心灵+制造商：内在人员对制造业机器人革命的看法

简介：欢迎来到制造革革命
与所有革命一样，颠覆性的变革正在迅速发生。由协作机器人提供的创新正在使这一过程发生得更快。要利用这些潜力，你必须过滤掉各种杂音，以便快速了解这些进步的内容、方式和原因。这就是这个集合的目的:提供明智的观点、实用的建议和来自远见者的评论，帮助您更快地行动，更有信心。

在这里，你会读到协作机器人拆除效率和效力障碍的方式。与人一起工作足够安全;这些机器人不仅仅是机器，它们能够自动完成各种各样的任务，而且拥有“大脑”，能够感知并对市场机会和现代制造环境中固有的变化做出反应。它们使制造商有可能专注于增长和创新。

该系列旨在回答一些问题，挑战有关自动化的机构思考，并提供一窥智能、协作机器人是如何在今天的自动化革命，以及它们将如何在不远的将来为制造业业务的转型作出贡献。

如果没有那些让机器人在真实的生产环境中完成实际任务的公司，这一切都是不可能的。他们已经证明，不仅可以实现，而且好处是真实的，令人信服的，是的，革命性的。

了解聪明的协作机器人

思维+制造者:制造商重新思考机器人
说“机器人”，脑海中就会浮现罗西、终结者或R2D2的形象。星球大战与杰森一家相遇。然而，今天的现实看起来更像是汽车制造商购买的一批工业彩色机器人，用于焊接、组装车辆和搬运重金属。

但这一现实正在改变。快。机器人比以往任何时候都更聪明，与人类一起工作都足够安全，可以完成曾经被认为不可能完成的体力工作。

那么，我们之间的机器人意味着什么？技术的进步正在为新的机器人铺平道路，以提供完全新的履行物理任务的方式。当与大数据和高级AI的革命相结合时，这些智能的合作机器人将如何发生深刻改变制造业的完成方式。

打破障碍以广泛的物理任务自动化
如今，在制造业环境中执行的90%以上的物理任务都无法实现实际或经济上的自动化。为什么?机器人不能适应现实世界工作空间的变化，不能有效地在半结构化环境中工作。足够敏捷地停止在一个任务上的工作，并快速地转移到另一个任务上，而不需要重新编程，这超出了大多数现有自动化的能力。这样的例子不胜枚举。但在顺应运动控制、集成视觉、可扩展软件平台和先进的人工智能方面的进步正在消除这些障碍，甚至在你读这篇文章的时候。

感觉，调整和学习:自动认知任务
有些人推测恶毒机器人的到来，通过意识意志，伤害人类。事实上，接下来的三个，五年和十年的机会相比之下是平凡的，但也更加实用。
机器人现在能够应用基本常识，以减少用户的认知负荷。将机器人采摘从鸡蛋纸盒型网格中取出。如果机器人学习其中一个部件已经移位并且现在处于不同的位置，则可以推断其他部件也转移，并且可以在没有用户的干预的情况下计算新位置。现在能够感觉到它们周围的世界，并在半结构，制造环境中调整典型的变化。

认知的自动化成倍地提高了整个企业(最终也包括企业间)学习的可伸缩性。云机器人利用云计算、存储和高级分析来协调大量机器人的行动，并允许一个机器人从其他机器人的经验中受益。这些进步取代了人工对机器人进行一次一次重新编程的旧模式，增加了成本和风险，推迟了新知识带来的好处。

底线？在不久的将来的机器人将获得来自经验的知识，彼此学习并利用认知计算来使自己的流程和它们产生更好的产品。

所有这一切对制造意味着什么？制造商认识到，他们需要更响应市场变化，准备提供客户偏好，并能够更快，更有效地创新。所有均添加到足以满足所有这些需求的敏捷环境的压倒性需求。

聪明，协作机器人将获得这种敏捷性。工厂将较小，距离市场和设计中心更密切，加快新产品介绍和竞争优势。生产大量尺寸和大规模定制将变得经济上可行，增加客户忠诚度和降低风险。公司将能够重新重新重新制造制造系统，为这些机械“工人”以及人类工人的新角色提供新的角色。

结果呢?是的，生产力和效率提高。更好的是，制造商找到了点燃创造力和燃料创新的新方法。

想你知道工业机器人吗？再想想

彼得•德鲁克(Peter Drucker)曾说过“文化把战略当早餐吃”。以我的经验来看，没有哪个行业比制造业更能体现这种智慧了。我不是一个坚定的愤世嫉俗者，只是一个实用主义者，我职业生涯的大部分时间都在带来颠覆现状的技术——从库存优化和供应基地的风险管理到协作机器人。制造商是最持怀疑态度的买家之一，这是有充分理由的——他们所做的事情是困难的，复杂的，事情是按照他们所做的方式来做的，因为它已经被证明是有效的。

有时候，当改变业务的机会如此引人注目的时候 - 随着德鲁克说 - 高管需要花费任何时间来拆除妨碍文化障碍的时间。

在机器人和工业自动化的类别中，现在是那些时代之一。它已经超过50年了，自机上的通用工厂卸下沉重的部件并将它们焊接到汽车框架上。制造业已经改变了很多，今天正在走向第四届工业革命的进化路径。不幸的是，虽然高管可以随时迅速向未来的工厂迅速移动，但许多自动化工程师在20世纪仍然根深蒂固，思考机器人 - 当他们是高度定制的解决方案时，旨在一遍又一遍地执行一项任务，价格标签匹配。

新机器人，新真理
那些自认为了解工业机器人的制造商需要三思了。这种新型的智能协作机器人改变了制造业机器人曾经的一切。

（1）成本不再是一个障碍：通过机器人花费约25,000美元，制造商可以在不到一年内收回初始投资，更重要的是能够为多个任务部署机器人而无需昂贵的重新编程。

（2）你不需要机器人博士，把其中一个工作中的工作：培训聪明的最好的人，合作机器人是实际工作的人。因为通过完成任务，机器人“学习”，所以由人类引导
同事，他们可以马上去上班。

(3)不再有纪念碑:传统自动化的一个根本挑战是机器的静态特性。这些装置的永久性首先要求制造商围绕机器人设计它的过程，其次，一旦过程改变，机器人就会变成——我们的一个客户称之为——纪念碑。如今，机器人在支持这一过程，而不是反过来。

(4)这个世界并不完美，你的环境也不需要是机器人工作的环境:变化是一个现实——部件不会总是被准确地放置在它们应该放置的位置或方式。而不是假设一个可以到来的完美世界
以牺牲灵活性和敏捷性为代价，这种新型机器人能够应对大多数现代制造环境中固有的变化和正常波动。

选择一个项目，证明它有效，然后重复
Unimate刚问世时，电话是用绳子拴起来的，电脑是放在仓库一样的地方，新闻是印在纸上的。所有这一切都改变了，机器人也变了。

还记得我之前关于怀疑和不愿意在该领域中共享的变革倾斜的怀疑和不愿意的观点？在所有诚实中，我认为快速抓住“证明这一心态”是一件好事。关于这类新型机器人的好消息是可以快速展示它们的效果。通过智能，协作机器人，您无需更改一件关于您今天运行生产线的一件事。找一项人们不应该做的任务。让那些人能够展示需要完成的机器人。衡量效率和生产率的提高。并继续下一个任务。这真的很简单。

现在，接受关于这些机器人的新事实对于开发工业4.0和制造技术的进步至关重要，这些技术将改变产品的交付方式。

Legos课程：机器人应该如何工作

我在纽波特，ri，一个富有令人叹为观宜的景色的城市长大。大多数星期六，我会在布伦顿点散步海洋悬崖，或者在诺曼鸟圣所挂在俯瞰第二海滩的山顶岩石。

新鲜的空气和自然很棒，但我真正喜欢做的是建造东西。走出我的头部，进入我的手，我会把事情与乐高乐队或埃尔特架子放在一起，让他们工作。当我感到无聊时，我会采取一些我已经分开的东西，并以不同的方式把它放在一起。

我分享这一点，因为我看到传统的自动化解决方案很像我会从那些砖头制作的摩天大楼。您从一大堆零件开始 - 手臂，相机，输送机，PLC，大量的电线。经过多小时的组装组件和编程自定义代码，将唯一的解决方案部署在制造行或分销仓库中。这是几十年效力的模型。

组装一次性解决方案对于一个8岁的孩子来说是很好的，或者对于一条致力于建造1000万次SKU的生产线来说是很好的。但如今许多制造业部门正在经历向大规模定制的转变。从手机到汽车，制造商正朝着提供客户定义的产品的方向发展。例如，宝马个人是一个以前鲜为人知的项目，现在已经成为主流，为全球消费者提供个性化的汽车。

成本有效地实现批量生产是困难的，如果不以不同的方式看待未来工厂的自动化问题，就无法实现。即使你不追求那种天堂，今天的制造业现实是，市场的变化是以月而不是年来衡量的，持续创新的欲望是贪婪的。这需要越来越大的灵活性和能力来有效地处理这种不断变化的成本。它需要响应性和互换性。

对于人类来说，这是很自然的。我们没有经过太多思考就改变了任务。从制作演示文稿到往洗碗机里装碗碟，我们不断地换档。这种任务间的无缝转换是机器人无法做到的。为了满足制造业新时代的需求，机器人必须发挥多用途劳动力的作用——而不是像今天这样高度定制、单任务安装。这将允许机器人被放在需要的工作上。如果今天，你需要它在生产线1上执行任务A，明天你需要它在生产线2上执行任务B，让机器人做那个开关必须很容易，而且是目前工厂里的人员可以完成的事情。

为了让多用途机器人成为现实，我认为巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller)说得最好:“你永远不能通过对抗现有的现实来改变事情。”为了改变一些东西，建立一个新的模型，使现有的模型过时。”

这个模型是一个更多由软件驱动而不是硬件驱动的机器人。机器人学中的硬件当然是已知的。但在软件领域，改变游戏规则的模式蕴藏着机遇。

在软件的驱动下，多用途机器人带来了一种全新的自动化物理任务的能力。这些机器人能够执行范围广泛的任务，只需点击一个按钮，就可以连续地在这些任务之间切换
添加新技能，并存储在需要时执行先前执行的任务所需的技能。

多用途机器人为90%尚未实现自动化的制造任务带来的一些功能包括：

• 使用嵌入在机器人中的相机，在输送机上看到并拾取输送机。
• “触摸”和“感觉”来执行为人手设计的任务。
• 适应大多数现代制造环境中存在的变化和正常波动。
• 装备新的手并立即开始操作这些手。

多用途机器人更能像人类一样操作，它将改变制造商如何实现效率和创新的双重目标。我的看法是这样的:今天，当我给我的孩子们买乐高积木时，它们被预先包装好，用来构建特定的设计——就像传统的自动化解决方案一样。这是一个卖出更多乐高的好方法，但在我看来，这是一个扼杀创造力的方法。我不是说机器人灵活和能够做更多比一个任务会让制造商更有创意,但我相信,当自动化可以部署到解决重复,更少的认知任务和做更多的事情,那么人类将会自由地做他们所做的最好的——解决问题和创新。

软件驱动的机器人革命

机器人和人类的触觉
您是否认为对我们作为人类的触摸意味着什么？在键手在钥匙上看似简单的手指的看似简单的触摸而创造的声音范围。算一个家具工匠的手如何遇到木材来测量光滑度，形状
和感觉。想想钟表匠是如何利用完美的张力来拧紧齿轮和螺丝，打造出一款完美的手表的。

我们触摸和感受到我们周围环境的能力是让我们成为人类的非凡方面。它还允许我们在不伤害我们周围的人或我们互动的物体的情况下进行各种细腻和复杂的任务。

在机器人和自动化中写下人类触摸似乎奇怪，但到目前为止，缺乏这种能力非常严重限制了机器人在制造环境中的使用。这一切都在变化。虽然机器人可能永远不会经历婴儿呼吸在脖子上的人类在人类中兴起的情绪，但它们越来越能够将令人难以置信的触摸价值应用于任务。

考虑测试印刷电路板（PCB）所需的内容。一名工人拿起一个未经测试的PCB，将其通过空气移动并小心地将其插入到可能不超过100微米间隙的夹具中。一旦众所周知，将PCB传递到制造过程中的下一步骤，或者被留出才能重新加工或报废。

人类并不是特别精确的生物。然而，在不考虑需要发生什么情况的情况下，成千上万的工人每天都非常出色地完成这项任务。这怎么可能呢?

首先，工人可以移动未测试的PCB通过自由空间，稳定和有目的，进入测试夹具。虽然这一步骤不需要高精度，但必须避免碰撞、不规则运动和快速加速。

接下来，工人在插入PCB时感受夹具施加的力。他们动态地调整手臂的刚度，以便在不损坏PCB或测试仪夹具的情况下，将PCB牢固地卡入到位。方向和施加的力不断变化，直到任务完成。

在这种情况下或许多其他方案中的刚性不是一种选择。我们的四肢的这种春天性质使我们能够使用我们的武器来指导舞蹈伴侣或我们的腿来导航不均匀的地形和无数的其他任务。

为什么这对人类来说很容易，而对机器人却如此困难?想想弹球和人跳的区别。球碰到地面，力量相互作用，力量传递，然后球反弹起来。与球不同的是，人类跳过自由空间，通过腿部的弹性吸收地面的最初冲击，然后逐渐使腿部肌肉僵硬，以稳定位置。

到目前为止，机器人还不能掌握这种给予和索取的能力，这种能力使人类能够根据需要施加适量的压力，做出反应和反应:

点对点，位置控制的机器人工作的基础上仔细对准的对象在发挥。这个方法很好，直到物体没有完全对齐，或者在点A和点b之间的路径上有什么东西。机器人将继续施加力，直到物体对齐，移走，或者更有可能损坏。要避免这种情况，需要复杂的视觉系统或复杂的、集成量大的固定装置。这些解决方案成本高昂，而且非常不灵活。结果呢?机器人很少被用于执行PCB测试等任务。

或者，力控制的机器人与物体更优雅地交互，更适合需要技巧的任务，如将PCB插入测试器中。很好，直到我们谈到在自由空间中移动。然后机器人就会变得危险，因为它会移动得越来越快，直到找到能阻止它的东西。

两种选择都没有提供“像弹簧一样”的细微差别，这对于不伤害四肢或物体是如此重要。

今天，廉价的传感器技术和机器人设计架构的进步使机械顺应性(模仿人类手臂的能力)和阻抗控制(通过人类跳跃者和弹跳球之间的差异来动态控制刚度或弹性)成为可能。因此，智能、协作型机器人现在带来了人们长期追求的“触摸”和“感觉”能力，可以像人类一样完成任务。今天，机器人可以加载PCB进行测试。

很难想象我们的生活没有触摸的能力。由于制造商希望构建未来的工厂，在操作的每个角落中，人力大脑能力将更为必要，机器人能够执行需要通过触摸实现的能力的任务将是一个关键资产。

软件统治道路和机器人
当我不研究机器人或与我的孩子玩耍时，我很有可能正在开车——或阅读有关开车的书籍。所以当我以极大的兴趣阅读特斯拉关于自动驾驶仪的新闻时，也就不足为奇了。只需按下一个按钮，特斯拉就能让你驾驶的汽车变成现在在特定条件下为你驾驶的汽车。

对于像我这样的软件家伙，特斯拉的突破表明了软件的力量改变几乎关于硬件工程如何如何改变的东西。超过130年，汽车一直是关于电机，传输和悬架系统。现在，软件规则。在汽车的情况下，它将永远改变它意味着开车的意义。我也看到它，在我居住的世界里，在那里机器人的真正令人难以置信的创新是由一类新的软件驱动的。

当然，我们不能在没有物理机器人的情况下拥有自动化 - 毕竟，手臂仍然必须在那里完成任务。但是，未来5年的机器人的大规模采用不会被硬件驱动。它将由软件驱动，这些软件远远超出了程序为机器人执行特定任务的代码
定义机器人如何交互，执行和提供价值的所有内容。

今天，软件是：

• 使机器人更容易工作。从通过类似人类的手势进行交流的能力，到在上下文中接受所说的话，并将这些话转化为一系列笛卡尔式的动作，机器人现在能够在屏幕之外与人类进行互动。软件给机器人带来了人工智能，减少了人类与机器人合作所需的认知负荷，使与智能、协作机器人的协作真正成为可能。
• 让机器人像人类一样工作。人类在完成几乎任何动作时都能感受到触摸的细微差别——无论是系绳
• 安全带或拧紧螺钉。通过软件，机器人现在能够掌握给予人类，使人类能够申请适当的压力，以根据需要响应和反应
• 赋予机器人在多变环境下工作的灵活性。对于传统的机器人来说，制造商需要创造一个严格控制的完美环境，一切都是恰到好处，这样机器人总能找到完成任务所需的对象或目标。但和世界一样，制造业环境也不完美。在软件的驱动下，机器人不再被传送带上不对准的部分或有部分盖子的纸箱所阻碍——它们能够适应环境，完成任务并继续前进。
• 创建智能和智能的机器人。今天的机器人能够应用逻辑并进行简单的推论。前进，寻找数字和信息技术，以允许机器人认知，理由和学习的方式与先进的制造一起实现。机器人不仅可以从过去学习，而且他们将能够预测未来和规定他们可以采取的行动，这促进了积极的结果。

所有这些进步已经改变了制造商部署自动化的方式——让机器人提高效率和生产率，完成传统工业机器人无法完成的任务。通用电气(GE)、捷普(Jabil)和唐纳利制造(Donnelly Manufacturing)等公司正在复杂、多样、低产量、高混合的环境中使用机器人。

广阔的机会
关于软件的惊人的事情是 - 与硬件不同 - 可能性是无限的，成本低得多。正如我们用手机和现在的汽车所看到的那样，没有额外的成本，改善了。所以，机器人也可以改善他们的工作方式以及他们能够使用软件升级做些什么。每次需要做一项新任务时，你都不要买一个全新的机器人，就像你曾经用过传统的机器人一样做过一项新任务。

由于第四届工业革命占据了未来越来越多的自治机器的工厂，机器人将成为面料的一个组成部分。这些机器人将能够，不仅要执行任务，而且还可以收集关于任务的性能的数据，并分析人类同事的解释和行动。现在新生的云领域
机器人技术将允许机器人获得的知识与其他机器人共享，创造了一种机器人训练机器人的方法。随着软件的发展，机器人将使自己、他们的过程和他们生产的产品更好。

制造业正在发生变化。机器人正在发生变化。每天，我们都会看到产品转型流程的新可能性，因为客户推动边界以达到新的生产力和效率 - 以及最终 - 创新和增长。

现实世界中的机器人：当改变发生时，适应

今天上班需要多长时间？我？12英里的旅行大约需要45分钟。我女儿的公共汽车迟到了。我的儿子昨晚忘了打他的背包 - 这是一个惊喜。建筑工人已经接管了我的“秘密”剪裁。我的办公楼里的一个电梯就出了。再次。

大多数时候，除非发生重大事故，否则我大约在我预期的时间进入办公室，大约10分钟。我能消除我上下班时间的变化吗？当然。在工作中生活。

但大多数时候，我都能找到方法来克服前进道路上的障碍。

就像我的日常通勤一样，制造业的变化。来自供应商的原材料可能与批次批量完全相同。使同一部分的多个设备不相同。它们产生的部件的性能特征随时间变化而变化。在制造概率中，这些通常被称为常见的原因变化。简单地说，现实世界充满了可变性。

这一直是机器人制造业面临的挑战。多年来，机器人一直要求把周围的一切都栓上螺栓，这样它们工作的环境总是受控的，而且完全一样。传统的机器人每次只能从同一个地方挑选零件。然后把它放回去，精确地放在同一个地方——每次都是这样。零件放置的任何变化或机器人移动零件和机器人停止工作的路径。

在很大程度上，这种无法处理可变性的能力是高达90%的制造任务没有实现自动化的原因。我最近访问了墨西哥瓜达拉哈拉的一家合同制造商，那里除了表面贴装技术机器外，其他设备都在轮子上。蜘蛛在流水线上来来回回，带着零件，带走装配。生产只持续几个月甚至几个星期。这些环境的可变性严重限制了传统机器人的实际应用。

对于传统机器人解决方案的大规模实施，粘度性对制造商收回投资的能力具有重大影响。我走过植物，在那里植物经理可以指出一个商品系列的产品系列是创造了什么，并且当它最后一次产生任何东西时创建了一个自动化。我知道的一个自动化家伙称这些“纪念碑” - 他们不得超过历史基础设施。他在他的办公室发布了一个标志，“没有纪念碑”。

不再。一种新的聪明的合作机器人在线即将以不同的方式接近可变性。这些机器人而不是假设一个完美的世界，而不是以牺牲灵活性和灵活性为代价，而是可以满足最现代化制造环境中存在的变化和正常波动。

硬件和软件的进步使得机器人可以在半结构化环境中无缝，经济有效地和少量集成时间工作。这些机器人了解所执行的任务的上下文并拥有要提供该任务的认知和机械能力。与他们的人类对应者一样，合作机器人培训完成任务，而不是被编程为通过路径Y从点A移动到点B.当环境变化不可避免地发生时，焦点仍然存在于手头的任务并获得作业。完毕。

在这些环境中，机器人必须在两个维度上进行优化。第一个是时间。机器人必须能够通过信号或直接通过传感器与机器和人同步运动和任务。正是这种能力使机器人能够与人合作——人们以不同的速度工作，处理事情的方式不同，需要一个能够适应人们给环境带来的不可预测性和可变性的“同事”。

第二维是空间。虽然零件预计将以有组织的方式呈现，但这些机器人能够容纳几厘米的可变性，部分放置并容忍一般位置的变化。

今天的机器人能够:

• 使用嵌入式愿景来动态监控为人类设计的工作区，并适应工作单元的变化，例如车轮上的凹凸桌或未对准的推车。
• 实时改变机器人运动路径规划以适应意外障碍。
• 使用机械顺应弯曲零件到位置，尽管在挑选和位置放置不正常，而不损坏零件，夹具或机器人。

这些进步标志着一个新时代的开始，机器人能够超越长时间组装同一件物品，而且数量大到足以证明基础设施的高成本和半永久性是合理的。这些更智能、更能干的机器人正在真实、不完美、高度多变的世界中工作，并改变了制造商关于自动化在何处以及如何实现真正价值的思维。

AI驱动的机器人：更多的大脑比肌力更多

自1960年代以来，自收机以来，制造机器人已经走了很长的路。当今制造商使用的机器人更小，更安全，并且能够在没有昂贵编程的情况下执行多个任务。虽然这些创新已经提供了很大的价值，但接下来的是以自第一次工业革命以来我们没有看到的方式改变行业。

第四届工业革命或行业4.0将建立在比肌力更多的机器人。这些机器人集成了物理和认知能力，以多于重复，高度重复的任务。在制造的复杂高度自动化的环境中，基于行为的机器人 - 通过人工智能（AI）的新创新推动 - 正在改变工厂的组织，操作和执行。

自下而上构建工业物联网
技术进步一直是制造业转型的催化剂，但这一次，技术更多地与认知有关，而不是机械化和物理自动化。工业物联网使制造商以全新的方式编排生产过程成为可能。它还将在大范围内实现对关键任务信息的连续流分析的自动化，从而实现知情的、实时的决策。这是一个激动人心的时刻，但它也令人生畏，制造商不会简单地把全部精力投入到信息驱动的操作中。他们是怀疑论者，记得吗?工业4.0的愿景将在很大程度上由具有先天认知能力的软件驱动机器人来实现。

随着AI，机器人可以在更广泛的任务中半自动地工作。从工作单元开始，机器人与“智能”的内置绘制从基于云的“课程”数据库和信息：

• 识别工作单元中的设备和零件，并执行适用的行为并进行“自动完成”建议，例如，识别工具或设备，并能够正确使用它。
• 使用模式匹配来建议错误处理最佳实践。
• 应用一个修正建议数据库来帮助任务设计者（也就是机器人的人类同事）找到修改任务或工作单元以响应故障的方法。
• 根据全局故障数据库分析运动轮廓和行为，以确定优化任务的机会。

就像智能手机和其他物联网设备接收软件更新，添加新的功能和功能一样，机器人也将扩展他们的能力。在工作单元级别优化生产只是一个开始。机器人最终将分享信息和见解，改善工厂范围内的绩效，并最终跨全球运营，并有能力:

• 向自己和他人学习。
• 纠正自己和他人。
• 收集，分析和分享来自工厂地板上收集的数据和其他地区的机器人的见解。

创新:只与它提供的价值一样好

我们都见过关于人工智能及其毁灭生命潜力的疯狂故事。但人工智能驱动的机器人现在为制造商带来了真正的价值，未来更是如此，例如:

• 推动持续的工艺改进和质量提高。
• 降低成本并改善边距。
• 加快新产品导入过程。
• 建立能够以大众市场价格生产高度定制产品的工厂。

除了炒作，客户在工作单元的模型中使用机器人的客户正在证明它是有效的。

机器人是变革的代理人

机器人和人类：制造业的工作困境的答案
是只有我这么想，还是关于机器人崛起和对就业的威胁的报道已经大幅增加了?NPR，纽约时报，书架上，无论是真实的还是虚拟的，都挤满了关于即将到来的智能机器人的评论，它们能够做我们人类做的一切，并且基本上会取代我们在工作场所。

好吧，也许，因为我为机器人公司工作，所以我对这些故事有点反感。我当然是在大声明确地声明，我无法说出智能、协作型机器人将在人类生活的每一个环节中能做什么。

我所能做的就是告诉他们制造商所面临的真正挑战。当然，从工会到白宫政府，所有人都指望制造业能成为推动美国摆脱惨淡失业数字的潮流。有充分的理由。很多人都知道制造业的乘数效应:在制成品的最终销售上每花费1美元，其他部门的产出就会增加1.33美元——或者通过不同的视角——在任何地方，制造业每创造一个与制造业相关的工作岗位，就会创造1.5到3个工作岗位。无论如何衡量，这些都是令人信服的统计数据，可以帮助人们在制造业工作。但现在制造业有一个难以忽视的事实。不久前，《福布斯》报道称，如今制造业还有20万个工作岗位空缺。最近，德勤(Deloitte)报告称，到2025年，该行业估计将有200万个职位空缺。在这些数字背后是一个现实:如今的制造业劳动力正在老化，还有一种看法:下一代工人不想要这些工作。

像捷普这样的制造商认识到，需要重新审视压低全球供应链的低成本劳动力模式。制造业需要更接近设计和创新中心，更接近终端市场。所以工厂
未来的市场规模将更小，更接近客户，由本地人才运营。这些业务也将更严重地依赖技术，将需要熟练的工人，有证书和一个非常不同的类型的教育比目前在大多数高中在该国。

所以，现在的情况是:更多技术含量高、工资自然更高的工作正在出现。但在制作行业工作对许多人来说是负面的。

是时候重新思考工作的定义了。我认识的一家电子制造商有一个团队，他们花了8个小时的时间在显微镜前进行视觉检查，这些部件只有25美分硬币大小，纸那么薄。你想做那种工作吗?你希望你的孩子或孙子做这种工作吗?

让我们面对现实吧。单调、重复的工作，让人头脑麻木，就像机器看护一样，仍然需要完成。生产中数百项不适合人类完成的任务也是如此。

让我们重新思考功的定义。如今，精明的公司认识到，要想释放可持续创新的潜力，就必须建立一支人力和机器人并驾齐驱的综合劳动力队伍。在这种模式中，机器人做高度重复、低技能的工作，人类就能够承担起对客户和底线产生影响的角色。需要认知技能和创造力的工作。有助于产品创新和竞争价值的工作。就业机会使制造商及其所支持的生态系统不断增长、繁荣，并对经济做出贡献。尼古拉斯·卡尔的观点是正确的，机器人永远需要人类。现在是时候关注人类如何与机器人合作了，不要再担心没有人想要的工作岗位流失了。

特派团的机器人：自动化中的改变代理
当Henry Ford推出装配线时，制造业迈出了重大飞跃。生产力以前所未有的方式提升。在GM on The Gm on Line的情况下，在工厂楼层突破50多年来。我们现在看到了另一个突破，因为机器人的发展不仅仅是只需举起重物并一遍又一遍地执行重复任务的机器。肌肉和“思维”的收敛性 - 以信息技术的形式 - 使自动化多于生产力增强剂，并改变了一切。这些机器人将充当变革的代理 - 更好的产品，边距和工作环境。

机器人的进化之路正在进行中。即将到来的创新将永远改变机器人的表现和能力。

机器人不仅仅是机器
机器人已经很长的路。智能协作机器人是安全的，可以在不完美的环境中工作，能够执行多个任务。机器人技术的这些进步正在削减近90％的任务，直到超出了制造业自动化的覆盖范围。

这些机器人是由软件驱动的，这使得提供新的创新更容易、更划算，并扩大了由机器人完成工作的机会。现在，这些机器人和人类一起在工作单元里完成特定的任务，提高了生产力，使之具有更大的灵活性。

很快，机器人会做得更多。硬件和软件的集成将提高机器人的能力，了解需要做什么并执行所需的物理步骤。他们将在工作单元中指导活动和设备。他们将从他们的工作中吸取教训 - 以及全球机器人的工作，收集有关其性能的信息，并提供数据分析，可通知连续流程改进。

我们将看到的使机器人技术成为可能的进步包括：

• 传感器收集数据的方式与人类相似——看、摸、接触。
• 基于行为的人工智能——智能的创新将使机器人能够整合和解释传感器收集到的信息，然后制定和指导适当的行动，克服“程序专属”反应设定的限制。
• 执行器可以执行所需的动作——硬件的进步形成了机器人的手和手臂，它们的工作方式更像人类的附体——对环境和情况更加灵活、灵敏和敏感。

自动装配线超过100年，是机器人可以带来的改变的时候了。

带砂砾的机器人：重新定义制造业

我们研究了合作机器人正在改变工业自动化的方式。但是改变自动化只是一个开始。

机器人将以自上次工业革命以来从未见过的方式改变制造业。他们会扮演更重要的角色。在许多方面，机器人将成为一种新模式的催化剂和推动者:敏捷工厂。

制造商需要这些机器人和他们实现的更改。为什么?在过去的100年里，工厂旨在有效执行计划。制定一个计划。执行计划。但工厂地板的真实世界从未像该计划一样工作，它是 - 供应商错过送货截止日期，设备失败，收益率下降了目标。在任何植物中，都有分数的人，他们的日子都在寻求与该计划的所有偏差。该系统缺陷。它很浪费。我知道。 I lived it for years.

需要什么?劳拉·西西埃(Lora Cecere)是我的朋友，也是供应链领域最具影响力的人之一，她多年来一直在撰写和谈论供应链响应。她主张建立一个卓越供应链的未来状态，使供应链能够感知并应对需求的波动。她说到点子上了，我想让她的论点更进一步。感知和反应的能力——不仅是对需求变化的反应，还包括对潜在的“陷阱”，如流程变化、质量问题或生产瓶颈的反应——也需要成为工厂DNA的一部分。

突破：带有砂砾的机器人
今天有很多谈论“砂砾” - 一种传染韧性和坚持不懈的简单词。我们认为它是一种使人类能够成功的特征。随着机器人在劳动力的地方取代他们的位置，格丽特对他们的成功至关重要。

是的。机器人需要勇气，原因如下。考虑一下在大城市给行人指路需要什么:你不可能知道他们可能遇到的每一个障碍——封闭的人行道，阻碍道路的货物，等等。你的指示不会包括“在门口向左移动以绕过产品托盘”或“向右移动以避免打开的人孔”。

就像那个试图在曼哈顿航行的人一样，在制造业工作的机器人需要能够在障碍面前坚持下去。但由于传统的机器人需要一张“地图”，为它们所需要的每一步编程，以便完成哪怕是最简单的任务，它们无法按制造商需要的方式操作。

他们所需要的一切都从机器人的传感器的输入中收集到;机器人使用该信息和认知计算根据其立即环境的变化来调整其动作。行为驱动的机器人显示比其基于规则的对应物更具生物学驱动的动作。它将识别过程中的缺陷 - 例如，一个错位部分 - 并适应确保工作流程继续。这是一个带有砂砾的机器人。这一新一代机器人 - 自我配置，自我优化和自我修复 - 将能够识别异常并实时调整制造过程。通过这些机器人，制造操作将在正常变化面前变得更加敏捷，更脆弱。他们将使制造商能够快速了解​​发生的事情，适应变化和变化，并保持每天运行的生产线来提供结果。

我们只是在这个变换的开始，但是它的速度在加快。像Jabil、GE和weson这样的公司正在展示其潜力并记录其结果。

思维+机器:改变制造业
我们一直在探索机器人作为改变媒介的方式——无论是在类别上还是在制造业上。关于这些转变现在发生的方式有很多可说的，一切都很好。但有一种情况是，机器人在工业4.0或工业物联网(IIoT)中的前景才是真正令人兴奋的事情。在工业物联网中，将思维和机器结合起来的机器人改变了商品的生产方式，以及整个制造业。

在工业物联网中，敏捷工厂由“大数据”驱动——包括质量指标、市场反馈和实时需求信号。在这些未来的工厂里，生产车间与后台办公室相连，后台办公室与客户和供应商相连。这些中心之间的信息流动将使商业活动更加迅速、有效和有利可图，因为它们将更快地感知市场条件、客户需求和内部变化的变化，并作出反应和采取行动。

实现愿望是令人生畏的。它可能会扰乱 - 而不是以一种好方法。我们知道一家公司在IIOR中投入100万美元，然后来意识到他们正在收集错误的数据。另一个分享他的高管非常兴奋，并努力部署“大数据”但是当被问及他们计划与数据有所作用时，响应是肩膀耸耸肩，一个安静的“我不知道”。那不会飞。对于制造事物的公司，制造过程是业务的生命线。它需要每天运行并提供结果。制造商必须具有利用现代技术和智能的风险减少方式，合作机器人是答案。

从下至上构建工业物联网
这就是基于行为的机器人发挥作用的地方。利用低成本传感器、设备、处理能力、数据存储、连接和处理大数据的方式，这些机器人可以从单个工作单元开始，而不需要对环境做出重大改变。该模式基于有机增长;制造商可以添加更多的工作单元，然后添加更多的工作单元。一旦工作单元开始运行，制造商就可以使用本机性能和任务数据收集和内省来提供实时任务调优和基于云的认知洞察。它始于小范围的本土化意识，比如“那部分已经不存在了，做点聪明的事吧。”通过云的连接、大规模处理计算、深度学习和其他高级分析，将数据与其他结构化和非结构化数据聚合，并与其他工厂内和跨工厂的其他机器人共享学习，它将继续增长。

通过设计，它允许组织安全地部署新技术，从经验中学习并根据学习修改后续动作。不需要大赌注。这很好。制造商不能等待巨大的结尾
实现才能看到价值——它必须在整个过程中创造出来。

从自下而上建立IIOT代表了自上而下，多年来，传统工业机器人的多百万美元实现的巨大偏离。更重要的是，它允许制造商建立生产力和容量增加和成本较低的业务。随着机器人的发展“更聪明”，他们将加速我们从业务的各个方面推动更多的能力。我们将更加灵活，更能够满足他们居住的客户。

智能、协作机器人:制造业的民主化

每天早上，我都会读到另一篇文章、博客或推特，内容是关于美国制造业是否复苏，以及它们是否有可能赢得好工作。没关系，因为就像我之前说的，我热爱制造业。我要再说一遍，我热爱制造业。

正如我遍布全国各地的旅行，越来越多，我意识到我真的非常喜欢通过员工人数的衡量标准被认为是小于中型企业的制造商。这可能是因为在美国，超过250,000件制造商的员工少于500人。我的情绪的一个重要原因是因为这些公司面临的所有挑战 - 从劳动力短缺到缺乏资本获得资金来帮助他们，获得新技术甚至只是修复破旧的设备，他们保持着。叫它勇气，称之为乐观，称之为善良的美国坚持不懈，他们已经得到它，他们继续前进。

在很长一段时间里，机器人及其给制造业带来的好处一直是这些制造商无法企及的。价格是一个障碍。另一个原因是复杂性——以及对高度专业化专业知识的需求。随着这些障碍的消除，制造业已经民主化了。现在，各种形状和大小的制造商都可以让机器人在他们的作业中工作。因为很多不同的原因，他们要做很多不同种类的任务。

随着备用螺钉(Standby Screw)和先锋塑料(Vanguard Plastics)等公司能够平等使用智能协作机器人，它们获得了一条利用自动化来提高生产率和降低成本的捷径。它们可以解决重复性的任务，降低错误率，减少对人的伤害。对许多客户来说，这些机器人可以让他们稳定地为几周或几个月来空缺的职位“工作”。他们也和人们一起工作，让人们有机会做更多的战略性工作。

但是，尽管如此，我最喜欢与这些公司合作的好奇心和乐观，他们带来了与机器人接触。侧重于可能似乎普遍似乎有限于大型制造商，这些制造商被困在旧的思考机器人和自动化方面。当涉及到尝试新应用程序并被试用和错误毫无疑问，他们无所畏惧。我们的团队从他们那里了解了很多东西。

当您认为研究表明，较小的制造商每名员工产生更多的创新而不是大型制造商，那么下一个伟大的东西来自其中之一的可能性就会高得多，因为员工不会被困扰着最适合机器人的工作。所以，无论明天的头条新闻说，我相信“小”是在我们寻求制造业的大变化时。

有远见的声音

在《未来工厂:Jabil的John Dulchinos》中
最近，电子产品制造商捷普电路（jabilcircuit）推出了蓝天中心（Blue Sky Center），这是一个旨在帮助客户的最先进设施
客户在变化的世界中创造增长。自动化是该中心的一个关键组成部分，包括帮助客户进行自动化设计的项目，以及共享部署灵活自动化的专业知识。

我很幸运能够参加盛大的开幕，并听到世界上一些最有远见的制造商谈论他们如何拥抱他们看到的变化。像思科，特斯拉和霍尼韦尔这样的家喻户晓，也像Athos和瓷砖这样的初创公司，正在与Jabil合作，加速他们的策略来优化未来的工厂。

Jabil负责数字制造的副总裁John Dulchinos表示，部署智能协作机器人是该公司提升卓越运营的“关键基础元素”。我利用这段时间和John多聊了聊他的愿景，以及推动愿景的因素。

问：你对未来的工厂有一个非常清晰的愿景 - 你可以为我达成吗？

答：在Jabil，我们正在走向更响应的工厂的道路，更灵活，更能力帮助我们的客户满足客户的需求。它可能意味着较小的操作，可以在更短的时间范围和更接近终端市场的时间范围内缩短和缩小的操作。对所有这一切至关重要 - 你会在心脏中找到 - 从运营和外部收集，分析和使用信息的能力。

问：你认为这是什么改变制造业的力量或催化剂？

答：制造业中有几种显着的趋势 - 尤其是电子制造和消费品。

首先，对大众定制的举动 - 消费者想要为他们定制的产品，他们不想等待很长时间才能获得它。

其次，产品生命周期正在缩小 - 我们让客户争抢了一个休假的产品。虽然一个极端的例子，它说明了为什么我们必须能够构建可以在极短的时间框架中重新配置和升级的操作。

最后，在数十年中服务于业界的模型 - 在低成本劳动区定位已达到其结束。通过对数字和先进技术的依赖，我们看到对更高技能劳动力的更大的需求，要求我们重新考虑我们在我们的运营中部署自动化。

问：这是一个很棒的Segue - 让我们在未来工厂谈论自动化。您对Jabil自动化策略的愿景是什么包括？

答:首先，我得承认，我是一个长期的机器人迷。我毕业于伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)，那是在上世纪80年代早期，当时机器人风靡一时。我很兴奋，我们终于看到了我们梦想的想法，然后成为现实。

最后，我们已经超越了传统的制造机器人，并且今天正在智能，协作机器人看到现实世界的应用，可以提供三个非常关键的能力来推进制造业。

首先，这些机器人不仅可以和人类一起工作，还可以和人类一起工作。这意味着他们需要在一线接受培训，接受工作人员的培训。这也意味着他们可以像人类一样工作——这意味着凭直觉，不受变化的影响，能够在很少的停机时间内从一项任务切换到另一项任务。

第二，这些机器人易于部署，爬坡速度快。在不断重组生产线和工艺的新世界里，我们必须能够像改变生产线一样迅速地改变机器人的工作。

第三，这些机器人必须能够执行越来越复杂的任务，这在灵活的环境中至关重要，而这种环境是未来工厂的标志。这意味着机器人将有更大的运动范围，能够使用足以容纳人类手指的装置工作，并且需要不止一步完成。

问:那么，你认为智能协作机器人未来会把Jabil带到哪里?

答:我对我们今天所看到的感到很兴奋——我们在应用程序方面已经取得了很大的进展。接下来是我真正感兴趣的。想想看——我们部署的每个机器人都是一台电脑。这意味着，回到什么
我早些时候说过数据在生产环境中的作用，是这些机器人在该模型中将变得至关重要。机器人将是信息管理系统，可以实时收集和分析地板上的数据，并使其可用于解释。

这代表了真正的突破，允许我们不仅看到现在正在发生的事情，而是能够将预测技术应用于信息。从机器需要提供服务时的一切都将适用于需要调整过程。通过这种能力，我们将不再只是看过去，但能够看到前方 - 一种更具强大的工具，可以提高效率和生产力。然而，虽然更引人注目，但实际上可能是它促进加速创新和创造力的贡献。

通用电气的罗兰·梅纳萨:机器人与人的制造胜利

当您考虑不断创新时，您想到的是什么公司？与GE的创新有关的更多有关。

保持领先需要的不仅仅是远见。完善技术、流程和战略是确保任何前瞻性努力成功的关键。对通用电气来说，很多工作都是在密歇根州底特律郊外的高级制造和软件技术中心(Advanced Manufacturing and Software Technology Center)完成的。在这里，中心的领导Roland Menassa分享了他对制造和智能协作机器人的看法。

问：你一直在机器人行业数十年 - 制造机器人接下来是什么？

答:我是机器人的忠实信徒。在加入通用电气之前，我在通用汽车工作，专注于自动化和机器人在提高效率和生产力方面的作用，在研究和工厂经理的角色。随着“新机器人技术”的迅速发展，我们认识到我们需要的机器人必须足够安全，可以和人类一起工作，可以很容易地训练它们完成线上“同事”的任务，并且能够执行不止一项任务。

今天的创新将改变机器人在哪里、如何以及为什么以指数方式部署的模式。我预测，生产部门的员工很快就会在被雇佣时得到一个机器人，就像我们在工程师加入时给他们电脑一样。就像
电脑，帮助工程师更好地做他们的工作，机器人将成为员工团队的一部分:帮助他们更好地做他们的工作。

问：所以，您的愿景是机器人和人员作为合作团队的愿景？

答:当然。人们很聪明，他们会做出判断，他们会找到方向。今天，我们要求工人和工作都服从于专注的、不灵活的机器。在未来的工厂中，机器人将成为辅助工具——使高技能工人能够同时完成许多任务，并提供支持和增强这些能力。人们将能够根据消费者需求、环境法规和不断变化的市场条件对产品线的变化作出快速反应，同时生产定制的高质量产品。

这些团队将适应低产量的组装方法和产品组合，而不是局限于特定的产品线或方法，从而有可能增加他们在全球制造业的份额。

问：有些创新是什么可以创建这些机器人的合作团队？

答：制造非常艰难。当你打破它时，你会意识到我们理所当然地做出了多少人，以及如何建立一个可以模仿每个动作的机器人的具体挑战。

也就是说，有几个突破向我们移动了我们。首先是协作机器人的“DNA”是不同的。在这一新的机器人类别中，武器通过力控制来管理，而不是位置控制。所以，他们安全地与人类一起工作。更重要的是，它开辟了一种使用基于力的能力的全新活动。例如，在诸如测试的应用中 - 印刷电路板或安全带 - 机器人“知道”在实现质量和减少对部件或夹具损坏的可能性时，申请的力量申请是多少。

其次，这些机器人可以由同事训练。看着流水线操作员向机器人演示需要做什么，然后看着机器人做，这很神奇。这种“演示式列车”可能是最具吸引力的卖点之一。当然，传统的机器人必须由顾问编写程序，而这需要几个月的时间——生产员工永远无法接近这个过程。根据我的经验，当机器人是界面时，人们就会参与进来，并做好准备
和机器人一起工作。

最后，我们看到可以执行更灵巧的操作的机器人。我是在建筑物罗纳州的美国宇航局合作的团队的一部分，这是我们以后的重要组成部分：力量传感操纵。在这个空间里有很多东西可以在开发以同样的方式开发执行任务的机器人。

问：您如何准备GE进行智能协作机器人的部署？

答：我们的环境是低音量，高混合，因此灵活性是关键。自2013年以来，我们一直在寻找在这些环境中推进我们的自动化策略，以最新的机器人技术创新。

我们在通用电气的业务中看到了协作机器人的巨大潜力。今天，Rethink Robotics公司的机器人正在GE医疗保健、GE电力和水利以及GE能源中使用或进行评估。

我发现两件事至关重要的采用成功。首先，我们必须改变我们如何考虑制造过程。在过去的日子里，围绕机器人建造了工厂，一切都被配置为在该安装周围工作。今天，机器人必须在以人为本的操作中表现 - 整合到工作单元中，能够被迁移到工作所做的地方，并使人们更好地完成工作。

其次，生产团队必须参与到产品的推出中。当线路操作员帮助确定如何使用机器人，训练机器人，并从第一天起与机器人一起工作时，怀疑、恐惧和恐吓就烟消云散了。更重要的是，随着人们专注于他们最适合做的工作，剩下的工作由机器人来完成，我们在生产力、效率和创新方面得到了更快的提高。

问：机器人的作用是什么才能在GE的辉煌工厂？

答:我们在软件解决方案的开发方面处于领先地位，使我们的产品更高效、更容易管理和维护，并成为集成环境的一部分。从硬件中收集和分析许多兆兆字节的数据
绝对是这个愿景的一部分。这意味着在我们的工厂里这样做，而机器人将是这一过程的关键。

在不久的将来，机器人将帮助我们管理这些数据，以推动持续的流程改进，提高质量标准等等。那时我们将看到自动化承诺的真正实现。

梅赛德斯-奔驰:人类与更好的机器人配对
机器人都死了!机器人万岁!如果你昨天看到梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)的新闻，说他们“解雇”了工厂里一直使用的机器人，转而使用技术熟练的人，或许你也会有同样的反应。

但事情远不止这些。梅赛德斯正在取代代表40多年前引进的技术的机器人。正如迪伦所说，“时代在变化”，那种一次部署就永远保持的自动化时代已经一去不复返了。是时候转向一种新型的智能，协作型机器人了——这种机器人可以和人类一起工作，可以导航
工厂车间的不可预测性和不完美性可以完成不止一项任务。而这正是这家德国汽车制造商正在做的。

这个新世界的创新是由迄今为止无法利用传统自动化的制造商领导。像GE和JABIL这样的公司正在部署协作机器人作为广泛策略的一部分，以便更好地定位，以满足更敏感，弹性供应链的需求，并支持加速创新周期。

梅赛德斯宣布，他们将把自己的品牌放在这场运动背后，这是制造业变革竞赛中的一个里程碑。梅赛德斯的领导层意识到现在是采取行动的时候了，利用这些机器人获取竞争优势的机会很短，他们正在努力争取。如果你正在等待采用这种自动化创新的新模式，请注意。

关于作者
詹姆斯W。劳顿致力于将技术和创新带入商业领域。作为麻省理工学院制造业领袖项目的首任研究员，他曾与数十家世界上最大的制造商合作，如今他相信，我们正处在制造业复兴的风口浪尖上。

作为Rethink Robotics的首席运营官，吉姆和他的团队正在改变制造商看待和使用机器人的方式。每一天，自动化和认知计算的集成将对制造商通过创新创造增长和价值的能力产生切实而积极的影响。