黑灯制造及其与工业物联网的关系

随着工业自动化的进步，整个制造过程可以实现自动化。原材料的交付、制造、质量保证和成品的交付都可以由机器人完成。这消除了生产过程中对人类工人的需求。这种用于进行端到端制造过程的方法是黑灯制造。

图 1. 黑灯工厂的示例（图片由 JS Online 提供）

“黑灯制造”一词并不总是按字面意义理解。黑灯工厂可以选择有或没有任何灯具。这个想法的产生是因为人类需要光来进行工作。在完全自动化的制造过程中，机器人可以在没有灯光的情况下继续工作，整个过程将被预先编程，工厂可能会保持黑灯。黑灯工厂、黑灯制造和熄灯制造等名称都暗示了这个概念。

工业自动化机器人、软件算法、视觉/空间传感技术、低延迟通信网络、人工智能（AI）和物联网/工业物联网基础设施可以实现黑灯工厂，而它们使用的具体技术将取决于工厂设计、生产的产品和所需的资本。

黑灯制造为制造过程带来了完全自动化，黑灯制造的优势与大规模自动化的优势类似：

-消除错误：在工厂车间，很大一部分错误是由于人为错误而发生的，黑灯制造不需要人工干预并消除错误。

-职业安全与健康管理局 (OSHA)：黑灯制造完全符合 OSHA 标准，设计良好的黑灯工厂，安全隐患很少。

-效率：整个制造过程是自动化的，由预先确定的程序驱动制造过程。由于没有变化或操作延迟，从而可以提高操作效率。

-24/7作业：机器人在作业过程中不需要休息，它们可以一天24小时生产商品，因此不需要设计轮班。黑灯制造实现了全年 365 天 24 小时不间断的生产过程。

-能源消耗：黑灯制造提高了运营效率，产生相同产量所需的能源更少。在工厂车间使用灯光是可选的，并且可以取消。空调和暖气的情况也是如此，具体取决于商品，如此累积起来，可以大大减少功耗并降低成本。

图 2. 据报道，FANUC日本总部是一座全自动黑灯工厂，该公司在那里生产机器人──用机器人！（图片由 FANUC 提供）

黑灯制造不仅给组织带来好处，同样，它也有相当多的缺点：

-高成本：建立黑灯工厂需要专门的机器人、软件和技术人员，而这些并不便宜。一家公司必须投入大量资金作为资本支出来建立一座暗工厂，比建立一个普通的自动化工厂要高很多倍。

-预测性维护：虽然黑灯工厂的正常运行不会受到人为干扰，但通常由人类进行维护。另一个缺点是，员工在正常情况下会遇到的机器磨损在黑灯的工厂中不太为人所知，并且可能在未来造成灾难。预测性维护在这里会很有用。

-灵活性：黑灯工厂中的流程完全自动化。必须对定义明确的步骤进行编程才能实现这种程度的自动化，流程不能很快改变，它需要额外的资本支出和停机时间来改变生产流程。

-工作岗位流失：由于黑灯工厂不需要人工参与，因此会出现工作岗位流失，这可能会引起一些担忧。由于工作岗位被取代，因此必然会出现短暂的失业痛苦。

世界各地的许多工厂都采用了工业自动化。尽管如此，许多工厂车间仍需要人工存在。由于所需的资本支出非常高，各行业采用黑灯制造的速度并不相同。某些行业（例如半导体制造）需要原始的晶圆厂工艺环境，该过程的许多部分都是完全自动化的，以防止人为干预，从而避免污染。

图 3. 机器人在黑灯的工厂中进行焊接。

尽管汽车制造等行业众多，但特斯拉等公司据称未能建立成功的黑灯制造工厂。虽然汽车行业使用了很多自动化机器人，但很难完全实现自动化。

物流和供应链等行业的自动化程度很低。但这些行业都面临着可用劳动力短缺的问题，尤其是在电子商务蓬勃发展之后。更多的自动化和最终的暗仓解决方案可以使此类业务变得可行。一些已经采用黑灯制造或可以从黑灯制造中受益的行业是：

-半导体

-药品/疫苗制造

-化学品

-核废料行动

- 电子组装

-矿业

以及更多行业可以从采用黑灯制造中受益。

黑灯工厂中的机器人和流程是完全自动化和预编程的。然而，这个过程应该受到监控。由于车间的人工干预不太理想，因此需要有一种方法将数据从工厂车间转发到中央控制台以进行远程监控，工业物联网对于实现这一目标至关重要。

工业物联网（IIoT） 设备对于创建黑灯制造流程至关重要。黑灯制造过程涉及多个活动部件和无数变量。这些数据点由 IIoT 设备捕获并发送到中央集线器进行监控，甚至人工智能算法也可以根据设计检查黑灯制造过程是否成功。

与任何其他新技术流程一样，黑灯制造也有其优点和缺点。它适合某些行业，如半导体，而不是其他行业，如汽车。然而，随着技术的不断发展，这可能是所有行业最终都可以运作的过程。