工業5.0：為何是下一個10年的制造業關鍵性變革方向?
http://www.199rrr.com 2023-01-11 15:51 來源：設備工程
近年來，全球經濟發展面臨下行壓力，世界各國重新認識到制造業在拉動經濟增長、創造就業機會等方面的作用。歐洲在這種壓力下提出了全新的工業5.0發展概念，試圖重振制造業并再次引領全球工業發展潮流。
什么是“工業5.0”？
“工業4.0”一詞首提至今已有10多年，隨之而來的是智能制造、數字化轉型和工業互聯網的出現和快速發展。現在，隨著“工業5.0”的到來，工業生產的下一階段已經到來。
根據歐盟委員會的說法，與工業4.0相比，工業5.0意味著范式轉變。工業5.0源于工業4.0，但并非簡單延續，而是更加注重社會和生態價值：其要求工業生產必須尊重和保護地球生態，將工人的利益置于生產過程的中心位置，進而使工業可以實現就業和增長以外的社會目標，成為社會穩定和繁榮的基石。
所以，關鍵問題在于未來技術如何與社會和環境更緊密地聯系在一起。根據歐盟委員會的說法，工業4.0的發展越來越偏離社會平等和可持續性的原始理念，更多地轉向數字化和人工智能（AI），以提高生產的效率和靈活性。
為什么需要重新調整工業4.0
工業4.0和智能工廠發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 （CPS）、人工智能、大數據、工業互聯和工業物聯網就可以實現價值鏈所有領域的自動化和智能化。
現在，工業4.0的理念和相關的創新都已基本實現。無論公司規模如何，更高的效率意味著更高的營業額。但投資成本和許多企業缺乏熟練工人，仍然阻礙了工業4.0技術的進一步廣泛使用。
另一方面，這種轉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中，工人們處于什么位置？
這導致許多工作被淘汰。根據波士頓咨詢2017年的預測，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，制造業工作崗位將減少約130萬個。
這就是為什么工業5.0采用更加以人為本的方法，從而將工業的數字化轉型與社會發展更緊密地聯系起來。
圖.現代化的汽車裝配廠(Istock）
工業5.0的三大核心要素
正如歐盟委員會闡述，工業5.0的概念并不代表一個轉折點。它有三個核心要素：以人為本，可持續性和工業彈性。這與自工業1.0以來追求提高效率、改進質量和降低成本的以系統為本的制造有本質不同，工業5.0在歐洲社會被許多學者認為是下一個10年的制造業關鍵性變革方向。
核心要素#1：以人為本
工業4.0和工業5.0之間最重要的區別是生產過程中人與機器之間的關系。工業5.0更像構建了一種歐洲工業與新興社會趨勢和需求共存的方式，嘗試把公認的機器人技術優勢與人類先進的批判性思考等認知能力相結合。其技術分析模型中強調以人為本，突出人的地位，進一步提高社會福祉。
關于上述困境——即由于先進的自動化和數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不斷發展的技術需求。繼續教育和培訓應該提供必要的知識和技能。然而，工業5.0采取了不同的方法，更側重于使用技術來補充人類工作。
由地平線2020研究和創新計劃資助的項目“Factory2Fit”展示了實施這種范式轉變的一種方法。該項目的目的是為靈活和適應性強的工作環境找到適合工人與機器的解決方案，在這種環境中，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。該項目的結果表明，加強工人可以產生積極影響——無論是對生產力還是對他們的福祉。
圖. 用于問題分析的增強現實設備(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。這種類型學可以幫助員工在生產過程中找到新的角色，例如用于問題分析的增強現實設備。
圖. 將工人重新引入制造業循環(Istock）
這些新技術使得歐盟強力推進的工業5.0 轉型對于大多數制造商來說，并不是簡單的“機器換人”，而是提倡將工人重新引入制造業循環，同時增加了他們與智能機器的協作，從而構建具有富有韌性的產業鏈供應鏈。在關鍵價值鏈面臨的環境發生變化時，這種新關系使得產業需具備快速適應的能力。
核心要素#2：可持續性
可持續性已經是工業4.0的一個重要主題，在工業5.0的背景下，這一領域的重要性繼續增加。
為了實現這一目標，歐盟內部的工業生產是在影響日益深遠的法律框架內進行的。畢竟，“綠色新政”是歐盟對許多工業部門、能源密集型行業仍然產生過多溫室氣體排放這一事實的回應。
歐盟出臺了更嚴格的法規，最早將于2030年生效，以使工業行業更加環保，并實現最遲到2050年實現碳中和的氣候目標。盡管在降低能源消耗方面取得了很大進展，但在可持續性發展上仍有許多工作要做。
工業5.0還旨在為資源消費找到解決方案。首先是關于循環經濟的，歐盟立法已經在這方面確定了提高二次原材料（即回收商品）的質量和百分比的方向。僅靠技術方法不足以實現這一目標。為了優化回收周期，材料和產品的設計必須更加注重高效回收。
圖. 工業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鏈的彈性。新冠病毒大流行表明了全球供應鏈的脆弱性。作為回應，歐盟委員會設立了“恢復和復原基金”。
它支持歐盟成員國的工業化改革、綠色可持續發展、數字化轉型和社會責任的投資。行業本身也有許多工具來應對甚至預測顛覆。通過大數據和復雜的數據分析方法，可以實時評估潛在風險。
工業5.0的革命性
工業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5.0更加需要讓機器人去做那些單調、危險、臟亂差的工作，人類則是去做富有創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。這種技術人員被稱為“新領”，“新領”工人不一定要拿到四年制學位，但需要掌握新技術和軟技能，這將成為制造業的未來。
傳統設備管理多采用人工預防性維護的方式，維護人員每天按部就班，做簡單枯燥的巡檢工作，一些高危場所的設備因安全因素要么因巡檢不及時存在停機風險，要么巡檢時存在安全問題。
與以自動化為主要特征的工業4.0不同的是，工業5.0模式的優勢在于使定制化更具潛力，也更容易誕生全新的經濟模式，并使工作更具創造性、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、數據分析、為流程改進和產品創新制定策略，以及更迅速做出明智的決策。
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