先进机器人 101：提升制造效率与创新

《Manufacturing Global》深度剖析先进机器人在制造业的应用。

相较传统机器人，“先进机器人”赋予制造商“卓越感知、集成性、适应性、移动性。这些改进允许更快设置、调试、重构，以及更高效稳定运营，”BCG 解释。实施“未来工厂”与“工业 4.0”战略的制造商将先进机器人作为高级自动化核心部分。拥抱先进机器人者受益于增强工厂结构与流程，提升工厂与供应链生产力与灵活性。“分析发现：使用先进机器人可降低转换成本高达 15%，结合其他技术、流程改进、结构布局变更，综合节省高达 40%，”BCG 指出。

何为“先进”机器人技术？

BCG 定义先进自动化为“去中心化智能，允许设备自主决策行动，无需人工干预”。技术由四大核心要素构成：

1. 整体数据模型（数字孪生）：提供产品与生产系统数字化表征。“生产设备（如先进机器人）可访问模型即时规划所需路径。”
2. 云边基础设施：将算力与存储下沉至生产网络边缘，连接 IT 与 OT。“允许生产商采集数据传云处理，并使车间流程自主适应环境变化。”
3. 数据处理技术：将多尺寸、类型、速度数据转化为有意义信息。“近年数据处理技术进步允许生产商持续优化路径规划等流程。”
4. 工作流控制系统：同步人或设备执行的所有任务。“高效管理整个工作流要求机器与人工数字化连接集成。工作流控制系统配置将从集中式架构演进为去中心化。”

为何制造商应采用先进机器人？

2020 年制造业先进机器人市场值 166 亿美元，2021 年预期增至 186 亿美元，数字化运营正为全球制造商创造价值。采用先进机器人可获诸多收益：

• 感知：对比传统机器人，先进机器人利用自然语言处理、计算机视觉、传感器提升自主性、灵巧度、精度，完成更复杂任务。
• 集成性：面向服务架构、改进连接、整体数据模型访问、接口编程改进，使先进机器人设置更快、学习任务耗时更少。
• 适应性：先进数据处理与云服务让先进机器人学习并自主适应环境改进工作流。
• 移动性：借机器学习与计算机视觉，先进机器人能自主引导自身穿越环境。
• 效率：将先进机器人增强至复杂任务，柔性自动化可降低昂贵换型时间、提升效率。
• 生产力：同理，灵活性增强与实时解决问题能力提升生产力。
• 安全：先进传感器与低时延通信显著提升安全，因更好理解环境、能适应反应事件。
• 质量：网络共享数据打破孤岛，更易识别质量问题并溯源根因。
• 敏捷性：独立适应让生产运营更敏捷，无需耗时准备。

克服采用挑战

“依我观点，沟通是关键挑战——既包括车间层面，也包括车间与不同 IT 系统间。车间连接既要灵活匹配机器人灵活性，又要稳定安全支撑工业用例。未来机器人将直接从多个数据系统汲取数据完成任务，这对 IT 安全提出新要求，确保连接不暴露新威胁。无线连接是车间通信提供灵活性的关键，5G 带来灵活性、稳定性、安全性的完美匹配。IT 安全方面，重要的是不将现有办公网络扩展进工厂，而构建针对工厂条件需求优化的独立网络，”爱立信智能制造组合经理 Sebastian Elmgren 表示。

先进机器人价值与其在互联未来工厂中的角色

大多数制造商认可先进机器人在未来工厂的关键角色，多速使用、移动应用、机器人套料等功能类型预期日益重要。BCG 称：“约 70% 受访者称这些功能对未来生产极相关。”先进机器人有潜力变革工厂流程，制造商认为其将成应对行业日益复杂性的必要工具。“先进机器人将为自动化流程带来灵活性，使以前无法自动化的任务成为可能，开启产品大规模定制，”爱立信智能制造组合经理 Sebastian Elmgren 表示。他补充：“先进机器人将开启更通用工厂。充分发挥潜力时，一家工厂几乎可生产任何产品。这将消除产品专用工厂需求，拉近生产与客户、缩短物流链。也降低新公司生产门槛，使购买‘生产即服务’成为可能，而非大额投资专用生产手段。”52% 制造商预期先进机器人将“在 2025 年成为生产力提升最重要驱动力之一”，当前应用主要集中在生产、物流、质量、维护。“70% 预期 2025 年先进机器人在生产与物流成极重要生产力驱动力。参与者也预期质量与维护显著生产力增益，”BCG 称。

未来机器人采用最佳实践

BCG 解释采用先进机器人“超越资本投资”，影响制造企业商业模式诸多层面。“为应对全决策范围，企业必须开发未来工厂整体目标图景。此愿景应涵盖包括先进机器人在内的多种自动化技术实施。”为成功采用，制造商不只需识别数量、批量、产品变体、工厂布局流程，还须纳入业务背景与实施含义，制定清晰整体实施路线图。还应构建组织能力、设计系统架构、测试协作试点项目，快速规模化成功试点方案。

迷思粉碎：先进机器人三大误区

(Sebastian Elmgren，爱立信智能制造组合经理)

1. 在现有流程加装先进机器人即可获得所有收益。

错，必须寻找新工作方式以用尽所有收益。

2. 只关乎机器人本身。

错，必须考虑整个系统。

3. 这是未来的事。

错，技术当下即可用，不应等待。