最新資訊
LATEST NEWS
LATEST NEWS
智能制造典型場景是智能工廠的基本組成單元,為指導(dǎo)企業(yè)掌握工信部《智能工廠梯度培育行動》涉及的40個智能制造典型場景的核心思想,現(xiàn)對每個典型場景進行解讀。智能制造典型場景參考指引(2025年版)原文,生產(chǎn)作業(yè)-人機協(xié)同作業(yè):面向產(chǎn)品加工、裝配、包裝及設(shè)備巡檢、維護等業(yè)務(wù)活動,針對傳統(tǒng)生產(chǎn)方式作業(yè)效率低、勞動強度大等問題,部署協(xié)作機器人、巡檢機器人、智能穿戴設(shè)備等智能制造裝備,構(gòu)建人機協(xié)同作業(yè)單元和管控系統(tǒng),應(yīng)用視覺識別、具身智能、自主規(guī)劃和安全保護等技術(shù),實現(xiàn)加工、裝配、包裝、巡檢等過程人機高效協(xié)同。
人機協(xié)同作業(yè)典型場景解讀:
一、
概念定義
人機協(xié)同作業(yè)(Human-Robot Collaboration, HRC)是指人類與智能機器(如機器人、AI系統(tǒng))在共享工作空間中協(xié)同完成任務(wù),通過互補優(yōu)勢提升效率、安全性和靈活性的技術(shù)模式。人機協(xié)同作業(yè)具有互補性、動態(tài)交互、安全共存等特征,互補性指人類負責創(chuàng)造性決策、復(fù)雜操作和異常處理,機器承擔重復(fù)性、高精度或高危任務(wù);動態(tài)交互指通過實時數(shù)據(jù)交換,實現(xiàn)任務(wù)分配、動作協(xié)調(diào)和環(huán)境感知的同步優(yōu)化;安全共存指設(shè)計物理防護(如力反饋)與虛擬邊界(如電子圍欄)確保人機安全交互。
二、關(guān)鍵技術(shù)
1、人機協(xié)同技術(shù)(新一代機器人)
在生產(chǎn)線上,深化加強機器人集成,機器和人共享作業(yè)環(huán)境,協(xié)同工作。人和機器人一道進行常規(guī)復(fù)雜勞動,發(fā)揮各自優(yōu)勢(人類--靈活性,機器人--速度和精度)進行裝配任務(wù),并從人因工程角度提高人機協(xié)同的安全性和高效性,做到人機協(xié)同優(yōu)化,提高整個生產(chǎn)線的運行效率,保障員工的安全性和舒適性。
2、智能交互技術(shù)
集成視覺(圖像識別)、聽覺(語音處理)、觸覺(力反饋)等多模態(tài)感知,開展人機智能交互,能夠基于NLP和知識圖譜實現(xiàn)認知智能、意圖理解,并根據(jù)用戶行為畫像實時調(diào)整交互策略。
3、AR/VR輔助技術(shù)
通過AR/VR技術(shù)應(yīng)用來指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)。例如:在用戶遇到現(xiàn)場問題時,施工人員在現(xiàn)場佩戴AR 眼鏡,可通過遠程呼叫和視頻直播,讓異地專家進行遠程指導(dǎo)工作,讓協(xié)作更精準、更高效。
4、智能決策與規(guī)劃
基于強化學(xué)習的自適應(yīng)調(diào)度算法開展動態(tài)任務(wù)分配,或基于AI算法、RRT(快速探索隨機樹)開展動態(tài)路徑規(guī)劃,例如:在設(shè)備PLC數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上,額外加裝傳感器,通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān),對關(guān)鍵部件的狀態(tài)進行采集、分析與監(jiān)控,基于振動分析+溫度監(jiān)測綜合分析電機的質(zhì)量狀態(tài),同時根據(jù)過程參數(shù)的變化趨勢,通過大數(shù)據(jù)來判斷設(shè)備的健康狀態(tài),提前14天預(yù)警設(shè)備故障,從而提前介入,減少70%非計劃停機。
三、實施成效
人機協(xié)同作業(yè)正從“機械替代”向“認知融合”演進,其價值不僅在于效率提升,更在于創(chuàng)造新型生產(chǎn)范式。在效率提升方面,汽車裝配線的人機協(xié)作使單工位效率提高30%-50%(寶馬萊比錫工廠案例);倉儲物流應(yīng)用自主移動機器人(AMR)減少人工揀選步行距離70%。在質(zhì)量改進方面,電子制造業(yè)應(yīng)用協(xié)作機器人焊接精度達±0.02mm,缺陷率降低90%。在成本優(yōu)化方面,富士康深圳工廠引入機器人后,單線人力成本下降40%,ROI周期縮短至18個月。在安全方面,礦山工作現(xiàn)場引入遠程操控機器人使高危作業(yè)人員傷亡率下降85%。
四、典型案例
案例1:基于5G 的AR 輔助作業(yè)系統(tǒng)
為解決現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)存在專家稀缺,與設(shè)計部門辦公場所距離遠,設(shè)計人員下現(xiàn)場進行指導(dǎo)往返路程耗時長,成本高等問題,在作業(yè)現(xiàn)場引入AR 輔助作業(yè)系統(tǒng),AR 眼鏡連接5G 網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)與辦公室設(shè)計人員遠程交互。例如:在用戶遇到現(xiàn)場問題時,作業(yè)人員在現(xiàn)場佩戴AR 眼鏡,設(shè)計人員在辦公室登錄遠程協(xié)作軟件平臺,通過第一視角的畫面多方共享,使設(shè)計人員如同親臨現(xiàn)場;施工人員在AR 眼鏡中可以看到設(shè)計人員標注的問題信息、展示的圖紙和三維模型等,讓協(xié)作更精準、更高效;現(xiàn)場人員通過AR 眼鏡也可以觀察到設(shè)計人員在電腦上打開的圖紙,并可通過AR 眼鏡自帶的語音功能向設(shè)計人員反饋問題,設(shè)計人員在辦公室可以看到現(xiàn)場施工人員視角的畫面,并可以通過語音功能給施工人員發(fā)出指令。
案例2:生產(chǎn)作業(yè)-人機協(xié)同作業(yè)
針對石化行業(yè)的長輸油管線、廠際管線和高壓線采用人工巡檢的方式,存在危險和盲區(qū)的問題,采用全自主無人機與自動機庫相結(jié)合的形式,通過集成無人機、人機交互平臺等智能裝備,應(yīng)用機器視覺等技術(shù),實現(xiàn)巡檢作業(yè)的高效組織協(xié)同。機庫內(nèi)機械臂可為無人機自動更換電池和吊艙,無人機電量低狀態(tài)時可降落到附近機庫更換電池,實現(xiàn)蛙跳式巡檢;機庫配有氣象站,無人機可判斷天氣自動執(zhí)行周期性巡檢任務(wù);巡檢畫面回傳后進入后臺AI 智能識別服務(wù)器進行分析,并將實時報警推送給相關(guān)管理人員。
無人機自動巡檢
案例3:生產(chǎn)作業(yè)-多品種小批量模式下人機協(xié)作系統(tǒng)全流程數(shù)字化管控
針對多品種小批量的離散型制造,打造集成信息系統(tǒng)與智能工具的人機協(xié)作系統(tǒng)。人機協(xié)作系統(tǒng)根據(jù)步驟作業(yè)需求,通過人員-硬件-系統(tǒng)間的適用性調(diào)整和優(yōu)勢發(fā)揮,支撐生產(chǎn)作業(yè)過程的數(shù)字化管控的實現(xiàn)。通過作業(yè)過程參數(shù)的實時管控、采集及追溯,取消人工過程記錄操作,直接減少檢查作業(yè)人員的投入 11 人;同時, 降低對員工作業(yè)技能的依賴,新員工上崗熟悉期由原來的 3 個月降為 2 周,通過短期工應(yīng)對波峰波谷產(chǎn)能沖突,降低人力成本。此外,可提升關(guān)鍵質(zhì)量合格率 99.5%以上,保障過程質(zhì)量的一致性;并通過過程數(shù)據(jù)的實時采集及反饋,為上層的可視化及決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。
來源:精益智造達人