德國工業(yè)4.0革命性體現(xiàn)在哪？看看這些案例解讀

　　工業(yè)4.0目前可被局部感知，正在不斷演化，但距工業(yè)4.0愿景的完全實(shí)現(xiàn)，距一場(chǎng)宏大革命的全面完成，仍有相當(dāng)距離。

　　從概念邁向應(yīng)用，從曲高和寡到廣受追捧，誕生于德國的工業(yè)4.0已進(jìn)入第7個(gè)發(fā)展年頭。

　　作為一項(xiàng)“未來工程”，工業(yè)4.0代表著第四次工業(yè)革命的德國路線，其核心是將生產(chǎn)制造與最先進(jìn)的信息通信技術(shù)結(jié)合起來，源動(dòng)力來自經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化的快速發(fā)展。

　　前三次工業(yè)革命均以一項(xiàng)決定性的技術(shù)發(fā)明為標(biāo)志，比如蒸汽機(jī)、電力等。新一輪工業(yè)革命則非單一技術(shù)引領(lǐng)，而是不同技術(shù)和要素的融合，是各種“加法”和“排列組合”，技術(shù)基礎(chǔ)包括自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等。

　　德國聯(lián)邦教研部長萬卡說，工業(yè)4.0在德國已不再停留在實(shí)驗(yàn)室，而是真正走進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)，從概念走向?qū)嵺`。

　　根據(jù)記者在德國的觀察，尤其是在工業(yè)4.0誕生地和前沿展示陣地——漢諾威工業(yè)博覽會(huì)的觀察，工業(yè)4.0目前可被局部感知，正在不斷演化，但距工業(yè)4.0愿景的完全實(shí)現(xiàn)，距一場(chǎng)宏大革命的全面完成，仍有相當(dāng)距離。

　　獨(dú)一無二的個(gè)性標(biāo)識(shí)

　　2016年和2017年，漢諾威大學(xué)連續(xù)兩年在漢諾威工博會(huì)上展示了一條智能化的圓珠筆生產(chǎn)線，借以讓參觀者親身體驗(yàn)工業(yè)4.0環(huán)境，突出表現(xiàn)個(gè)性化定制。

　　不足100平方米的模擬車間里，依次設(shè)計(jì)了6個(gè)工位，搬運(yùn)物料的機(jī)器人沿軌道在車間內(nèi)有序穿梭……在工作人員的引導(dǎo)下，記者來到一號(hào)工位開始體驗(yàn)。一號(hào)工位僅有一臺(tái)觸摸屏，記者手寫輸入個(gè)人信息后，可以自主選擇圓珠筆的個(gè)性化配置，包括筆芯顏色、筆帽顏色、筆桿手握處凹凸程度、筆頭形狀，此外還可以輸入一行字符，作為雕刻在筆桿上的個(gè)性化圖案。

　　完成信息輸入后點(diǎn)擊“確認(rèn)”，屏幕上顯示出一個(gè)訂單編號(hào)，該編號(hào)用于跟蹤記者訂制這支圓珠筆的全流程生產(chǎn)。

　　離開一號(hào)工位，運(yùn)送物料的機(jī)器人自動(dòng)行駛到記者面前，呈上一個(gè)空的工具盒，工具盒的凹槽恰好對(duì)應(yīng)一支圓珠筆的各個(gè)部件，右下角還有一個(gè)顯示屏，黑色的電子墨水顯示著記者的姓名和訂單編號(hào)。

　　拿著工具盒，記者來到二號(hào)工位。在工作人員的指揮下，將工具盒放在指定的傳感器上，工位的觸摸顯示屏上隨即顯示出訂單信息，確認(rèn)信息無誤后，工位上的一臺(tái)大型機(jī)器開始運(yùn)轉(zhuǎn)。短短幾分鐘，伴隨著刺耳的切割打磨聲，一根實(shí)心的銀色金屬棍被制成筆桿，筆桿手握處凹凸程度與記者下單時(shí)的設(shè)置完全一致。

　　將余熱尚存的筆桿放入工具盒指定凹槽，記者隨即來到三號(hào)工位。只見工位上擺放著兩排塑料工具盒，分別裝滿了筆芯、筆帽、筆頭等零件，顏色規(guī)格各不同。此外，每個(gè)盒子上方均裝有一盞指示燈。

　　經(jīng)過身份和訂單信息確認(rèn)后，由于記者配置了藍(lán)色筆芯、紅色筆帽和凸形筆頭，盛有相應(yīng)規(guī)格零件的工具盒上方指示燈先后亮起。記者從盒中取走相應(yīng)零件后，指示燈自動(dòng)熄滅，而一旦誤取了其他盒中的零件，相應(yīng)盒子上方的指示燈會(huì)呈紅色報(bào)警狀。

　　將各零件裝入工具盒后，記者走到四號(hào)工位，這是一個(gè)激光雕刻工位。經(jīng)過信息確認(rèn)，將筆桿放入雕刻機(jī)，短短幾十秒，記者最初輸入的一行字符就被清晰地刻在了金屬筆桿上，也讓這支筆擁有了世界上獨(dú)一無二的“個(gè)性標(biāo)識(shí)”。

　　五號(hào)工位是裝配工位，一塊觸摸顯示屏上，三維動(dòng)畫依次播放著人工裝配圓珠筆的各個(gè)步驟。記者根據(jù)指示的分解動(dòng)作，將工具盒的各零件按序組裝，一支個(gè)性化的圓珠筆就此誕生。

　　正當(dāng)記者以為大功告成時(shí)，工作人員提示記者將裝配的圓珠筆拿到六號(hào)工位進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。整個(gè)檢測(cè)由一個(gè)微型機(jī)械手臂操作完成，無需人工參與。檢測(cè)過關(guān)，從機(jī)械手中取下圓珠筆，整個(gè)生產(chǎn)流程才算完成。

　　一支個(gè)性化圓珠筆誕生記，是有關(guān)整個(gè)工業(yè)4.0的“微小說”。

　　“數(shù)據(jù)黃金”是王道

　　由一條智能生產(chǎn)線拓展到一個(gè)智慧工廠，德國一些大企業(yè)已經(jīng)拿出了解決方案。例如，位于德國洪堡的博世工廠能夠在一條生產(chǎn)線上利用2000個(gè)不同的零件生產(chǎn)出200種不同的液壓模塊。同時(shí)，利用無線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)，博世洪堡工廠的內(nèi)部物流效率提高10%，生產(chǎn)積壓減少近三分之一。

　　分析稱，因?yàn)楦鞣N要素的融合，工業(yè)4.0的外延極廣，不局限于一條生產(chǎn)線、一座車間或一家企業(yè)。按照德國工業(yè)4.0促進(jìn)機(jī)構(gòu)“工業(yè)4.0平臺(tái)”的說法，工業(yè)4.0會(huì)持續(xù)改變德國工業(yè)未來生產(chǎn)及加工的方法，孕育出涵蓋產(chǎn)品整個(gè)生命周期的智能價(jià)值鏈，靈活的個(gè)性化生產(chǎn)將成為新標(biāo)準(zhǔn)，資源消耗降低，生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益顯著提升。

　　值得一提的是，工業(yè)4.0不僅關(guān)于制造，也關(guān)于服務(wù)。業(yè)界認(rèn)為，制造與服務(wù)的融合是新一輪工業(yè)革命的突出特征。在第四次工業(yè)革命中，服務(wù)扮演著比前三次工業(yè)革命更重要的角色。西門子、博世、思愛普等工業(yè)4.0領(lǐng)軍企業(yè)均在服務(wù)領(lǐng)域加大投入，創(chuàng)新商業(yè)模式。其中，前瞻性維修是工業(yè)4.0環(huán)境下的一種全新的維修服務(wù)理念，相關(guān)應(yīng)用已經(jīng)鋪開。

　　“前瞻性維修”的基本原理是通過物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、收集、分析、處理目標(biāo)設(shè)備狀態(tài)，提前做出故障判斷并給出維修建議，避免設(shè)備意外停工，提高設(shè)備運(yùn)作可靠性，降低維修成本。

　　“一列火車的空調(diào)在旅途中突發(fā)故障，乘客雖仍能抵達(dá)目的地，但乘坐體驗(yàn)將大打折扣，而新一輪工業(yè)革命帶來的‘前瞻性維修’能夠提前預(yù)判和解決故障，在給顧客提供穩(wěn)定、舒適服務(wù)的同時(shí)，降低企業(yè)維修成本……”歐洲最大的軟件公司德國思愛普公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)和創(chuàng)新的董事會(huì)成員貝恩德·洛伊克特曾對(duì)記者介紹這樣一個(gè)前瞻性維修的應(yīng)用。

　　洛伊克特說，思愛普為意大利鐵路公司超過2000臺(tái)機(jī)車和列車車廂安裝了600萬至700萬個(gè)傳感器，這些傳感器不間斷地收集、傳輸列車各部分的數(shù)據(jù)，不僅包括機(jī)車動(dòng)力數(shù)據(jù)，還有空調(diào)等設(shè)備數(shù)據(jù)。例如，在空調(diào)可能出現(xiàn)故障前一至二周，系統(tǒng)就會(huì)做出提示并提供解決方案，工作人員能夠做到未雨綢繆。“不僅能更好地服務(wù)乘客，還能節(jié)約維修成本8%至10%。”

　　在西門子公司看來，自動(dòng)化生產(chǎn)流程出現(xiàn)故障時(shí)必須快速排除，因?yàn)闀r(shí)間就是金錢。尤其對(duì)那些依賴高效率生產(chǎn)和快速轉(zhuǎn)運(yùn)、面臨全球競(jìng)爭(zhēng)壓力的企業(yè)，生產(chǎn)線停滯會(huì)造成難以承受的損失。因此，“前瞻性維修”是一塊成長中的服務(wù)市場(chǎng)。

　　例如，一家電力供應(yīng)商從西門子購買一款燃?xì)鉁u輪機(jī)的同時(shí)，可以簽署一份個(gè)性化定制的服務(wù)合同?；诖?，西門子會(huì)提供日常監(jiān)測(cè)、維修等服務(wù)，并快速排除緊急故障，保證客戶企業(yè)全速運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　事實(shí)上，工業(yè)4.0環(huán)境下工業(yè)服務(wù)水平的提高很大程度有賴于智能產(chǎn)品的應(yīng)用。裝配有智能計(jì)算機(jī)、傳感器以及復(fù)雜系統(tǒng)的產(chǎn)品，比如燃?xì)鉁u輪，會(huì)持續(xù)不斷地產(chǎn)生反映其實(shí)時(shí)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，因此能夠被全天候監(jiān)測(cè)。與此同時(shí)，基于大數(shù)據(jù)分析提供的寶貴經(jīng)驗(yàn)信息，供應(yīng)商能夠?qū)α悴考膲勖龀鼍_預(yù)測(cè)。這些數(shù)據(jù)也是提供高附加值服務(wù)的基礎(chǔ)。

　　西門子認(rèn)為，數(shù)據(jù)的收集和分析是關(guān)鍵，是提供個(gè)性化服務(wù)的基礎(chǔ)。“大數(shù)據(jù)分析”或“數(shù)據(jù)黃金”的趨勢(shì)已經(jīng)在許多領(lǐng)域出現(xiàn)。

　　演進(jìn)中的工業(yè)4.0

　　根據(jù)德國信息技術(shù)、電信和新媒體協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，工業(yè)4.0相關(guān)產(chǎn)值增長迅速，2018年預(yù)計(jì)達(dá)70億歐元。相關(guān)產(chǎn)業(yè)中，機(jī)器設(shè)備制造業(yè)是領(lǐng)頭羊，今年產(chǎn)值預(yù)計(jì)增長23%，達(dá)15億歐元。

　　與產(chǎn)值的快速增長同步，企業(yè)開發(fā)的工業(yè)4.0的應(yīng)用數(shù)量也在快速增加。不過，僅從漢諾威工博會(huì)看，各企業(yè)開發(fā)的新應(yīng)用理念與形式趨同，今年展示的應(yīng)用與一年前區(qū)別不明顯，反映出工業(yè)4.0漸進(jìn)式演化的趨勢(shì)。

　　1. 同種應(yīng)用改良細(xì)節(jié)

　　一些企業(yè)在今年工博會(huì)上展示的產(chǎn)品或應(yīng)用似曾相識(shí)，例如ABB集團(tuán)展示的雙臂工業(yè)機(jī)器人YuMi，去年展會(huì)已經(jīng)亮相。然而，細(xì)節(jié)上的改進(jìn)使得新一代產(chǎn)品更高效。

　　ABB集團(tuán)首席數(shù)字官朱雷特說，相比去年，定位高精確度制造的YuMi變得更加靈活，已經(jīng)具備一定的自我學(xué)習(xí)能力。更好的攝像頭、更多的傳感器和輸入裝置讓YuMi今后有可能聽到環(huán)境中的聲音和信號(hào)并作出反應(yīng)。

　　2. 同類應(yīng)用舉一反三

　　今年的工博會(huì)上，企業(yè)開發(fā)出的前瞻性維修解決方案越開越多，實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣。例如，美國通用電氣(GE)基于其研制生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的長期經(jīng)驗(yàn)，將前瞻性維修解決方案應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，旨在提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行可靠性，保障航空安全。

　　此外，GE還首次展出了應(yīng)用于輸油管道等密閉容器的前瞻性維修解決方案，利用傳感器和機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維修，大大降低了維修準(zhǔn)備周期，避免了人工作業(yè)的危險(xiǎn)性。

　　與“前瞻性維修”類似，根據(jù)客戶需求進(jìn)行“個(gè)性化生產(chǎn)”也是較普遍的應(yīng)用類別。一些企業(yè)展示了模擬數(shù)字工廠生產(chǎn)線，從訂單個(gè)性化配置到訂單跟蹤、生產(chǎn)監(jiān)控等，多采取類似的技術(shù)手段，只是生產(chǎn)的產(chǎn)品類別不同。

　　3. 中小企業(yè)嶄露頭角

　　據(jù)“工業(yè)4.0平臺(tái)”的不完全統(tǒng)計(jì)，目前德國共有近300家制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)或使用工業(yè)4.0應(yīng)用。西門子、博世、思愛普等大型企業(yè)引領(lǐng)著工業(yè)4.0的方向。相比之下，受自身能力所限，加上擔(dān)心風(fēng)險(xiǎn)，中小企業(yè)參與工業(yè)4.0的熱情不高。

　　不過，相比去年，今年工博會(huì)上可以看到一些德國中小企業(yè)正在參與工業(yè)4.0進(jìn)程，盡管往往只是提供局部的產(chǎn)品或技術(shù)，比如應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)及VR技術(shù)的軟件。

　　4. 大企業(yè)拓展生態(tài)系統(tǒng)

　　從軟件到硬件，從生產(chǎn)到服務(wù)，實(shí)力較強(qiáng)的大企業(yè)在開發(fā)工業(yè)4.0應(yīng)用的同時(shí)，不斷拓展自身的生態(tài)系統(tǒng)，培育更加自主、全面提供完整解決方案的能力，以求在工業(yè)4.0帶來的產(chǎn)業(yè)鏈重塑中搶占更多先機(jī)。