無人工廠還不是時候 人機共工正主導製造將來

儘管無人工廠被視爲智能製造的極致，但搖旗吶喊了幾年，真正實現徹底無人化的工廠仍不常見，目前市場多數型態較偏向於以下降人工比例、「接近」無人工廠規模的方式運行。全自動化生產的願景並無如想象中順利進行着，甚至因應將來製造趨勢，市場對於無人工廠的需求也有可能大幅下降，取而代之的則是能讓生產線更符合彈性需求的人機共工模式。

  

無人工廠究竟可不可行?在近期特斯拉麪臨的麻煩中能夠想見其實打造一座全自動化的無人工廠所需的關鍵技術遠比想象中複雜許多。無人工廠的最終目的是要將人類從生產在線移開，讓機器取代人類以下降人工成本並提升生產效率與生產質量，但實現這些願景的前提是，製造業者必須保證機器能作得比人類更好。

顯然目前機器人的智慧並沒有法達到與 人類相同的水平。首先在功能性方面缺少完整的感知能力，雖然近年已有衆多廠商將機器手臂整合視覺與力覺感測，讓機器人達到更精準的"眼手協調」，但業界觀察，其最關鍵的技術應在於觸覺感測。

由工研院獨立出來的原見精機，自2010年起便專一於投入觸覺感測的研發。原見精機總經理盧元立表示，觸覺感測可以讓機器手臂經由「觸感」更聰明地辨識出物體的材質，藉助手臂即可自行調整抓取力道以免物料的損壞，對於物料有「直接接觸」的辨識能力。

另外一方面，機器人缺少人類適應環境的能力。人類之因此能超越其餘物種在不一樣時代的演化中得以生存，是由於人類可以在許多沒法預知的變化中保有彈性的應變能力，而且透過觀察與經驗法則推測下一步可能會發生什麼事等。

目前在生產在線的機器人多數都靈活，也還沒有有足夠的人工智能技術得以支撐。西門子(Siemens)軟件大中華區技術總監陳鬆盈則表示，「彈性」是目前機器人最缺少的關鍵要素。

當製程發生非預期性變化或工廠開始生產新產品時，製造業者必需從新設計產線、配置機臺設備，或是從新調教機器人，並尋找不一樣的解決方案。雖然無人化生產線能夠有效縮減人力成本，提升工做時長。

相反地，越複雜的產線越有可能產生沒法預料的錯誤狀況，在機器人還沒有有足夠彈性的應變能力以前，對業者來講，反而會所以不斷增長投入成本。

歐姆龍(Omron)智能系統研發中心總經理Masaru Takeuchi表示，其實導入機器人遠比想象中須要更多人力、時間和金錢，工程成本可能達到硬件成本的3~8倍，甚至有時候達到20倍，此外機器人也須要維護和保養，相總之下，其所耗費的成本高、又缺少彈性，效益每每會隨產品週期的縮減而下降。

這偏偏與將來主流的製造趨勢有所抵觸。陳鬆盈認爲，若製造業者的需求是混線生產，或是訴求少許多樣、彈性變化的製造型態，基本上業者不會選擇透過無人工廠以100%自動化的方式生產，「由於會更麻煩、更費工，制形成本必定會更高。」

所以業者評估，全自動化的生產型態可能較適合應用在高度標準化且產線更動頻率低的製造型態中。丹麥協做型機器人制造商Universal Robots(UR)則認爲，無人工廠一般只運用在很是大量、高成本的營運模式下，例如汽車製造這類大規模的組裝線。

過去汽車製造雖是自動化生產的最佳表明，不過其製造型態也正慢慢發生改變。例如奔馳(Mercedes-Benz)爲迎合市場需求製造更多個性化的汽車，現也正縮減最終組裝的自動化程度以提升生產彈性，而其所關注的重點並不是在於增長生產機器的比例，而是在於如何提升機器與人類之間的彈性和工做效率。

所以雖然說汽車製造已邁入高度自動化的階段，但大型汽車製造商都不約而同選擇將可與人類在同個空間中一同做業的協做型機器人歸入生產線中，一方面維持人類在製造現場的彈性運做，保有人類先天被賦予的工做價值以外，另外一方面則是在增長機器人的比例下，讓機器取代人類處理危險、骯髒、沉重的任務，讓人機共工在「各有所長」的狀況下發揮最大效益。

在這種人機協同工做模式下，有兩個關鍵點是咱們須要關注的，既人機交互和機器管理。

你們對人機交互並不陌生，以前大多基於X86的工控機運行Windows系統實現，其缺點是須要風扇，沒有辦法作到防塵設計、成本高。隨着ARM在工業級領域的先天優點，低功耗、無風扇、低成本，愈來愈多的人機交互屏採用ARM CPU來實現，操做系統採用Linux更可靠，界面採用QT或HTML5實現。其靈活的可裁剪、可定製性也爲不一樣需求的工業現場提供更適宜的方案，例如採用飛凌嵌入式FETMX6Q-C核心板可根據項目需求靈活定製人機交互產品，屏幕尺寸、觸摸方式、RS48五、RS42二、CAN、DI、DO等工業接口均可根據現場需求靈活設計。

 

機器管理又是什麼呢？每每咱們除了對機器的使用外，還須要獲取機器的運行數據，作到對機器的狀態瞭如指掌，能夠提早預知哪臺機器要「罷工」了，以便提早對其進行「思想教育」。機器產能的統計也是必不可少的環節了，「吃的最多，乾的最少」的機器但是老闆不想要的，要及時的查看是否是沒有作到「人盡其才」。固然這只是機器管理的一部分工做，根據不一樣的現場需求會有不一樣的處理機制。那麼，如何及時採集這些機器的信息呢?

簡單一圖說明，不論是中國機器甲乙丙丁，仍是外國機器ABCD，均可以經過總線的形式和網關進行數據交互，由「中層」對其所管轄的機器進行協調能夠及時的優化執行方案，提高工做效率。固然，中層也負責上傳下達，將現場數據採集後通過整理髮送給BOSS，他會對數據進行彙總、分析、處理，給出決策。

那麼問題又來了，網關就不能是千篇一概的了吧？對！咱們須要一個有思想的中層網關，也能夠叫邊緣計算網關吧，總之，能夠對這個網關進行二次開發，同時要求他具有必定的處理能力。推薦飛凌嵌入式的FCU1101嵌入式控制單元，其具有4路RS485，知足多臺設備的同時接入，同時可擴展LoRa或Zigbee無線組網功能，可知足不一樣現場通訊需求，支持Ethernet，4G等多種聯網方式。

本文轉載自飛凌嵌入式官網：https://www.forlinx.com/article_view_314.html