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本文试图澄清自动化技术与制造业之间的关系。我们将从受控和非受控环境两方面来探讨利用自动化设备提高安全性和生产力的问题。
向自动化迈进的过程远未结束。我们如今所处的这个阶段，自动化正通过提高技术工人的时间和精力的价值来保护他们不被外包。对于一个价值5.2万亿美元的行业，提高人力资本的价值从未显得如此重要。
什么是自动化制造系统？
1913年，亨利·福特用一条移动的流水线永久地改变了制造业，流水线上的工人专门从事指定工种。今天，制造业正在发生着另一种演变：制造自动化（另见：自动化定义）。
人类会疲惫，会失去专注力，会不可避免地犯错。那些需要不断重复且保持精确的工作对人们来说工作的时间越长就越难以兼顾。而制造自动化可以通过引入自动化设备来提高安全性和生产效率。
技术的进步(如集成电路和计算机辅助设计)令我们如今可以为机器人创建更详细的供其遵循的指令。先进的传感器使机器人能够理解并与周围的环境互动。设计的优化延长了保养周期，使得自动化制造环境能够昼夜不停地运行。
制造业的自动化程度
制造业中存在着不同程度的自动化。例如，协作机器人被设计为与人类一起工作，以精确地完成危险或重复性任务。有些生成设施则几乎完全依靠自动化机器，只需极少的人力投入。
这种灵活性正在极大地改变供应链的设计和运作方式。例如，在过去的40年里，欧洲和美国制造行业的工作岗位数量逐年下降。随着生产商在解决方案上的投入，自动化可以有效减缓（并有可能扭转）此类状况，在改善工作条件的同时提高单位劳动力的产出。
自动化在制造业中是如何应用的？
制造业中的自动化有三类：
刚性自动化
顾名思义，这种类型的制造自动化涉及到打造特定用途的机械。工程师在设计阶段使用齿轮、凸轮和其他硬件对机器进行编程，而不是计算机电路和芯片。
如果制造商想要完成不同的任务，他们需要大幅修改或更换机器。因此刚性自动化在工序较少改变的大批量生产设施中比较常见。
可编程自动化
这种类型的自动化更加灵活，可以创建具有独特设计指令的批次。制造商不依赖特制的机器，而是使用计算机对其机器进行编程，以完成更广泛的任务。
在两个批次之间，系统会被脱机进行重新配置。因此，这种类型的自动化适合需要完成相似产品的大批量生产的制造商——从而减少将系统脱机重新编程的必要。
柔性自动化
柔性自动化使制造商能够使用工业机器人制造多种产品，而无需关闭生产线进行重新编程。程序员使用远程终端按需修改或加载新指令。
这些指令可以堆叠起来，意味着一个机器人可以在某个产品流转到下一个阶段之前完成多个复杂的步骤。
制造业中的自动化实例
要想深入了解真实的自动化案例，您应该阅读 Universal Robots 的自动化案例研究。当中的每一个案例都生动详实地展现了厂家如何利用技术来提高生产力和安全性。
在本节中，我们会举一些更为宽泛的、与那些关系到社会进步的重要行业相关的例子。
超出生产线的自动化
要清楚的至关重要的一点是，制造业的自动化已经超出了产品的物理生产范畴。自动化正在蓬勃发展的关键领域包括：
- 研究与开发
- 采购
- 销售
- 订单处理
- 物流/配送
- 客户服务
- 运营
如果创新停仅留在流水线的末端，就有可能成为企业发展的瓶颈。因此上述每一个关键领域都会影响整体的标准。
改善工作环境的工业机器人
技术专家们在过去曾经认为，今天的世界将基本实现自动化，人类将不再或极少进行体力劳动。也许有一天会如此，但不是今天或明天。人类劳动力在设计和制造我们今天所依赖的产品方面仍起着至关重要的作用。
Universal Robots已经售出了46000多台协作机器人。这些先进的机器被设计为与人类一起工作，以减少工作场所对人类造成的伤害。
其在现实世界中的应用如同正在被挽救和创造的工作岗位一样，是无穷无尽的。
在充满挑战的环境中提高工作场所的安全性
与其他行业相比，建筑行业是造成致命工伤较多的行业。如今，将高风险活动卸赋给协作机器人的可能性越来越大。想象一下，让工人进一步远离高压压力机或高冲击力的钻井设备，或者赋予工人更快速地使用易碎材料进行施工的能力。
Autodesk已经部署了Universal Robots的协作机器人，帮助建筑行业挑战极限并创造更强大的解决方案——其可以完成的工作类型将更加多样化。
为了展示这项技术，Autodesk在一次会议上部署了协作机器人与工程师们一起工作。与会者应邀参与建造一个蜂巢馆——使用竹子和其他精细、脆弱的材料建造，并从中了解了如何利用Autodesk软件和UR硬件来提高生产力和减少受伤的可能性。
自动化设备的关键创新
随着协作机器人证明其有能力在具有挑战性的环境中执行复杂的任务，在更可控的环境中的创新曲线就更大了。当中的一个例子是电子商务行业对高科技运营中心的投资，机器人协助整理库存和采货。人类与机器人一起工作，以确保订单的准确性和成功出货。
创新还在继续向上游发展，制造商投资于成熟的技术，以保护他们的劳动力并提高生产力。
自动传感器技术
自动化传感器技术的进步开启了一个新的创新时代：使机器人能够理解它们的环境，以及它们对被编程所要操纵的对象的影响。
例如，近距离传感器可以让机器人测量出物体的距离有多近，但了解它需要操纵的物体的大小和形状则需要多个传感器一起工作。
这不再仅仅是生成一个图像。协作机器人所使用的智能3D机器人视觉传感器依赖多种传感器共同工作。根据其应用，协同机器人可能需要多达7种不同类型的传感器的组合：
光传感器可以被机器人用来为其他传感器产生的信息提供背景参考。这对于生成它们正在操纵的对象的全方位3D图像是非常有用的。
声音传感器在机器人技术中的使用有两种方式。它们可以允许接收声音指令，或者它们可以利用音频的差异扫描周围区域（类似于SONAR）。
接近传感器依靠由平行传感器传输和接收的电磁辐射。机器人中通常只有三种类型的接近传感器。
红外线收发器可以检测光的反射，并帮助提醒机器人注意附近的物体。也可以使用声波，类似于超声波。光敏电阻器可以测量光的变化，当有物体接近时，提醒机器人注意光强度的变化。
触觉传感器依靠表面接触来完成一次回路。电梯按钮只是其中一个例子——当你按下一个按钮时，它就会临时完成一个电路，并由计算机将其转化为指令。
在制造自动化中，触觉传感器发挥着至关重要的作用，一旦机器人与物体接触，它就会让机器人知道。力传感器是一种更先进的选择，它可以告知协作机器人它所施加的抓握力度有多大。
温度传感器将电压变化转换为温度读数。在某些进程中，测量物体的温度对于确保达到预期结果至关重要。例如，如果材料太热，它们可能会弯曲或熔化。如果太冷，膨胀则会降低测量的准确性。
导航传感器被机器人用来了解自己的地理位置。在本文前面提到的运营中心，机器人使用这些传感器来帮助它们在仓库中导航。可以借助卫星（GPS）或磁场（指南针）来接收信息。
机器人一般都是在一个确定的空间内工作，所以GPS不够准确用途不大。然而，数字磁罗盘可以帮助机器人确认制造臂的方向。
加速度传感器可以帮助机器人了解它们在移动时增加或减少速度有多迅速。加速计可以同时测量速度和方向。当机器人操纵物体时，动态力是一个关键的测量指标。
如果没有这些自动化传感器，自动化机器将无法与其环境进行智能交互。
有兴趣了解更多关于自动化制造的信息？
本文仅仅只是触及自动化制造领域的皮毛。自动化正在帮助制造商实现生产的进化，这要归功于足够灵活的解决方案令复杂的任务得以完成。Universal Robots拥有成熟的协作机器人（cobots）阵容并因此处于这种进化演变的前沿。
