技术工人短缺，自动化技术成为制造企业“救命稻草”

作者 | Stacy Kelly

制造商们正面临普遍的技术工人短缺问题，在此背景下，他们迫切需要提高生产率并更积极地应对不断变化的客户需求。尽管许多制造商正在投资劳动力，致力于寻找、吸引和留住急需的人才，但与此同时，他们也加大了在自动化基础设施上的投入。

根据第九次年度智能制造状况报告，自2023年以来，新技术投资逐年增长，该领域的支出增长了30%。为了推动未来五年的业务发展，43%的制造商计划提高自动化水平，42%的制造商计划采用智能制造技术。预计在未来几年，这类投资的增长将使自动化在资本支出中的占比达到25%。

然而，必须仔细考虑新制造技术的选择和整合。人们越来越期望集成自动化机器，而不是仅仅能满足速度、吞吐量和一致性等传统标准。他们需要改变制造企业的竞争方式，以帮助其优化正常运行时间和生产效率，增强员工能力，加快产品上市时间。

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统一的工业控制和机器人控制

由于熟练的技术工人很难找到，制造商需要更自动化和高效的流程。这促使越来越多的制造商将机器人纳入到其机器和生产线。然而，盲目地进行机器人集成可能会带来挑战。安装和维护不同的工业机器人，通常需要学习一种专门的编程语言，这可能会给已经紧张的工程团队带来压力。

采用具备统一机器人控制功能的现代工业控制系统，可通过与其他机器相同的编程界面实现机器人的编程与维护。这种方式不仅能加速部署进程，还简化了维护工作，因为工程师无需学习专用的机器人编程语言。

除了机器人，制造商还在寻求其它创新方式来保持生产力，以应对不断变化的客户需求。例如，在较短的生产周期内生产更多的SKU，他们需要寻找方法最大限度地提高吞吐量的同时尽量减少转换时间。

一些生产商正在使用具有独立推车技术的智能运动系统来提升灵活性。这些系统利用独立的可编程载体，打破了传统机械的约束，使得机器能够更快速地适应新的生产要求。在某些情况下，操作人员只需按下按钮便可轻松切换到新的生产模式。

制造企业还可以利用现代生产管理工具来优化生产率并减轻员工工作负担。例如，数字化质量管理系统能够自动化质量流程、测量和记录。现代计算机化维护管理系统（CMMS）则通过在故障发生时自动生成工单并收集数据，帮助技术人员提高工作效率。

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数字孪生技术加速产品上市

制造商一直面临着快速上市的压力，要求没有延误或中断。这促使他们在更改、扩展或添加新的生产操作时，不断压缩项目时间表。数字孪生技术有助于加快项目从概念到启动的过程。例如，工程师可以利用机器的数字孪生模型，在虚拟环境中简化新建或生产线变更。他们可以深入分析机器的运行状态，并识别出提高整体设备效率（OEE）的机会。数字孪生模型能够帮助发现设计阶段的错误和低效，从而避免在生产完成后修复问题，节省更多的成本。

此外，数字孪生还支持虚拟调试，即通过机器模型来验证和调试机器。这有助于制造商在创业过程中避免代价高昂的变更，并确保初创企业保持正轨。一些公司已经意识到，采用这种工艺后，其典型调试时间缩短了30%。操作人员可以在物理设备到达工厂之前，使用数字孪生进行虚拟培训。尽管数字孪生提供了所有节省时间的好处，但这只是制造商通过正确应用先进技术加快产品上市时间的一个例子。

机器还可以使用所谓的智能对象，这些智能对象通过定义良好的数据模型，使机器信息始终处于可用状态，并大大简化了与更高级别系统的集成。通过采用现代集成设计环境，工程师能够通过协作和利用可复用代码库等功能，节省大量时间。

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让员工更智能地使用数据

随着经验丰富的工人逐渐退休，且合格的人才变得难以寻找，制造商需要更有效地利用现有员工。一个有效的方式是通过更好地利用数据来实现。例如，可视化和分析软件能够将原始生产数据转化为可操作的信息，使运行人员实时掌握生产动态。这些信息不仅帮助操作人员判断何时需要干预（例如当产品质量偏离规格时），还有助于发现提高生产率和优化OEE的机会。现代制造执行系统（MES）还提供了整个生产生命周期的实时视图，同时通过无纸化生产管理来提高生产率，并降低手动流程错误的风险。

借助人工智能和机器学习，分析变得更具预测性和规范化。运行人员可以在组件故障等问题发生之前提前识别潜在风险，并在问题导致计划外停机之前安排维护，从而有效降低停机时间并提升生产稳定性。

创新的信息传递方式也能帮助员工提高工作效率。例如，增强现实工具可为生产流程和维护程序提供逐步指导。这些工具可以验证员工执行的每一步，甚至在控制面板或机器上生成视觉覆盖以帮助引导员工的操作。尤其对于经验较少的员工，这些工具尤为有用，不仅能提升他们的生产效率和准确性，还能减少与机器交互时可能出现的安全风险。

如今，打造更智能、更高效的机器不仅仅依赖于新技术的应用，还需要全面思考硬件和软件如何协同工作，优化机器生命周期的各个方面。通过打造真正集成的智能机器，制造商能够使生产运营在面对技能短缺和其它中断时，提升生产韧性，增强敏捷响应，并实现持续优化。

▲本文来自于控制工程中文版杂志（CONTROL ENGINEERING China）2025年04月刊《技术文章》栏目：自动化技术如何填补制造企业的技能缺口？