工业自动化系统设计应对新一代用户需求和商业挑战的关键

作者: 斑马技术大中华区技术总监 程宁

简化的机器视觉和固定式工业扫描系统设计对于员工的操作管理和正确决策至关重要

今天，并非只有数字原生代才是“没有耐心的一代”，事实上几乎所有人都无法容忍进度的延迟或导致我们无法按计划完成任务的情况出现。正因如此，供应链的领导者们开始真正感激工业自动化带来的好处，毕竟当客户需求量大且短期内交货成为标准时，时间是非常宝贵的。

据工信部数据，2022年，中国制造业增加值占GDP比重为27.7%，制造业规模连续13年居世界首位。乘制造业之风，物流、仓储等领域也保持着良好的发展势头。得益于近期机器视觉和固定式工业扫描系统在设计和功能上的发展，这些技术正帮助工厂和仓库员工更轻松地完成任务，尤其是在质量控制的工作流程中。除此之外，这些技术的应用也为新员工入职、系统培训、生产、履单和运输等流程节省了大量时间。

但是，所有这些进步的实现并非一蹴而就。过去几十年，人们一直认为传统的机器视觉系统过于复杂，并且只有具备相关技术背景的人才能运用自如。甚至有些机器视觉系统就此被抛弃，只因员工则觉得太过复杂而拒绝使用。

如今，制造和仓储行业中的技术工具不应该只为高学历人才所专用（尤其是考虑到员工的高流失率），我们可以通过改善自动化系统的设计和功能，或者改变员工操作、理解和受益于机器视觉和固定工业扫描所需的技能组合，使其更加直观且易于使用。

新的技术进步使我们改变想法且更有决策力

人眼能够看到的细节程度无法与视觉技术相比，人脑也无法以机器运作的速度处理数据（研究表明，人脑处理数据的能力上限约为60比特/秒）。这并不是说员工在制造或仓储工作中的价值有所降低，相反，这体现了当下技术能够为完善决策带来的价值。事实上，认识到我们自身的局限性正是扩展人类能力的有效方法，并且能够让技术设计师和解决方案工程师得以更轻松、迅速地应对以下挑战：

挑战一：原材料、成品和完成包装的订单在不同地点之间快速移动，迫使员工以更快的速度处理相关信息或者做出即时决策，尽管这本不是这些员工的职责，至少也不应该由他们独自决策。但我们不可能为此而放缓组装线或仓库传送带的速度，也无法一味地为质量控制部门加派人手。

解决方案：通过实现诸多视觉检查和决策流程的自动化，可以加快图像处理能力、提高判断力、并最大化可用人力资本，让任务得以重新分配并将人力资产重新部署到其他关键业务职能部门，从而使所有流程能够顺利、高效地统一进行。例如，相机和传感器可以检查生产和包装的合规性是否符合设计方案，进而合格的产品将被送往包装和运输部门，而质量控制部门可以专注于调查结果不合格的根源并寻找解决方法。

挑战二：员工们在将货物进行组装、检查、运输或归架时，即便合规性要求、客户和合作伙伴的要求标准或原始设计方案等信息都触手可及，他们也不一定能清楚地记得所有要求。员工对零部件或成品设计原理有限的洞察力也限制了他们判断质量的能力。

解决方案：让员工能够更好地与技术协同，从而能够更有把握地对产品做出合格与否的判断，并在出现问题时采取更果断的行动。

挑战三：视力是否清晰可能会阻碍我们识别一个不达标的条码标签、一个拧错的螺丝或一个未装满的瓶子。此外，颜色混淆也是非常普遍的现象，而且不是专家就能解决的问题。任何一个有色觉缺失的人都可能把药片上的紫色标记误认为蓝色，而鉴于药品生产的监管如此严格，这可能会导致严重后果。

解决方案： 通过对智能相机和条码扫描仪进行编程，使其能够准确地“看”到各种事物，包括颜色、微小的产品缺陷、以及细微的标签错位。

挑战四：无论我们多么专注于眼下的工作，能看到的总是有限的。我们无法追踪眼前发生的一切，更不用说整个供应链。

解决方案：如果想让供应链上的每个人都能更好地把握质量、产出和每个职能部门（包括客户）的情况，就应该减轻人们在做报告方面的负担，毕竟忙碌的员工难免可能忘记某些事情或者在输入数据时出错。

事实上，解决此类问题正是过去斑马技术正在开展的工作。

简化技术运用，让工业自动化触手可及

无论您是正在期待着工业5.0的到来，或只是希望顺利地完成订单并出货，至少从获取和利用信息的角度来看，员工们都需要配备更好的设备以开展工作，因此，当前工业自动化值得投资。它将帮助员工采取更果断的行动，并通过以下方式减少他们必须独自做决策的情形：

-  自动确认一个产品或包裹是否可以通过质量检查并进入下一环节，
-  追踪每件物品的去向，
-  告知员工何时需要通过具体行动来改善流程或提高产品质量。

但是，只有当技术易于使用，让所有员工都有资格进行操作和管理时，工业自动化才能“解决”问题。因此，针对复杂的传统机器视觉和扫描系统，世界各地一些优秀的工程师们一直在调整其设计和功能，以帮助解决现存的挑战，从而更好地支持未来的劳动力队伍。

例如，他们已经应用智能算法对相机或扫描仪捕获的图像进行自动分析，训练机器视觉/工业扫描系统作出“合格”或“不合格”的判断决策。这样一来，正确的判断决策这一职责就不再直接落在员工身上。如果系统发现了产品缺陷或偏差，则会将该信息传达给相关负责人，以便立即采取纠正措施。他们会知道是否需要更换标签、调整流程、或启动调查以了解为何已完成生产的货物会出现重复性缺陷。无论如何，工作上的分心和个人偏好将不再误导员工的判断或导致疏忽，当人们对事物有不同见解时，也不会引发无休止的争论。

我们的工程师还通过简化机器视觉和条码扫描应用的硬件编程，使追踪和追溯流程自动化更容易实现。例如，现在支持智能相机和扫描仪的软件可以同时确认一个产品或包裹的位置，反过来，这也让员工能够从履单或合规的角度确保一切进展顺利，在让人放心的同时提升了利益相关者之间的责任感。

这些决策方面的变化带来的的另一益处是：今后只需安装一套硬件组件并管理一个软件平台，即可享受工业自动化带来的好处。员工也只需要一次性学习一个简单的系统即可，即使添加了新的应用程序，或决定将相机和扫描仪用于运营范围内的其他位置，系统的用户界面和按钮都是一样的，不要求重新进行学习。这对希望确保一切无可挑剔，并且出现问题时能快速解决的一线员工、运营主管、供应链合作伙伴、IT团队、乃至消费者来说是都是相当利好的。

承诺、测试、完善、重复

无论是制造、仓储还是物流行业，都有两个选项可供选择：一是训练员工在日常工作中提升辨别力，做到有条不紊或提高警觉性，了解功能性限制的存在和终身培训的要求；二是帮助员工更好地利用工业自动化视觉系统，使员工能够在正确的时间做出正确的决策。考虑到劳动力的高流动率和更高水平客户订单的到来，第二种选择更为理想。但只有当减少培训需求并消除使用这些系统的技术要求时，才能证明其成效。

斑马技术致力于简化机器视觉，让下一代员工在使用系统时感到舒适且自信，以充分实现关于工业自动化的承诺，即提高操作的可视性、速度、效率和准确性。若想始终确保高质量的货物能够快速出货，也需要做出同样的承诺。如今工具已经具备——当代工业自动化解决方案可应用于多个工作流程，日后还将能够用于更多不同的工作流程；这样的解决方案能够助力当前一代员工达成绩效、激发下一代员工的潜能、改变每个人对工业自动化的价值和潜力的思考。不同于以往，机器视觉和固定工业扫描系统融为一体并且能够同时解决无数的问题。

新的挑战即将出现，新一代的员工也很快就会到来。斑马技术将密切关注所发生的一切，与客户深入合作，以新的方式来应用这些技术、进行现场测试、与员工一起验证解决方案，并根据客户反馈完善系统设计，也会根据需求不断完善技术和产品。