Будущая фабрика с ИИ компании Siemens создаётся в рамках нового тренда в автоматизации, требующего объяснять работникам-роботам и работникам-людям, как они должны помогать друг другу в процессе фабричного производства.
Роботы работают строго последовательно и неутомимо, но им недостаёт импровизации. Чтобы внести изменения в работу автоматизированной сборочной линии, необходимо осуществить кропотливое перепрограммирование, которое затрудняет переход на производство новой продукции. И вот исследователи немецкого промышленного гиганта Siemens заявили, что нашли решение этой проблемы: нужна такая фабрика, которая для своей реорганизации использует ИИ, программирующий фабричные роботы и ставящий задачи работающим с ними людям.
«Вместо того, чтобы программировать [каждый робот], нам достаточно сказать, что имеется машина, которая может сделать то-то и то-то, машина, которая обладает такими-то способностями», — говорит Флориан Михаэллес (Florian Michahelles), возглавляющий научно-исследовательскую группу Siemens Web of Things в Беркли, Калифорния. Программа ИИ под названием reasoner («рационализатор»), разработанная Михаэллесом и его командой, описывает шаги, необходимые для создания какого-то продукта, например, стула, после чего с учётом возможностей роботов (зоны досягаемости, грузоподъёмности и т.п.) раздаёт им задания.
По словам Мехди Миремади (Mehdi Miremadi), партнёра из консалтинговой фирмы McKinsey & Company, компания Siemens стремится освоить мощный тренд, возникший в современном производстве. «За последние несколько лет производители впервые увидели реальную пользу от внедрения в их производство наиболее продвинутой робототехники и искусственного интеллекта», — говорит Миремади, и его заявление вряд ли следует считать рекламным, ибо он не связан с проектом Siemens.
Исследование McKinsey «Будущее, которое работает: автоматизация, занятость и производительность», соавтором которого является Миремади, рассмотрело 800 профессий и обнаружило, что около половины задач, выполняемых рабочими, можно автоматизировать. Однако при этом полностью исчезнут менее 5% профессий. В большинстве случаев компьютеры и роботы отберут у людей лишь часть их профессиональных обязанностей. «Люди должны будут продолжать работать вместе с машинами, чтобы обеспечить то, к чему стремятся все страны, — рост ВВП на душу населения», — говорится в докладе. (Чтобы узнать, к чему приведёт автоматизация рабочих профессий, можно воспользоваться интерактивным онлайн-инструментом фирмы McKinsey.)
Первоначально компания Siemens дала своему проекту автоматизированной фабрики забойное тевтонское прозвище UberManufacturing («Сверхпроизводство»). Однако, используя такое громкое прозвище, создатели проекта имели в виду лишь нечто похожее на автосервис, который обслуживает по запросу. В частности, они считают, что автоматизированные производственные предприятия могут удовлетворять заявки на специализированную, мелкосерийную продукцию и бороться за клиентов на онлайн-рынке. «Вы скажете, к примеру: «Мне нужен вот такой стул», и тот, у кого есть машины, способные его изготовить, назовёт вам цену. Вот чем должен был заниматься наш Uber», — поясняет Михаэллес.
Теперь эту технологию компания Siemens стала называть не Uber, а Click2Make, чтобы сразу показать, что на самонастраивающейся фабрике используется концепция «навести и кликнуть» (а также, очевидно, чтобы не путали с тем «Юбером», что раньше прославился. — Прим. XX2 ВЕК.). Как доказали Михаэллес и его команда, технология Click2Make вполне пригодна для мелкосерийного производства: она успешно прошла испытания в рамках тестовой системы, использующей всего лишь несколько роботов для изготовления пяти видов мебели (таких, как табуретки и столы) с четырьмя конфигурациями ножек, шестью вариантами цвета и тремя типами защищающих пол накладок (в общей сложности — 360 вариантов изделий).
Человека будут программировать, как машину
«Мы можем использовать и людей», — говорит Михаэллес. На автоматизированной фабрике компании Siemens перечни возможностей и ограничений создаются не только для роботов, но и для людей. На основе этой информации ИИ-рационализатор выдаёт производственные задания — такие, как сверление деревянных деталей или привинчивание ножек.
Кроме того, искусственному интеллекту может понадобиться знать кое-что из личных данных работников-людей — например, кто из них левша, а кто правша, какой язык общения предпочитает каждый из них. «Идея такая: если мы сможем описать все производственные способности работающих на фабрике машин и людей, мы сможем очень гибко регулировать производственные потоки», — объясняет Михаэллес.
Роботы, говорит он, могли бы передавать какие-то детали, например ножки стульев, людям, чтобы те, обладая большей ловкостью, осуществляли сборку. При этом «рационализатор» ввёл бы соответствующие правила безопасности. «Для нашей фабрики мы разработали стандарты OSHA [обеспечения безопасности и гигиены труда], — рассказывает Михаэллес. — К примеру, предмет, ставший неподъёмным для работника-человека, будет поднимать работник-робот».
«Я думаю, что главное — наладить взаимодействие человека и робота, — говорит Миремади. — Это самый важный тренд в ближайшей и среднесрочной перспективе … на ближайшие 5—15 лет».
Смешанный состав работников (люди и роботы) порождает проблемы в сфере безопасности и логистики, одна из которых состоит в том, что, в отличие от роботов, люди перемещаются непредсказуемо. Для идентификации работников и отслеживания в трёх измерениях всех их передвижений компания Siemens установила на автоматизированной фабрике систему камер Microsoft Kinect. Благодаря этому ИИ-рационализатор всегда в курсе, кого можно задействовать для выполнения той или иной работы, и где должны находиться роботы, чтобы, перемещая туда-сюда какие-то предметы, они не причинили вреда работающим рядом людям. (А такая опасность реально существует. Например, в 2015 году на одном из объектов мичиганского автопрома робот — не тот, что изготовлен компанией Siemens, а другой — убил техника).
Я спросил Михаэллеса, не сводит ли технология Click2Make людей к роботам, у которых вместо металла — мясо.
«Этого следует избегать, ибо это означало бы использование очень ценного работника, каковым является человек, как неточно работающего робота», — отвечает он. Предназначение роботов — обслуживать людей, выполняя задания, которые скучны, монотонны или требуют чрезмерных физических усилий. «Что касается людей, то их следует использовать для решения задач, требующих творчества, то есть там, где роботам не справиться, — говорит Михаэллес. — Сейчас мы думаем над тем, как создать систему производства, в рамках которой и люди, и роботы могли бы максимально проявлять свои сильные качества».
Клиентам компании Siemens начинать с нуля не придётся. Фабричные роботы этой компании (как и роботы конкурентов) уже оснащены программным логическим управляющим устройством. «В основном это компьютер, который, управляя двигателями робота, диктует ему, как двигаться и что делать», — поясняет Михаэллес. Вот какой механизм управления роботами имеется в распоряжении ИИ-рационализатора. Кроме того, компания Siemens собирается оснастить последнего набором профилей, называемых семантическими дескрипторами. Они подробно расскажут «рационализатору» о том, на что способны находящиеся в его распоряжении модели роботов. «Таким образом, у нас [уже] есть технология, но у нас есть и проблема», — говорит Михаэллес.
Проблема — найти компанию, которая видит, что можно получать высокую прибыль, продавая продукцию, изготовленную по индивидуальным заказам. Для иллюстрации Михаэллес приводит гипотетический пример автопроизводителя, способного поднять уровень продаж, создавая интерьеры автомобилей с учётом пожеланий покупателей.
«Нередко при выполнении индивидуальных заказов продукция более дорогая и доля человеческого труда более высокая, чем в других случаях», — отмечает Михаэллес. Но он всего лишь исследователь, и то, как новые технологии компании Siemens выходят на рынок услуг, от него не зависит. «Если можно продавать обычные продукты, зачем рисковать, внедряя что-то принципиально новое? — вот какую проблему создают революционные инновации», — говорит Михаэллес.
По его словам, кое-какие успехи в осуществлении пилотных проектов, связанных с работой по индивидуальным заказам, есть, однако он «не готов привести какой-то конкретный пример».
Роботы становятся более практичными
Технология Click2Make объединяет работу людей и роботов, но, как считают Миремади и его коллеги из McKinsey, главный тренд в сфере производства составляет не это, а сокращение числа работающих людей. В частности, в США, по прогнозу этих исследователей, в ближайшие десятилетия будет автоматизировано до 60% фабрично-заводских операций. Согласно докладу McKinsey, рост занятости людей в промышленном производстве всё же может продолжиться, однако автоматизация, как и в прошлом, приведёт к изменению типов рабочих мест.
Одним из основных достижений в сфере фабрично-заводского производства является растущее количество биомиметических манипуляторов, очень похожих на руки людей. «Манипуляторы промышленных роботов приобретают всё более совершенный вид, поэтому их операции, естественно, становятся всё более и более сложными, — такими, что нельзя не удивляться», — говорит Миремади. По его словам, более тесное взаимодействие людей и роботов на фабриках и заводах ускорит процесс освоения роботами человеческих профессий. Применение метода кинестетического обучения, при котором человек, вручную управляя роботизированным манипулятором, повторяет вместе с ним определённые движения, позволит некоторым особо ловким роботам, таким как сварочные боты, приобрести навыки осуществления чрезвычайно сложных манёвров.
Раньше программирующие роботы работали инженерами. Теперь благодаря алгоритмам глубокого обучения машины учатся у людей работать на сборочной линии. Они учатся даже слегка импровизировать. Роботы, обучаемые идентифицировать и использовать какой-то конкретный предмет, всё больше проявляют способность идентифицировать и использовать другие предметы со схожими функциями, цветом, формой и другими свойствами.
«Всё больше и больше [производителей] стремятся к тому, чтобы их роботы умели выполнять не одну-единственную, а множество операций, — говорит Миремади. — А люди всё больше играют роль контролёров, следящих за качеством производственной деятельности, — роль менеджеров, а не роль работников с узкой специализацией».
«Всегда будут задачи, которые лучше решать человеку, а не машине, так как для машины задание может оказаться либо просто-напросто невыполнимым, либо слишком сложным, либо слишком дорогим [с точки зрения инженеров], — говорит Михаэллес. — Дорогостоящую часть работы можно оставить людям, а остальное сделают машины». Например, роботу слишком трудно залезать под автомобиль, чтобы прикреплять какие-то детали. Однако, добавляет исследователь, «в конце концов и здесь ситуация изменится».
Со временем люди должны переходить к более творческой, интеллектуальной работе, говорит Михаэллес. Они не могут рассчитывать на то, что всегда будут превосходить машины в ловкости. В противном случае «человек будет пытаться идти против прогресса, а это бесперспективно».