新一代機器人取代制造業(yè)的工人
2012-10-23 11:04:05 來源:大比特商務網(wǎng) 點擊:1611
摘要: 新一代機器人比汽車制造商和其他重工業(yè)生產(chǎn)商目前普遍采用的機器人要嫻熟得多。它們正在世界各地取代制造業(yè)和配送行業(yè)的工人。荷蘭這樣的工廠與蘋果公司和其他一些家用電子電器巨頭形成了鮮明的對照,那些公司雇傭成千上萬的低技能工人。
許多汽車生產(chǎn)線上的機器人只能從事單一工種,新一代的機器人已經(jīng)可以包辦焊接、鉚接、粘接,及安裝零部件的四項工作。
一只機器臂不停地在兩條連接線上做出三道完美的彎,然后將它們穿進肉眼幾乎看不見的小孔中。這些機器臂飛快地運行,為了不傷及管理它們的人,需把它們放在玻璃柜子中。它們每天三班、一年365天不停地工作,不需要茶歇。
總共算下來,這家工廠每班有幾十名工人,是中國珠海那家工廠的約十分之一。
這才是未來。新一代機器人比汽車制造商和其他重工業(yè)生產(chǎn)商目前普遍采用的機器人要嫻熟得多。它們正在世界各地取代制造業(yè)和配送行業(yè)的工人。荷蘭這樣的工廠與蘋果公司和其他一些家用電子電器巨頭形成了鮮明的對照,那些公司雇傭成千上萬的低技能工人。
負責飛利浦德拉赫騰生產(chǎn)線的電氣工程師賓內(nèi)·菲瑟(Binne Visser)說,“有了這些機器,我們可以制造世界上任何的消費者用設(shè)備”。
許多行業(yè)高管和技術(shù)專家稱,飛利浦的做法將會超過蘋果的而處于領(lǐng)先地位。即便是蘋果iPhone的制造商富士康,在繼續(xù)興建新工廠、雇傭上千名新工人來生產(chǎn)智能手機的同時,也計劃在未來幾年內(nèi)安裝100多萬個機器人以增補其在中國的勞動力。
富士康沒有披露有多少工人將被取代,也沒有說何時取代。但董事長郭臺銘已經(jīng)公開表示支持使用更多的機器人。根據(jù)官方的新華社報道,今年1月,談到自己全世界100多萬名員工的時候,他說,“人類也是動物,如何管理這100萬動物讓我很是頭疼?!?/P>
機器人日益下降的成本和不斷增加的精密度,在經(jīng)濟學家和技術(shù)專家中引發(fā)了新一輪的辯論:人類工作崗位消失的速度將會有多快。今年,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)的經(jīng)濟學家埃里克·布林約爾松(Erik Brynjolfsson) 和安德魯·麥卡菲(Andrew McAfee)為轉(zhuǎn)變會迅速發(fā)生提出論據(jù)。在他們合著的《與機器賽跑》(Race Against the Machine)一書中寫道,“這種對人類技能蠶食的速度和規(guī)模是比較近期的,將帶來深遠的經(jīng)濟影響?!?/P>
在他們看來,低成本自動化的到來所預示的變革,與上個世紀農(nóng)業(yè)技術(shù)革命帶來的變化規(guī)模類似。那次變革使美國從事農(nóng)業(yè)的人數(shù)從勞動力人口的40%降低到如今的約2%。麥卡菲說,新的變化不僅類似于農(nóng)業(yè)的工業(yè)化,而且類似于上個世紀制造業(yè)的電氣化。
偉創(chuàng)力公司(Flextronics)高管邁克·丹尼森(Mike Dennison)問,“在什么情況下電鋸會取代保羅·班揚(Paul Bunyan,傳說中的伐木巨人,譯注)?”偉創(chuàng)力是一家總部在硅谷的消費者電子產(chǎn)品制造商,正在其組裝工作中越來越多地采用自動化操作。“總有一個價格點。我們現(xiàn)在非常接近這一點了?!?/P>
但資深機器人專家、位于加利福尼亞州格倫代爾的應用思維公司(Applied Minds)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計師布蘭·費倫(Bran Ferren)爭辯道,通用組裝機器人仍很遙遠,這個夢想的實現(xiàn)仍面臨巨大的障礙。他說,“我早年曾對能干任何事的通用機器人有天真的幻想。但你還是需要有人在旁邊。人很擅長想出辦法,怎樣把散熱器回旋地插進去、如何把軟管套上。這些事對機器人來說還很難做?!?/P>
除了技術(shù)障礙,還有來自工會成員和社區(qū)的阻力,他們擔心失去工作。盡管由于亞洲勞動力和運輸成本上升,加上對知識產(chǎn)權(quán)被剽竊的擔憂,使一些工作機會正返回西方國家,但是機器人的增加意味著美國創(chuàng)造的就業(yè)崗位也許比預想的少。
以偉創(chuàng)力在舊金山南部米爾皮塔斯的巨型太陽能組件廠為例。碩大的標語牌上宣稱“將就業(yè)崗位和制造業(yè)帶回加利福尼亞!”(目前美國使用的大部分太陽能組件由中國制造,而中國也正在進行工業(yè)自動化。)
但在這家最先進的廠房里,組裝線每周7天、每天24小時地運行著,機器人隨處可見,工人卻寥寥無幾。所有的笨重工作以及絕大部分的精細活都由機器人完成。機器人將太陽能電池排列起來,然后用玻璃封裝。工人只有少量的事做,比如裁剪掉多余材料、穿引導線、以及用幾個螺絲釘把每塊太陽能組件的簡單框架固定住。
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制造業(yè)的這種進步也開始在改變世界各地其他雇傭大量勞動力的行業(yè)。其中一個是配送行業(yè),機器人能以世界短跑冠軍的數(shù)度將貨物存放、取出、或包裝起來已備運輸,大大高于人的工作效率。美國最大的食品雜貨分銷商C & S Wholesale Grocers已經(jīng)開始用機器人技術(shù),機器人在不久的將來可能取代這類公司的工人。
視覺與觸覺技術(shù)的快速改進,正在使大量的手工作業(yè)變?yōu)闄C器人可以勝任的工作。比如,波音公司的寬體商用噴氣式飛機,現(xiàn)在可以用在飛機外殼之上快速而準確移動的巨型機器自動鉚接。雖然用了這些機器,波音稱制造其全新的787飛機的人手仍然不夠。更確切地說,機器的作用是大幅提高精密度,并使工作環(huán)境更安全。
在加利福尼亞州的鄉(xiāng)土農(nóng)場公司(Earthbound Farms),新安裝的四只機器臂,用特制吸盤將裝有有機生菜的塑料盒快速地放入裝運箱。機器臂比被它們替代的人的操作速度快得多。該農(nóng)場用的機器臂是由位于加利福尼亞州普萊森頓的熟練技術(shù)(Adept Technology)公司研制的。據(jù)該公司首席執(zhí)行官、工程師約翰·杜爾奇諾斯(John Dulchinos)說,每個機器臂取代了2至5名農(nóng)場工人。
美國的機器人生產(chǎn)商稱,在很多應用中,機器人已經(jīng)比人的成本要低。
去年在芝加哥舉行的一個自動化貿(mào)易博覽會上,羅恩·波特(Ron Potter)給參會人員發(fā)了電子數(shù)據(jù)表格,用來計算機器人的投資回報期。波特是位于亞特蘭大的一個名為工廠自動化系統(tǒng)(Factory Automation Systems)咨詢公司的機器人技術(shù)主管。
表中有這樣一個例子:一個機器人制造系統(tǒng)的初始成本是25萬美元,替代了兩名機器操作工人,他們每人年薪5萬美元。在系統(tǒng)15年的生命周期里,機器人通過取代人工和提高生產(chǎn)率能節(jié)省350萬美元的開銷。
奧巴馬政府說,這種技術(shù)革新對保持美國競爭力來說,是一個歷史性的機會。白宮科技政策辦公室(White House Office of Science and Technology Policy)副主任湯姆·卡利爾(Tom Kalil)說,“提高生產(chǎn)率是將制造業(yè)留在美國的必由之路”。
政府官員和工業(yè)高管指出,即使工廠實現(xiàn)了自動化,它們?nèi)詫⑹翘峁┚蜆I(yè)機會的寶貴資源。如果美國不在消費電子產(chǎn)品等行業(yè)中力爭高端制造,就有可能同時喪失產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計的能力。此外,機器人行業(yè)的高管說,盡管高效的制造業(yè)會導致藍領(lǐng)工作崗位的減少,但能創(chuàng)造包括設(shè)計、操作、和維護生產(chǎn)線的熟練工種,還能為這些工廠所在社區(qū)創(chuàng)造其他的工作機會。
機器人制造商指出,它們行業(yè)本身也創(chuàng)造就業(yè)機會。國際機器人聯(lián)合會(International Federation of Robotics)去年委托他人做的一份調(diào)研指出,全球范圍內(nèi)已有15萬人受雇于機器人制造業(yè),從事設(shè)計和組裝工作。
但美國和歐洲是否能在下一代制造業(yè)中占主導地位還遠沒有確定。
飛利浦首席執(zhí)行官萬豪敦(Frans van Houten)說,“我看到的是中國人也將使用機器人。讓制造業(yè)重返西方的機會窗口,是在中國人用機器人之前。”
更快的裝配線
皇家飛利浦電子公司1939年開始生產(chǎn)第一批電動剃須刀,1950年在德拉赫騰建廠。但管理裝配線的工程師菲瑟對最新剃須刀的高精尖程度深感自豪。他說這些售價高達350美元的剃須刀的制造比智能手機還復雜得多。
這里的裝配線由十幾個玻璃柜子組成,里面裝著熟練技術(shù)公司制造的機器臂,玻璃柜組成一條在工廠地面上婉轉(zhuǎn)延伸近百米的長龍。柜子頂端的視頻攝像頭幾乎不偏不倚地引導這些機器臂拿起需要組裝零件。機器臂彎曲導線的精度達到毫米級,把牙簽大小的轉(zhuǎn)軸插入微孔中,拿起微型塑料齒輪將其放入齒輪箱,并且將小的塑料部件置入適當?shù)奈恢谩?/P>
下一代的制造業(yè)機器人不僅將更靈活,還將更易調(diào)整。
以特斯拉汽車公司(Tesla Motors)的工廠為例。該工廠最近開始在位于硅谷邊緣的加利福尼亞州弗里蒙特生產(chǎn)Tesla S型豪華轎車。
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廠房的一大半大門緊鎖,被戲稱為“黑暗帝國”。里面依然放置著一條已經(jīng)廢棄的豐田卡羅拉(Toyota Corolla) 的舊裝配線,一大群工人曾在這條裝配線上工作,每年生產(chǎn)50萬輛汽車。
與之形成鮮明對照的是Tesla的生產(chǎn)線,這里燈火輝煌,快速移動的機器人刷成明快的特斯拉招牌紅色,每個機器人有一條多關(guān)節(jié)的單臂。大多數(shù)機器人2米多至3米高,有點像嚇人的“終結(jié)者”。
當這些機器臂伸到一個平臺上、換個“手”來完成一項不同任務時,雖然看上去怪怪的,但卻很象一個人。許多汽車制造廠的機器人只能從事單一工種,但在特斯拉的新工廠,一個機器人能最多完成四項任務:焊接、鉚接、粘接,以及安裝零部件。
每輛車在裝配線的各個工位停留只有五分鐘,多達八個機器人圍繞著它像跳芭蕾舞似地施展才華。最終,這家工廠每天可生產(chǎn)多達83輛汽車,其第一年的計劃產(chǎn)量大約是20萬輛。公司明年將增加一款運動型多用途車,只要將機器人重新編程,就可以在同一條裝配線上生產(chǎn)。
雖然特斯拉工廠的規(guī)模很小,但它所代表的,是對靈活機器人生產(chǎn)投下的一大賭注,它可能成為汽車行業(yè)的一種模式。其他一些企業(yè)已經(jīng)開始了更宏大的設(shè)想。
美國中經(jīng)合集團(WI Harper)的風險投資人周微曦(Paul Chau)說,現(xiàn)代(Hyundai)和北京汽車(Beijing Motors)最近在北京郊外合建了一座年產(chǎn)量達100萬輛的龐大工廠。與競爭者的大工廠相比,它采用了更多的機器人和更少的人力,具備特斯拉工廠同樣的靈活度。周微曦于6月參觀了這家工廠。
新型倉庫
在紐約市北部的一個配送中心,傳統(tǒng)的和極其現(xiàn)代的系統(tǒng)并排工作,顯示出機器人在如何改變產(chǎn)品配送方式的同時,威脅到人類的就業(yè)。從這家位于紐堡的倉庫,美國最大的食品雜貨批發(fā)商C & S為一家大型連鎖超市供貨。
老系統(tǒng)占地近5萬平方米。幾百人駕駛著托盤搬運車和叉車從貨架上晝夜不停地上貨下貨。晚間高峰時期,倉庫里充滿刺耳的蜂鳴聲,到處是飛奔的電動車,它們在頭戴耳機的工人們操作下,被能說四種語言的電腦引向裝滿食物的箱子。
位于倉庫遠端的新系統(tǒng)則小得多,占地僅3千平方米,由區(qū)區(qū)十幾名技術(shù)員操控。他們看管的是一個四層樓高的多層籠子,每層有 168個微型賽車大小的“漫游者”機器人。每個機器人的速度可達每小時40公里,幾乎與奧運會的短跑運動員一樣快。
每個漫游者都與中央計算機無線連接,接受指令后沿貨架通道賽跑般到達目的地,將一箱食物取出,或者送入指定地點存放。機器人從其側(cè)面伸出約半米長的金屬手指,插入食品箱下方,抬起后拉入懷中,這樣就將其拿住。然后機器人加速跑至鐵架前端的寬敞通道中,在這個通道中,它必須能應付擁擠的交通,因為籠子的每層有8個活躍的機器人,整個籠子寬20排貨架、高為21層。
從貨架通道中出來,機器人依次等待輪到它們開入一個特制的開放通道的機會,進入通道后它們把食品箱裝到一個升降機上,升降機把食品箱川流不息地送到傳送帶上,最終送入一個大型機器臂。
這個機器臂高約3米,擁有熟練超市裝袋工的從容和靈巧,扭轉(zhuǎn)翻動著每個食品箱,最終把它們堆成一個2.4米見方的立方體。操縱這個系統(tǒng)的軟件相當復雜,能確定哪個機器人應該先裝運哪個箱子,所以貨物按訂單運到超市時,工人們能按照貨物上架的準確順序取出食品箱。
機器臂的工作完成后,貨箱形成的立方體被運送至包裝機用透明塑料膜包起來。然后在計算機的召喚下,一名叉車司機來將立方體運送到卡車上,以便發(fā)貨。
這個機器人操縱的倉庫是由波士頓地區(qū)的創(chuàng)業(yè)公司Symbotic建造的,其計算機設(shè)計人員的靈感來自于他們曾創(chuàng)造的軟件算法,該算法能高效地組織儲存在計算機硬盤中數(shù)據(jù)。
Symbotic的首席執(zhí)行官吉姆·鮑姆(Jim Baum) 將這個新系統(tǒng)比作一個大型并行計算機。該設(shè)計之所以效率高是因為它沒有瓶頸。食品箱在自動化倉庫中的運行就像數(shù)字比特在計算機中的處理過程。
人類角色的變化
喬希·格雷夫斯(Josh Graves)在亞利桑那州菲尼克斯市郊的托爾森已經(jīng)當了十年倉庫工。他見證了自動化系統(tǒng)讓工作變得輕松的同時,也帶來了新壓力和不安全感。他工作的這家巨型倉庫為克羅格超市(Kroger)配送干貨。
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格雷夫斯現(xiàn)年29歲,中學剛畢業(yè)就進入這家父親工作了30年的倉庫。這份工作要求嚴苛,需要搬運沉重的貨箱,工作時間也很長。“他們招來的15個人中,只有一個能干下去,”他說。
如今,格雷夫斯操控著一輛類似叉車的小型機器,能夠存放和取出各種尺寸的貨箱。美國貨車司機工會(Teamsters)北加州地區(qū)的副主席羅梅·阿洛伊斯(Rome Aloise)說,由于這種工人的體力勞動減少,工傷也變少了。但由于計算機決定了工作速度,現(xiàn)在的壓力更多是心理上的。
格雷夫斯帶著耳機,在計算機模擬聲音的指揮下,到倉庫的各個位置取出或存放貨物。一個被工人們稱之為“大腦”的中央計算機決定著他們工作的速度。經(jīng)理們確切地知道工人們在做什么,精確到分鐘。
幾年前,格雷夫斯工作的倉庫安裝了一套德國系統(tǒng)來自動存放和取出食物箱。這導致了106個工人失業(yè),約占所有勞動力的20%。開始時,新系統(tǒng)由高年資的工會工人來維護。后來維護工作落到那家德國公司手里,而他們雇用的是非工會成員。
克羅格現(xiàn)在計劃在托爾森建造一個高度自動化的倉庫。去年,六名工會工人去市議會表達了對計劃的反對。市里還沒有對計劃進行裁決。
格雷夫斯對市里的官員說,“我們對引進機器沒有意見。但請告訴克羅格,我們不想讓這些就業(yè)崗位從我們的城市流失?!?/P>
有些工作仍是自動化力所不及的:一些建筑工作要求工人們能應對不可預料的情況,并完成各種非重復性操作;一些組裝工作要求有觸覺反饋,比如安裝飛機、輪船和汽車內(nèi)的玻璃纖維板;還有一些組裝工作,所制造的產(chǎn)品數(shù)量有限,或者每種產(chǎn)品有許多不同的版本,這就需要對機器人進行成本昂貴的重新編程。
但這類工作的清單正變得越來越短。
改進配送業(yè)
在加利福尼亞州帕洛阿爾托的一個工業(yè)區(qū)中,有一個簡陋的車庫,一個裝備了幾個電子“眼”、一個小鏟子和幾個吸盤的機器人正反復撿起箱子,并將它們放上傳送帶。
它干的正是世界各地低薪工人每天在做的工作。
老一代的機器人不能干這種活,因為計算機視覺系統(tǒng)造價昂貴,而且僅限于在嚴格受控的環(huán)境中工作,需要有恰到好處的照明。但由于有了能像人類一樣輕松地看出形狀的廉價立體相機和軟件系統(tǒng),機器人也能迅速地識別隨意放置的形狀不規(guī)則的物體了。
這個機器人采用了微軟公司(Microsoft)開發(fā)的技術(shù),也就是用于Xbox視頻游戲機的Kinect運動感知系統(tǒng)。
這種機器人將使自動化進入聯(lián)邦快遞(Federal Express)和UPS(United Parcel Service)一類公司成為可能,他們目前雇用了成千上萬的工人來做類似的工作。
該機器人技術(shù)背后,是一家名為工業(yè)知覺公司(Industrial Perception Inc.)的創(chuàng)業(yè)公司,是位于加利福尼亞州門洛帕克的、雄心勃勃的機器人研究機構(gòu)柳樹車庫(Willow Garage)派生出來的首家公司。他們的第一家潛在客戶可能會是如今雇用成千上萬工人裝卸卡車的公司。工人們可以平均每六秒搬一個貨箱,但由于每個貨箱重達60公斤,工人很容易疲勞,有時還會導致他們的腰受傷。
工業(yè)知覺的機器人如果能可靠地每4秒鐘搬運一個貨箱,它就能贏得合同。工程師們自信地認為機器人的表現(xiàn)很快就能大幅提升,只需一秒就能抬起并放下一個貨箱。
工業(yè)知覺的創(chuàng)始人、機器視覺科學家加里·布拉德斯基(Gary Bradski)說,“我們正處在全盤改變制造業(yè)和配送業(yè)的轉(zhuǎn)折點上。我認為,這一轉(zhuǎn)變雖然看上去不起眼,但最終會產(chǎn)生與互聯(lián)網(wǎng)同樣巨大的影響?!?/P>
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當電機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展按下“加速鍵”,每一次技術(shù)的突破都可能重塑行業(yè)格局。在追求技術(shù)升級的過程中,亟需一場行業(yè)盛會,匯聚前沿技術(shù)與創(chuàng)新理念,助力企業(yè)破局。
TI單線對以太網(wǎng)(SPE)PHY可以解決這些難題并簡化系統(tǒng)架構(gòu),以實現(xiàn)人形機器人的無縫運動執(zhí)行。
本應用簡報探討了毫米波(mmWave)雷達傳感器在導航、識別以及將雷達與攝像頭傳感器集成方面的優(yōu)勢,從而實現(xiàn)人形機器人中的傳感器融合。
制造業(yè)和服務行業(yè)對更高自動化水平的需求不斷增長,推動了人形機器人的開發(fā)。
與傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)相比,人形機器人的伺服系統(tǒng)具有更高的控制精度、尺寸和散熱要求。本文介紹了GaN(氮化鎵)技術(shù)在電機驅(qū)動器中的各種優(yōu)勢,并展示了GaN如何幫助解決人形機器人中伺服系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)。
在全球工業(yè)?4.0 浪潮奔涌向前,智能制造加速變革的大趨勢下,電機作為工業(yè)自動化的核心 “心臟”,其技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級的步伐愈發(fā)關(guān)鍵。
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