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工業(yè)5.0:為何是下一個10年的制造業(yè)關(guān)鍵性變革方向?

http://www.debgrams.com 2023-01-11 15:51 來源:設(shè)備工程

  近年來,全球經(jīng)濟發(fā)展面臨下行壓力,世界各國重新認(rèn)識到制造業(yè)在拉動經(jīng)濟增長、創(chuàng)造就業(yè)機會等方面的作用。歐洲在這種壓力下提出了全新的工業(yè)5.0發(fā)展概念,試圖重振制造業(yè)并再次引領(lǐng)全球工業(yè)發(fā)展潮流。

  什么是“工業(yè)5.0”?

  “工業(yè)4.0”一詞首提至今已有10多年,隨之而來的是智能制造、數(shù)字化轉(zhuǎn)型和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)和快速發(fā)展?,F(xiàn)在,隨著“工業(yè)5.0”的到來,工業(yè)生產(chǎn)的下一階段已經(jīng)到來。

  根據(jù)歐盟委員會的說法,與工業(yè)4.0相比,工業(yè)5.0意味著范式轉(zhuǎn)變。工業(yè)5.0源于工業(yè)4.0,但并非簡單延續(xù),而是更加注重社會和生態(tài)價值:其要求工業(yè)生產(chǎn)必須尊重和保護(hù)地球生態(tài),將工人的利益置于生產(chǎn)過程的中心位置,進(jìn)而使工業(yè)可以實現(xiàn)就業(yè)和增長以外的社會目標(biāo),成為社會穩(wěn)定和繁榮的基石。

  所以,關(guān)鍵問題在于未來技術(shù)如何與社會和環(huán)境更緊密地聯(lián)系在一起。根據(jù)歐盟委員會的說法,工業(yè)4.0的發(fā)展越來越偏離社會平等和可持續(xù)性的原始理念,更多地轉(zhuǎn)向數(shù)字化和人工智能(AI),以提高生產(chǎn)的效率和靈活性。

  為什么需要重新調(diào)整工業(yè)4.0

  工業(yè)4.0和智能工廠發(fā)展的所有概念都是通過提高流程效率來推動的。信息物理系統(tǒng) (CPS)、人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)就可以實現(xiàn)價值鏈所有領(lǐng)域的自動化和智能化。

  現(xiàn)在,工業(yè)4.0的理念和相關(guān)的創(chuàng)新都已基本實現(xiàn)。無論公司規(guī)模如何,更高的效率意味著更高的營業(yè)額。但投資成本和許多企業(yè)缺乏熟練工人,仍然阻礙了工業(yè)4.0技術(shù)的進(jìn)一步廣泛使用。

  另一方面,這種轉(zhuǎn)變對人們的影響始終存在一個問題:在一個大量工作由機器自動化處理的行業(yè)中,工人們處于什么位置?

  這導(dǎo)致許多工作被淘汰。根據(jù)波士頓咨詢2017年的預(yù)測,到2025年,僅在德國就有近800萬個工作崗位受到影響。其中,技術(shù)工人的比例超過60%,因此被淘汰的不僅僅是低技能工作。該研究估計,制造業(yè)工作崗位將減少約130萬個。

  這就是為什么工業(yè)5.0采用更加以人為本的方法,從而將工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與社會發(fā)展更緊密地聯(lián)系起來。

圖.現(xiàn)代化的汽車裝配廠(Istock)

  工業(yè)5.0的三大核心要素

  正如歐盟委員會闡述,工業(yè)5.0的概念并不代表一個轉(zhuǎn)折點。它有三個核心要素:以人為本,可持續(xù)性和工業(yè)彈性。這與自工業(yè)1.0以來追求提高效率、改進(jìn)質(zhì)量和降低成本的以系統(tǒng)為本的制造有本質(zhì)不同,工業(yè)5.0在歐洲社會被許多學(xué)者認(rèn)為是下一個10年的制造業(yè)關(guān)鍵性變革方向。

  核心要素#1:以人為本

  工業(yè)4.0和工業(yè)5.0之間最重要的區(qū)別是生產(chǎn)過程中人與機器之間的關(guān)系。工業(yè)5.0更像構(gòu)建了一種歐洲工業(yè)與新興社會趨勢和需求共存的方式,嘗試把公認(rèn)的機器人技術(shù)優(yōu)勢與人類先進(jìn)的批判性思考等認(rèn)知能力相結(jié)合。其技術(shù)分析模型中強調(diào)以人為本,突出人的地位,進(jìn)一步提高社會福祉。

  關(guān)于上述困境——即由于先進(jìn)的自動化和數(shù)字化而變得過時的工作,解決這個問題的常見方法是使員工的技能適應(yīng)不斷發(fā)展的技術(shù)需求。繼續(xù)教育和培訓(xùn)應(yīng)該提供必要的知識和技能。然而,工業(yè)5.0采取了不同的方法,更側(cè)重于使用技術(shù)來補充人類工作。

  由地平線2020研究和創(chuàng)新計劃資助的項目“Factory2Fit”展示了實施這種范式轉(zhuǎn)變的一種方法。該項目的目的是為靈活和適應(yīng)性強的工作環(huán)境找到適合工人與機器的解決方案,在這種環(huán)境中,可以激勵具有各種技能和興趣的制造工人完成他們的工作。該項目的結(jié)果表明,加強工人可以產(chǎn)生積極影響——無論是對生產(chǎn)力還是對他們的福祉。

  圖. 用于問題分析的增強現(xiàn)實設(shè)備(Istock)

  另一種以人為中心的改善人與機器合作的方法就是2016年提出的“操作員4.0”理念。它基于通過技術(shù)手段提高員工的技能,而不是用機器人取代他們。這種類型學(xué)可以幫助員工在生產(chǎn)過程中找到新的角色,例如用于問題分析的增強現(xiàn)實設(shè)備。

  圖. 將工人重新引入制造業(yè)循環(huán)(Istock)

  這些新技術(shù)使得歐盟強力推進(jìn)的工業(yè)5.0 轉(zhuǎn)型對于大多數(shù)制造商來說,并不是簡單的“機器換人”,而是提倡將工人重新引入制造業(yè)循環(huán),同時增加了他們與智能機器的協(xié)作,從而構(gòu)建具有富有韌性的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈。在關(guān)鍵價值鏈面臨的環(huán)境發(fā)生變化時,這種新關(guān)系使得產(chǎn)業(yè)需具備快速適應(yīng)的能力。

  核心要素#2:可持續(xù)性

  可持續(xù)性已經(jīng)是工業(yè)4.0的一個重要主題,在工業(yè)5.0的背景下,這一領(lǐng)域的重要性繼續(xù)增加。

  為了實現(xiàn)這一目標(biāo),歐盟內(nèi)部的工業(yè)生產(chǎn)是在影響日益深遠(yuǎn)的法律框架內(nèi)進(jìn)行的。畢竟,“綠色新政”是歐盟對許多工業(yè)部門、能源密集型行業(yè)仍然產(chǎn)生過多溫室氣體排放這一事實的回應(yīng)。

  歐盟出臺了更嚴(yán)格的法規(guī),最早將于2030年生效,以使工業(yè)行業(yè)更加環(huán)保,并實現(xiàn)最遲到2050年實現(xiàn)碳中和的氣候目標(biāo)。盡管在降低能源消耗方面取得了很大進(jìn)展,但在可持續(xù)性發(fā)展上仍有許多工作要做。

  工業(yè)5.0還旨在為資源消費找到解決方案。首先是關(guān)于循環(huán)經(jīng)濟的,歐盟立法已經(jīng)在這方面確定了提高二次原材料(即回收商品)的質(zhì)量和百分比的方向。僅靠技術(shù)方法不足以實現(xiàn)這一目標(biāo)。為了優(yōu)化回收周期,材料和產(chǎn)品的設(shè)計必須更加注重高效回收。

  圖. 工業(yè)5.0還旨在為資源消費找到解決方案(Istock)

  核心要素#3:彈性

  第三個核心要素是提高供應(yīng)鏈的彈性。新冠病毒大流行表明了全球供應(yīng)鏈的脆弱性。作為回應(yīng),歐盟委員會設(shè)立了“恢復(fù)和復(fù)原基金”。

  它支持歐盟成員國的工業(yè)化改革、綠色可持續(xù)發(fā)展、數(shù)字化轉(zhuǎn)型和社會責(zé)任的投資。行業(yè)本身也有許多工具來應(yīng)對甚至預(yù)測顛覆。通過大數(shù)據(jù)和復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析方法,可以實時評估潛在風(fēng)險。

  工業(yè)5.0的革命性

  工業(yè)5.0最重要的考慮因素之一是打開人與機器人之間的物理接口。工業(yè)5.0更加需要讓機器人去做那些單調(diào)、危險、臟亂差的工作,人類則是去做富有創(chuàng)造性和感興趣的工作,但機器人更能夠理解人類在工作中的意圖以及思考。這種技術(shù)人員被稱為“新領(lǐng)”,“新領(lǐng)”工人不一定要拿到四年制學(xué)位,但需要掌握新技術(shù)和軟技能,這將成為制造業(yè)的未來。

  傳統(tǒng)設(shè)備管理多采用人工預(yù)防性維護(hù)的方式,維護(hù)人員每天按部就班,做簡單枯燥的巡檢工作,一些高危場所的設(shè)備因安全因素要么因巡檢不及時存在停機風(fēng)險,要么巡檢時存在安全問題。

  與以自動化為主要特征的工業(yè)4.0不同的是,工業(yè)5.0模式的優(yōu)勢在于使定制化更具潛力,也更容易誕生全新的經(jīng)濟模式,并使工作更具創(chuàng)造性、長期性、高價值。得益于此,人們可以做一些自己最擅長的事情—— 解決問題、數(shù)據(jù)分析、為流程改進(jìn)和產(chǎn)品創(chuàng)新制定策略,以及更迅速做出明智的決策。

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