无人工厂还不是时候 人机共工正主导制造将来

尽管无人工厂被视为智能制造的极致，但摇旗吶喊了几年，真正实现彻底无人化的工厂仍不常见，目前市场多数型态较偏向于以下降人工比例、“接近”无人工厂规模的方式运行。全自动化生产的愿景并无如想象中顺利进行着，甚至因应将来制造趋势，市场对于无人工厂的需求也有可能大幅下降，取而代之的则是能让生产线更符合弹性需求的人机共工模式。

  

无人工厂究竟可不可行?在近期特斯拉面临的麻烦中能够想见其实打造一座全自动化的无人工厂所需的关键技术远比想象中复杂许多。无人工厂的最终目的是要将人类从生产在线移开，让机器取代人类以下降人工成本并提升生产效率与生产质量，但实现这些愿景的前提是，制造业者必须保证机器能作得比人类更好。

显然目前机器人的智慧并没有法达到与 人类相同的水平。首先在功能性方面缺少完整的感知能力，虽然近年已有众多厂商将机器手臂整合视觉与力觉感测，让机器人达到更精准的"眼手协调”，但业界观察，其最关键的技术应在于触觉感测。

由工研院独立出来的原见精机，自2010年起便专一于投入触觉感测的研发。原见精机总经理卢元立表示，触觉感测可以让机器手臂经由“触感”更聪明地辨识出物体的材质，借助手臂即可自行调整抓取力道以免物料的损坏，对于物料有“直接接触”的辨识能力。

另外一方面，机器人缺少人类适应环境的能力。人类之因此能超越其余物种在不一样时代的演化中得以生存，是由于人类可以在许多没法预知的变化中保有弹性的应变能力，而且透过观察与经验法则推测下一步可能会发生什么事等。

目前在生产在线的机器人多数都灵活，也还没有有足够的人工智能技术得以支撑。西门子(Siemens)软件大中华区技术总监陈松盈则表示，“弹性”是目前机器人最缺少的关键要素。

当制程发生非预期性变化或工厂开始生产新产品时，制造业者必需从新设计产线、配置机台设备，或是从新调教机器人，并寻找不一样的解决方案。虽然无人化生产线能够有效缩减人力成本，提升工做时长。

相反地，越复杂的产线越有可能产生没法预料的错误状况，在机器人还没有有足够弹性的应变能力以前，对业者来讲，反而会所以不断增长投入成本。

欧姆龙(Omron)智能系统研发中心总经理Masaru Takeuchi表示，其实导入机器人远比想象中须要更多人力、时间和金钱，工程成本可能达到硬件成本的3~8倍，甚至有时候达到20倍，此外机器人也须要维护和保养，相总之下，其所耗费的成本高、又缺少弹性，效益每每会随产品周期的缩减而下降。

这偏偏与将来主流的制造趋势有所抵触。陈松盈认为，若制造业者的需求是混线生产，或是诉求少许多样、弹性变化的制造型态，基本上业者不会选择透过无人工厂以100%自动化的方式生产，“由于会更麻烦、更费工，制形成本必定会更高。”

所以业者评估，全自动化的生产型态可能较适合应用在高度标准化且产线更动频率低的制造型态中。丹麦协做型机器人制造商Universal Robots(UR)则认为，无人工厂一般只运用在很是大量、高成本的营运模式下，例如汽车制造这类大规模的组装线。

过去汽车制造虽是自动化生产的最佳表明，不过其制造型态也正慢慢发生改变。例如奔驰(Mercedes-Benz)为迎合市场需求制造更多个性化的汽车，现也正缩减最终组装的自动化程度以提升生产弹性，而其所关注的重点并不是在于增长生产机器的比例，而是在于如何提升机器与人类之间的弹性和工做效率。

所以虽然说汽车制造已迈入高度自动化的阶段，但大型汽车制造商都不约而同选择将可与人类在同个空间中一同做业的协做型机器人归入生产线中，一方面维持人类在制造现场的弹性运做，保有人类先天被赋予的工做价值以外，另外一方面则是在增长机器人的比例下，让机器取代人类处理危险、肮脏、沉重的任务，让人机共工在“各有所长”的状况下发挥最大效益。

在这种人机协同工做模式下，有两个关键点是咱们须要关注的，既人机交互和机器管理。

你们对人机交互并不陌生，以前大多基于X86的工控机运行Windows系统实现，其缺点是须要风扇，没有办法作到防尘设计、成本高。随着ARM在工业级领域的先天优点，低功耗、无风扇、低成本，愈来愈多的人机交互屏采用ARM CPU来实现，操做系统采用Linux更可靠，界面采用QT或HTML5实现。其灵活的可裁剪、可定制性也为不一样需求的工业现场提供更适宜的方案，例如采用飞凌嵌入式FETMX6Q-C核心板可根据项目需求灵活定制人机交互产品，屏幕尺寸、触摸方式、RS48五、RS42二、CAN、DI、DO等工业接口均可根据现场需求灵活设计。

 

机器管理又是什么呢？每每咱们除了对机器的使用外，还须要获取机器的运行数据，作到对机器的状态了如指掌，能够提早预知哪台机器要“罢工”了，以便提早对其进行“思想教育”。机器产能的统计也是必不可少的环节了，“吃的最多，干的最少”的机器但是老板不想要的，要及时的查看是否是没有作到“人尽其才”。固然这只是机器管理的一部分工做，根据不一样的现场需求会有不一样的处理机制。那么，如何及时采集这些机器的信息呢?

简单一图说明，不论是中国机器甲乙丙丁，仍是外国机器ABCD，均可以经过总线的形式和网关进行数据交互，由“中层”对其所管辖的机器进行协调能够及时的优化执行方案，提高工做效率。固然，中层也负责上传下达，将现场数据采集后通过整理发送给BOSS，他会对数据进行汇总、分析、处理，给出决策。

那么问题又来了，网关就不能是千篇一概的了吧？对！咱们须要一个有思想的中层网关，也能够叫边缘计算网关吧，总之，能够对这个网关进行二次开发，同时要求他具有必定的处理能力。推荐飞凌嵌入式的FCU1101嵌入式控制单元，其具有4路RS485，知足多台设备的同时接入，同时可扩展LoRa或Zigbee无线组网功能，可知足不一样现场通讯需求，支持Ethernet，4G等多种联网方式。

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