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從工業機器手臂到智慧機器手臂

摘要"

谷歌圍棋AI的Alpha Go五月下旬在中國烏鎮重出江湖,雖然這次人類代表的世界第一圍棋高手柯潔下出AI對策的好棋,但終究連敗在AlphaGo「手」下,讓人更痛感圍棋AI之厲害;不免再度對人類前途茫茫興嘆,更積極思考與AI共存之路,其實AI也有強弱之別,當下實用化的AI大都是ANI(artificial narrow intelligence),是以機器來模擬人類部分的「智能」活動,包括數學演算、邏輯推理、下棋、自動導航、甚至包括醫學診斷、經濟分析以及與人作模擬式的簡短交談等等,而近年來在工業界所密切討論的工業4.0更是ANI落實的最佳典範。

關鍵詞:機器手臂、工業4.0、虛實整合、智慧工廠

工業4.0一詞源起於德國政府提出的高科技戰略計畫,簡言之是智慧工廠的開發與建立;其目的為提昇製造業的電腦化、數位化與智慧化,基於物聯網、大數據、雲端、人工智慧的整合,期望能建構出一個具有智慧意識世界的新型工業;這樣的智慧工廠主要的架構就是虛實融合系統(CPS),所謂的虛實融合系統就是虛擬世界(網路、模擬)與實體世界(實際工廠)完美融合後的系統,在虛擬世界建構一個完全模擬實體世界的環境,將實體世界運行過程的數據,即時的匯入虛擬世界裡,讓兩者之間同步融合,虛擬世界的優點,包括零距離、去中心化與分散式的,能消除距離和資源的限制,如此的系統能夠進行更先進的預測和防範措施,改善實體世界無法突破的供應鏈、物流系統、勞動力和資訊流通…等問題。
從上述的發展方向來看,智慧工廠的發展關鍵就是在虛擬世界的建構與決策,也就是建立整個智慧工廠的「大腦」,其次是連結虛擬世界和實體世界的資訊流,也可以視為智慧工廠的「神經」,最後才是在實體世界具體執行任務的製造設備,或者可以說是智慧工廠的「軀幹」;許多人在實踐智慧工廠時,總是煞費苦心的思考「大腦」的內容,或者竭盡所能的加速「神經」的傳導,卻忽略了「軀幹」的不完整將導致智慧工廠無法實際運作,筆者以國內某知名企業為例,其身處於半導體製造領域,堪稱地表最接近工業4.0的企業,整個工廠近乎無人化,所有目光都投向其著名的數位大腦決策系統,如何透過分析供需模型來排定訂單及製造順序,卻忽略該產業的設備高度自動化,且介面標準具有規範,也就是先天在「軀幹」就很強壯,當然能忠實的執行「大腦」的命令,若一般的產業不具有這樣的條件,又該如何做才好呢?關鍵的因素就是彈性,智慧工廠的製造設備的彈性需大於所生產的產品,如此才有足夠的餘裕可以因應「大腦」的要求
工業機器手臂常常與工業4.0的智慧工廠連結在一起,因此許多人以為工業機器手臂是工業4.0的重要課題,筆者認為這不全然正確,對照德國工業4.0的文件,可以發現德國將1969年PLC(可程序控制器)當成工業3.0的起始點,並且將自動化與工業機器手臂的導入視為工業3.0階段重要推展工作,也可以說只是工業機器手臂並不足夠,而工業4.0所需的工業機器手臂必須是智慧化的,也就是智慧機器手臂(Intelligent Robot),而所謂的智慧機器手臂是一種能在使用者指定的環境下持續並自動執行指令,且能在毋需使用者干預的情況下針對環境的改變做出適當的動作及回應,目前世界發展的趨勢都是將智慧機器手臂想成是一個系統,不斷的開發新的功能,希望它能達到人的智慧,透過新增視覺、觸覺、聽覺…等各種感測器,搭配更複雜的演算法逐步建立一個能自主運作的高階系統。……(更多內容,請見機新刊雜誌)

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