美国制造业复兴的关键力量：协作机器人
Christopher Mims + Photography / Video by Maddie McGarvey for WSJ
3 minutes
在美国各地的小型工厂里，敏捷的自动化设备正在制造各种产品，从AI超级计算机的零部件到美国未来自主海军武器的船体等。
过去只有大型制造商才能负担得起自动化设备，而今更小、更智能、更灵活、成本更低的“协作机器人”(cobot)，正把自动化带到各类规模的工厂。这些机器人不仅仅是锦上添花。没有它们，美国制造业缓慢而脆弱的复苏就不可能实现。
美国的实体产品制造公司数量在2014年降至低点，此后有所增长。然而，随着熟练工人因年长而退出劳动力市场，年轻人又接不上班，这些公司面临持续的劳动力短缺困境。
中国凭借数量庞大的工程师、技术人员和机械师队伍，以及超过200万台的工业机器人，实际上已成为全球商品的主要生产国。如今，美国正尝试夺回部分订单——这一过程被称为“回流”(reshoring)——在某些情况下，机器人可以让工人的产出提高三倍。
当然，也存在企业过度自动化的风险，一旦经济衰退来袭、需求枯竭，昂贵设备反而会成为资产负债表上的拖累，许多公司会因此破产。还有一种误区是以为机器人无所不能——引入它们通常还需要找到与之协同作业的人类。
但至少就目前而言，推动制造业回流美国的努力，以及为美国AI驱动的经济提供动力的工业品需求，正在推动自动化的采用和创新。
协作机器人登场
位于俄亥俄州特洛伊市的金属加工公司Raymath的首席执行官兼总裁格雷格·勒费弗尔(Greg LeFevre)说：“简而言之，自动化是制造业回流的关键。”
勒费弗尔在2019年收购Raymath时，这家生产食品级设备、土方机械零件、数据中心服务器机柜等产品的公司已近40年历史，但几乎没有任何自动化设备。两年后，勒费弗尔开始引入协作机器人，这是一种更轻便、更便宜、编程更容易且可在人类周围安全使用的工业机器人。如今他拥有13台这样的机器人。
勒费弗尔工厂的人均生产率飙升，单个工人每日产出可达以前的四倍。这使得Raymath更具竞争力，并帮助公司收入增长了两倍。勒费弗尔还得以小幅扩大了公司的员工队伍，从约130人增至145人。人类的工作已从包揽全部的研磨、焊接、机器操作和部件搬运，转变为监督并与机器人协作，由后者承担大部分任务。
在过去十年里，这些机器人的编程已变得极为简便，如今人们可以使用简单的平板界面来指示它们执行特定的动作序列。而为那些自20世纪60年代以来在汽车工厂常见的旧款机器人编程，则需要数年的培训。
总部位于科罗拉多州拉夫兰的Vectis Automation的联合创始人乔希·波利(Josh Pawley)说，现在美国有几十家公司为制造商提供勒费弗尔使用的那种专用焊接协作机器人。Vectis成立于2019年，是美国最早组装焊接协作机器人的公司之一。（勒费弗尔的工厂使用的是其竞争对手、总部位于印第安纳波利斯的THG Automation的焊接机器人。）
这些金属加工协作机器人是机器人技术更广泛趋势的一部分：配备传感器、能够在人类环境中安全导航的专用机器人。与之前没有传感能力的工业机器人相比，它们能应对更多变数。这对亚马逊(Amazon)的崛起及其超快速的订单履行至关重要，如今这一趋势正向制造业蔓延。
制造业协作机器人与近来备受关注的人形机器人有很大差异。埃隆·马斯克(Elon Musk)已将一份可能价值万亿美元的薪酬方案押注于他的承诺之上，即特斯拉(Tesla)将在十年内生产100万台Optimus机器人。
人形机器人在力量、灵巧度以及焊枪、砂轮等专用“末端器件”方面都存在不足，但相关初创公司押注其优势在于通用性。也许它们早上能拆箱，下午再装箱。理论上讲，有朝一日它们也可以拿起焊枪或打磨工具，但要让它们足够灵巧是一个巨大的挑战。马斯克最近表示，对于Optimus而言，“手部——包括前臂在内——占据了整台机器人工程难度的绝大部分”。
以小博大
中国无疑是大批量生产领域的领军者，那些希望以尽可能低的价格获得最大批量零部件的公司会继续将订单外包到中国。尽管许多美国制造商在产量上无法与中国同行匹敌，但他们正借助自动化，承接批量较小、交期紧迫的订单来展开竞争。
宾夕法尼亚州巴克斯县Caltech Manufacturing的总裁杰克·卡伦德(Jack Callender)说，以前不会考虑在美国生产的客户，如今开始询问如何把关键零部件的生产回流到美国。
卡伦德工厂生产的每一个金属部件——用于医疗设备、车辆、科学和工业系统等——成本可能都高于来自中国的单件报价。但他补充说，与他签约的客户选择的是规避海外制造带来的一些挑战。
卡伦德的工厂雇用了80多名员工，短短几年内又新增约六台焊接机器人，并引入多种其他自动化系统。其激光切割机可以自动装载金属板材，就像配有自动进纸托盘的巨型打印机。卡伦德还说，与勒费弗尔的工厂一样，Caltech Manufacturing在人均生产率上实现了两到四倍的提升，同时员工规模也在扩大。
仅在过去几年里，卡伦德使用的机器人变得更智能了。它们现在集成了触摸传感器，可以验证焊接位置是否正确。卡伦德还在考虑采用具有计算机视觉的系统，以提升通用性。
美国投资者正在押注于一些尚未得到验证的技术，这些技术可能会催生出功能更强大的机器人技术。
总部位于湾区的Dyna Robotics正在为制造业机器人打造一种“基础模型”。也就是说，它们通过学习来完成任务，而不是靠人为编程去执行。该公司首席执行官Lindon Gao说，如今，这家初创公司的机器人可以折叠餐巾，但很快，该公司将与实体工厂合作，以扩展相关技能组合。他的公司上个月宣布，已从包括英伟达(Nvidia)和亚马逊在内的投资者那里筹集了1.2亿美元。
这是一项长期投资。国际机器人联合会(International Federation of Robotics)统计部主任克里斯托弗·米勒(Christopher Müller)说，要让这种学习型机器人在工业环境中达到足够可靠的程度，以目前而言几乎是不可能的。
但这并没有阻止Gao的计划，他希望在几年内部署这类机器人。一旦机器人可以通过快速演示和一些口头指令投入工作，国家之间的较量将取决于谁能调动更多的机器人，而非谁拥有最多劳动力。
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