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强人化:数字工厂的机甲战士

作者:林雪萍2022.09.21阅读 868

  引子:哪有内心不狂野
  机甲战士是所有人心中都会包裹着的一层狂野梦。在安全的驾驶舱里,再柔弱的身体,都可以操纵钢铁巨臂,挥舞着远胜于自己臂力几百倍的铁拳。谁,能拒绝把拳打出去?以小胜大,以弱当强控制工程网版权所有,挑战可恶的邻家大叔和打倒高年级的大男孩,是每个孩童心里都会时常迸发的最朴素的渴望吧。岁月的增长,逐渐收走了机甲武装自己的这种冲动。驾驭2吨重的汽车的突然加速推背感,是少数能够连接过去记忆的点滴瞬间。大多数人不再用梦想武装自己,一臂之外,非我所及,人们恢复到了精神意志与肉体力量的1:1状态。
  这几年智能制造的发展,涌现了很多的数字化技术。但人在其中的作用,似乎就像是时断时续的电路,很少能够一通到底。实际上,数字化转型带来的新型机甲盔甲,正在陆续赶来。人的能量,正在被逐级放大。
  强人化,从骨骼开始
  很多企业热衷于无人工厂,或者是黑灯工厂:一个人没有,车间不需要灯光,晚上照样干。只可惜,这样的机器人连轴转的梦想国,在当下,基本都是示范工程,一般都不实用。在无人值守的电厂,机械操作的任务还会有一些价值。但在面向订单多样化的制造场景中,黑灯工厂往往就是花拳绣腿。无人工厂,就像是一场定制演出的话剧:特定的时间,演给特定的人群。
  只要订单有些许的修改,这样的工厂就会立刻陷入慌乱。有人立刻要出现,将机器进行调试,停下来的机器才可以继续运转。就像是演出剧目之间的切换,有人要跑出来完成道具切换。就像是一个清脆的八音盒,看着是音乐袅袅的独舞,但每过一段时间,就需要有人进行操作。要真正实现无人工厂,还有很长的一段时间要走。
  实际上,工厂的重点并不是无人,而是服务人,社会老龄化趋势是决定性的。而工厂老工龄退休,年轻人勉强上岗,都是势不可挡的。如何最好地利用现有的人手,将是每个车间最重要的挑战。
  只有一种方法,那就是强人化。让一个人的能力,瞬间倍增的系统。瞄准镜,就是狙击手的“强人化”的最好象征物。机甲战士的意象,开始在车间上方的天花板再次向人招手。在有人化和无人化工厂这之间,强人化就是最好的过渡。
  在宝马沈阳工厂,很多工人都有外挂骨骼的辅助设备。它就像是长在大腿上的一把隐形椅子,随时可以撑开凳腿,让工人以各种姿势完成作业。这是避免人过于疲劳的人因工程的延续。
  福特汽车厂的机甲战士,也已经到岗多时。几年前,福特就与康复机器人公司Ekso Bionics合作,开发出一种可以提升工人臂力的EksoVest辅助外骨骼。这种可穿戴机械臂上岗后,让人的臂力可以轻松提升六公斤。而最新款的EksoVes则可以穿在上身,让佩戴者执行重复性的高空任务时支持手臂。这些机械臂不采用任何电气设备,而是使用空气弹簧。这些旨在“消除与工作有关的颈部、肩部和背部伤害”的可穿戴,穿在身上,既灵活,还透气。
  未来的工厂,不仅有机器人,还有“机甲人”。硬碰硬,车间里可真够热闹的。
  还要武装头脑
  如果四肢能力可以强化,人的技能是否可以同样被强化?这个问题,工业增强现实AR正在缓慢地给出答案。在经历了几年叫好不叫座的发展期之后,工业AR也正在工厂里找到了自己的位置。
  北京一家专门做工业AR的软件公司阿依瓦,正在试图跟华尔街最青睐的工业软件明星美国PTC,进行对标发展。以高端CAD和引领物联网发展的工业软件PTC公司,几年前购买了著名的AR游戏引擎Vuforia软件。这款游戏引擎,被进行深度的工业化改造,从而开发了实物模型识别技术,独树一帜。
  阿依瓦也突破了这项技术,可以完成发动机或者注塑机的各种角度的精细还原。从不同角度去看一台发动机。如果转动不同角度,就会呈现不同的侧面,叠加不同的特性。哪怕只转一度,画面也会在精细呈现,令人叹绝。这对于装配工人的工作,将一下子变得轻松起来。这种方式可以看成是一种“眼球随动”的技术,就像是战斗机驾驶员的平视显示器HUD头盔,这种机载光学显示系统,可以在平视状态下,在同一视野中兼顾仪表参数和外界目视参照物。而这种技术背后,拼的就是模型识别和算法的功力。它将CAD设计之后的三维尺寸,形成几千套实物不同角度模型,形成AR中的语料库,进行神经网络算法的培训。
  这些提前将经验重新编码的知识,将会极大地提升现场工人的操作能力。
  技术突破是一回事,商业化应用则是另外一个挑战。目前还是有三大限制仍然在限制工业AR的发展。一个是用户的认知。很多人以为工业AR就是可视化。“可视化”的口碑,在工业界正在变得越来越糟糕。参观工厂人们,对现场大屏所展示的图像和数据,越来越充满不信任感。就像保健品一样,这三个字在中国已经彻底做坏了自己名声,几乎没有多少人相信保健品的功效。同样,如果只是强调“可视化”,其实也是毁了AR在工业领域的应用。
  二是硬件计算能力还是没有跟上。一个微软的Hollens镜头的计算力,跟手机相比,就像是小学生见到了大学生学霸。当前很多设计与仿真的工业软件,已经很好地解决了硬件算力匹配的问题。多年的老夫老妻,已经磨合得轻车熟路。而工业AR软件,跟硬件的关系还是跌跌撞撞,需要相互提携。就像针织衫一样CONTROL ENGINEERING China版权所有,经一线纬一线,相互穿插,才能更好地进步。单方面的急性子也无济于事。三是合适的界面还是没找好。用手机看屏幕太小,用平板电脑看则需要格外多一个身外之物。还是要等最轻便的AR眼镜,才能扭转局面吧。
  随着虚拟现实VR在2021年出货量已经超过1000万台,增强AR也会很快迎来自己的春天。而在工厂里,这些能够将知识随时输送给现场工人的工业AR,也会迎来自己的春天。工业AR在工业领域真正的作用,就是将现场的员工进行知识武装。就像知识容器一样,将技能赋予给现场的员工。这种威力,相信在未来3-5年,会集中爆发。
  混合用工 混合劳动力
  一直深耕工程机械服务的河北石家庄天远公司,正在极力推动“知识嵌入型”的工业AR的软件硬件一体化方案。它巧妙地利用了现场操作必须配套头盔的这个现实,将既有的头盔跟眼镜巧妙地结合在一起。跟云端的结合,则解决了基本算力的问题。但真正的挑战,依然是知识的编码。
  对于工程机械的数字化服务,天远已经是多年的修炼。最早做机器定位,很好地解决了挖掘机的丢失或者干私活的问题。它在国内很早就使用卫星定位系统,并通过手机短信进行工程机械服务。现在,在机器维修,它也找到了全新的数字化手段。
  机器打黄油是一个常备工作。以前打黄油。需要操作工用黄油枪找到油嘴,对准后开始注满黄油。一台机器可能有10个黄油嘴,每一个黄油嘴都需要对准。现场的操作员体力消耗严重,眼睛也容易看花。而且注油的效果,也经常很难衡量。很多油缸没有注满,造成工程机械没有得到良好的润滑,从而损坏关节、磨损机体,也造成巨大的噪音。但要想依靠工程机械的自动润滑,则往往又不够稳定,最后还是需要人员操作。
  从管理学的角度看,不可衡量的就不可管理。工业的一大难题,就是现场工作难以衡量,在那些人员独处作业的时候,无法计量将会导致管理失控。如果仅仅是采用远程监控的方式,通过后台监管,人员成本就会太高。这种人加人、人监控人的方式,是一种传统工业的工头思维。后台监管的一定不能是真人,而是需要通过机器人进行判断。于是天远设计的头盔眼镜,派上了用场。它可以自动识别,将图像转换成数字传回来,被计算机还原成数学模型自动识别,可判断操作人员的操作手法是否准确和黄油是否注满。有了辅助判断,员工打黄油的效率也得以提高。这种辅助机器运维的强人化,实现了半人工半机器决策的操作,为未来机器人的完全替代做铺垫。
  它还为管理者,带来了数字化考核的新思维。公平化、保持评价的差别化,是激励现场工人的重要准则。通过头盔,后台机器人可以对前台进行管理考核,在质量准则下,快速决定工酬。员工仅仅需要佩戴头盔进行工作,后台自动完成计件。原来公司和工人,需要日清月结:每天记录工作,每月结算工资。几十项考核指标记下来,工资数据量很大,财务结算非常困难。而员工也会对各种指标非常在意。核对这些指标,也成为一件伤人情的工作。而现在,工业AR头盔,不仅可以现场指导,而且可以将数据直接记录下来,直接考核直接发放工资,从而做到日清日结。这是原来的表格、手机拍照等考核制度,所完全无法胜任的。
  并不满足于日清日结,天远还打算走的更远,那就是“单清单结”。
  有了工业AR头盔的助力,很多机器维修工作变得简单。那么这些简单化的工作,能否让被强化能力的外部员工去实现呢?
  如果可以用快递小哥去配送零部件,为什么不可以让他们完成维修,从而节省公司内部员工的力量。天远已经开始让快递员,在配送零件的同时,同时配备工业AR头盔。这些头盔可以全程指导快递员进行机器保养:当然现在还不能进行太复杂的操作,但换滤芯换机油灯还是完全可以胜任的。操作流程会显示在头盔眼镜上,而如果操作流程不对,则会被立即告知重新操作。这种方法,相比于公司自己派出的维修工,费用不到原来的1/5。工业AR头盔的使用,预计可以为天远减少近20%的运维团队。
  看上去,一个企业的组织也正在发生变化。平台化用工正在兴起。一个企业需要混合用工,更多使用外包员工的力量。这里既有技能的瞬时倍增,不能缺乏质量监控;也有劳务费用的快速结算:外包员工和内部员工结算工资方式会有很大的不同。就像滴滴一样的单清单结,显得非常重要。传统的薪酬管理方式,很难应付这种情形。平台和系统变得至关重要,识别现场情景的工业AR,也会使得企业的财务部门变得强大起来。从关注于阶段性的月薪年薪方式,走向节点时的计费方式。
  解决最后一米的技术赋能和工资结算,也是未来混合劳动力的一个重要议题。
  特殊的管理层
  信息化这么多年,都是围绕电脑端展开,只是方便了办公室的决策人员,方便了现场的脑力劳动者。它打开了信息流,但工人的操作手段,过去的信息化并没有给与足够的关注,没有提供太多的工具。生产一线的操作工,这么多年来,作业方式变化并不大。IT系统,并不是为现场员工设计的。而一个工厂,现场人员占比往往是80%,却没有提供太多的手段。
  联想集团在深圳的生产基地是一个万能工厂,可以生产个人电脑、服务器、平板、显示器、AR等各种产品(除了手机之外),自动化、产线柔性和数字化程度都很高。但这里的全球制造工程总负责人的工作重点,却一直是面向现场的员工。“车间主管”这一个特殊的管理中层的苦恼,在这里像放大镜一样被放大。
  车间主管是一类很特别的管理人员,跟办公室里的工程师相比,他们受教育程度并不高。车间就是每天每年成长的舞台。但是,对于产线一线操作工而言,他们需要扮演管理者的角色。
  车间主管其实是最操心大妈。所有跟机器、物料相关的事情,都需要记在心里,随时调取。尽管这几年也有一些简单的平板电脑或者屏幕提供一些帮助,但绝大部分还都是靠记忆、靠Excel表、靠手工涂涂画画。
  电脑工厂最大的挑战,就是订单的多样性。在更为极端一点的是联想旗舰工厂的合肥联宝。每天收到的5000个订单里www.cechina.cn,85%的订单的制造数量小于五件。不同产品、不同型号,往往意味着频繁的切换产线。
  这两年,类似先进排产软件,已经开始能够应对这一点。通过采用一键排产的技术,尽管排列组合的可能性甚为浩大,但基本可以自动对机器、物料进行精准的排列。然而,这些精巧系统,都是面向物理空间的组合。而在现实中,车间主管要考虑的问题,还要加上一个对人的考量。
  一条产线在一个班次要应对五种订单的10个类型产品,但并不是所有的工人都具有相同技能,都能去应付如此多样的型号。在关键工序上,一定要有熟悉这些类型的人把手,质量才能保障。那么,哪些人要镇守在这些关键工序?而且人是活的,总会有缺勤的人。这些空缺,应该由哪些人替代?
  主管的脑袋里,总是在飞速地计算,要快速地将手下的员工排一遍,从而调兵遣将,布置到位。
  好了,这才可以就绪。准备排班啦。
  还没来得及喘口气。什么,王老五今天情绪不好临时请假,不来了。
  等一等,重新拿出笔,划掉一个人,换上一个技能差不多的人。而这带来的连锁变化,也需要重新排列一下。这就是车间主管忙碌的现场。
  不得不说,中国工厂信息化与工业融合,推动了十多年,对于中高层的信息化管理,起到了良好的推动作用。企业办公室高层越来越依赖信息化的可视化结果,但那些车间主管所在的车间里,依然是一块没有春风的冻土。管理层拥有具有先进制导的导弹,而车间主管却依然是靠着小米加步枪在机器堆里奔波。
  当下的数字化转型,正在改变信息化时代的这个遗憾。联想深圳工厂的制造工程部门,决定向车间主管提供一套火箭军装备,这就是被称之为“玲珑塔”的主管管理系统,实现基层干部的强人化。
  “玲珑塔”是一套直接劳动力系统(跟办公室等非直接劳动力系统相对应)。它会对每一个现场操作的员工,进行“数字化技能画像”的软件系统。它描述了一个新进员工技能发展的变化,受过何种机型的培训、在岗质量无缺陷时间等整个在职周期的技能曲线。
  有了这套系统,车间主管再也无需依靠顽强的记忆,来搜索合适的员工去上岗。前端的信息化排产软件可以“一键排产”,而主管则可以做到“一键排人”。当硬骨头的订单任务下达的时候,那些精通装配、测试、包装的躲技能员工,被联想内部称之为“老A军团”的特殊兵种,可以立刻选出来。搭配上一些全新招聘的新员工,一支铁军立刻就能建立,在全新的产线上打硬仗。
  这使得主管在现场的管理技能瞬间倍增,正是强人化最好的用武之地。
  虚拟员工助理
  虚拟员工助理VEA(Virtual Employee Assistan)是近两年兴起来的一个新兴赛道。美国Moveworks这样的VEA独角兽,前两年估值20亿美元。它是用于解决“员工支持”,例如对于政策解答、人力资源求救等。传统方法往往靠着不同信息系统的反复切换,加上人员之间的间歇性沟通,无法形成统一的工作流,工作也会屡屡被中断。虚拟员工助理,是一种新型机甲外壳,它希望借助于自然语言理解NLU、会话AI和语义搜索方面等结合起来,实现事务性问题的整个流程的端到端自动化。员工只需在既有沟通工具(如 Microsoft Teams、Slack或者企业微信)上向 Moveworks描述他们需要什么,以在几秒钟内获得帮助。
  国内的果然智汇公司,就试图对IT、人力部HR这类知识服务型部门,进行强人化的努力。员工可以通过语音交互的方式,“唤醒”各个系统并且将这些系统的输出信息自动关联在一起。这是一个员工随时可用的,集成多部门系统的自动应答平台。
  最近两年,机器人流程自动化RPA也开始火爆起来。这类机器人软件,模拟人在计算机上的操作,按规则自动执行流程任务。在生产管理环节中,会减少大量重复性劳动。就像是决心减肥的人盯上了自己的赘肉www.cechina.cn,层层堆积反复的流程就将会被取代掉。例如从这个系统的复制,然后到另外一个系统的粘贴等一个个零碎的工作,将会被自动“缝合”在一起。
  跟RPA聚焦在流程自动化有所不同,VEA更加聚焦在人的交互。尤其是语音交互功能,正在释放员工的双手,不再需要在各个不同的信息化系统之间穿梭。北京果然智汇和来也公司,似乎正在将二者进行结合,构成了员工智能服务的系统。这种致力于员工信息连接能力强人化的系统,就像是百变孙悟空:变老鹰、变乌鸦、变老庙,以各种形状来跟既有的系统进行接口。它就是一个跨系统“摆渡车”,来回运载信息,并且以最方便的语音交互方式,强化员工驾驭系统的能力。
  新型的知识管理似乎正在卷土重来。十多年前旨在管理企业内部经验知识工程和知识管理曾经风靡一时,但通过IT系统的固化,似乎是死路一条。连美国对于员工经验管理做的最好的美国陆军,也最后放弃了这条路线。知识管理CONTROL ENGINEERING China版权所有,最大的问题在于试图让人贡献出自己的知识,并进行编码。但贡献者没有回报,使用者又很难拿来就用。使用频率过低,是一个致命问题。无人使用,知识管理软件,最后都是被饿死的。而新一代的知识管理CONTROL ENGINEERING China版权所有,则不再强调人的知识,而是着重于强化个人的管理信息和数据的能力。作为一种高频使用的知识机器人,它应该迎来全新的春天。
  来也公司已经为很多企业的大数据中心,提供了机器人流程自动化的应用,例如表单的拆分、视频的推送等。但与此同时,也可以提供工具,用来复制自己的技能。一线业务人员可以开发自己的业务机器人,并分享到机器人共享平台上,让别人使用。这种降维知识的灌输,使得原本需要职位较高员工所完成的工作,基层员工也能实现。看上去,月工资8000元的人,可以干出月薪一万二的活儿。但这样下去,不知道是前者该嘚瑟,还是后者该发抖。强人化的结果,让传统组织形态正在产生裂缝。新鲜的空气涌了进来,使得断裂面发生了氧化的作用:新的组织肌理,开始隐约浮现。
  小记:未来就业,数字化劳动力的春天
  无论自动化、数字化、智能化等各种技术如何澎湃汹涌,制造的现场一直都是人性为主角的舞台。现场有神明,个人即神灵。关注人,而非机器,永远是最好的正念。现场技能的革命,即将到来。强人化,迎来数字化劳动力的新超人。机甲战士梦,卷土重来。

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