【原创】物流:从人机协同走向人机共融

来源:物流产品网 | 2024-04-24 16:43 | 作者:物流絮语

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  虽然,无人物流常常见之于媒体,然而,对于物流行业来说,还远远没有达到智能机器取代人的地步,这不仅仅是技术不到位,更在于成本的制约。对于大部分物流场景来说,最适宜的场景是人机协同,就具体情况来说,有着“机器辅助人”“人辅助机器”之别,但都属于人机协同的范畴,所以可以说,物流行业正处于人与机器共同发展的时代,至于未来,革命性的合作——人机共融,在物流场景中将展现其魅力。

  一、人机协同,最好的选择?

  仓储物流一体化发展成为行业趋势,智能仓储物流设备的优化升级成为物流企业的创新抓手,为智能仓储物流的发展提供了新思路,我们谈到的人机协同,适配于仓配一体化。

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  关于无人物流的新闻较为密集,似乎仓储、运输、配送的无人化运作已经成为物流行业技术和模式创新的重要方向,其实不然。物流,总体上是与人打交道的服务活动,既包括运作物流活动本身的人,更涉及接受物流服务的人,因此,人机协同才是主流。

  再先进的无人物流技术和装备,都是在人的控制下运行的,人营造的企业经营环境,最终会决定无人物流的能力和水平。

  就目前来说,无人物流运作服务还只是在局部小环境中封闭运行,从无人物流技术和装备发展进程看,其运作范畴也只是全链条中的片段和局部,这样势必会出现物流运作的无人环节与有人环节的无缝对接,以及物流全链条的成本、效率问题,这就提出了“人机协同”的概念。

  人机协同,顾名思义,是人与机器配合作业,协同一致地完成某一目标的过程或能力,可以这样说,人在进行物流作业时,主要是脑、眼、手、腿的协作配合,机器便是在一定程度上具备其中的某一项或几项功能。

  尽管从单个作业或者环节来看,机器实现了全自动化无人作业,但是整个流程还需要人来配合完成,包括人对机器的控制与维修。人和机器有各自不同的优势,就需要在系统设计时,对作业分工进行明确地划分从而充分发挥其各自的优势。

  人机协同的本质在于将人类的智慧和机器的智能相结合,共同完成复杂的任务,机器可以通过各种数据分析和算法处理大量的事实,提供准确、全面的信息支持;人类则可以通过主观判断和经验知识,以及对价值的考量来做出决策和行动。

  物流中的人机协同,是人与机器,各尽所能,各自从事自己更擅长的事。一般来说,机器可完成大量枯燥、重复单调、程式化、重体力的以及具有危险的作业,拿负重来说,机器人在其工作空间可负载3Kg到1300Kg不等,更为重要的是机器可以长时间作业不知疲劳,更具有准确性、精准度优势,能看到人看不到的尺寸,精密产线物流机器人,每次送达的位置精度,一般在±0.05mm到±0.02mm之间。

  而人显然更具创造力,更具柔性和主观能动性,即使6轴或7轴机器人,可应用在一个狭小的工作空间,手臂可以有很多的扭曲和转动,但柔韧性,依然不能和人相比。

  王继祥老师把物流系统中的人机协同分为两类,要么以人的作业为主,要么以机器作业为主,也就是说,人辅助机器,或者机器辅助人。更细详的分类是:人和机器分别承担不同的任务,并通过协同合作完成整个任务;人和机器通过交互进行合作,相互协调和调整,共同实现任务目标;人和机器相互补充,各自发挥自己的优势,形成协同效应。

  然而无论哪种类型,只有将人和机器的作业进行合理划分衔接,充分体现人与机器的优势,才能最大地发挥整个人机协同系统的价值。

  人和机器的分工通常也与人机协同系统的智能化程度息息相关,我们相信,更加智能、更加通用的物流装备与智能系统在不断面世,它们基于大量的物流参数、环境工况等数据训练而成,能够处理物流过程中多变量、非线性的复杂关系;具有预测能力和智能化决策能力,可以通过实时监测和分析过程数据,预测场景变化等因素,作出合理决策;甚至具有持续优化与自适用能力。

  随着数据的不断积累和模型的自我学习更新,机器的准确性和效率会持续提升,针对物流工作环境的变化,能快速做出反应,甚至拥有较强的自决策能力和较高智能化程度时,可以做出更理智的决策,使人机协同中的“人”在系统中扮演很小的角色,然而,这只能使人机协同的分工有所不同,主次有所更换,人机协同的合作性质没有变化。

  机器具备的智能化程度越来越高,但人的优势仍是其不能完全替代的,因此,强调人与机器配合作业的人机协同仍将是未来物流系统中的主要作业方式,不论是在产线物中,还是在仓储物流作业场景中,概莫能外。

  正因为智能机器的智能水平无法与人类抗衡,于是在物流场景中,人与机器人有了分工,人类完成高度复杂、柔性的、创造性的工作,而机器完成重复的,危险的工。,

  由于物流场景是不可分割的整体,所以,既要讲分工,同时也要讲协同,讲人与机器的无缝配合。人机协同不仅包括机器,更包括智能系统,通过充分利用彼此的优势,实现合力的效果。

  人机协作,成本为要。企业对成本控制与高效率的不懈追求,是催生物流人机协同的重要动力源,有人与无人的有机结合,才是发挥无人物流作用和人的主观能动性能力。

  用机器完全代替人所提供的多种生产力,对于中小企业而言,前期的高额投入在当下也不大符合经济效益,所以代替人提供的部分生产力则是一个不错的选择。

  在新技术的赋能下,在新基建的助力下,智能机器不仅仅帮助人类做一些简单重复性的劳动,甚至可以具备一定的自主性,协助人类或独立完成较为复杂的作业,然而,这也提出一个成本问题,这种智能机器,购进成本一定很高,从应用角度来看,是不划算的,因此,在效率与成本间取舍,人机协同仍是未来很长一段时间内的物流运行的主流选择。

  这也是技术适配,或者称为技术成本更优解问题,也是一个老生常谈的问题,智能物流装备的有效应用,实际是成本与技术平衡问题。在不断提高的智能化的前提下,企业如何降低使用的成本?智能物流装备或者智能系统,是否更容易地与人协同,是实现低成本大规模应用的关键。

  所以说,技术成熟不只是可用,还要符合经济成本、适应不同场景,而对成本和性价比的极致追求,关系到人机协同的匹配度如何?有时在兼顾成本的前提下,牺牲一部分性能指标是可行的。

  实现人机协同需要充分了解人和机器的特点,合理的人机协同需要考虑两者的长处,以取长补短,提高整体效率。在人机协同模式下,由于涉及人和机器的相互配合,那么人和机器各自的作业效率并不能够代表整个系统的效率,而是要发挥机器+人≥2的效果,人机协作的优势在于将人类的智慧与机器人的高效性结合起来。

  那么,人与机器协同的效果如何,衡量标准是什么呢?可从三个方面考察,效率是否提高、成本是否降低、安全是否保障?更进一步的理解是:是否充分发挥人与机器各自的优势,人机协同的意义在于促进人类和机器之间的合作和相互支持,以实现更高效、更准确、更创新的工作和决策。

  一般来说,在成本允许的前提下,选多一点轴数的机器人在灵活性方面不是问题,这样方便后续重复利用改造机器人到另一个应用制程,能适应更多的工作任务,然而对于物流机器人来说,应用工序是比较粗糙,比如打包,码垛等,不需要那么精密。

  智能机器的每个参数都与人机协作息息相关,在物流场景下,如何导入机器人,如何选择合适的“机器人”,要从源头开始评估,与应用场合以及什么样的制程相匹配。

  就目前来说,工业机器人制造商基本上针对每一种应用制程都有相应的机器人方案,因此,只需要明确你希望机器人为你做哪个工作,以及从不同的种类当中,选择最适合的型号。

  人机协同与物流装备制造也有紧密的关联,目前“人机协同”映射到的现实是物流装备制造非标生产,标准化程度不高,即便是生产同一个产品,由于工艺不同、设备接口不同、数据格式不同,物流装备的数字化连接和高度协同就无从谈起,停留在无智、孤立的自动阶段。

  物流装备适用人机协同的动态作业场景,并在物流需求激增时,具备即插即用的扩容能力,快速提供柔性新生产力,所以,产品采用“模块化”和“通用化”的设计思路,能够快速响应客户的实际需求。

  人机协作最终的目标是成本与效益,最基本的要求是安全,因此,要求机器具有对于复杂的工作环境能实现避障操作,避免与周边队友——人,还有障碍物发生碰撞,保障作业安全。

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  机器人和人有直接接触,需要感知人力的大小并做出相应的动作,从而避免在人机配合作业时与人发生过度触碰造成人员伤害。在有多智能体以及人员混行的复杂环境中,机器人还需要具备很强的底层运动控制能力,保证机器人在执行动作时候的准确性。

  人在实际操作中有可能出现各种异常,而机器人程序不可能穷举或者预设所有的情况,因此要实现人与机器人的相互感知和无缝协作,同样需要依赖于系统智能化和能力的不断提升。

  总之,人机协同是一个复杂的系统,需要高度的协调和互补,需要具有人机协同思维和技能。合理的分工、高效的配合和信息互换是人机协同的核心,高效配合使得人和机器能够更高效地完成任务,而信息互换确保了系统在复杂环境中能够作出明智的决策,同时,为人类用户设计简单易用的界面,使其能够更方便地与机器进行交互。

  人机协同,也符合国情。智能化是否将取代近一半的全球工作岗位?会导致大规模失业?这是全球都在考虑的问题,我国作为一个劳动力资源丰富的大国,加之人类在处理多样化产品、应对波动工作量等方面表现出高度的灵活性,人机协同符合国情,人机协同不仅可以降低成本,还增加了自动化系统的灵活性,提高了系统响应市场需求的能力。

  对于我国来说,特别是第三层级的物流中心来说,人工操作仍然是完成物流运营活动的必要组成部分,尤其在应对工作波动性、处理各种产品尺寸、重量、特殊要求等方面,人工操作具有不可替代性。

  在追求全自动化和无人化的潮流中,人与机器之间的协同合作变得尤为重要,我国物流周转成本占整个GDP的比重还比较高,未来还将进一步提高整个物流的效率、降低物流周转成本,符合国情的基本方向还是人机协同。

  目前,人机协同在物流领域有广泛的应用,特别是在智能仓储物流中,智能堆垛、智能叉车装卸和人机协同拣货等场景已经成为现实,不仅提高了效率和准确性,也重塑了物流领域的格局,但是,人机协同共生仍有很长一段路程要走。

  二、人机共融,未来的革命?

  人机协同是人工智能技术发展的一个重要方向,人机协同如何作到人与机器无缝的互动和全面融合?那就是人机共融,可以断言,人机共融将为现代物流领域带来革命性的改变,是人与机器在未来物流中的革命性合作。

  人与机器在交流上的融合,分为初级的RPA(Robotic Process Automation,机器人流程自动化)+AI方式,以及高级的脑机接口BCI(Brain Computer Interface,指人脑与外部设备之间创建直接连接,实现脑与设备的信息交换),

  人机融合是将人类和机器融为一体,使机器的智慧与能力与人类的感知和创造力相结合,它被认为是驱动社会进步和人类发展的重要力量。

  从理论上说,人机融合指的是将人类和机器的智能进行融合,通过人类与机器之间的合作和交互,实现更强大、更高效的智能系统,人机融合不同于人的智能,也不同于机器智能,区别在于,机器智能主要依靠算法和大数据来进行决策和学习,而人机融合智能则将人类的知识、经验和判断能力与机器的计算能力相结合,进行决策和问题解决。

  人机融合与人机协同目标一致,通过技术的辅助,提升人类的工作效率和生活品质,但前者超越了传统的人与机器之间的关系。

  近日,中国脑机接口技术取得了一项重大突破,将人类意识和机器能力相结合,打开了一个全新的领域。通过与机器的融合,人们可以更加专注于创造性地工作。

  人机共融为物流业提供了新的机会,关于人机共融,物流领域有一句口号是“人机共融,智造未来”,这说明两点,一是人机共融是行业前沿技术,是属于未来的事业;二是人机共融已成为热点,成为包括物流各企业在内的高科技企业探讨的主要话题,并且探索已经起步。

  我们知道,人机协同具有局限性,比如,人机协同要求人和机器能够相互理解和有效沟通,然而,人和机器之间的语言和交流方式存在差异,这可能导致沟通障碍和误解。

  人机协同需要机器具备足够的知识和技能来执行任务,然而,机器的知识和技能仍然有限,因此,当面对复杂或新颖的任务时,机器可能无法提供足够的帮助,从而限制了人机协同的效果。

  由于机器无法像人类一样理解和适应任务的复杂性和变化性,任务分配和协调可能变得困难,导致效率降低和冲突出现。如何克服上述的人机协同的局限性,那就是人机共融,虽然是一个具有挑战性的工作。

  物流上的人机协同的发展方向是人机共融,人机协同可以称为早期的人机共融,在为人机共融积累条件,人机融合智能与机器智能相比更加强调人类和机器的协同作用。

  更好地理解和优化人、机协同竞合过程,实现竞合过程中的态、势、感、知,那就是人机共融。智慧物流是利用集成智能化技术、智能设备等使物流系统能模仿人的智能,具有思维,感知,学习,推理、判断和自行解决物流中某些问题的能力,同时,基于严谨的算法和程序,不会受到主观因素的影响,保证运行的稳定性和可重复性。

  库内搬运分拣智能设备已经成为现代科技非常大的应用投放方向,随着机器具有数据记录和分析能力,学习和决策的能力,可以积累经验数据,利用数据进行长期规划和优化,为后续的复杂的物流场景提供支持,能够适应不断变化的物流需求和人机协同条件。

  机器人凭借先进的感知和执行能力,在货架间灵活动,准确抓取商品,并将其送往指定位置;人类工作人员则负责管理和监督整个作业流程,进行质量控制和决策;人类可以通过与机器人的互动来完成一些机器人无法独立完成的任务。

  所以这些都是走向人机共融的基础性工作,在此阶段,应考虑后续应用开发和功能升级等多方面因素,为未来具有多模态感知融合系统打好基础。

  在新一轮科技革命中,颠覆性技术为人机共融提供了巨大可能性。前端技术如智能感知、脑机接口、虚拟现实等构建了更自然的交互手段,拉近了人与机器的距离;基础技术如5G网络、物联网、云计算、大数据,为人机协同提供了智能化环境,使人与机器更好地融合成为可能。

  人与机器之间的良好沟通和交流是融合的关键,实现更自然、更流畅的人机交互就是融合。通过人机融合,人类可以将自己的价值观、目标和判断传达给机器,让机器能够更好地理解和满足人类的需求。

  从人工智能中的智能体概念来看,人机共融不仅包括机器这一看得见的硬件智能体,也包括算法等摸不着的软件智能体。物流人机共融,要实现从专用场景升级到通用场景,需要在硬件设计、软件算法和适应能力等方面做出显著变化和改进。

  人机共融可能会引发一些新的理论变革,特别是在认知科学、人机交互、人工智能和哲学等领域,可能会促使认知科学重新审视人类认知的本质和机制,给人们带来新的思想变革,从而推动智能系统与人类之间的合作模式不断深化和优化。

  人机共融是一个持续发展和探索的过程,随着技术的不断进步和社会的不断变迁,人机共融将会不断演变和完善。人机共融为物流带来了无限的想象空间和机会,即使机器可以通过自主学习来完善自身的能力和知识,提供更准确的预测和建议甚至决策,人类仍然扮演着重要的监督和控制角色。

  我国是物流大国,物流场景的拓展与细分,扩大了人机共融的应用范围、同时也向人机共融提出了更高的要求。人机共融将成为未来物流行业的主要趋势,人类和机器人的默契配合将推动物流作业的变革。

  结语:如果企业不能将自己置身于与时俱进的行业大潮中,顺势而为,那么必将受到时代的淘汰,同样,如果企业不能根据自身实际情况,选择合适的人机协同方式,同样也要遭到淘汰。

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