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工業5.0:為何是下一個10年的製造業關鍵性變革方向?

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 11:56:32 來源:設備工程

  近年來,全球經濟發展麵臨下行壓力,世界各國重新認識到製造業在拉動經濟增長、創造就業機會等方麵的作用。歐洲在這種壓力下提出了全新的工業5.0發展概念,試圖重振製造業並再次引領全球工業發展潮流。

  什麼是“工業5.0”?

  “工業4.0”一詞首提至今已有10多年,隨之而來的是智能製造、數字化轉型和工業互聯網的出現和快速發展。現在,隨著“工業5.0”的到來,工業生產的下一階段已經到來。

  根據歐盟委員會的說法,與工業4.0相比,工業5.0意味著範式轉變。工業5.0源於工業4.0,但並非簡單延續,而是更加注重社會和生態價值:其(qi)要(yao)求(qiu)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)必(bi)須(xu)尊(zun)重(zhong)和(he)保(bao)護(hu)地(di)球(qiu)生(sheng)態(tai),將(jiang)工(gong)人(ren)的(de)利(li)益(yi)置(zhi)於(yu)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)中(zhong)心(xin)位(wei)置(zhi),進(jin)而(er)使(shi)工(gong)業(ye)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)就(jiu)業(ye)和(he)增(zeng)長(chang)以(yi)外(wai)的(de)社(she)會(hui)目(mu)標(biao),成(cheng)為(wei)社(she)會(hui)穩(wen)定(ding)和(he)繁(fan)榮(rong)的(de)基(ji)石(shi)。

  所以,關鍵問題在於未來技術如何與社會和環境更緊密地聯係在一起。根據歐盟委員會的說法,工業4.0的發展越來越偏離社會平等和可持續性的原始理念,更多地轉向數字化和人工智能(AI),以提高生產的效率和靈活性。

  為什麼需要重新調整工業4.0

  工業4.0和智能工廠發展的所有概念都是通過提高流程效率來推動的。信息物理係統 (CPS)、人工智能、大數據、工業互聯和工業物聯網就可以實現價值鏈所有領域的自動化和智能化。

  現在,工業4.0的de理li念nian和he相xiang關guan的de創chuang新xin都dou已yi基ji本ben實shi現xian。無wu論lun公gong司si規gui模mo如ru何he,更geng高gao的de效xiao率lv意yi味wei著zhe更geng高gao的de營ying業ye額e。但dan投tou資zi成cheng本ben和he許xu多duo企qi業ye缺que乏fa熟shu練lian工gong人ren,仍reng然ran阻zu礙ai了le工gong業ye4.0技術的進一步廣泛使用。

  另一方麵,這種轉變對人們的影響始終存在一個問題:在一個大量工作由機器自動化處理的行業中,工人們處於什麼位置?

  這導致許多工作被淘汰。根據波士頓谘詢2017年的預測,到2025年,僅在德國就有近800萬個工作崗位受到影響。其中,技術工人的比例超過60%,因此被淘汰的不僅僅是低技能工作。該研究估計,製造業工作崗位將減少約130萬個。

  這就是為什麼工業5.0采用更加以人為本的方法,從而將工業的數字化轉型與社會發展更緊密地聯係起來。

圖.現代化的汽車裝配廠(Istock)

  工業5.0的三大核心要素

  正如歐盟委員會闡述,工業5.0的概念並不代表一個轉折點。它有三個核心要素:以人為本,可持續性和工業彈性。這與自工業1.0以來追求提高效率、改進質量和降低成本的以係統為本的製造有本質不同,工業5.0在歐洲社會被許多學者認為是下一個10年的製造業關鍵性變革方向。

  核心要素#1:以人為本

  工業4.0和工業5.0之間最重要的區別是生產過程中人與機器之間的關係。工業5.0更(geng)像(xiang)構(gou)建(jian)了(le)一(yi)種(zhong)歐(ou)洲(zhou)工(gong)業(ye)與(yu)新(xin)興(xing)社(she)會(hui)趨(qu)勢(shi)和(he)需(xu)求(qiu)共(gong)存(cun)的(de)方(fang)式(shi),嚐(chang)試(shi)把(ba)公(gong)認(ren)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)技(ji)術(shu)優(you)勢(shi)與(yu)人(ren)類(lei)先(xian)進(jin)的(de)批(pi)判(pan)性(xing)思(si)考(kao)等(deng)認(ren)知(zhi)能(neng)力(li)相(xiang)結(jie)合(he)。其(qi)技(ji)術(shu)分(fen)析(xi)模(mo)型(xing)中(zhong)強(qiang)調(tiao)以(yi)人(ren)為(wei)本(ben),突(tu)出(chu)人(ren)的(de)地(di)位(wei),進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)社(she)會(hui)福(fu)祉(zhi)。

  關於上述困境——即ji由you於yu先xian進jin的de自zi動dong化hua和he數shu字zi化hua而er變bian得de過guo時shi的de工gong作zuo,解jie決jue這zhe個ge問wen題ti的de常chang見jian方fang法fa是shi使shi員yuan工gong的de技ji能neng適shi應ying不bu斷duan發fa展zhan的de技ji術shu需xu求qiu。繼ji續xu教jiao育yu和he培pei訓xun應ying該gai提ti供gong必bi要yao的de知zhi識shi和he技ji能neng。然ran而er,工gong業ye5.0采取了不同的方法,更側重於使用技術來補充人類工作。

  由地平線2020研究和創新計劃資助的項目“Factory2Fit”展(zhan)示(shi)了(le)實(shi)施(shi)這(zhe)種(zhong)範(fan)式(shi)轉(zhuan)變(bian)的(de)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)。該(gai)項(xiang)目(mu)的(de)目(mu)的(de)是(shi)為(wei)靈(ling)活(huo)和(he)適(shi)應(ying)性(xing)強(qiang)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)找(zhao)到(dao)適(shi)合(he)工(gong)人(ren)與(yu)機(ji)器(qi)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),在(zai)這(zhe)種(zhong)環(huan)境(jing)中(zhong),可(ke)以(yi)激(ji)勵(li)具(ju)有(you)各(ge)種(zhong)技(ji)能(neng)和(he)興(xing)趣(qu)的(de)製(zhi)造(zao)工(gong)人(ren)完(wan)成(cheng)他(ta)們(men)的(de)工(gong)作(zuo)。該(gai)項(xiang)目(mu)的(de)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming),加(jia)強(qiang)工(gong)人(ren)可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)積(ji)極(ji)影(ying)響(xiang)——無論是對生產力還是對他們的福祉。

  圖. 用於問題分析的增強現實設備(Istock)

  另一種以人為中心的改善人與機器合作的方法就是2016年提出的“操作員4.0”理(li)念(nian)。它(ta)基(ji)於(yu)通(tong)過(guo)技(ji)術(shu)手(shou)段(duan)提(ti)高(gao)員(yuan)工(gong)的(de)技(ji)能(neng),而(er)不(bu)是(shi)用(yong)機(ji)器(qi)人(ren)取(qu)代(dai)他(ta)們(men)。這(zhe)種(zhong)類(lei)型(xing)學(xue)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)員(yuan)工(gong)在(zai)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)找(zhao)到(dao)新(xin)的(de)角(jiao)色(se),例(li)如(ru)用(yong)於(yu)問(wen)題(ti)分(fen)析(xi)的(de)增(zeng)強(qiang)現(xian)實(shi)設(she)備(bei)。

  圖. 將工人重新引入製造業循環(Istock)

  這些新技術使得歐盟強力推進的工業5.0 轉型對於大多數製造商來說,並不是簡單的“機器換人”,而er是shi提ti倡chang將jiang工gong人ren重zhong新xin引yin入ru製zhi造zao業ye循xun環huan,同tong時shi增zeng加jia了le他ta們men與yu智zhi能neng機ji器qi的de協xie作zuo,從cong而er構gou建jian具ju有you富fu有you韌ren性xing的de產chan業ye鏈lian供gong應ying鏈lian。在zai關guan鍵jian價jia值zhi鏈lian麵mian臨lin的de環huan境jing發fa生sheng變bian化hua時shi,這zhe種zhong新xin關guan係xi使shi得de產chan業ye需xu具ju備bei快kuai速su適shi應ying的de能neng力li。

  核心要素#2:可持續性

  可持續性已經是工業4.0的一個重要主題,在工業5.0的背景下,這一領域的重要性繼續增加。

  為了實現這一目標,歐盟內部的工業生產是在影響日益深遠的法律框架內進行的。畢竟,“綠色新政”是歐盟對許多工業部門、能源密集型行業仍然產生過多溫室氣體排放這一事實的回應。

  歐盟出台了更嚴格的法規,最早將於2030年生效,以使工業行業更加環保,並實現最遲到2050年實現碳中和的氣候目標。盡管在降低能源消耗方麵取得了很大進展,但在可持續性發展上仍有許多工作要做。

  工業5.0還旨在為資源消費找到解決方案。首先是關於循環經濟的,歐盟立法已經在這方麵確定了提高二次原材料(即回收商品)的質量和百分比的方向。僅靠技術方法不足以實現這一目標。為了優化回收周期,材料和產品的設計必須更加注重高效回收。

  圖. 工業5.0還旨在為資源消費找到解決方案(Istock)

  核心要素#3:彈性

  第三個核心要素是提高供應鏈的彈性。新冠病毒大流行表明了全球供應鏈的脆弱性。作為回應,歐盟委員會設立了“恢複和複原基金”。

  它支持歐盟成員國的工業化改革、綠色可持續發展、數(shu)字(zi)化(hua)轉(zhuan)型(xing)和(he)社(she)會(hui)責(ze)任(ren)的(de)投(tou)資(zi)。行(xing)業(ye)本(ben)身(shen)也(ye)有(you)許(xu)多(duo)工(gong)具(ju)來(lai)應(ying)對(dui)甚(shen)至(zhi)預(yu)測(ce)顛(dian)覆(fu)。通(tong)過(guo)大(da)數(shu)據(ju)和(he)複(fu)雜(za)的(de)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa),可(ke)以(yi)實(shi)時(shi)評(ping)估(gu)潛(qian)在(zai)風(feng)險(xian)。

  工業5.0的革命性

  工業5.0最重要的考慮因素之一是打開人與機器人之間的物理接口。工業5.0更加需要讓機器人去做那些單調、危險、髒亂差的工作,人類則是去做富有創造性和感興趣的工作,但機器人更能夠理解人類在工作中的意圖以及思考。這種技術人員被稱為“新領”,“新領”工人不一定要拿到四年製學位,但需要掌握新技術和軟技能,這將成為製造業的未來。

  傳(chuan)統(tong)設(she)備(bei)管(guan)理(li)多(duo)采(cai)用(yong)人(ren)工(gong)預(yu)防(fang)性(xing)維(wei)護(hu)的(de)方(fang)式(shi),維(wei)護(hu)人(ren)員(yuan)每(mei)天(tian)按(an)部(bu)就(jiu)班(ban),做(zuo)簡(jian)單(dan)枯(ku)燥(zao)的(de)巡(xun)檢(jian)工(gong)作(zuo),一(yi)些(xie)高(gao)危(wei)場(chang)所(suo)的(de)設(she)備(bei)因(yin)安(an)全(quan)因(yin)素(su)要(yao)麼(me)因(yin)巡(xun)檢(jian)不(bu)及(ji)時(shi)存(cun)在(zai)停(ting)機(ji)風(feng)險(xian),要(yao)麼(me)巡(xun)檢(jian)時(shi)存(cun)在(zai)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)。

  與以自動化為主要特征的工業4.0不同的是,工業5.0模式的優勢在於使定製化更具潛力,也更容易誕生全新的經濟模式,並使工作更具創造性、長期性、高價值。得益於此,人們可以做一些自己最擅長的事情—— 解決問題、數據分析、為流程改進和產品創新製定策略,以及更迅速做出明智的決策。

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