工業4.0強調的是建構高度自動化的工作場域，透過自動生產模式優化製造的速度與成本，然而隨著消費者對於產品客製化的需求增溫，人類重新回到產線，與產線內的機器人合作打造客製化產品有望成為下世代工業5.0的生產模式。
技術永遠不會停滯不前，在高階製造業中尤其如此，這與其他任何產業類似。以工業4.0為例，這個眾人耳熟能詳的概念便是構建高度自動化工廠環境，其中感測器、資料處理、連接和雲端運算等技術整合能夠帶來業務收益。隨後又出現工業5.0，一種新的概念將人類重新引入思考。工業5.0有望打造一個誘人新世界，其中機器人和人類將以前所未有方式進行協作，從而能夠實現大規模客製等新概念。究竟會發生什麼？工業5.0是否真的會改變我們設計和構建未來智慧產品方式？
若回顧工業4.0如何改變了多個領域製造產業，這種轉變起點很大程度上是物聯網(IoT)技術出現，基於感測器技術重大進步，可以實現體積更小、價格更便宜和性能更高的元件。伴隨感測器性能提高，這些元件已在許多工廠中得到廣泛應用，從而可以從大量工業設備中擷取資料。得益於無處不在連線性，這些資料可以快速傳輸到雲端，在其中進行處理和分析，並越來越多地使用機器學習和人工智慧等技術來提供即時見解。這種基於IoT的流程是工業4.0核心原則，自動化廣泛使用和資料擷取可以帶來真正業務收益。
但這裡也存在一個問題，這種高度自動化環境只能在特定層面發揮作用。例如，作為生產流程預先確定的一部分，機器人執行一系列重複功能，在製造過程中，使用機器人技術可提供極高一致性和可重複性。如果希望產品外觀和感覺大致相同，那這種結果會很好。但是，如果客戶想要不同產品怎麼辦？如果製造出的產品需要不同裝飾或個性化又該怎麼辦？在消費者期望變得越來越複雜世界中，這種可能性越來越大。
這便是工業5.0可發揮用武之地的地方了。在這種新模式下，人們被重新引入並參與其中過程，增加了人們與智慧機器之協作，甚至需要在工廠車間與機器人並肩操作。據了解，工業5.0將能夠實現兩全其美，即可以把公認的機器人技術優勢與人類高階批判性思考等認知能力相整合。在這個更加多元化環境中，生產線可以變得更加智慧，而人類能夠監督更高水準產品客製化。在汽車，消費性電子產品和珠寶等多個領域，甚至對精釀啤酒等產品，這都是令人興奮的想法，在那些產品上添加觸感體驗可以提高產品對消費者吸引力。
如何實現工業5.0
工業5.0是一個概念，但現實是怎樣？如何以確定方式應用工業5.0，以提高未來工廠效率和多功能性？最重要考量因素之一是人與機器之間的物理介面。從歷史上看，機械臂一直被配置在安全籠後面，以防止人類受到傷害。但是在工業5.0新世界中，無論從字面意義還是在象徵意義上，都需要建立更緊密關係。
看來，這將透過開發新一代輕型協作機器人(Cobot)來實現。這種機器人具有一系列定位感測器，使它們能夠在瞬間對周圍工人存在做出回應。這些更小、更快、更靈活的協作機器人對於工業5.0發展至關重要，因為高階安全特性將使人類能夠在更廣泛生產過程中占據中心位置。在自動化領域，這一因素並沒有被忽視，ABB、Fanuc、Siemens和Kuka等全球工業機器人製造商加入了丹麥通用機器人(Denmark’s Universal Robots)等更專業機構，以便來設計和推出新系列Cobot產品。實際上，依據BIS Research最近一項研究發現，全球協作機器人市場預計將從2018年5.8億美元的產值規模成長到2024年令人難以置信的90億美元。
協作機器人發展
伴隨越來越多廠商進入市場，協作機器人能力已經得到了快速提升。早期產品型號體積很小，主要用來與人類一起執行輕型裝配任務。這些開創性桌面機械臂通常重約10公斤，有效載荷為3公斤。這種尺寸和功能使其非常適合鎖螺絲等自動化操作台活動。
但是，伴隨時代前進，協作機器人已經變得越來越大，功能越來越強，最新機械臂有效載荷已經是當年機器人的五倍。尺寸增大，更加擴展的夾具和工具範圍，以及更直觀的程式，已經開闢了更廣泛應用，包括重型機械加工、物料搬運、包裝以及處理螺絲和螺母等等。這些機械臂甚至可以在生產線員工附近使用，因為它們已經安裝了完整的接近、距離和位置感測器。
探尋工業5.0應用
伴隨協作機器人性能提高，在工業環境中對機械臂採用也在增加，並且出現了許多令人興奮的新應用。汽車產業一直是最早採用領域，例如，PSA Group(其品牌包括Peugeot、Citroën、Opel和Vauxhall)在其白車身(Body-in-white)裝配線上使用協作機器人進行螺絲鎖緊等應用。在這種狀況下，操作員將協作機器人拉到位，在汽車沿生產線向下移動時在兩側將螺釘固定在車輛。完成後，協作機器人旋轉並返回到靜止位置，然後再次操作於下一輛車輛。PSA表示，此應用既節省成本，又改進了幾何公差。
其他汽車製造商也同樣積極地在其製造工廠內使用協作機器人。BMW已使用協作機器人執行了碰撞罐(Crash-can)元件鉚接制程，這些操作過去一直是手動執行。當員工進行其他裝配任務時，使用協作機器人將鉚釘固定到位，對縮短週期時間產生了巨大影響，完成時間從64秒縮短到52秒。
汽車供應商也開始採取類似行動，元件製造商在生產線末端使用協作機器人來執行關鍵檢測任務。在汽車領域，幾乎每天都有新應用出現，Kenneth Research最新報告預測，到2022年，汽車領域協作機器人帶來的出貨和銷售收入將以每年約43%速度成長。
在其他領域，協作機器人正在用於多種不同任務。例如，在金屬產業，它們被用於執行一系列拋光和去毛刺活動，執行傳統上仰仗工人完成的勞動密集型任務。根據自動化專業機構WiredWorkers報告，協作機器人已被證明能夠一致且重複地拋光平坦和不平坦表面，對於力的控制易於程式化，並且針對新產品能夠快速更改設置。協作機器人也越來越多用於CNC機器裝卸，從而使金屬產業工人不必執行那些體力要求苛刻，有時甚至是危險之任務。 即便在製造市場，協作機器人也正在擔當新角色。添加劑製造新創企業開始使用這些機器人來提供3D列印零件個性化設置。在這裡，協作機器人可用於幫助創建不同飾面和雕刻圖案，例如可為消費性電子設備創建真正客製特性，這種做法可能很受歡迎。在珠寶領域，工匠們正在研究如何使用機器人來輔助寶石拾取、放置和裝飾。
改變對自動化態度 人機協作未來就在不遠處
那麼，顯而易見的是，協作機器人在許多產業中都具有很大潛力。儘管根據產業不同，它們應用範圍和程度相差很大，但有一個問題必須共同考量：這就是需要在文化層面改變對自動化的態度。自動化歷史是基於相當確定的參數，機器人大多在圍欄後面執行任務。但是，在工業5.0全新世界中，機器人和人類本身必須作為協作者，而不是競爭對手來一起操作，並基於心態完全轉變來建立一種新型關係。
這些又回到圍繞自動化和是否需要人工參與之間衝突而展開的更廣泛辯論。主導思想流派一直認為，機器設備發展最終將導致整個工業部門廣泛失業。工業5.0改變了人們辯論話題，人類得以重新進入其中價值鏈，從而可以繼續扮演更多增值角色。
世界經濟論壇(World Economic Forum)一份重要報告調查結果也反映了這一點，該報告評估了2022年全球技能需求變化概況。伴隨自動化變得越來越複雜，並且在關鍵領域得到越來越廣泛應用，某些傳統產業無疑將消失。但是這些將不可避免地被其他新興學科所取代，這些新學科專注於大數據分析、人工智慧、軟體和應用以及數位轉型等領域。所有這些新產業都能夠很好地適應工業5.0世界，從而加強人和機器關係之協作性。實際上，根據該報告，這種轉變很可能會導致產生1.33億個新職位，同時造成約7,500萬個工作崗位流失，這表明自動化程度提高總體上將帶來巨大淨收益。
通往更智慧生產系統之路
工業領域技術進步仍在繼續加速發展，工業4.0和工業5.0可能只是引起關注的流行語。儘管如此，它們卻描繪出了在高度自動化環境中設計、構建和維護產品方式的真正變化。這種轉變將越來越多地導致機器與人思想之間共生關係，正是這種交織在一起的能力，才有可能在未來創建更智慧、更高效工廠。
(本文作者任職於貿澤電子)