在某種程度上(shàng)，新(xīn)一(yī)波的自動化(huà)浪潮将會由當初将機器(qì)人(rén)和自動化(huà)技術帶到工作(zuò)場(chǎng)所的那些(xiē)因素驅動：将人(rén)類工人(rén)從肮髒、枯燥乏味或者危險的工作(zuò)中解放(fàng)出來(lái)；通過排除錯誤和降低(dī)變化(huà)性提升産品質量；通過用成本更低(dī)的機器(qì)替代成本越來(lái)越高的人(rén)工，來(lái)削減制造成本。

麥肯錫咨詢公司近日發布題為(wèi)“自動化(huà)、機器(qì)人(rén)與未來(lái)工廠”的文章，稱更便宜、功能(néng)更強大、更加靈活的技術正在加速全自動化(huà)生(shēng)産設施的發展，對于企業而言，主要的挑戰将會是決定如(rú)何最好(hǎo)(hǎo)地利用它們的能(néng)力。

以下(xià)是文章主要内容：

在發那科（Fanuc）位于日本忍野村(cūn)的一(yī)家工廠，工業機器(qì)人(rén)生(shēng)産機器(qì)人(rén)，每班隻有4名員(yuán)工負責監工。在飛利浦位于荷蘭的一(yī)家電動剃須刀工廠，機器(qì)人(rén)數量達到生(shēng)産工人(rén)的14倍多，後者僅有9人(rén)。相機生(shēng)産商(shāng)佳能(néng)于2013年開始在旗下(xià)的數家工廠淘汰人(rén)類勞動力。

這(zhè)種“熄燈”生(shēng)産概念——制造活動和物料流程完全自動化(huà)處理(lǐ)——正成為(wèi)現(xiàn)代制造日益普遍的一(yī)個(gè)特性。在某種程度上(shàng)，新(xīn)一(yī)波的自動化(huà)浪潮将會由當初将機器(qì)人(rén)和自動化(huà)技術帶到工作(zuò)場(chǎng)所的那些(xiē)因素驅動：将人(rén)類工人(rén)從肮髒、枯燥乏味或者危險的工作(zuò)中解放(fàng)出來(lái)；通過排除錯誤和降低(dī)變化(huà)性提升産品質量；通過用成本更低(dī)的機器(qì)替代成本越來(lái)越高的人(rén)工，來(lái)削減制造成本。

然而，如(rú)今最先進的自動化(huà)系統擁有額外的功能(néng)，這(zhè)促使它們能(néng)夠用于原來(lái)不适合實施自動化(huà)的環境，以及在制造中創造出全新(xīn)的價值。

機器(qì)人(rén)價格下(xià)降

随着機器(qì)人(rén)生(shēng)産日益普及，機器(qì)人(rén)的成本呈現(xiàn)下(xià)降。在過去的30年裏，按實值計算(suàn)，機器(qì)人(rén)平均價格下(xià)降了(le)一(yī)半，相對于勞動力成本，它的下(xià)降幅度甚至更大。随着來(lái)自新(xīn)興經濟體(tǐ)的需求鼓勵機器(qì)人(rén)的生(shēng)産轉移到成本較低(dī)的地區，它們的價格可能(néng)将進一(yī)步下(xià)降。

人(rén)才更易獲取

擁有設計、安裝、運作(zuò)和維護機器(qì)人(rén)生(shēng)産系統所需技能(néng)的人(rén)才，也(yě)正變得更加普遍。機器(qì)人(rén)工程師曾經相當罕見，屬于雇用成本很高的專家。如(rú)今，機器(qì)人(rén)相關(guān)的學科在全球各地的學校(xiào)被教授，它們要麽是專門的課程，要麽是制造技術或者制造工程設計方面的通識教育的一(yī)部分(fēn)。軟件的可得性，比如(rú)模拟程序包和可測試機器(qì)人(rén)應用的離線編程系統，已經減少了(le)工程時(shí)間(jiān)和風(fēng)險。它也(yě)讓機器(qì)人(rén)程序編制任務(wù)變得更加簡單，成本也(yě)變得了(le)。

易于整合

計算(suàn)性能(néng)、軟件開發技術和網絡化(huà)技術的進步，提升了(le)裝配、安裝和維護機器(qì)人(rén)的速度，同時(shí)降低(dī)了(le)相關(guān)的成本。

例如(rú)，傳感器(qì)和制動器(qì)以往必須要通過終端機框、連接器(qì)和接線盒，利用專門的接線單獨連接至機器(qì)人(rén)控制器(qì)，而現(xiàn)在，它們則可以利用即插即用的技術，因此零部件利用相對簡單的網絡接線連接起來(lái)。

這(zhè)些(xiē)零部件将會自動鑒定控制系統，因此能(néng)夠大大減少設置時(shí)間(jiān)。這(zhè)些(xiē)傳感器(qì)和制動器(qì)還能(néng)夠進行自我監控，将其狀态報(bào)告給控制系統，進而輔助過程控制，收集數據進行維護，實現(xiàn)持續不斷的改進和故障排除目的。其它的标準和網絡技術同樣讓連接機器(qì)人(rén)至更加廣泛的生(shēng)産系統變得簡單明了(le)。

新(xīn)能(néng)力

機器(qì)人(rén)也(yě)在變得更加智能(néng)。早期的機器(qì)人(rén)隻會一(yī)味地遵循同一(yī)路(lù)徑，後來(lái)的叠代版本利用激光或者視(shì)覺系統來(lái)檢測零部件和材料的方向。而最新(xīn)一(yī)代的機器(qì)人(rén)則能(néng)夠整合來(lái)自不同傳感器(qì)的信息，實時(shí)調整它們的移動。

例如(rú)，這(zhè)可讓它們利用力反饋來(lái)在研磨、修邊或者抛光的應用中模拟技工操作(zuò)。它們還能(néng)夠利用更加強大的計算(suàn)機技術和大數據式分(fēn)析。舉例來(lái)說(shuō)，它們可以借助光譜分(fēn)析來(lái)一(yī)邊焊接一(yī)邊檢查焊接的質量，進而大大減少制造後所需的檢查工作(zuò)。

機器(qì)人(rén)承擔新(xīn)的角色

如(rú)今，這(zhè)些(xiē)因素正在機器(qì)人(rén)現(xiàn)已擅長的那些(xiē)應用範疇幫助提升它們的普及度，即重複性的大量生(shēng)産活動。随着用機器(qì)人(rén)自動化(huà)任務(wù)的成本和複雜度的降低(dī)，那些(xiē)已經在使用機器(qì)人(rén)的公司很可能(néng)将會更多地使用它們。然而，未來(lái)5年到10年，預計機器(qì)人(rén)在技術和經濟層面均可行的任務(wù)種類将會出現(xiàn)根本性的變化(huà)。以下(xià)是部分(fēn)案例。

1、低(dī)量生(shēng)産

編程快(kuài)速輕松的設備的内在彈性，将會大大減少機器(qì)人(rén)為(wèi)符合成本效益所需重複的特定任務(wù)的次數。這(zhè)将會降低(dī)産量門檻，讓機器(qì)人(rén)成為(wèi)年産量以數十或數百而非數千或者數十萬來(lái)計的細分(fēn)任務(wù)經濟可行的選擇。它也(yě)将讓機器(qì)人(rén)成為(wèi)小批量生(shēng)産和産品組合差異性很大的公司的可行選擇。

例如(rú)，現(xiàn)在用于航空航天的柔性履帶産品能(néng)夠利用指引其運作(zuò)的視(shì)覺系統在機身(shēn)上(shàng)“爬行”。這(zhè)種低(dī)量生(shēng)産自動化(huà)帶來(lái)的成本節約将會讓各種不同類型的企業組織受益：小企業将能(néng)夠首次用上(shàng)機器(qì)人(rén)技術，大企業可提升其産品組合的多樣性。

新(xīn)興技術可能(néng)也(yě)将進一(yī)步簡化(huà)機器(qì)人(rén)編程過程。例如(rú)，通過一(yī)系列的移動來(lái)指引教導機器(qì)人(rén)的做法已經頗為(wèi)常見，但(dàn)快(kuài)速發展的語音(yīn)識别技術意味着，不久以後給它們發出語音(yīn)指導也(yě)将成為(wèi)可能(néng)。

2、高度可變的任務(wù)

人(rén)工智能(néng)和傳感器(qì)技術的進展，将會讓機器(qì)人(rén)能(néng)夠應對任務(wù)間(jiān)更大的多變性。這(zhè)種因應所在環境的變化(huà)來(lái)調整行動的能(néng)力，将會給一(yī)些(xiē)領域帶來(lái)自動化(huà)的機會，比如(rú)高可變性的農(nóng)産品的處理(lǐ)。在日本，實驗已經證明，借助立體(tǐ)影像系統來(lái)識别水果的位置和評估它的成熟度，機器(qì)人(rén)能(néng)夠将采集草莓所需的時(shí)間(jiān)最多削減40%。

這(zhè)些(xiē)能(néng)力也(yě)将會驅動各個(gè)行業領域的質量提升。機器(qì)人(rén)将能(néng)夠在生(shēng)産期間(jiān)彌補潛在的質量問題。相關(guān)案例包括：根據兩個(gè)部件之間(jiān)的尺寸差異調整用于裝配它們的力度，或者選擇和結合尺寸不同的部件來(lái)實現(xiàn)合适的成品尺寸。

機器(qì)人(rén)生(shēng)成的數據和更好(hǎo)(hǎo)地利用它們的先進分(fēn)析技術，也(yě)将會有助于理(lǐ)解決定産品質量的根本因素。例如(rú)，如(rú)果裝配期間(jiān)高于正常水平的扭矩要求，被發現(xiàn)與未成熟産品故障有關(guān)，那在生(shēng)産期間(jiān)就(jiù)能(néng)夠調整制造程序來(lái)檢測和修複這(zhè)類問題。

3、複雜的任務(wù)

如(rú)今的通用機器(qì)人(rén)在控制它們的移動上(shàng)能(néng)夠精确到0.1毫米，機器(qì)人(rén)當前配置的重複精準度則達到0.02毫米。未來(lái)的機器(qì)人(rén)可能(néng)将會提供更高的精準度。這(zhè)種能(néng)力讓它們能(néng)夠參與日益精細的任務(wù)，比如(rú)穿針或者裝配高度複雜的電子(zǐ)設備。機器(qì)人(rén)也(yě)在變得更有協同性，現(xiàn)有的控制器(qì)能(néng)夠同時(shí)驅動數十個(gè)軸線，讓多台機器(qì)人(rén)共同進行同一(yī)項任務(wù)。

最後，先進的傳感器(qì)技術和分(fēn)析來(lái)自那些(xiē)傳感器(qì)的數據所需的計算(suàn)能(néng)力，将會讓機器(qì)人(rén)能(néng)夠承擔之前需要高技能(néng)技工來(lái)完成的任務(wù)，比如(rú)切割寶石。這(zhè)些(xiē)技術甚至可能(néng)允許展開目前完全無法展開的活動：例如(rú)，在它們被用于彌補底層材料的偏差，或者在結構表面“繪制”電子(zǐ)電路(lù)的時(shí)候，實時(shí)調整塗料的厚度或者成分(fēn)。

4、與人(rén)類共事(shì)

企業還将擁有多得多的自由餘地去決定用機器(qì)人(rén)自動化(huà)哪些(xiē)任務(wù)，決定哪些(xiē)任務(wù)人(rén)工手動進行。先進的安全系統意味着機器(qì)人(rén)能(néng)夠在人(rén)類同事(shì)旁邊承擔起新(xīn)的崗位。如(rú)果傳感器(qì)顯示存在與操作(zuò)員(yuán)發生(shēng)碰撞的風(fēng)險，機器(qì)人(rén)會自動減慢(màn)速度或者改變路(lù)徑來(lái)避免碰撞。

這(zhè)種技術可讓機器(qì)人(rén)用于原本手動的裝配線上(shàng)的個(gè)體(tǐ)任務(wù)。安全欄和聯動裝置的移除意味着運營成本會降低(dī)——對于小公司來(lái)說(shuō)是一(yī)大利好(hǎo)(hǎo)。能(néng)夠将機器(qì)人(rén)和人(rén)工共事(shì)，在二者之間(jiān)重新(xīn)分(fēn)配任務(wù)，也(yě)有助于提升生(shēng)産力，因為(wèi)它可讓企業因應需求的波動重新(xīn)平衡生(shēng)産線。

機器(qì)人(rén)能(néng)夠在人(rén)類身(shēn)邊安全運作(zuò)，也(yě)将為(wèi)環境嚴格受控的工廠車間(jiān)以外的應用打下(xià)基礎。在線零售商(shāng)和物流公司已經在它們的倉庫裏采用各種形式的機器(qì)人(rén)自動化(huà)技術。不過，試想一(yī)下(xià)，如(rú)果車載機器(qì)人(rén)能(néng)夠在物流配送車輛中預先分(fēn)類整理(lǐ)好(hǎo)(hǎo)包裹，那會給包裹配送員(yuán)帶來(lái)多大的效率提升。

5、靈活的生(shēng)産系統

自動化(huà)系統正在變得越來(lái)越靈活，越來(lái)越智能(néng)，能(néng)夠自動調整它們的行為(wèi)來(lái)最大化(huà)産能(néng)，或者最小化(huà)每單位成本。用于飲料填充和包裝線的專家系統能(néng)夠自動調整整個(gè)生(shēng)産線的速度，來(lái)适應任何屬于特定生(shēng)産批次的關(guān)鍵制約環節的活動。在自動化(huà)生(shēng)産中，專家系統能(néng)夠自動對生(shēng)産線速度作(zuò)出小幅的調整，進而提升單獨加工線的綜合平衡，最大化(huà)整個(gè)制造系統的效率。

目前在使用的機器(qì)人(rén)絕大多數仍能(néng)夠在高速的大量生(shēng)産應用中運作(zuò)，而最先進的系統則能(néng)夠在工作(zuò)狀态中進行調整，在不同的生(shēng)産類型中進行無縫切換，無需停下(xià)來(lái)更改程序或者重新(xīn)配置作(zuò)業工具。許多現(xiàn)有的新(xīn)興生(shēng)産技術，從計算(suàn)機數控切割到3D打印，無需變換工具就(jiù)能(néng)調整零部件的結構，因此可以生(shēng)産不同批量大小的産品。

例如(rú)，工業零部件制造商(shāng)利用來(lái)自無線射頻識别（RFID）标簽的實時(shí)通信功能(néng)，來(lái)調整零部件的形狀，迎合不同型号的需求。

用自動導引車系統（AGVs）替代固定的輸送系統，甚至可讓工廠在不同的工作(zuò)站(zhàn)之間(jiān)無縫重新(xīn)配置産品和零部件的流動，讓處理(lǐ)步驟完全不同的制造工序能(néng)夠以全自動化(huà)的方式完成。這(zhè)種靈活性帶來(lái)了(le)一(yī)系列的益處：縮短投産準備階段，讓供給和需求之間(jiān)的聯系更加緊密，加速新(xīn)産品的推出，簡化(huà)高度定制化(huà)産品的制造。

做出正确的自動化(huà)決策

随着這(zhè)麽大的技術潛力變得觸手可及，企業要如(rú)何作(zuò)出最佳自動化(huà)戰略決策呢(ne)？企業很容易會因為(wèi)自動化(huà)本身(shēn)而忘乎所以，但(dàn)這(zhè)幾乎總是會造成不如(rú)意的項目，如(rú)成本太高，實施時(shí)間(jiān)過長，且無法實現(xiàn)企業的商(shāng)業目标。

成功的自動化(huà)戰略需要多個(gè)層面的良好(hǎo)(hǎo)決策。企業必須要選擇自動化(huà)哪些(xiē)活動，使用什(shén)麽級别的自動化(huà)技術（從簡單的可編程序邏輯控制器(qì)，到由傳感器(qì)和智能(néng)自适應算(suàn)法引導的高端機器(qì)人(rén)，采用哪些(xiē)技術。在每一(yī)個(gè)這(zhè)樣的層級上(shàng)，企業都應當确保它們的計劃符合以下(xià)的标準。

• 自動化(huà)戰略必須符合商(shāng)業和運營戰略。如(rú)上(shàng)所述，自動化(huà)能(néng)夠實現(xiàn)四個(gè)主要目的：提升工人(rén)的安全性，降低(dī)成本，提高質量，強化(huà)彈性。運用的好(hǎo)(hǎo)的話(huà)，自動化(huà)技術可在所有的這(zhè)些(xiē)方面都帶來(lái)提升，但(dàn)具體(tǐ)會帶來(lái)怎樣的成效可能(néng)因不同的技術和策略而異。對于任何一(yī)家企業組織而言，對于自動化(huà)戰略的權衡将取決于它的整體(tǐ)運營戰略和它的商(shāng)業目标。

• 實施自動化(huà)項目必須要先從清晰地理(lǐ)解問題着手。同樣重要的一(yī)點是，這(zhè)包括自動化(huà)是合适的解決方案的理(lǐ)由。每一(yī)個(gè)項目都應當能(néng)夠鑒别自動化(huà)能(néng)夠如(rú)何、能(néng)夠在哪些(xiē)地方帶來(lái)改進，展現(xiàn)這(zhè)些(xiē)改進如(rú)何與企業的整體(tǐ)戰略聯系起來(lái)。

• 自動化(huà)必須要顯現(xiàn)出清晰的投資回報(bào)。企業，尤其是大企業，不應在它們的自動化(huà)投資上(shàng)作(zuò)出過分(fēn)的規定，過分(fēn)複雜化(huà)，以及超支。選擇适當的自動化(huà)複雜等級來(lái)迎合現(xiàn)在和可預見未來(lái)的需求，需要深刻理(lǐ)解企業的工序和制造系統。

平台化(huà)與整合

在最大化(huà)資本投資回報(bào)率和減少新(xīn)産品從設計到全規模生(shēng)産所需的時(shí)間(jiān)上(shàng)，企業正面臨越來(lái)越大的壓力。打造僅适用于單條産品線的自動化(huà)系統，與那兩個(gè)目标背道而馳，它在設備設計、采購(gòu)和調試上(shàng)需要反複、漫長且昂貴的周期。更好(hǎo)(hǎo)的做法是結合使用能(néng)夠輕易改動和适配的生(shēng)産系統、生(shēng)産線和工廠。

正當平台化(huà)和模塊化(huà)戰略簡化(huà)了(le)管理(lǐ)複雜産品組合的過程，降低(dī)了(le)相關(guān)成本，對于在自動化(huà)戰略中尋求最大化(huà)靈活性和規模效益的制造商(shāng)來(lái)說(shuō)，平台策略也(yě)将日益重要。

流程平台，比如(rú)配備焊接槍、電源和電子(zǐ)控制裝置的機器(qì)人(rén)手臂，能(néng)夠标準化(huà)，能(néng)夠應用于和重複用于多種應用，簡化(huà)編程、維護和産品支持的過程。

自動化(huà)系統還将需要高度整合至企業組織的其它系統。那種整合始于工廠車間(jiān)的機器(qì)之間(jiān)的通訊，得益于現(xiàn)代工業網絡化(huà)技術，該整合已經變得更加簡單。但(dàn)它也(yě)應當延伸到企業的其它運作(zuò)方面。與計算(suàn)機輔助設計、計算(suàn)機集成工程和企業資源規劃系統的直接整合，将會加速新(xīn)制造配置的設計和部署，讓靈活的系統能(néng)夠接近于實時(shí)響應需求或者材料可用性的變化(huà)。過程變量和制造績效方面的數據将被記錄下(xià)來(lái)，用于質量保證目的，以及用于幫助改進設計，帶來(lái)更好(hǎo)(hǎo)的未來(lái)産品。

整合工作(zuò)也(yě)将延伸到工廠以外。企業将不僅僅需要與客戶和供應商(shāng)保持緊密的合作(zuò)和無縫的信息交換；它們還将需要與工藝設備的制造商(shāng)建立這(zhè)種關(guān)系，因為(wèi)後者将趨向于掌握很多完善自動化(huà)系統運作(zuò)所需的專有知識和知識産權。得益于開放(fàng)架構和網絡化(huà)協議(yì)的可得性，這(zhè)種整合所需的技術正變得日益易得，但(dàn)企業還需要作(zuò)出文化(huà)、管理(lǐ)流程和思維定式方面的變化(huà)，來(lái)平衡成本、效益和風(fēng)險。

更便宜、更智能(néng)、更能(néng)适應的自動化(huà)系統，已經在以各種不同的方式改變制造業。該技術将變得更容易實施，但(dàn)商(shāng)業決策可不會那麽容易實施。為(wèi)了(le)掌握這(zhè)些(xiē)新(xīn)系統帶來(lái)的種種機會的價值，企業将需要采取全面的系統化(huà)策略，需要調整它們的自動化(huà)戰略來(lái)使得它們符合現(xiàn)在和未來(lái)的商(shāng)業需求。