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以物(wù)联网、大数据、机器學(xué)习、“数字化双胞胎”、人工智能(néng)等技术為(wèi)核心的工业4.0,如今已成為(wèi)德國(guó)工业的最新(xīn)名片。不仅西门子、博世等大企业倾力推动,不少科(kē)研实力并不雄厚的中小(xiǎo)企业,也在各种支持下逐渐参与其中,以应对技术和市场的全新(xīn)变革和挑战。不过,由于在成本支出、经营理(lǐ)念、数据安全、人才建设等方面还存在诸多(duō)挑战,许多(duō)德國(guó)企业对工业4.0的应用(yòng)还在摸索中。
在智能(néng)示范工厂里生产爆米花(huā)
“阿历克塞,开始分(fēn)拣程序。”
随着弗拉特博士一声令下,眼前的人机交互界面应了一声“OK”,机器便开始运转。一大把掺杂着黑色测试物(wù)的玉米掉落到传送带上。几秒(miǎo)钟内,黑色测试物(wù)被全部分(fēn)拣,只有(yǒu)合格的玉米进入后续爆米花(huā)生产。
“玉米粒次品率等数据,会由玉米分(fēn)拣系统自动提交给爆米花(huā)厂家,供其优化生产流程。整个爆米花(huā)生产过程除了语音唤醒‘阿历克塞’,其他(tā)都由搭载了智能(néng)传感器的机器来完成。”弗拉特向本报记者介绍。
弗拉特是弗劳恩霍夫工业自动化应用(yòng)中心智能(néng)传感系统项目的负责人,而这一玉米分(fēn)拣系统正出自该中心。
这条玉米分(fēn)拣系统是东威斯特法伦—利普智能(néng)工厂(简称OWL智能(néng)工厂)的10多(duō)条工业4.0示范線(xiàn)之一。OWL智能(néng)工厂由弗劳恩霍夫工业自动化应用(yòng)中心和东威斯特法伦—利普应用(yòng)科(kē)技大學(xué)联合设立。该工厂目前不生产任何产品,而是一个展示工业4.0的示范平台。
白色半弧形的厂房,四面被大落地窗环绕,各式自动化机器整齐排列,一架黑色无人机挂在屋顶。弗拉特说,无人机可(kě)以在生产車(chē)间发挥“信使”功能(néng),自动传递小(xiǎo)型零件和档案资料。
在OWL智能(néng)工厂,工业4.0并非宏大叙事,而是一个个如玉米分(fēn)拣系统一样的具體(tǐ)案例,参观者可(kě)以观摩甚至亲身體(tǐ)验。
穿戴好增强现实设备,眼前浮现出一个虚拟3D装配線(xiàn)。参观者只需根据屏幕上的指示,从不同的盒中取出部件,按图示步骤组装好元器件,放在检测仪中,系统便会自动显示是否合格。
以上这一切并没有(yǒu)真实发生,却可(kě)以完全模拟生产線(xiàn)运行情况,并发现问题。在传统工厂,无论设备调试还是样品生产,都需要反复实操,花(huā)费大量时间和其他(tā)成本。如今,基于大数据以及软件技术搭建的“数字化双胞胎”,在设备投产前就能(néng)预先发现和解决问题。
“有(yǒu)了这些应用(yòng),工厂可(kě)以更好了解生产情况和数据,及时分(fēn)析改正错误,提高效率和品控,节省人力成本。”弗拉特说。
产官學(xué)全方位协力推进
在《工业4.0:即将来袭的第四次工业革命》一书作者森德勒看来,工业4.0不仅仅是自动化,而是对产品研发、生产、销售、服務(wù)等整条价值链实时管理(lǐ),并从终端使用(yòng)者的多(duō)元需求出发,反推至前述各个环节,创造成本可(kě)接受的个性化产品。
以汽車(chē)為(wèi)例,宝马的電(diàn)力辅助刹車(chē)系统部件由博世集团的6个工厂生产,然后在一个工厂组装。借助工业4.0,宝马可(kě)以随时知道每一个零部件在供给链中所处的状态,并根据消费端的数据调整库存,提高交货效率。
推动工业4.0,实现对传统工业生产、销售和服務(wù)等环节的数字化和智能(néng)化变革,对企业的技术应用(yòng)、软硬件设备和专业人员提出了很(hěn)高的要求。这与前三次工业革命以及过往一二百年间的价值链逻辑完全不同。博世、宝马这样的大企业可(kě)以做得很(hěn)好,但对占德國(guó)企业总数99%的中小(xiǎo)企业并非易事。OWL智能(néng)工厂建立的初衷,即是在工业4.0的实施过程中為(wèi)中小(xiǎo)企业提供测试环境,降低它们的试错成本。
OWL智能(néng)工厂只是“It's OWL”集群的一部分(fēn)。这一集群由德國(guó)联邦政府支持,北莱茵—威斯特法伦州政府牵头,集合了东威斯特法伦—利普地區(qū)近200家制造企业、16个科(kē)研机构以及6所大學(xué),是德國(guó)针对中小(xiǎo)企业实施的最大的工业4.0计划之一。
与大企业的成套方案不同,“It's OWL”针对中小(xiǎo)企业的不同需求,将大企业的成套方案拆解,将其中有(yǒu)用(yòng)的部分(fēn)重新(xīn)开发组合。
这些私人订制方案非常具體(tǐ),涉及的产业也五花(huā)八门。爆米花(huā)原料分(fēn)拣和供给如何通过智能(néng)化实现加速,急救包安瓿瓶托架如何既防震又(yòu)易拔取,如何收集印刷机胶辊磨损数据以便耗材数字化管理(lǐ)……很(hěn)多(duō)不起眼的行业,都引入了工业4.0。从2012年至今,“It's OWL”已经完成47个研究计划,向企业转移项目171个,创造了7500个新(xīn)增就业岗位。
这一过程并非无偿提供,中小(xiǎo)企业需要付费咨询。但相比优化之后节约的成本,许多(duō)企业认為(wèi)付出是值得的。
“通过工业4.0技术帮助德國(guó)中小(xiǎo)企业提高经济效益,正是‘It's OWL’的作用(yòng)。”弗拉特说。
“It's OWL”也仅仅是德國(guó)政府支持的数个工业4.0前沿集群中的一个。早在2013年,德國(guó)就将工业4.0纳入《高技术战略2020》,并形成由企业主导,政府、行业协会和研究机构共同参与,产官學(xué)相结合的工业4.0支持平台。德國(guó)联邦经济部还在全德成立了25个工业4.0能(néng)力中心。全德在工业4.0领域的总投资,已从2013年的3.2亿欧元上升到了2020年的26.2亿欧元。
工业4.0并非适合所有(yǒu)企业
去年底,一则新(xīn)闻引发了全球业界关注:阿迪达斯宣布将关闭其位于德國(guó)和美國(guó)的“高速工厂”,订单重回亚洲人力代工厂,这距其开张不过三年。
在“高速工厂”,顾客可(kě)以现场扫描足部模型、在跑步机录入运动数据,借助机器人和4D打印,顾客5小(xiǎo)时就能(néng)拿(ná)到量身打造的运动鞋。在过去,阿迪达斯一双鞋从设计到上架需要18个月,其中75%的产品不到一年就开始打折。
小(xiǎo)规模订制化生产,理(lǐ)论上更贴近需求,避免产品滞销,一度被视為(wèi)业界革命,然而事与愿违。虽然阿迪达斯没有(yǒu)透露具體(tǐ)细节,但高昂的运维成本和有(yǒu)限的产品选择,被认為(wèi)是关厂主因。
这也被媒體(tǐ)称為(wèi)德國(guó)第一个宣布失败的工业4.0案例。事实上,类似的失败案例已有(yǒu)不少。根据“It's OWL”的统计,在其171个企业转移项目中,有(yǒu)3/4企业表示满意,这也意味着25%的工业4.0改造方案没有(yǒu)达到预期效果。
“It's OWL”所在的东威斯特法伦—利普地區(qū),是德國(guó)乃至欧洲制造业最发达的地區(qū)之一,在机械、電(diàn)气、電(diàn)子以及汽車(chē)领域拥有(yǒu)400多(duō)家企业,年产值170亿欧元,其中不乏行业引领者和隐形冠军。
即便制造能(néng)力雄厚、上下游配套便利、技术创新(xīn)水平领先,该地區(qū)实行智能(néng)化生产也并非总是成功。这也反映出德國(guó)工业4.0遭遇的瓶颈,这一工业升级计划并非适合所有(yǒu)企业和行业。
在成本支出、经营理(lǐ)念、数据安全、人才建设等方面,诸多(duō)问题有(yǒu)待解决,许多(duō)企业也因此仍在观望。
“如今无论供货商(shāng)和顾客,都要求相关的数据支撑。许多(duō)公司其实是在数字化大潮中被动接受了工业4.0。”德國(guó)凤凰接触器公司负责企业传播的工作人员安德雷·科(kē)勒告诉本报记者:“我们目前最大的挑战是缺少专业人才。”
根据德國(guó)联邦外贸与投资署工业4.0领域专家夏尔玛统计,约有(yǒu)30%的德國(guó)中小(xiǎo)企业在工业4.0升级时感到力不从心,其经济实力无法承担未知的后果。“这些企业在前期必须进行非常慎重的考虑,比如通过咨询机构,至少从理(lǐ)论上确认工业4.0升级的可(kě)操作性。” 夏尔玛对本报记者说。
(本报柏林電(diàn))