黑燈制造及其與工業物聯網的關系

隨著工業自動化的進步，整個制造過程可以實現自動化。原材料的交付、制造、質量保證和成品的交付都可以由機器人完成。這消除了生產過程中對人類工人的需求。這種用于進行端到端制造過程的方法是黑燈制造。

圖 1. 黑燈工廠的示例（圖片由 JS Online 提供）

“黑燈制造”一詞并不總是按字面意義理解。黑燈工廠可以選擇有或沒有任何燈具。這個想法的產生是因為人類需要光來進行工作。在完全自動化的制造過程中，機器人可以在沒有燈光的情況下繼續工作，整個過程將被預先編程，工廠可能會保持黑燈。黑燈工廠、黑燈制造和熄燈制造等名稱都暗示了這個概念。

工業自動化機器人、軟件算法、視覺/空間傳感技術、低延遲通信網絡、人工智能（AI）和物聯網/工業物聯網基礎設施可以實現黑燈工廠，而它們使用的具體技術將取決于工廠設計、生產的產品和所需的資本。

黑燈制造為制造過程帶來了完全自動化，黑燈制造的優勢與大規模自動化的優勢類似：

-消除錯誤：在工廠車間，很大一部分錯誤是由于人為錯誤而發生的，黑燈制造不需要人工干預并消除錯誤。

-職業安全與健康管理局 (OSHA)：黑燈制造完全符合 OSHA 標準，設計良好的黑燈工廠，安全隱患很少。

-效率：整個制造過程是自動化的，由預先確定的程序驅動制造過程。由于沒有變化或操作延遲，從而可以提高操作效率。

-24/7作業：機器人在作業過程中不需要休息，它們可以一天24小時生產商品，因此不需要設計輪班。黑燈制造實現了全年 365 天 24 小時不間斷的生產過程。

-能源消耗：黑燈制造提高了運營效率，產生相同產量所需的能源更少。在工廠車間使用燈光是可選的，并且可以取消。空調和暖氣的情況也是如此，具體取決于商品，如此累積起來，可以大大減少功耗并降低成本。

圖 2. 據報道，FANUC日本總部是一座全自動黑燈工廠，該公司在那里生產機器人──用機器人！（圖片由 FANUC 提供）

黑燈制造不僅給組織帶來好處，同樣，它也有相當多的缺點：

-高成本：建立黑燈工廠需要專門的機器人、軟件和技術人員，而這些并不便宜。一家公司必須投入大量資金作為資本支出來建立一座暗工廠，比建立一個普通的自動化工廠要高很多倍。

-預測性維護：雖然黑燈工廠的正常運行不會受到人為干擾，但通常由人類進行維護。另一個缺點是，員工在正常情況下會遇到的機器磨損在黑燈的工廠中不太為人所知，并且可能在未來造成災難。預測性維護在這里會很有用。

-靈活性：黑燈工廠中的流程完全自動化。必須對定義明確的步驟進行編程才能實現這種程度的自動化，流程不能很快改變，它需要額外的資本支出和停機時間來改變生產流程。

-工作崗位流失：由于黑燈工廠不需要人工參與，因此會出現工作崗位流失，這可能會引起一些擔憂。由于工作崗位被取代，因此必然會出現短暫的失業痛苦。

世界各地的許多工廠都采用了工業自動化。盡管如此，許多工廠車間仍需要人工存在。由于所需的資本支出非常高，各行業采用黑燈制造的速度并不相同。某些行業（例如半導體制造）需要原始的晶圓廠工藝環境，該過程的許多部分都是完全自動化的，以防止人為干預，從而避免污染。

圖 3. 機器人在黑燈的工廠中進行焊接。

盡管汽車制造等行業眾多，但特斯拉等公司據稱未能建立成功的黑燈制造工廠。雖然汽車行業使用了很多自動化機器人，但很難完全實現自動化。

物流和供應鏈等行業的自動化程度很低。但這些行業都面臨著可用勞動力短缺的問題，尤其是在電子商務蓬勃發展之后。更多的自動化和最終的暗倉解決方案可以使此類業務變得可行。一些已經采用黑燈制造或可以從黑燈制造中受益的行業是：

-半導體

-藥品/疫苗制造

-化學品

-核廢料行動

- 電子組裝

-礦業

以及更多行業可以從采用黑燈制造中受益。

黑燈工廠中的機器人和流程是完全自動化和預編程的。然而，這個過程應該受到監控。由于車間的人工干預不太理想，因此需要有一種方法將數據從工廠車間轉發到中央控制臺以進行遠程監控，工業物聯網對于實現這一目標至關重要。

工業物聯網（IIoT） 設備對于創建黑燈制造流程至關重要。黑燈制造過程涉及多個活動部件和無數變量。這些數據點由 IIoT 設備捕獲并發送到中央集線器進行監控，甚至人工智能算法也可以根據設計檢查黑燈制造過程是否成功。

與任何其他新技術流程一樣，黑燈制造也有其優點和缺點。它適合某些行業，如半導體，而不是其他行業，如汽車。然而，隨著技術的不斷發展，這可能是所有行業最終都可以運作的過程。