今天，全球最大的工業(yè)博覽會將在漢諾威登場，展覽將展出全球工業(yè)4.0的最新發(fā)展資訊。作為工業(yè)4.0的倡導(dǎo)者，德國認(rèn)為當(dāng)下的汽車制造領(lǐng)域是最接近工業(yè)4.0的前沿地帶。為此，南方日報德國調(diào)研組在過去一周，先后走進(jìn)位于慕尼黑的德國寶馬總部工廠和全球知名的重型卡車生產(chǎn)企業(yè)MAN公司，探尋大工業(yè)生產(chǎn)下無人制造工廠與小批量、多品種生產(chǎn)下的人機(jī)協(xié)作場景，并與德國學(xué)界專家研討工業(yè)4.0背后的信息體系。漢諾威應(yīng)用科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)教授赫爾貝格認(rèn)為，“工業(yè)4.0所需要的技術(shù)并不新，工業(yè)4.0更多是如何利用好這些已有的技術(shù)將生產(chǎn)串接起來邁向虛擬生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高度靈活的生產(chǎn)。
以寶馬總部工廠和MAN公司為代表的德國企業(yè)，讓我們見證了工業(yè)4.0前沿生產(chǎn)場景。上周，南方日報德國調(diào)研組還走進(jìn)了卡爾斯魯厄全球頂尖的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室和弗勞恩霍夫協(xié)會，探尋德國工業(yè)4.0背后的支撐力量。敬請關(guān)注。
A.“無人化”工廠里的信息力量
沃爾夫斯堡的大眾汽車總部內(nèi)，一大片綠地中，兩座七八層高的圓柱形建筑物尤其引人注目。這些透明的玻璃體“倉庫”內(nèi)，一輛輛已被訂購的大眾汽車分格儲存。來取車的客戶只需輸入一個電子指令，“倉庫”內(nèi)的大型機(jī)器手就緩緩伸起，準(zhǔn)確地停在相應(yīng)車前，伸出八爪魚般的“觸手”吸附著車軌，平穩(wěn)地將車抽取出來降至底部，再通過內(nèi)部隧道直接送達(dá)客戶跟前，整個過程不超過5分鐘。
這是大眾的智能車庫，整個終端取車過程已全部實(shí)現(xiàn)自動化。在這終端背后，是德國工業(yè)4.0應(yīng)用最前沿的領(lǐng)域：汽車制造。從一片鋼板到最后整車下線，全部在信息化的控制下實(shí)現(xiàn)自動生產(chǎn)。
柏林時間4月21日中午，南方日報德國調(diào)研組走進(jìn)位于慕尼黑奧林匹克體育場附近的寶馬總部工廠。在奧林區(qū)克體育公園內(nèi)，各式花色錯落有致，游人如織，迸發(fā)出蓬勃生機(jī)。在這花園般景致圍繞下，寶馬工廠內(nèi)卻是另一番景象。
走進(jìn)三層樓高的噴涂車間內(nèi)，只聞機(jī)器臂運(yùn)動的轟鳴聲，卻罕見工人。當(dāng)寶馬汽車外殼被送入噴涂車間，一臺臺“披”著銀灰色“衣服”的機(jī)器人臂開始忙碌起來。
靈活的一號機(jī)器臂滑動在軌道上，像一個紳士，用細(xì)細(xì)的“手指”打開左邊兩道車門，再穩(wěn)穩(wěn)地扶一下。相比人輕重不一的力度，它每次開門都相當(dāng)柔和，力度控制得恰到好處，幾乎每一個車門打開角度都維持在45度左右。隨后，它往前滑行掀開車前蓋，轉(zhuǎn)了下“手腕”，開始進(jìn)行360度的噴涂。
就在車門被打開的同時，接到指令的二號和三號機(jī)器臂開始進(jìn)行兩邊的車框噴涂。整個過程，靈活的機(jī)器臂就如跳舞一般自帶韻律。噴涂完成，二號機(jī)器臂隨即將車門關(guān)上。“啪啪”兩聲后，車輛迅速被送往下一個環(huán)節(jié)，三個機(jī)器臂優(yōu)雅地轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)“頭”，安靜地縮回至工位上，等待下一輛車的到來。
在寶馬工廠里，這樣的“小團(tuán)隊(duì)”合作是每道自動化工序的常態(tài)。裝配車間內(nèi)，安裝在車間面板上的幾個攝像頭猶如人的“眼睛”，正等待寶馬車架的到來。在機(jī)器臂安裝車身鈑金塊前，每只“眼睛”都會在自己的“崗位”上，對每塊鈑金塊進(jìn)行“體檢”，收集好數(shù)據(jù)，并即時傳送至后臺進(jìn)行儲存。隨后，一旁的機(jī)器臂將“體檢”完的鈑金塊安置到位，并撤走自己的機(jī)器。幾乎同時，另外兩臺機(jī)器臂立刻跟上，將這一鈑金牢牢焊接到車身中。
流暢的信息溝通和機(jī)器合作，使寶馬汽車的每一道生產(chǎn)工序都保證在58秒內(nèi)完成。也因此，在寶馬工廠內(nèi)，“平均58秒就能生產(chǎn)一輛車。”負(fù)責(zé)接待的寶馬負(fù)責(zé)人介紹。
B.地球“賽博坦”里的人機(jī)協(xié)作
當(dāng)寶馬全面實(shí)現(xiàn)自動化的時候，在德國企業(yè)中，這種模式是不是全部實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用?就在離寶馬總部工廠約10公里的MAN公司，調(diào)研組看到，這里并非如寶馬一樣全面推進(jìn)自動化，他們更多是通過人機(jī)協(xié)作開展生產(chǎn)。
MAN公司是世界上最著名的重型卡車生產(chǎn)企業(yè)之一，是世界500強(qiáng)公司，現(xiàn)在已經(jīng)被大眾集團(tuán)收購，成為其旗下成員之一。在它位于慕尼黑的廠區(qū)，主要生產(chǎn)TG系列重型卡車，在這里可以實(shí)現(xiàn)重型卡車的“全過程生產(chǎn)”。有不少人將這里戲稱為地球的“賽博坦”，專門批量生產(chǎn)變形金剛“擎天柱”。
走進(jìn)MAN工廠，在一輛“擎天柱”正在裝配的底盤前，根據(jù)訂單的特殊需求，幾名工人正在裝配螺絲。“在這個工位，當(dāng)擰螺絲的機(jī)器手來到四個特殊螺絲位之后，要由工人在后方按下控制鈕進(jìn)行安裝。”帶領(lǐng)調(diào)研組參觀的員工MatthiasLessel說，這個環(huán)節(jié)中，工人指引機(jī)器手正確落位后，再控制機(jī)器人迅速上螺絲，保證了這道工序的快速完成。
他介紹，這里的工人都是熟手，再加上機(jī)器人的應(yīng)用，所以每個環(huán)節(jié)，他們都能夠設(shè)定最優(yōu)時間，比如這個環(huán)節(jié)設(shè)定2分鐘內(nèi)完成，然后搬運(yùn)機(jī)器人就會根據(jù)工廠早已設(shè)定好的程序走向下一個工位，進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的操作。
這只是MAN工廠人機(jī)協(xié)作的一角。雖然并沒有如寶馬一樣實(shí)現(xiàn)全面自動化生產(chǎn)，但MAN工廠仍然很好地將人機(jī)協(xié)作在工業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行了應(yīng)用。MatthiasLessel說，首先，搬運(yùn)機(jī)器人減輕了工人定時搬運(yùn)之苦，減低了在這個環(huán)節(jié)所造成的時間與人力的浪費(fèi)。其次，卡車上共性的東西他們早已通過自動化生產(chǎn)線上的機(jī)器人進(jìn)行裝配。最終，涉及到不同型號的重卡個性化的裝配件，才是由工人進(jìn)行裝配。
為何MAN工廠不采取全面自動化?MatthiasLessel告訴記者，他們每天最多生產(chǎn)約200輛重卡，并非像大眾一樣每天有上千輛車下線，且他們的產(chǎn)品有強(qiáng)烈的個性化色彩，為了達(dá)到生產(chǎn)效率與控制成本的平衡，他們并沒有在生產(chǎn)線全面應(yīng)用機(jī)器人生產(chǎn)。
MatthiasLessel進(jìn)一步解釋，不同型號的重卡部件安裝都有其特殊性，他們每天的產(chǎn)量并不高，如果全面自動化，前期的投入會很高，對于他們這樣非大批量生產(chǎn)的企業(yè)來說，投入產(chǎn)出比并不劃算。故他們更多的還是通過人與機(jī)器的協(xié)作實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，既保證生產(chǎn)效率，又最大限度地減輕成本。
C.信息技術(shù)串接起來的虛擬生產(chǎn)
無論是寶馬總部工廠大規(guī)模無人化工廠，還是MAN公司的人機(jī)合作的工廠，這種基于信息化的技術(shù)此前在德國各類企業(yè)中已有廣泛應(yīng)用。南方日報德國調(diào)研組在走訪的過程中，無論是德國企業(yè)一線從業(yè)者，抑或德國研發(fā)人員、經(jīng)濟(jì)學(xué)者均認(rèn)為，工業(yè)4.0并不是一項(xiàng)新鮮技術(shù)，也并非政府倡導(dǎo)后才熱起來的應(yīng)用。
漢諾威應(yīng)用科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)教授赫爾貝格曾擔(dān)任格戴姆勒·克萊斯勒股份公司高級經(jīng)理，在奔馳公司負(fù)責(zé)信息化應(yīng)用，也多次為中國企業(yè)提供信息化培訓(xùn)。他說，現(xiàn)在各種概念層出不窮，但各說各話，容易造成迷失。比如很多人認(rèn)為智能手機(jī)有“腦袋”，但實(shí)際上其智慧并不是來自手機(jī)本身，而是依靠其背后強(qiáng)大的信息體系支撐。
回到當(dāng)下熱議的工業(yè)4.0，不久前該大學(xué)曾面向漢諾威地區(qū)做過一項(xiàng)專題調(diào)查，結(jié)果顯示大企業(yè)離工業(yè)4.0比較近，而大多數(shù)的中小企業(yè)離工業(yè)4.0比較遠(yuǎn)。“這是不是反映了真實(shí)情況呢?“赫爾貝格說，調(diào)查進(jìn)一步追問就發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上很多企業(yè)都在做虛擬網(wǎng)絡(luò)，這本身就是工業(yè)4.0的一部分，只是他們沒有意識到而已。當(dāng)?shù)赜幸患易鼋饘偌庸さ墓驹谔旖蛟O(shè)立了工廠，他們通過信息技術(shù)，把實(shí)時采集到數(shù)據(jù)從天津直接發(fā)回德國總部，這本身就是一種工業(yè)4.0應(yīng)用。
“工業(yè)4.0所需要的技術(shù)并不新。”赫爾貝格說。比如數(shù)據(jù)庫的概念在40年前就已經(jīng)有了，ERP也是每家中國企業(yè)都知道的技術(shù)，各種電腦控制和輔助的生產(chǎn)、設(shè)計技術(shù)也非常成熟。“因此，工業(yè)4.0更多是如何利用好這些已有的技術(shù)將生產(chǎn)串接起來邁向虛擬生產(chǎn)。”
所謂虛擬生產(chǎn)，是指依靠信息的傳送，用虛擬的設(shè)備把上下游價值鏈中看得見的生產(chǎn)設(shè)備組織起來，實(shí)現(xiàn)高度地靈活生產(chǎn)。這種形式以前更多應(yīng)用于服務(wù)性行業(yè)，如今開始向生產(chǎn)領(lǐng)域延伸。比如在軟件供應(yīng)領(lǐng)域，企業(yè)可把一個訂單分解成為若干個小模塊，分包給不同的合作伙伴，最后組合成為一個產(chǎn)品，當(dāng)另一個訂單需要不同的產(chǎn)品時，它立馬又可以將各種小模塊進(jìn)行靈活組合，形成新的產(chǎn)品。“未來的工業(yè)生產(chǎn)也是這樣，企業(yè)可能有很多生產(chǎn)‘插頭’和‘接口’，不同的組合就能生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。”赫爾貝格說。
赫爾貝格進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，不要以為一個工廠里，工人拿著平板終端或者手機(jī)進(jìn)行對話，就是工業(yè)4.0，這是非常錯誤的概念。實(shí)際上，工業(yè)4.0的一步步發(fā)展之后的綜合效果。至于究竟要不要實(shí)施工業(yè)4.0，或者要從哪一個環(huán)節(jié)做起，更多應(yīng)該取決于整體的效益。他之前在奔馳公司工作，也曾試圖用幾十萬歐元來推動生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息采集和串接，但最后公司并沒有批準(zhǔn)這個項(xiàng)目，一個重要的原因是沒有效益，或者說投入產(chǎn)出比達(dá)不到要求。“因此企業(yè)必須結(jié)合自身的實(shí)際來做出自己的選擇。”
