人機協同達到更高效率 協作型機器人扮工業4.0要角

2018 年 04 月 19 日

絕大多數的協作型機器人,當然也包含Universal Robots協作型機器人在內,都完全符合工業4.0中對於裝置所要求的設計原則(表1)。由於協作型機器人搭載了強大的運算能力,能在物聯網中彼此互通、輕鬆導入各式工廠環境中的任一工作流程;並藉由收集及傳遞資料到其他系統進行分析、建模和應用,來提高資訊的透明度。

另外,協作型機器人也能夠提供實質的技術協助,像是執行不受員工歡迎、太操勞或不安全的事務。此外,儘管協作型機器人還是需要人員控制、不能獨立運作,但它仍可促進分散式決策。

此外,由於其能夠透過軟體持續更新和可程式化的特性,協作型機器人也可被視為是典型的工業4.0產品,甚至可支援數位(XaaS)商業型態,例如Hirebotics以時計價出租協作型機器人,就是最好的例子。

協作型機器人為普及自動化中心樞紐

協作型機器人除了既有的工業4.0特性之外,更因為其易編程、輕巧、建置成本低的特性,在普及自動化的過程中扮演了重要的角色,讓原先無力負擔工業機器人的公司能夠將流程自動化,進而幫助無力打造全套工業4.0設施的公司,或是開發中國家各式規模的公司改造既有的舊工廠。

而上述特性也讓協作型機器人相當適合部署於未曾自動化的流程中,即使企業尚未準備好全力投入工業4.0,只要藉由普及自動化,協作型機器人即能幫助各地的企業搭上自動化的最新浪潮,實現人人都可採用機器人的願景。

理論上,工業4.0的終極目標就是「關燈」工廠,一座全自動化、無人在場的工廠。而現今只有極少數的工廠接近此一理想運作方式,其中包括飛利浦(Philips)在荷蘭的一座電鬍刀工廠,該工廠沒有員工,只在生產線近末端處配置了九位品管專員。

有趣的是,當協作型機器人部署在先進的工業4.0環境中時,通常都是配置在工廠中少數需要員工的地方,例如重工區,因為協作型機器人不僅可接收來自其他IoT裝置和系統的指令,更可藉由人力的協助,將工廠第一線情況和一次性變更要求等資訊傳送到其他裝置和系統。

協作型機器人於工業4.0之啟發

而協作型機器人和工業4.0之間,除了上述的連結外,還有一大塊模糊地帶。對於工業4.0而言,其終極目標是排除工廠裡的員工;但協作型機器人的設計是為了要與留在工廠內的員工一同作業。換句話說,工業4.0中沒有工廠員工存在的空間,然而在成功部署協作型機器人的工作環境中,員工是不可或缺的。

在接下來的段落中將探討這塊模糊地帶,著重於協作型機器人能夠為工業4.0解決何種問題,並分享在談論工業4.0這個特別有趣的概念時,常被忽略的一些限制。

並非取代員工 人機協同可實現更多目標

工廠員工的價值為何?這個問題聽起來雖有些傷人,但以工業4.0的角度綜觀來說,確實不高。甚至,若「工廠員工」的定義僅止於「每天不停進行同樣、不須思考、高重複性、有時費力或甚至危險操作的人」,那麼讓機器人取代人類來進行這樣的工作似乎更加合適。

但是Universal Robots認為,工廠員工所具備的各式技能、知識與加值能力是機器人無法比擬的,即使再聰明的機器人亦然(圖1)。所有的機器人,包含協作型機器人,其實是很笨拙的,只能夠依照指令執行、產生資料,不懂加工或是客戶,也沒有經驗,更不具思考判斷力、沒有創意,除了單方接收指令外,機器人不具任何產出價值。

圖1 在成功部署協作型機器人的工作環境中,員工是不可或缺的。
圖1 在成功部署協作型機器人的工作環境中,員工是不可或缺的。

另一方面,人類能辦到上述所有機器人辦不到的事。因此,人類和機器人協作作業的方式,可以比單純部署機器人取代員工達成更多的目標。

工廠可保留製程主導權與知識

工業4.0的另一限制,則牽涉到製程的主導權及管理製程所需的知識。在工業4.0的環境下,自動化系統通常由外部顧問來設計、監控與管理,而現今,是否可取得製程知識、與市場的貼近程度這兩大條件,則取代低成本勞動力的充沛度,成為企業選擇廠址時的主要準則。

當企業將其自動化系統的管理發包給外部人員時,所付出的代價不只是時間和金錢,同時也會逐漸削弱人力及知識,這也是現今企業在工廠中最需要的。

而協作型機器人的程式化、設定和控制都在工廠內部進行,選擇導入協作機器人的企業可以掌握自動化流程的所有權,並加以管理的寶貴知識,如此一來便會產生更大的營運靈活度和彈性,也帶來更強大的全球市場競爭力。

從大量客製化到大量個人化

工業4.0核心的連線能力,帶起大量客製化產品的一股新潮流。試想現行的汽車訂購流程,買家能在線上輕鬆地創造一部高度個人化的車輛在其住家附近,甚至是整個城市裡,都不會有第二部相同型號、款式、外觀一樣的車。

然而,大量客製化雖好,市場研究卻指出消費者想要的不僅是如此,而是追求帶有「個性」,能夠表達自我的產品、服務和經驗,但這已不僅是大量客製化,而是大量個人化。緊抓這樣的機會,並承接產品與服務「個性化」的相關趨勢加速發展,Universal Robots認為,未來的「工業5.0」會圍繞著讓產品更具個性來發展(圖2)。

圖2 工業5.0時代,個人化產品會更加興盛。
圖2 工業5.0時代,個人化產品會更加興盛。

工業4.0仍有演進空間未來將是協作的天下

工業4.0是自動化演進中一個重要的里程碑,就如同百年前水力和蒸汽動力機械開始的工業革命一樣,在歷史上有其重要的地位。不論是就機器人的整體演化,或是單指機器人自動化的進展,都無法忽視協作型機器人在其中所扮演的角色。因此,協作型機器人於工業4.0一詞所涵蓋的歷史和概念中都占有相當的份量。

然而協作型機器人的協作本質,亦即其設計宗旨是為了與人類協同作業,而非像工業4.0一樣排除員工,讓協作型機器人顯得和工業4.0的世界觀相互對立或互不相容。對於Universal Robots而言,協作型機器人的此種差異凸顯工業4.0概念的重大限制,顯示了未來還有持續演進的可能。因此,Universal Robots大膽地將工業4.0的演進稱為工業5.0,而工業5.0將是協作型機器人的天下。

(本文作者為Universal Robots技術長暨共同創辦人)

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