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挑戰(zhàn)行業(yè)融合,工業(yè)革命4.0將在德國掀起?

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-12-16 10:06  來源:砍柴網(wǎng)  瀏覽次數(shù):8
?你相信嗎?在不久的將來,我們吃的藥是根據(jù)每個人的基因來配方的;我們的早餐可以根據(jù)個人的口味和營養(yǎng)需求來調配生產;工廠生產線可以按照工人希望的時間開工,無需擔心下午3點沒法去接孩子;生產車間里是機器告訴機器下一步做什么,而非中心控制臺的技術員在操作。
? ? 德國人工智能研究所首席執(zhí)行官兼科學總監(jiān)沃夫岡·瓦爾斯特(WolfgangWahlster)教授告訴《第一財經(jīng)日報》記者,這些現(xiàn)在的愿景都將通過“工業(yè)4.0”的技術和生產方式在不久的將來成為實現(xiàn)。
? ? 自從2013年漢諾威工業(yè)展上,德國向世人第一次演示了智能工廠(SmartFactory)的模擬生產過程之后,德國工業(yè)4.0就成為了產業(yè)界和經(jīng)濟界的熱門話題。而且,一場機器與機器對話的工業(yè)革命,正在德國各地悄悄興起。那么到底什么是工業(yè)4.0?為什么這個聽上去非常抽象的名詞,關聯(lián)到的卻是一場改變人類生產方式的革命?
? ? 瓦爾斯特說:“德國工業(yè)4.0是德國政府推行的‘新一代智能工廠計劃’,以物聯(lián)網(wǎng)(Cyber-PhysicalSystem)為基礎。這意味著網(wǎng)絡進入工廠大生產,是一個嶄新的工業(yè)制造邏輯和方式。過去是以中心控制指揮系統(tǒng),每一分鐘對機器發(fā)出指令?,F(xiàn)在我們有了完全不同的生產結構,按照商品所附帶的信息,由這些信息告訴機器需要什么樣的生產過程,以制造出符合客戶要求的產品。所以,工業(yè)4.0是第四次工業(yè)革命,因為這是向符合個體化需求的大生產方式轉變。”
? ? 瓦爾斯特是最早提出工業(yè)4.0概念的人士之一。他在德國中部小城凱澤斯勞滕(Kaiserslauten)的智能工廠里,向遠道而來打探虛實的記者解釋:
? ? 目前德國和國際制造業(yè)主要和普遍采用的是“嵌入式系統(tǒng)”,這是一種將機械或電氣部件完全嵌入到受控器件內部,為特定應用設計的專用計算機系統(tǒng)。德國“嵌入式系統(tǒng)”在全球的市場巨大,每年獲得的市場效益高達200億歐元,到2020年翻番。而工業(yè)4.0正是在嵌入式系統(tǒng)技術基礎上的革新,并逐步過渡到智能生產。
? ? 記者同時了解到,所謂的德國工業(yè)4.0,事實上是德國政府2012年發(fā)布的10項未來高科技戰(zhàn)略計劃中的一個內容,是一項由政府投資2億歐元,針對如何保證德國制造業(yè)傲立世界頂尖地位的“產業(yè)革命”計劃,即在10~15年的時間里,通過“物聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)完成大生產,最大程度地實現(xiàn)生產全自動化、個性化、彈性化、自我優(yōu)化和提高生產資源效率,降低生產成本的全新生產方式,以實現(xiàn)革命性、大幅度提高生產力的最終目標。根據(jù)德國國家科學與工程院的研究,估計企業(yè)的生產效率可以通過“工業(yè)4.0”提高30%。其次,實現(xiàn)資源的最佳利用,以保護環(huán)境,因為能源和原材料的使用越高效,對環(huán)境的污染就越少。
? ? 德國工業(yè)4.0計劃,目前正由德國人工智能研究所的智能工廠與眾多和信息技術、機器人技術、激光感應技術相關企業(yè)合作,進行技術試驗。其中部分研究成果已開始在德國的大企業(yè),如博世、西門子、巴斯夫的個別產品生產流水線上進行嘗試性實施。
? ? 坐落在大概只有足球迷才知道的德國中部小鎮(zhèn)凱澤斯勞滕,神秘的智能工廠給記者的第一印象是非常“卡通”。不超過200平方米的“廠房”里擺放了兩排小型機器。其中罩在玻璃中的,正是那臺曾在漢諾威工業(yè)展上“初露神姿”的智能名片盒的流水線。
? ? 德國人工智能研究所研究部副總監(jiān)、在智能工廠做研究工作已經(jīng)4年的多米尼克·高瑞奇(DominicGorecky)博士向記者完整展示了用智能技術制作個人名片盒的整個生產過程。
? ? 第一步通過無線電射頻技術(RFID)從電腦采集和儲存?zhèn)€人信息及產品信息,建立一個“產品個體身份”,這些信息將在生產流水線的各個環(huán)節(jié)被射頻感應器閱讀獲得,然后向制造設備發(fā)出滿足該產品的信息指令;第二步將有了“個人身份”的名片盒的底盤部分放入生產流水線;第三步,在具有“身份”的底盤進入裝配程序之后,被掃描到的射頻碼會告知流水線上的機器人先在底盤放一個夾子,然后套上客戶指定顏色的封蓋;第四步在名片盒的封蓋上建立一個包含了名片上個人信息的二維碼,也就是將名片信息數(shù)碼化,用智能手機掃描二維碼,這些信息就可以被該手機獲得并通過互聯(lián)網(wǎng)進行實時傳播;最后對產品進行質量檢測,保證該產品是根據(jù)具體客戶而生產,產品完全符合該客戶的個人要求。
? ? 記者在現(xiàn)場看到,在這個名片盒的生產過程中,除了人工將零配件裝入流水線之外,所有程序都是通過設備與設備之間的數(shù)據(jù)閱讀,由機器人自動完成。整個生產過程,涉及的技術包括二維碼、射頻碼、機器人軟件程序及數(shù)據(jù)分析等。
? ? 在德國聯(lián)邦貿易與投資署出版的一本關于德國工業(yè)4.0的宣傳冊上,記者進一步了解到,“物聯(lián)網(wǎng)”在工業(yè)生產上的運用催生了智能工廠。而智能工廠的信息傳遞途徑是通過建立于云計算基礎上的具有安全保障的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行的。智能工廠代表了一場產業(yè)革命,不僅是創(chuàng)新意義上的,也是在節(jié)約生產時間、成本等方面卓有成效、最大程度提高生產力的革命,由此給市場創(chuàng)造出更新更大的機會。
? ? 為了更加直觀和具體地了解實際生產中工業(yè)4.0的推廣運用情況,記者經(jīng)過5個小時、3次換乘的曲折火車旅程,從凱澤斯勞滕來到了更鮮為人知的阿爾卑斯山腳小鎮(zhèn)布萊夏赫(Blaichach)。給當?shù)靥峁?000多個就業(yè)崗位的博世伊門斯塔特工廠(BoschImmenstadtPlant)依山而建。作為德國大型龍頭企業(yè)之一的博世,是實踐德國工業(yè)4.0的先驅,其洪堡工廠柴油發(fā)動機噴油器裝配流水線有效應用工業(yè)4.0技術原則,通過安裝射頻碼,實現(xiàn)機器與機器的對話,更大程度實現(xiàn)自動化,早在今年夏季就已見諸報端。此次本報記者探訪的伊門斯塔特工廠,主要以生產汽車剎車系統(tǒng)和汽車燃油供給系統(tǒng)零配件為主,其生產流水線也正在向更加智能化的方向進發(fā)。
? ? 專門負責4.0推進工作的阿德·寇萊克(ArndKolleck)博士告訴記者,伊門斯塔特工廠實施工業(yè)4.0計劃包括5個內容:智能化原材料輸送、國際生產網(wǎng)絡系統(tǒng)、流水線操作狀況監(jiān)控和支持系統(tǒng)、遠程技術支持和高效設備管理系統(tǒng)。
? ? 記者首先被帶到了整潔敞亮的汽車剎車系統(tǒng)生產車間。作為全球第一大汽車技術供應商之一,博世的汽車剎車系統(tǒng)(ABS&ESP)在市場上有相當?shù)膶嵙Α?/div>
? ? 記者看到,現(xiàn)場每一個裝有原材料的盒子上都貼有射頻碼,也就是這盒零部件的“身份證”。射頻碼會自動連接到貨車車牌號和一個獨一無二的產品號。在之后的上線生產中,這些含有信息的射頻“身份證”,通過射頻識別,在整個生產流程中提供生產步驟信息。裝有零部件的盒子從貨車上卸載后,就被輸送到生產區(qū)域。盒中的零部件用完后,又在特定環(huán)節(jié)通過盒子上的射頻碼識別進入網(wǎng)絡系統(tǒng),然后自動向供應商提出新的訂貨要求。這種高自動化原材料輸送系統(tǒng),可以增加可視化,從而減少庫存,降低消耗,提高效率。
? ? 在之后的環(huán)節(jié)中,記者對國際生產網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(InternationalProductionNetwork,IPN)最感興趣,認為最能體現(xiàn)大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)生產中的運用。記者看到整個車間中有3條生產線在緊張工作中。寇萊克告訴記者,這是通過同一網(wǎng)絡管理系統(tǒng)進行管理的生產線,目前在全球8個國家設立了20條生產線,中國蘇州的博世工廠也有一條。這個國際生產管理系統(tǒng)通過大量的數(shù)據(jù)收集和分析,實時保證所有生產線持續(xù)不斷地標準化生產。
? ? 每天,全球20條生產線的生產情況都通過網(wǎng)絡上傳到系統(tǒng),生產線總管發(fā)布分析系統(tǒng)上的信息給操作和技術人員,比如存在什么問題,哪條生產線的速度減慢了,哪里出現(xiàn)了故障。然后根據(jù)了解到的這些信息,來計劃安排每天的工作,布置任務,解決各個環(huán)節(jié)上可能出現(xiàn)的問題,并保證生產線上產品的質量。按照寇萊克的說法,生產線每一秒的速度變化,都關乎幾百萬歐元的利潤。
? ? 再來看一下生產流水線上的故障情況如何處理。首先,流水線的具體表現(xiàn)及有關數(shù)據(jù)的分析都通過生產系統(tǒng)自動跟蹤,如果出現(xiàn)故障或問題,流水線操作員便會接到系統(tǒng)信息,使用iPad或者其他連接系統(tǒng)網(wǎng)絡的設備,在系統(tǒng)上進行標準化的糾錯。利用這種技術進行操作,一般都不會影響到整條線的正常工作。
? ? 但如果現(xiàn)場操作員不能解決問題的話,進一步的解決方法還可以動用視頻等現(xiàn)代傳播和通信手段,比如智能手機,通過互聯(lián)網(wǎng)由更高級的專員技術人士來進行遠程指導,這可以充分利用散布在全球的博世專家資源。
? ? 最后還要提到的是設備維修和管理的智能化。以博世伊門斯塔特工廠另一重要產品汽車供油系統(tǒng)零配件為例。因生產此零配件的材料是高強度塑料,生產過程中需要極端高溫,因此對生產設備的損傷非常嚴重,需要經(jīng)常維護和更換。博世為了最大程度地延長設備壽命,最有效地使用該設備,減少不必要的投資,給每一個設備安裝上射頻碼,利用生產執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem),將每一個相關機械設備的數(shù)據(jù)信息進行儲存和顯示。這些信息包括了該設備的運作情況、壽命、維護保養(yǎng)時間表等,這樣就可以根據(jù)需要,一邊保養(yǎng),一邊更換,一邊生產,有秩序有節(jié)奏地迅速完成設備的維護和更換,由此最大程度地提高效益,降低投入。
? ? 任何一次工業(yè)革命,實現(xiàn)生產力跨越的目的毫無疑問都是為了更大程度地解放勞動力,獲取更廣闊的市場。工業(yè)4.0也不例外,在國際市場競爭異乎尋常激烈的今天,以制造業(yè)為支柱,出口依賴性很強的德國經(jīng)濟,顯然是希望借助生產方式的改變和新市場的開拓來實現(xiàn)經(jīng)濟增長的飛躍。
? ? 工業(yè)4.0的“物聯(lián)網(wǎng)”技術,通過軟件系統(tǒng)、網(wǎng)絡信息系統(tǒng)方面的基礎設施來實現(xiàn),不僅僅是改善和提高生產力,從而力爭保持制造業(yè)老大哥的地位不變,也必定會帶來新的商業(yè)模式和新的蓬勃商機。
? ? “德國是一個機器和技術出口國,推廣與工業(yè)4.0相關的各種技術,出口工業(yè)用軟件已經(jīng)在德國機械出口中起到了越來越舉足輕重的作用。”瓦爾斯特告訴記者。
? ? 承擔著推廣和宣傳德國、促進外貿、吸引外資任務的德國聯(lián)邦貿易與投資署,在讓世界了解工業(yè)4.0方面已經(jīng)開展了不少工作。他們以“德國,智能解決方案,更智能商業(yè)”為題的活動在世界各地展開。該署服務主管阿辛姆·哈特西(AchimHartig)在柏林接受本報記者采訪時說:“工業(yè)4.0的核心挑戰(zhàn)是行業(yè)間的高度合作和融合。”
? ? 當記者提到中國對智能工業(yè)發(fā)展興趣濃厚,工業(yè)4.0目前是不是已經(jīng)在中德投資貿易方面成為重要內容時,哈特西表示,“這只是時間問題。工業(yè)4.0首先要在德國國內得到實踐和發(fā)展,使制造業(yè)和信息網(wǎng)絡通信業(yè)得以更好地融合。與此同時,德中之間在學術課題研究等方面的合作一直非常頻繁。一旦德中兩國在工業(yè)和信息技術方面的合作進一步深化,那么其力量將會非常強大。”
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