人機(jī)共融成機(jī)器人創(chuàng)新方向 制造業(yè)打出三大“組合拳”

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直是自動(dòng)化、智能化制造的典型代表。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來新一代機(jī)器人不僅會(huì)更加便宜，能夠應(yīng)用到更多的中小企業(yè)和領(lǐng)域中，而且還將實(shí)現(xiàn)人機(jī)共融，變得更加靈活、更為智能。
在我國提出的“工業(yè)制造2025”戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃中，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是未來十年發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。進(jìn)一步加大機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的研發(fā)投入，突破在機(jī)器人本體、減速器、控制器、傳感器等核心技術(shù)層面的發(fā)展瓶頸，推動(dòng)我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化發(fā)展，從而使我國在汽車、機(jī)械、電子、化工等工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域縮小甚至趕超發(fā)達(dá)國家水準(zhǔn)；在醫(yī)療健康、家政服務(wù)、教育娛樂等服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域保持世界領(lǐng)先水平。

人機(jī)共融成機(jī)器人創(chuàng)新方向
作為自動(dòng)化制造技術(shù)的重要產(chǎn)物，工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)較為成熟，不僅被廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，還催生了服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展應(yīng)用。有研究認(rèn)為，在智能化浪潮的推動(dòng)下，機(jī)器人將成為人們生產(chǎn)生活不可或缺的關(guān)鍵因素之一。其中，能夠大幅增強(qiáng)生產(chǎn)能力的工業(yè)機(jī)器人以及為人們提供智能化醫(yī)療服務(wù)的醫(yī)療機(jī)器人，將有著十分廣闊的發(fā)展前景，并在未來社會(huì)中扮演著重要角色。
隨著人力成本的提升，工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)制造中將發(fā)揮越來越重要的作用。例如，在上世紀(jì)70年代到90年代，日本為應(yīng)對(duì)勞動(dòng)力短缺對(duì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的制約，積極發(fā)展應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，成為了國際上機(jī)器人第一大國，也使該國一躍成為全球制造強(qiáng)國。日本占全球工業(yè)機(jī)器人60%的產(chǎn)能，歐洲占全球工業(yè)機(jī)器人30%的產(chǎn)能。
隨著亞洲經(jīng)濟(jì)的快速崛起以及全球生產(chǎn)模式的智能化、自動(dòng)化升級(jí)轉(zhuǎn)型，工業(yè)機(jī)器人的需求也將不斷激增，有著十分巨大的市場發(fā)展空間。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前全球工業(yè)機(jī)器人在工作崗位中的占比僅為5.63%，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用市場仍有待進(jìn)一步開發(fā)。
工業(yè)機(jī)器人在汽車整車及零部件、工程機(jī)械、軌道交通、低壓電器、電力等領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，未來的技術(shù)升級(jí)和發(fā)展方向主要集中于兩個(gè)方面：
一是進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)器人的速度、精度、適應(yīng)性，增強(qiáng)機(jī)器人在定位、操作等方面的能力。隨著技術(shù)上的突破升級(jí)，在上世紀(jì)最后十年間，工業(yè)機(jī)器人的定位精度和平均無故障時(shí)間，分別提高了61%和137%，價(jià)格方面則降低了約50%。有研究估計(jì)，在信息化、智能化技術(shù)的推動(dòng)下，到2030年，工業(yè)機(jī)器人的定位精度還將有大幅提升。因此，未來機(jī)器人可能會(huì)成為生產(chǎn)流程中的一個(gè)即插即用的部件，可以隨時(shí)運(yùn)用到需要的環(huán)節(jié)。
二是不斷提升機(jī)器人的智能化、信息化水平，增強(qiáng)機(jī)器人的擬人化和交互溝通能力，最終實(shí)現(xiàn)人機(jī)共融，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。比如，日本在人形機(jī)器人研發(fā)上的突破，使機(jī)器人有了更強(qiáng)的交互溝通能力，可以與用戶自如交流。
總體上看，在第四次工業(yè)革命浪潮的推動(dòng)下，人機(jī)共融將成為新一代機(jī)器人的發(fā)力點(diǎn)，也是世界機(jī)器人領(lǐng)域研發(fā)創(chuàng)新的主要方向。例如，在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，通過人機(jī)共融，機(jī)器人就能夠像人類一樣學(xué)習(xí)工作技能，配合好人的工作需求，而“人與機(jī)器人的關(guān)系，也將從主仆關(guān)系變成合作關(guān)系”。
就我國而言，隨著工業(yè)制造中人力成本的不斷提升，工業(yè)機(jī)器人的市場需求激增。有數(shù)據(jù)顯示，2013年我國的機(jī)器人銷量增加了41%，達(dá)到3.6萬臺(tái)，成為全球最大的機(jī)器人市場。國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)也預(yù)測，到2017年，我國的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量將達(dá)到40萬臺(tái)。因此，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在我國將有著相當(dāng)廣闊的市場發(fā)展前景。
大數(shù)據(jù)＋云計(jì)算嵌入生產(chǎn)全過程
自2008年世界金融危機(jī)以來，各發(fā)達(dá)國家相繼提出了新的戰(zhàn)略規(guī)劃，如美國的“再工業(yè)化構(gòu)想”、日本的“工業(yè)智能化”、德國的“工業(yè)4.0”等。雖然這些發(fā)展戰(zhàn)略的名稱、方向有所差異，但卻都十分注重對(duì)新一代信息技術(shù)的運(yùn)用。比如，將日益成熟的大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)，嵌入到制造業(yè)的生產(chǎn)服務(wù)流程之中，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的產(chǎn)品生產(chǎn)和更優(yōu)化的產(chǎn)品服務(wù)。
在當(dāng)前的制造業(yè)市場中，誰能夠更及時(shí)、更準(zhǔn)確地反饋和解決遇到的問題，誰就能在競爭中占據(jù)優(yōu)勢和主動(dòng)。不過，相比這種“看得見”的競爭，越來越多的企業(yè)開始利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，努力預(yù)判產(chǎn)品從研發(fā)到銷售各個(gè)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題和風(fēng)險(xiǎn)，并實(shí)現(xiàn)有效規(guī)避，從而增強(qiáng)自身的生產(chǎn)和競爭能力。
正如NSF（NationalScienceFoundation，美國國家科學(xué)基金會(huì)）智能維護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)學(xué)合作中心主任李杰指出的，大數(shù)據(jù)在制造業(yè)領(lǐng)域的最大價(jià)值，就是幫助企業(yè)找出可能發(fā)生的隱藏問題和風(fēng)險(xiǎn)，從而有針對(duì)性地調(diào)整、優(yōu)化產(chǎn)品研發(fā)制造的整體流程。
大數(shù)據(jù)是指包含著巨量資料的信息資產(chǎn)。這些數(shù)量龐大、內(nèi)容多樣的信息資料，需要借助新型的軟件和數(shù)據(jù)模式進(jìn)行處理，并能夠大大增強(qiáng)企業(yè)的決策力、洞察力和流程優(yōu)化能力。
就制造產(chǎn)業(yè)來看，大數(shù)據(jù)主要來源于六個(gè)方面，被稱為“6C”：Connection（連接：傳感器和網(wǎng)絡(luò)）、Cloud（云：任何時(shí)間及需求的數(shù)據(jù)）、Cyber（虛擬網(wǎng)絡(luò)：模式與記憶）、Content（內(nèi)容：相關(guān)性和含義）、Community（社群：分享和交際）、Customization（客制化：個(gè)性化服務(wù)與價(jià)值）。
以往，寶潔公司為保證尿布的產(chǎn)品質(zhì)量，需要通過相機(jī)對(duì)產(chǎn)品逐一篩選檢查。如果發(fā)現(xiàn)問題，就需要暫時(shí)停止生產(chǎn)，找出不合格的產(chǎn)品后，才能再重新開機(jī)制造。這種篩查模式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對(duì)問題也局限于事后的發(fā)現(xiàn)、彌補(bǔ)，增加了生產(chǎn)成本，也制約了效率提升。
如今，寶潔公司將大數(shù)據(jù)技術(shù)嵌入到尿布生產(chǎn)的過程中。即通過對(duì)生產(chǎn)流程的全天候監(jiān)控，能夠更加精準(zhǔn)地預(yù)判生產(chǎn)流程中的不良環(huán)節(jié)，從而在問題發(fā)生之前就進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保證了生產(chǎn)流程的連續(xù)性。有數(shù)據(jù)顯示，僅僅這一個(gè)方面的改善，就使寶潔公司每年的生產(chǎn)成本減少了4.5億美元。
與大數(shù)據(jù)密切關(guān)聯(lián)的另一個(gè)信息化技術(shù)就是云計(jì)算（CloudComputing）。它是針對(duì)大數(shù)據(jù)海量、高增長率和多樣化特質(zhì)而出現(xiàn)的一種全新的信息處理技術(shù)和模式。
云計(jì)算是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合的產(chǎn)物，能夠?qū)⑺槠?、零散化的?shù)據(jù)信息有效整合起來，發(fā)現(xiàn)它們的關(guān)聯(lián)性，從而為企業(yè)或商家決策提供更精準(zhǔn)、更科學(xué)的數(shù)據(jù)信息。正如有些學(xué)者指出的，云計(jì)算拓展了大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)空間和價(jià)值，讓毫不相干的信息變成了互相關(guān)聯(lián)的鮮活數(shù)據(jù)，并在縱向上提升了信息化與工業(yè)化的融合程度。
Cisco（思科）公司的大中華區(qū)高級(jí)副總裁殷康認(rèn)為，通過云計(jì)算，可以將共享的大數(shù)據(jù)信息按照需求提供給需要的人，從而使大數(shù)據(jù)應(yīng)用更加智能化、智慧化。他指出，云計(jì)算“不再圍繞CPU，而是圍繞網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)，就像附著在網(wǎng)絡(luò)上的一層能力，網(wǎng)絡(luò)延伸到哪個(gè)地方，你的計(jì)算能力就延伸到哪個(gè)地方，無處不在。”
在制造業(yè)中嵌入大數(shù)據(jù)和云計(jì)算，一方面能夠?qū)Ξa(chǎn)品制造流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而提前發(fā)現(xiàn)問題、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)；另一方面還能夠極大增強(qiáng)企業(yè)對(duì)客戶反饋的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息的處理能力，優(yōu)化企業(yè)的市場洞察力和決策精準(zhǔn)度，從而為市場提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。
從微觀層面而言，“大數(shù)據(jù)＋云計(jì)算”的結(jié)合，能夠推動(dòng)企業(yè)的信息化升級(jí)轉(zhuǎn)型，優(yōu)化產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)流程，增強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場信息的洞察力和敏感性，從而實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變，圍繞市場個(gè)性化、定制化需求進(jìn)行精準(zhǔn)生產(chǎn)。
從宏觀層面來講，大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的應(yīng)用，有利于整個(gè)制造產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)，提高生產(chǎn)的靈活性、準(zhǔn)確性和安全性，從而幫助制造產(chǎn)業(yè)真正根據(jù)市場需求安排生產(chǎn)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)向智能制造和云制造的信息化轉(zhuǎn)型。