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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(diào)配生產(chǎn);工廠生產(chǎn)線可以按照工人希望的時間開工,無需擔(dān)心下午3點沒法去接孩子;生產(chǎn)車間里是機(jī)器告訴機(jī)器下一步做什么,而非中心控制臺的技術(shù)員在操作。
? ? 德國人工智能研究所首席執(zhí)行官兼科學(xué)總監(jiān)沃夫?qū)ね郀査固?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(shù)和生產(chǎn)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(chǎn)過程之后,德國工業(yè)4.0就成為了產(chǎn)業(yè)界和經(jīng)濟(jì)界的熱門話題。而且,一場機(jī)器與機(jī)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(guān)聯(lián)到的卻是一場改變?nèi)祟惿a(chǎn)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(chǔ)。這意味著網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工廠大生產(chǎn),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(jī)器發(fā)出指令。現(xiàn)在我們有了完全不同的生產(chǎn)結(jié)構(gòu),按照商品所附帶的信息,由這些信息告訴機(jī)器需要什么樣的生產(chǎn)過程,以制造出符合客戶要求的產(chǎn)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(chǎn)方式轉(zhuǎn)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(yuǎn)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(jī)械或電氣部件完全嵌入到受控器件內(nèi)部,為特定應(yīng)用設(shè)計的專用計算機(jī)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(dá)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(shù)基礎(chǔ)上的革新,并逐步過渡到智能生產(chǎn)。
? ? 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(nèi)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(chǎn)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(chǎn),最大程度地實現(xiàn)生產(chǎn)全自動化、個性化、彈性化、自我優(yōu)化和提高生產(chǎn)資源效率,降低生產(chǎn)成本的全新生產(chǎn)方式,以實現(xiàn)革命性、大幅度提高生產(chǎn)力的最終目標(biāo)。根據(jù)德國國家科學(xué)與工程院的研究,估計企業(yè)的生產(chǎn)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(hù)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(shù)、機(jī)器人技術(shù)、激光感應(yīng)技術(shù)相關(guān)企業(yè)合作,進(jìn)行技術(shù)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(chǎn)品生產(chǎn)流水線上進(jìn)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(jī)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(shù)制作個人名片盒的整個生產(chǎn)過程。
? ? 第一步通過無線電射頻技術(shù)(RFID)從電腦采集和儲存?zhèn)€人信息及產(chǎn)品信息,建立一個“產(chǎn)品個體身份”,這些信息將在生產(chǎn)流水線的各個環(huán)節(jié)被射頻感應(yīng)器閱讀獲得,然后向制造設(shè)備發(fā)出滿足該產(chǎn)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(chǎn)流水線;第三步,在具有“身份”的底盤進(jìn)入裝配程序之后,被掃描到的射頻碼會告知流水線上的機(jī)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(jī)掃描二維碼,這些信息就可以被該手機(jī)獲得并通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實時傳播;最后對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測,保證該產(chǎn)品是根據(jù)具體客戶而生產(chǎn),產(chǎn)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(chǎn)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(shè)備與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)閱讀,由機(jī)器人自動完成。整個生產(chǎn)過程,涉及的技術(shù)包括二維碼、射頻碼、機(jī)器人軟件程序及數(shù)據(jù)分析等。
? ? 在德國聯(lián)邦貿(mào)易與投資署出版的一本關(guān)于德國工業(yè)4.0的宣傳冊上,記者進(jìn)一步了解到,“物聯(lián)網(wǎng)”在工業(yè)生產(chǎn)上的運(yùn)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(chǔ)上的具有安全保障的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行的。智能工廠代表了一場產(chǎn)業(yè)革命,不僅是創(chuàng)新意義上的,也是在節(jié)約生產(chǎn)時間、成本等方面卓有成效、最大程度提高生產(chǎn)力的革命,由此給市場創(chuàng)造出更新更大的機(jī)會。
? ? 為了更加直觀和具體地了解實際生產(chǎn)中工業(yè)4.0的推廣運(yùn)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(dāng)?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(qū),其洪堡工廠柴油發(fā)動機(jī)噴油器裝配流水線有效應(yīng)用工業(yè)4.0技術(shù)原則,通過安裝射頻碼,實現(xiàn)機(jī)器與機(jī)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(chǎn)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(chǎn)流水線也正在向更加智能化的方向進(jìn)發(fā)。
? ? 專門負(fù)責(zé)4.0推進(jìn)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(nèi)容:智能化原材料輸送、國際生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、流水線操作狀況監(jiān)控和支持系統(tǒng)、遠(yuǎn)程技術(shù)支持和高效設(shè)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(chǎn)車間。作為全球第一大汽車技術(shù)供應(yīng)商之一,博世的汽車剎車系統(tǒng)(ABS&ESP)在市場上有相當(dāng)?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(chǎn)品號。在之后的上線生產(chǎn)中,這些含有信息的射頻“身份證”,通過射頻識別,在整個生產(chǎn)流程中提供生產(chǎn)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(chǎn)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(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),然后自動向供應(yīng)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(chǎn)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(InternationalProductionNetwork,IPN)最感興趣,認(rèn)為最能體現(xiàn)大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用。記者看到整個車間中有3條生產(chǎn)線在緊張工作中。寇萊克告訴記者,這是通過同一網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進(jìn)行管理的生產(chǎn)線,目前在全球8個國家設(shè)立了20條生產(chǎn)線,中國蘇州的博世工廠也有一條。這個國際生產(chǎn)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(chǎn)線持續(xù)不斷地標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
? ? 每天,全球20條生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況都通過網(wǎng)絡(luò)上傳到系統(tǒng),生產(chǎn)線總管發(fā)布分析系統(tǒng)上的信息給操作和技術(shù)人員,比如存在什么問題,哪條生產(chǎn)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(wù),解決各個環(huán)節(jié)上可能出現(xiàn)的問題,并保證生產(chǎn)線上產(chǎn)品的質(zhì)量。按照寇萊克的說法,生產(chǎn)線每一秒的速度變化,都關(guān)乎幾百萬歐元的利潤。
? ? 再來看一下生產(chǎn)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(guān)數(shù)據(jù)的分析都通過生產(chǎn)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(luò)的設(shè)備,在系統(tǒng)上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的糾錯。利用這種技術(shù)進(jìn)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(jìn)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(jī),通過互聯(lián)網(wǎng)由更高級的專員技術(shù)人士來進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo),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(shè)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(chǎn)品汽車供油系統(tǒng)零配件為例。因生產(chǎn)此零配件的材料是高強(qiáng)度塑料,生產(chǎn)過程中需要極端高溫,因此對生產(chǎn)設(shè)備的損傷非常嚴(yán)重,需要經(jīng)常維護(hù)和更換。博世為了最大程度地延長設(shè)備壽命,最有效地使用該設(shè)備,減少不必要的投資,給每一個設(shè)備安裝上射頻碼,利用生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem),將每一個相關(guān)機(jī)械設(shè)備的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲存和顯示。這些信息包括了該設(shè)備的運(yùn)作情況、壽命、維護(hù)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(chǎn),有秩序有節(jié)奏地迅速完成設(shè)備的維護(hù)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(chǎn)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(qiáng)的德國經(jīng)濟(jì),顯然是希望借助生產(chǎn)方式的改變和新市場的開拓來實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的飛躍。
? ? 工業(yè)4.0的“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù),通過軟件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)方面的基礎(chǔ)設(shè)施來實現(xiàn),不僅僅是改善和提高生產(chǎn)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(jī)。
? ? “德國是一個機(jī)器和技術(shù)出口國,推廣與工業(yè)4.0相關(guān)的各種技術(shù),出口工業(yè)用軟件已經(jīng)在德國機(jī)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(dān)著推廣和宣傳德國、促進(jìn)外貿(mào)、吸引外資任務(wù)的德國聯(lián)邦貿(mào)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(wù)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(dāng)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(mào)易方面成為重要內(nèi)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(nèi)得到實踐和發(fā)展,使制造業(yè)和信息網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)得以更好地融合。與此同時,德中之間在學(xué)術(shù)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(shù)方面的合作進(jìn)一步深化,那么其力量將會非常強(qiáng)大。”
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