這帶來了一個結構性問題。隨著各國競相實現氣候目標、基礎設施現代化和解決熟練勞動力短缺問題，我們迫切需要更聰明、更有效率的方式來建立大規模實體資產。

儘管數位解決方案正在徹底改變金融、零售和醫療保健等領域，但生產風力渦輪機塔架或船舶的工廠仍然嚴重依賴人工焊接、起重和組裝。

然而，這種情況正在開始改變。丹麥的一個新中心正在展示機器人和人工智慧 (AI) 如何重塑我們建立未來實體基礎設施的方式。

用於建造大型複雜結構的機器人和數位解決方案

丹麥奧登塞是一座歷史悠久的海濱城市，現已成為機器人創新的中心，其港口正在興建新的大型結構生產 (LSP) 中心。 LSP 中心由南丹麥大學牽頭，旨在開發先進的機器人和數位解決方案，專門用於生產大型複雜結構，例如船舶、海上平台和模組化建築。

該設施佔地約 2,500 平方米，包括實驗室和車間空間，建設投資約為 3,700 萬歐元（4,140 萬美元），由歐洲和丹麥提供資金、AP Moller 基金會捐款以及大學本身的共同資助。它包括一個 27 公尺高的大廳，專門用於處理船舶部分或風力渦輪機零件大小的結構。

與依賴固定自動化的傳統工廠不同，LSP 中心率先採用行動自適應系統，最終目標不僅是重新思考單一任務，而且是重新思考大規模多變產品的整個生產流程。

LSP 中心負責人表示：“大型結構生產由於規模大、複雜性高、產量低，長期以來一直難以實現自動化。”Christian Schlette 教授

從造船廠到智慧造船廠

LSP 中心被設計為一個全面的測試平台和開發環境，匯集學術界、機器人工程師和領先的工業合作夥伴，共同創造可擴展、可轉移的技術。其研究涵蓋可移動大型部件的移動機器人平台、可根據不斷變化的工作流程即時調整的智慧軟體以及在虛擬空間中繪製整個生產過程的數位孿生模型。

一個關鍵的挑戰是移動性。在汽車製造中，產品透過高度結構化的生產線進行生產，這些生產線的設計旨在提高速度和重複性。相較之下，大型結構的生產以規模和不可移動性為特徵——風力渦輪機塔或船舶滑輪組等部件太大而無法輕易移動。

相反，機器人、工具和感測器必須是移動的並且能夠在結構本身內導航。造船廠和建築工地等生產現場的環境不斷變化，這進一步增加了複雜性。這些條件使得自動化變得困難——但隨著自適應技術的出現，自動化的可能性越來越大。

透過使用感測器、感知系統和人工智慧演算法，機器人系統現在可以感知周圍環境、做出即時決策並適應不同的幾何形狀和任務。結合數位孿生技術，這可以實現動態規劃和反饋循環——這對於不斷變化的環境至關重要。

LSP 中心的核心目標是使這些解決方案能夠應用於實驗室之外。這些技術是與海事和海上能源領域的公司密切合作開發的，其中包括丹麥和國際公司，旨在在低碳經濟中保持競爭力。

未來永續生產的典範

其影響遠遠超出了丹麥的範圍。

隨著許多政府推動永續基礎設施和能源獨立，對船舶、風電場、基礎設施、房屋等大規模實體生產的需求將會上升。然而，如果沒有對這些結構的建構方式進行創新，擴大規模可能只是意味著擴大效率和排放。

LSP 模型提供了一條不同的路徑。透過將靈活性融入自動化並在整個生產週期中整合數位工具，可以提高大規模製造的生產力，而且更具可持續性和彈性。

例如，模擬驅動的生產計劃可以在使用材料之前進行測試和最佳化，從而減少浪費和停機時間。機器人系統可以提高精度並最大限度地減少重工。透過將重複性或危險性任務轉移到機器上，公司可以提高工作場所的安全性並解決日益嚴重的勞動力短缺問題。

這些好處對於工業產能面臨壓力或綠色轉型計畫需要大規模建設新基礎設施的地區尤其重要。從亞洲的造船廠到北海的海上平台，LSP 中心製定的原則可以在全球範圍內進行調整以滿足當地的需求。

跨學科創新的力量

LSP 的核心教訓之一是，沒有任何一個學科或參與者能夠單獨解決這些挑戰。

該中心致力於跨學科合作——結合機械工程、機器人、電腦科學、建築和製造業的見解。它也彌合了學術界和工業界之間的差距，確保創新植根於現實世界的需求和限制。

在創新必須快速且可行的領域，這種共同創造模式至關重要。這也符合研發領域的更廣泛趨勢，應用科學和公私部門合作越來越被視為競爭力的關鍵。

為什麼是現在？時機很重要。 LSP 中心的建設正值勞動力短缺、氣候目標和數位化成熟度等因素共同作用，迫使人們重新思考工業生產。

曾經被認為過於複雜而無法自動化的事情正在變得可行。機器人硬體變得更加便宜和便攜。人工智慧更加強大，並且更容易獲得。業界對實驗更加開放。脫碳的迫切性為超越過時的方法創造了機會之窗。

問題不再是大型結構生產是否可以自動化，而是我們能多快以經濟和環境可行的方式實現這一目標。

自動化藍圖

改變塑造我們世界的重工業並非易事。但透過有針對性的創新、跨學科合作以及重新思考建設方式的意願，前進的道路變得更加清晰。

奧登塞的大型結構生產中心不僅代表著一個實體設施，而且代表著我們如何實現不可自動化的自動化的藍圖——使過去的產業為未來的需求做好準備。

隨著世界面臨著越來越大的建設更智能、更快、更環保的壓力，像 LSP 這樣的模型讓我們看到了當雄心與協作相遇時，以及當數位工具應用於我們一些最古老和最重要的行業時所能產生的可能性。