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越走越近的新一轮工业革命

www.cechina.cn2019.04.15阅读 1697

  4月初的德国小城汉诺威春寒料峭,人头攒动,旅店价格畸高。又到了一年一度工业博览会的时间。汉诺威工博会是全球工业顶级盛会,展会动态往往被视为未来工业的风向标。展会每年都吸引全世界大量客商及参观者前来,今年的展会上就有来自全球75个国家和地区的多达6500家展商。
  8年前,在2011年4月举行的汉诺威工博会上,德国政府正式推出了“工业4.0”概念。自那以来,相关的探讨交流已持续了8年。“工业4.0”到底是啥?未来工业什么样?中国制造又走到了哪一步?透过汉诺威工博会或许可以看到一些端倪。

  4月1日,德国汉诺威工博会华为展区展出的机械臂。单宇琦摄

  越走越近的新一轮工业革命
  所谓“工业4.0”,是基于工业发展不同阶段做出的划分。有学者也将其称为“第四次工业革命”。
  前三次工业革命的内容和时间节点,大家比较认可也已经比较熟悉。“工业1.0”是“机械化”时代,大致发生再1760年左右,持续至1840年左右,标志是蒸汽机、煤、铁促成了机器取代人力的工业革命;“工业2.0”是“电气化”时代,大致发生在1870年左右,至1915年左右,电力、内燃机、新材料以及电报无线电技术共同构成这次工业革命;“工业3.0”时代大致发生自1945年之后,即第二次世界大战之后,计算机和电子数据的普及和推广引领各行各业,又称为信息技术革命,可简单概括为“自动化”。
  对于“工业4.0”时代,按照德国联邦经济与能源部的预估,到2020年德国企业每年向“工业4.0”相关技术投资将达400亿欧元,包含工业机器人、人工智能、3D打印、虚拟现实等多项技术的广泛应用,不少德国企业和专家将其简单概括为“智能化”。
  与前三次工业革命不同的是,“工业4.0”是在工业技术发生代际变革中的一种展望。换句话说,前三次是工业革命发生之后,人类站在历史高度对不同时代的回望总结,这次“工业4.0”则是由身处这一变革前夕或是变革中的人们提出的。也因此,并不是所有人都认同“第四次工业革命”已经到来。也许几十年后,当技术突飞猛进到人们提出“工业5.0”概念时,“工业4.0”的轮廓与边界才逐渐清晰。
  智能制造什么样
  显然,“工业4.0”是个渐进的过程。不少参与工博会报道的媒体记者每年都在探寻新的亮点。全球众多企业也都在贡献自己的智慧和诠释自己的想象,5G、人工智能、数字孪生大数据云计算、轻量化……这些正成为“工业4.0”时代不可或缺的技术。
  对外行而言,这些名词深奥难懂,业内人士涨红了脸似乎也讲不清楚。本次工博会上,海尔工业智能研究院技术总监石恒描绘了一幅未来生产冰箱的场景,这或许可以增强人们对未来工业的感性认识:
  生产前:用户想购买一款冰箱,考虑一下平时做不做饭,要几开门,多少个抽屉。企业根据用户提供的信息、需求,透过大数据和人工智能分析,立即推出几款设计方案给用户。用户可以修改方案,最终下单。
  企业接到订单后,由人工智能通过网络平台找到当下质量最稳定、最便宜的物料供货商,由无人驾驶卡车送到工厂仓库。
  生产中:把所需零件工具输送到生产岛中,运输机器人通过5G传输、机器交互语言传达所有订制要求,装配成型。这个过程中,机器和机器间可以交流,机器配备有大量感应元件,有“感觉”也有“视觉”,可以做出高度拟人的方案与动作。
  不少人描绘,未来工业会是一个个“熄灯工厂”。由于人的参与不多,并不需要照明,工厂内机器人24小时劳作。生产过程、结果都可在一个PAD上体现,关键的生产环节或是质检环节由人操控。极端一点的情况是,只有工业生产需要人类创造力和艺术构思的时候,人类才会参与。
  生产后:用户收到冰箱。冰箱各部件的老化、可更替部件会通过面板及时提醒用户,呼叫企业上门更换。同时这些老化信息、使用信息也反馈给企业,以改进设计生产。
  为加深参观者印象,海尔展台邀请每名参观客商亲手订制一份模型冰箱作为纪念品。订制冰箱大约10分钟就能组装完毕。
  石恒说,模型冰箱的生产线为未来智能工业提供了一个简单的缩影。在传统工业生产中,单个用户的个性化订制因不符合企业的成本收益核算而难以实现,人们只能从企业提供的有限产品中挑选。而加入人工智能、工业机器人等技术后,个性化订制生产成本会大大降低,会在未来工业生产中越来越普及。

  4月1日,德国汉诺威工博会上的海尔展区COSMOPlat平台模拟演示 单宇琦 摄

  从生产线到装配岛意味着什么
  其实,订制生产在今天的工厂中已经能够实现,譬如马克杯上印个不同的LOGO,T恤衫上印个不同花样……但这些只是订制生产的初级阶段。
  设想一下,如果要求一家汽车企业在一条生产线上每天生产几百辆汽车,每辆设计都由用户订制,发动机配置不同、车灯布局不同、车门横开竖开推拉开不同、涂装不同……以眼下的生产方式或许能够勉强满足,但生产成本是企业难以承受的、生产速度是用户难以接受的。
  运用“工业4.0”时代的技术,企业将可以实现大规模订制生产。企业整个生产过程将更加柔性化、个性化、定制化。
  这些设想已出现部分雏形。本次工博会上,总部位于德国的汽车零件和装配企业冠欧发动机有限公司,把设想的一个汽车装配未来样板车间搬进了展馆。新车间颠覆了20世纪初福特汽车公司创始人亨利·福特于1913年发明的工业流水生产线模式,取而代之的是“装配岛”。
  车间内,几个自动化搬运机器人驮着不同的零件,有轮胎、有车门,配上不同的组装工具移向车间工人,自动调升所需工作高度,工人用运送来的电动扳手安装轮胎、车门至车体,安装好后,搬运机器人将车体运送至下一环节。
  冠欧发动机公司首席运营官约翰·泽德介绍,流水线适合一种同质产品的大规模生产,工人做简单重复劳动,而进入“工业4.0”时代,个性化的订制车须安装不同轮胎、不同车门、使用不同零件和工具,搬运机器人去仓库分别取件输送至装配岛,这种生产模式可以顺应个性化生产的需求。
  从生产线到装配岛,智能制造和大规模订制或许很快就将实现。
  中国迈向未来工业
  值得一提的是,今年汉诺威工博会约6500个展商中,中国展商接近1400个,数量超过五分之一,有提供领先通信技术的全球龙头企业,有为全球数十家领先企业供应可靠硬件的“隐形冠军”,也有一些是以前来学习先进理念经验为主的展会团组。
  展会主办方德意志会展公司董事会主席约亨·科克勒十分看重中国团体的参与。他表示,一方面中国是先进工业技术的最大市场,中国企业是“买家”;另一方面中国又是已拥有一些先进前沿技术的“卖家”。
  客观地说,中国企业有迈入“工业4.0”时代的先行者,正为未来工业贡献智慧与解决方案;也有可靠质优的硬件供应商,毕竟“工业4.0”需要传感器、控制器、螺丝、螺母;来工博会汲取养分的学习者、追随者当中,可能就有未来的行业领军者。
  对中国工业所处发展阶段,工信部部长苗圩有着清醒的认识,他曾讲道:
  从产业阶段看,德国“工业4.0”战略是在顺序完成1.0、2.0,基本完成3.0之后提出的,是自然的串联式发展。中国制造业尚处于2.0和3.0并行发展的阶段,必须走2.0补课、3.0普及、4.0示范的并联式发展道路。因此,中国的工业现代化任务比德国更加复杂,也更艰巨。