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揭秘电子设备加工厂为什么要用机器人?

  在中国海边的飞利浦电子工厂中,数以百计的工人使用特制的工具手工装配电动剃须刀,这是老式的办法。在荷兰乡村同样的一所工厂中,128台机器臂以瑜伽一般的灵活度做着相同的工作。这些带摄像头的机器臂的技艺远超最灵巧的工匠。

  其中的一台机器臂可以无休止地将两根连接线折出三个完美的弯,然后将它们穿过肉眼几乎不可见的小洞。这些机械臂的工作速度快到必须安放在封闭的玻璃罩里以看护者受伤。它们不需要休息,每天三班,每年365天。这家工厂每班总共也只有几打的员工,员工数量仅仅只是中国珠海工厂的十二分之一。

  这就是未来,新一代的机器人,其灵巧程度远超汽车业与其他重工业正在广泛使用的同类机器人,正在全世界范围内的生产和物流领域替代人工。像荷兰这里的此类工厂和苹果等消费电子巨头的外包工厂形成了鲜明的对比,这些外包工厂雇佣的是成千上万低技能的工人。

  负责管理飞利浦在荷兰的这条组装线的电子工程师BinneVisser说:有了这些机器,我们可以组装世界上任何消费产品。

  传统的电子设备组装需要大量的工人

  许多工厂主管和技术专家都声称,苹果公司也正在逐步推广飞利浦的这套方案。即使在苹果手机的制造商富士康,在继续新建厂房和雇佣几千名新工人生产智能手机的同时,也正在计划接下来的几年里安装超过一百万台机器人以补充它在中国的人工。

  富士康并未透露将有多少工人被替代,也未透露此方案实施的时间。但其董事长,郭台铭已公开赞同继续扩大使用机器人。根据新华社的报道,当今年一月谈到他那全世界超过百万的员工时,他宣称:就算是动物,即使管理一百万的动物也够让我头疼。

  机器人不断降低的成本和逐步提高的性能已经在经济学家和技术专家中重新引发了一轮关于人工工作将多快流失的争论。今年,麻省理工学院的经济学家ErikBrynjolfsson和AndrewMcAfee研究了这一快速的转变。他们在其著作《人工对机器》写道:最近的(机器人)对人类技能的替代速度和替代范围有深远的经济影响

  在他们看来,低成本自动化技术的出现预示着规模足以与上世纪农业技术革命相媲美的巨大变革。(农业革命导致)美国的农业就业人数占总劳动力的比例从当初的40%降到了如今的2%。McAfee认为,此次变革不但可以类比于农业的工业化,同样也可比肩上个世纪制造业的电气化。

  位于硅谷的消费电子产品生产设备供应商Flextronics,其自动化组装业务一直在增长。Flextronics的主管MikeDennison说:(你能说得清)究竟是哪一天电锯替代了伐木工?总有一个价格上的临界点(意为自动化设备的收益高于人工收益),而我们已经很接近这个临界点了

  但机器人技术的老手,加州格兰岱尔市的AppliedMinds公司的工业设备设计师BranFerren则认为,实现通用性的机器人装配仍然有重重障碍。我曾经天真地以为通用性机器人可以做任何事情,但你必须说服人们,而大家都可以很容易地指出毛病,我该怎么拧上散热片?或者是如何快速装上软管?这些事情对于机器人来说仍然困难。

  技术挑战之外的障碍来自于对工作不保感到焦虑的工会工人和社团。尽管亚洲不断上涨的人工和运输成本,以及对知识产权被剽窃的恐惧使部分工作正在向西方回流,但机器人地位的扶摇直上意味着这个国家能创造的就业岗位更加稀少。

  坐落于旧金山南部的米尔皮塔斯Flextronics公司经营着一座巨穴一般的太阳能电池板工厂。其大幅的旗帜上骄傲地宣称把工作和制造业带回加州(此刻,中国占据着美国太阳能电池板市场份额的一大部分,同时它也在自动化自己的工厂)

  但在这座尖端的厂房里,组装线每周7天,24小时全天运转。这里到处都是机器人,而工人则寥寥无几。所有的重物搬运和几乎所有的精密工作都由机器人完成。它们排列好太阳能电池单元并将其封装在玻璃中。而工人做的事情只是修剪多余的材料,布线,并把每块电池板用少数的紧固件固定在简单的框架中。

  制造业的此种技术进步也开始改变世界范围内其他雇佣了上百万工人的环节。其中一个就是物流业。这里的机器人可以以世界最快短跑运动员的速度储存,取出,打包货运物品,远比人工高效。对于像CS食品批发这样的公司,机器人可以立刻替代人工。CS食品批发公司是美国最大的食品杂货分销商,并已经采用了机器人技术。

  (机器人)视觉和触觉技术的快速进步使机器人能够胜任一系列广泛的手工工作。例如,波音的宽体商用喷气飞机现在就是利用高速且精确移动的大型机械实现了机体蒙皮上的自动铆接。即使有了这些机器,波音公司仍然宣称它需要找到足够的工人以制作它的新型787客机。这些机器使加工精度大大提高并且让工人更加安全。

  而在加州Earthbound农场,新近安装了四台拥有定制吸盘机械臂。它们可以迅速地将一箱箱有机莴苣堆放在货运箱里。这些机器人干活的速度比之前的工人快得多。根据Earthbound此套系统的开发商,加州普莱森顿Adept技术总裁JohnDulchinos的说法,每台机器人可以顶替二到五个之前在Earthbound的工人。美国的机器人制造商宣称,在许多领域,机器人技术已经比人工更加经济。

  去年芝加哥自动化展销会上,亚特兰大的一家名为工厂自动化系统的咨询公司的总监RonPotter向与会者提供了一份电子表格,这份表格计算出机器人将会多快为他们带来回报。例如,花费25万美元安装一套机器人生产系统以替代两名年薪5万美元的机械操作工,在接下来在系统寿命的15年间,机器的产出及成本节省可达到350万美元。

  奥巴马政府宣称这一技术转型给予了美国保持竞争力的历史性机遇。白宫科技政策办公室的副局长TomKalil称:我们将制造业留在美国的唯一办法,就是必须有更高的生产力。

  政府官员和企业主管争辩说,即使是实现了自动化的工厂,依然是宝贵的工作来源。如果美国无法在如消费电子这样的产业获得高级制造能力,它将也会丢掉产品工程和设计(的优势)。此外,机器人厂商也强调,即使会失去蓝领工作。高效制造也会在诸如设计,生产和维护组装线方面提供技能性的工作,同时,工厂所在的区域内也会有其他大量的工作需求。

  同时机器人制造商也指出他们这个行业本身也创造工作。一份由国际机器人联合会委托的报告发现,全世界的机器人制造商在工程和安装岗位上已经雇佣了15万人。但美国和欧洲在下一代生产技术上的主导地位却并非定数。我所看到的是,中国也将使用机器人技术,在这事情发生之前,我们才有机会将制造业带回(美国)

  快速组装线

  皇家飞利浦电子1939年制造了第一部电动剃须刀,于1950年在德拉赫滕这里设立了工厂。但管理这家组装厂的工程师Visser先生为之自豪的却是最新款剃须刀的成熟技术。此款剃须刀售价350美元,按照他的说法,制造的复杂程度高于智能手机。

  这条组装线由许多套在玻璃罩保护下的机器人组成。这些由AdeptTechnology制造的机器人载超过100码的工厂场地里蜿蜒游动。罩顶的摄像头引导机械臂以几乎万无一失的准头挑出各自组装所需要的零件。这些机械臂可在毫米级别的精度绕线,将和牙签一般薄的转轴配入细孔中,捡起并装配细微的塑料齿轮,卡入塑料零件。新一代的制造机器人将更具柔性且更容易调试。

  现在来看一下特斯拉汽车的厂房,这家在硅谷附件弗里蒙特的工厂最近开始生产一款奢侈轿车TeslaS。

  当这些机器人伸入一个平台更换自己的手臂以开始新的任务时,它们看起来像是怪物。自动化工厂中的许多机器人只能有一种特定功能,而在特斯拉这家新工厂,一台机器人可以做四种工作:焊接,铆接,粘合,安装零件。

  每过5分钟,就有一辆车沿着生产线停留在某个加工站点,接下来将有多达8台机器人绕着车子如同跳芭蕾舞一般忙碌着。最终这家工厂每天将生产83辆汽车,计划第一年将生产接近20000辆。而明年公司新增的越野车也将在这台生产线上生产,届时这些机器人将重新编程。

  特斯拉的厂房很小但却象征着(企业对)柔性机器人技术一次意义深远的重大尝试,它有可能成为一个工业典范。而其他企业却已经开始考虑(规模)更大的生产变革。

  现代和北汽最近在北京郊外建成了一座年产可达百万辆汽车的巨型工厂。根据美中经合集团一位今年六月拜访了此工厂的美国风险资本家PaulChau的描述,与其对手的工厂相比,这家工厂使用了更多的机器人和更少的工人。他们的机器人具有和特斯拉工厂机器人一样的柔性。

  新的库房

  纽约市北部的一家配送中心同时运行的传统和新式的物流系统向我们揭示了机器人是如何改变产品配送的方式并威胁到就业的。美国最大的杂货批发商CS通过纽伯格的这家库房向其主要的超市连锁店供货。

  旧的系统占地接近五十万平方英尺。几百名工人开着托盘搬运车和叉车昼夜不停地在货架上装货卸货。在夜间的高峰期,库房充斥着刺耳的喇叭鸣笛声和电动车疾驰噪音。头戴耳麦的工人接到电脑以四种不同的语言发出的指令,向各个食品区疾驰。

  新的系统更小,仅占库房的另外一头3万平方英尺的场地,只有少量的技师控制。他们监视下的四层笼箱中的各个平台上共分布着168台手推车大小的流浪者机器人。每台机器人都可以以每小时25英里的速度移动,几乎和奥林匹克短跑运动员一样快。

  每台流浪者都与中央电脑无线连接,接到指令后沿着通道疾驰至指定地点,取出或者放入一箱食品。机器人通过侧面向下滑出两英尺长的金属叉指搬运箱子。箱子被提起后收入机器人体内。接下来它将加速冲到钢笼箱的前端,转入一条更宽的通道,并需要开始应付交通问题20条通道,21层平台,每层平台上运行着8台机器人。

  通过这些通道,机器人轮流开入一条专门的敞开通道以将各自携带的箱子放入一台升降机上,最终成股的食品箱通过传送带被送到一台大型机器臂前。

  高达十英尺的机械臂以一个老练的超市包装工的风度和灵巧旋转排列每一个箱子,最终堆成一堆高达八英尺的立方体。复杂的软件设计的可以让机器人决定堆放箱子的顺序,这样当货物到达超市的时候,工人直接把货物上架既可获得精确的排列顺序。

  堆放的工作完成后,整堆货品会被传送到一台机器用透明塑料袋打包固定。接下来中央电脑会派来一辆叉车将打包好的货品送到货车准备运输。

  这套系统由一家位于波士顿地区的创业型公司Symbotic构造。这套机器人仓库的灵感来自于计算机设计者创造的软件算法,这种算法可将需要存入电脑硬盘数据高效组织起来。

  Symbotic的总裁JimBaum将这一新系统比作一个巨大的并行计算机。由于没有任何瓶颈,设计非常高效。机器人库房搬移食品的方式与计算机处理比特数据的方式非常相像。

  人类角色的改变

  经历了在托尔森(亚利桑那州,凤凰城市郊)十二年仓管员的工作生涯,JoshGraves已经看到了自动化系统是如何让工作更让轻松的同时也创造了新的压力和不安。他所在的这家巨型仓库为克罗格超市提供纺织品

  现年29岁的Graves先生高中一毕业就到了这家他父亲工作了三十六年的仓库工作。这份吃力的工作曾经需要抬重箱,且工作时间也曾很长。他说15个人进来,最后只会有一个坚持下来。

  现在,Graves先生开着一辆类似于小叉车的机器送取各种大小的箱子。北加州卡车司机副会长RomeAloise说,少了体力活,工伤也更少。因为电脑已经设定好了行程。现在,压力更多来自于心理上。

  Graves先生带着耳麦遵循电子声的指示在仓库中存取货物。工人称为大脑的中央电脑会提示他们的速度。而经理们对工人的行动了如指掌,精确到分钟。

  几年前,Graves先生所在的仓库安装了一套可自动存取食品箱的德国系统。这直接导致了将近20%的总劳动力,即106份工作岗位的裁减。这套新系统最初由资深的公会工人维护。接着这份工作就落入了雇佣非公会工人的德国公司手中。

  现在克罗格计划在托尔森建立一座高度自动化的仓库。而去年六十位工会工人则前往市议会前抗议这项议会还未裁定的计划。

  Graves先生告诉市里的官员:我们对使用这些机器没有意见,但请告诉克罗格我们不想在我们的城市里失去这些工作。

  还是有一些工作是机器无法胜任的:需要工人移动无法事先预知的设备且需要具备各种非重复性技能的建筑工作;需要触觉反馈的装配工作,如将玻璃纤维板装入飞机、轮船或汽车内部。或者是非常少量或多种类型的产品装配(这需要(频繁地)给机器人重新编程,非常昂贵)

  但上面的这份清单正在越来越短。

  日新月异的物流业

  在加州帕罗奥多市的一处工业园,坐落着一座朴实无华的车库,一台准备了电子眼和小型铲斗和吸盘的机器壁正在重复捡起盒子,将其丢入一条传送带上。

  它所做的,正是全世界范围内低收入工人日常做的工作。

  受限于昂贵的视觉系统和对操作环境光照的苛刻要求,老式的机器人无法做此项工作。但多亏了廉价的立体相机和软件系统,机器人可以像人类一样辨认外形,这台机器人可以快速分辨出随机放入的不规则尺寸物体。

  这台机器人使用的技术是由微软为其Xbox视频游戏而开发的Kinect体感系统衍生而来的。

  此类机器人将把自动化的触角扩展到像联邦快递和联合包裹托运这样的公司,他们现在雇佣着数万名工人做着此类工作。

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  IndustrialPerception公司是加州门洛帕克的雄心勃勃的机器人研究公司WillowGarage第一个资产分派公司。它的第一个客户很可能是一家现在雇佣着上千名工人装卸卡车的公司。这些工人平均可以在六秒钟之内搬运一个箱子。但每个箱子都超过130磅重,因此工人很容易疲劳且有时候容易伤到背部。

  若IndustrialPerception的机器人每四秒就能可靠地搬运一个箱子,那他们就能赢得这份合同。工程师自信地认为他们的机器人很快可以做得更好,每两秒钟即可搬起放下一个箱子。

  IndustrialPerception公司的创立者,机器视觉科学家GaryBradski说:我们即将改变制造业和物流业,我认为这不仅仅只是一个独立事件,它最终将像因特网一样影响深远。

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