赖，我们看到对高技能劳动力的需求越来越大，这要求我们重新考虑如何在运营中部署自动化。

问:这是一个很好的开场白——让我们谈谈未来工厂的自动化。您对捷普自动化战略的愿景包括哪些?

A:首先，我必须承认——我是一个长期的机器人迷。我是在20世纪80年代初从伦斯勒理工学院毕业的，当时机器人正风靡一时。我非常兴奋，我们终于看到我们当时梦想的想法变成了现实。

我们终于超越了传统的制造机器人，看到了智能的协作机器人在现实世界中的应用，它们提供了三个非常关键的能力来推进制造业。

首先，这些机器人不仅能在人类身边工作，还能与人类一起工作。这意味着他们需要在工作中接受培训，接受工作人员的培训。这也意味着它们可以像人类一样工作——这意味着直觉，不怕变化，能够从一个任务到另一个任务，几乎没有停机时间。

其次，这些机器人很容易部署，而且速度很快。在这个生产线和流程不断重新配置的新世界里，我们必须能够像改变生产线一样迅速地改变机器人的工作。

第三，在灵活的环境中——这是未来工厂的标志——这些机器人必须能够执行日益复杂的任务，这一点至关重要。这意味着机器人将有更大的活动范围，能够使用足够人类手指大小的固定装置工作，并且需要更多的步骤才能完成。

问:那么你认为智能的协作机器人未来会把Jabil带向何方?

A:我对我们今天所看到的感到兴奋——我们在应用方面已经取得了很大的进展。接下来是我真正热爱的。想想看，我们部署的每一个机器人都是一台计算机。这意味着，回到什么
我之前说过数据在生产环境中的作用，就是这些机器人将在这个模型中变得至关重要。机器人将成为信息管理系统，可以实时收集和分析地板上的数据，并提供解释。

这代表着制造业的一个真正的突破，让我们不仅能看到现在正在发生什么，而且能够将预测技术应用到信息中。从什么时候需要维修机器到什么时候需要调整流程，一切都将变得唾手可得。有了这种能力，我们将不再只是简单地回顾过去，而是能够预见未来——这是提高效率和生产力的一个明显更强大的工具。然而，更引人注目的可能是它对加速创新和创造力的贡献。

通用电气(GE)的罗兰•梅纳萨:制造业靠机器人和人力取胜

当你想到持续创新时，你会想到哪些公司?很少有公司比通用电气更能推动创新。

保持领先需要的不仅仅是远见。构建技术、过程和战略对于确保任何前瞻性努力的成功至关重要。对于通用电气来说，很多工作都是在位于密歇根州底特律市外的先进制造和软件技术中心进行的。在这里，该中心的负责人罗兰·梅纳萨(Roland Menassa)分享了他对制造业和智能协作机器人的看法。

问:你已经在机器人行业工作了几十年，机器人制造业的下一步是什么?

A:我是机器人技术的忠实信徒。在加入通用电气之前，我在通用汽车工作，专注于自动化和机器人在提高效率和生产力方面的作用，在研究和工厂经理的角色。随着“新机器人技术”的迅速发展，我们认识到我们需要足够安全的机器人，可以在人类旁边工作，可以很容易地由它们的“同事”训练完成任务，并能够执行多个任务。

今天的创新将以指数的方式改变机器人部署的地点、方式和原因。我预测，很快生产部门的员工在受雇时就会得到机器人，就像我们在工程师入职时给他们电脑一样。就像
计算机，被赋予帮助工程师更好地完成工作，机器人将成为员工团队的一部分:帮助他们更好地完成工作。

问:那么，你的设想是机器人和人作为协作团队一起工作?

答:当然。人们是聪明的，他们会做出判断，并接受指示。今天，我们要求工人和任务符合专用的、不灵活的机器。在未来的工厂中，机器人将成为辅助工具——使高技能工人能够胜任、支持并提高他们在许多并发任务中的能力。人们将能够根据消费者需求、环境法规和不断变化的市场条件对产品线的变化做出快速反应，同时生产定制化的高质量产品。

这些团队将适应低产量的组装方法和产品组合，而不是被绑定到特定的产品线或方法，使其有可能增加其在全球制造业部门的份额。

问:有哪些创新使机器人-人类合作团队成为可能?

A:制造是很辛苦的。当你分解它的时候，你会意识到我们把人类的行为视为理所当然，而制造一个能够模仿每一个动作的机器人是多么具有挑战性。

尽管如此，仍有一些突破在推动我们向前发展。首先，协作机器人的“DNA”是不同的。在这种新型机器人中，手臂是通过力控制来控制的，而不是位置控制。所以，它们和人类一起工作是安全的。更重要的是，它开辟了一个全新的活动范围，使用基于军力的能力。例如，在诸如测试的应用中——无论是印刷电路板还是安全带——机器人“知道”需要施加多少力才能完成任务，同时达到质量要求并减少零件或夹具损坏的可能性。

其次，这些机器人可以由同事训练。看着一个线路操作员告诉机器人需要做什么，然后看着机器人去做，这是很神奇的。这种“示范列车”可能是最引人注目的卖点之一。当然，传统的机器人必须由顾问进行编程，这需要几个月的时间——生产员工从来没有接触过这个过程。根据我的经验，当机器人成为界面时，人们才会投入其中，并做好准备
和机器人一起工作。

最后，我们看到机器人可以进行更灵巧的操作。我是一个与NASA合作建造Robonaut的团队的一员，这是我们追求的一个重要部分:力感应操作。这个领域还有很多发展空间，它将专注于开发像人类一样执行任务的机器人。

问:你为通用电气部署智能协作机器人做了什么准备?

答:我们的工作环境是低产量、高混合，所以灵活性是关键。自2013年以来，我们一直在寻找方法，通过机器人技术的最新创新，在这些环境中推进我们的自动化战略。

我们在通用电气的业务中看到了协作机器人的巨大潜力。今天，我们有来自Rethink Robotics的机器人在通用电气医疗保健、通用电气电力和水以及通用电气能源领域使用或接受评估。

我发现收养成功有两个关键因素。首先，我们必须改变我们对生产过程的看法。在过去，工厂是围绕机器人建造的，所有的东西都是根据机器人的安装进行配置的。今天，机器人必须执行以人为中心的操作——集成到工作单元中，能够移动到完成工作的地方，并使人们能够更好地完成工作。

第二，生产团队必须参与到产品的推出中。当生产线操作员帮助确定如何使用机器人，训练机器人，并从第一天开始与机器人合作时，怀疑、恐惧和恐吓就会消失。更重要的是，随着人们专注于他们最适合做的工作，而机器人做其余的工作，我们在生产力、效率和创新方面的提高将以更快的速度实现。

问:在通用电气的辉煌工厂中，机器人将扮演什么角色?

答:我们在软件解决方案开发方面处于领先地位，使我们的产品更高效，更易于管理和维护，并成为集成环境的一部分。从硬件中收集和分析很多很多tb的数据
绝对是这个愿景的一部分。这意味着在我们的工厂中进行，而机器人将是这一过程的关键。

在不久的将来，机器人将帮助我们管理这些数据，以推动流程的持续改进，提高质量标准等。到那时，我们将看到自动化的承诺真正实现。

梅赛德斯-奔驰:人类与更好的机器人配对
机器人都死了!机器人万岁!如果你昨天看到梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)的新闻，他们“解雇”了一直在工厂里使用的机器人，重新使用技术熟练的人，也许你会有同样的反应。

但事情远不止如此。奔驰正在更换代表40多年前引进的技术的机器人。正如迪伦说得好，“时代在变”，一次性部署、永久保存的自动化时代已经一去不复返了。是时候转向一种新型的智能、协作机器人了——可以与人类合作的机器人，可以在
工厂车间的不可预见性和不完美可以执行多个任务。而这正是这家德国汽车制造商正在做的事情。

在这个新世界的创新是由制造商领导的，到目前为止，他们还不能利用传统的自动化。通用电气(GE)和捷普(Jabil)等公司正在部署协同机器人，这是一项广泛战略的一部分，目的是更好地满足对反应更迅速、更有弹性的供应链的需求，并支持加速创新周期。

梅赛德斯宣布，他们将把自己的优质品牌投入到这场运动中，这是制造业转型竞赛中的一个里程碑。奔驰的领导层意识到，现在是采取行动的时候了，利用这些机器人获取竞争优势的时间已经不多了，他们正在努力争取。如果你在等着接受这种自动化创新的新模式，请注意。

关于作者
James W. Lawton一直致力于将技术和创新引入商业。作为麻省理工学院(MIT)制造业领袖项目(Leaders for Manufacturing program)的首届研究员，他曾与数十家全球最大的制造商合作过，如今他相信我们正处在制造业复兴的风口浪尖上。

作为Rethink Robotics公司的首席运营官，吉姆和他的团队正在改变制造商看待和使用机器人的方式。每天，自动化和认知计算的融合将对制造商通过创新创造增长和价值的能力产生切实而积极的影响，他都受到这些方式的启发。