- 第6節(jié) 瓦爾斯特工廠:物聯(lián)網(wǎng)的又一踐行者
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以物聯(lián)網(wǎng)為代表的工業(yè)4.0時代會愈加智能?茖W(xué)家正在基因領(lǐng)域進(jìn)行突破,因為他們計劃通過對人們基因的了解,提供在飲食、醫(yī)療等方面定制方案。這樣結(jié)果自己的身體與喜好,工廠可以生產(chǎn)我們喜歡并且適合身體需求的早餐;工廠的流水線上,工人根據(jù)自己的時間安排來決定是否周一開工,并且不用擔(dān)心產(chǎn)品與質(zhì)量的問題。因為一切都是設(shè)定好的程序,
智能的機(jī)器會告訴另一臺機(jī)器下一步需要做什么,而非中心控制臺的技術(shù)員在控制整個流程,他們只需要觀察一些機(jī)器是否運(yùn)作到完美就OK。
沃夫?qū)ね郀査固兀╓olfgangWahlster)是最早提出工業(yè)4.0概念的人士之一,他是一名德國人工智能研究所首席執(zhí)行官兼科學(xué)總監(jiān)。對于德國的工業(yè)4.0布局,他說:“德國工業(yè)4.0是政府大力推行的‘新一代智能工廠計劃’,這項計劃以物聯(lián)網(wǎng)(Cyber-PhysicalSystem)為基礎(chǔ)。這意味著工業(yè)制造向網(wǎng)絡(luò)制造的轉(zhuǎn)變,這是一個嶄新的工業(yè)制造邏輯。以往的制造業(yè)工廠是以中心控制指揮系統(tǒng),通過密集的指令來完成最終的生產(chǎn)。而工業(yè)4.0只需要設(shè)置好流程就可以了,因為商品所附帶的電子信息會告訴機(jī)器需要怎么操作,盡而完成符合客戶要求的產(chǎn)品。所以,工業(yè)4.0是第四次工業(yè)革命,因為這是由大量制造向符合個體化需求的大生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變!
瓦爾斯特的工作地點(diǎn)是位于德國中部小城凱澤斯勞滕(Kaiserslauten)的智能工廠里。這里環(huán)境很好,氣候比較溫潤。這些其實并不在意,因為他在意的是自己的研究。他對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研究得比較深入。他認(rèn)為,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就是通過互聯(lián)網(wǎng)、實體物件完成虛擬世界與現(xiàn)實世界的對接,并且應(yīng)用相同的語言,進(jìn)行溝通并相互理解。運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中,最重要的是產(chǎn)品和機(jī)器之間的信息互聯(lián)和溝通,由產(chǎn)品上的信息告訴機(jī)器設(shè)備去做什么。
相比工業(yè)4.0所運(yùn)用的系統(tǒng),目前德國和
德國和國際制造業(yè)所運(yùn)用的系統(tǒng)很大比例的是“嵌入式系統(tǒng)”,此系統(tǒng)將機(jī)械或電氣部件完全嵌入到受控器件內(nèi)部,以適應(yīng)特定應(yīng)用設(shè)計場景。此系統(tǒng)為德國帶來了超過1200億元的收益,因為這個系統(tǒng)對全球來說是個高標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng),F(xiàn)在德國意圖在此基礎(chǔ)上打造智能生產(chǎn)系統(tǒng)。
如此豐厚的收益,給了德國工業(yè)4.0的經(jīng)濟(jì)動力。在2012年德國政府頒布的10項未來高科技戰(zhàn)略計劃中其中的一個就是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,這項計劃政府投資超過13億元。這項計劃的定位是在10~15年的時間里,通過“物聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)完成大生產(chǎn),最大限度地實現(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)。
德國國家科學(xué)與工程院對效率改進(jìn)做了專門的研究,他們認(rèn)為在工業(yè)4.0時代,企業(yè)的生產(chǎn)效率提高30%。其次,實現(xiàn)資源轉(zhuǎn)化率會大大提高。資源利用率的提高從側(cè)面完成了對環(huán)境的最小傷害。
德國在工業(yè)4.0計劃上,力度越來越大。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。
在德國中部小鎮(zhèn)凱澤斯勞滕有一家智能工廠。這家工廠曾在漢諾威工業(yè)展會上展示了智能名片盒的流水線。
在名片盒的生產(chǎn)過程中,僅零配件裝入流水線需求人工,其它地方全部實現(xiàn)自動化。通過設(shè)備與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)讀取,機(jī)器人收到數(shù)據(jù)指令后會自動完成生產(chǎn)流程?此坪唵蔚拿,需要的技術(shù)一點(diǎn)都不簡單,其中涉及二維碼、射頻碼、機(jī)器人軟件程序及大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)輔助。
德國人工智能研究所研究部副總監(jiān)多米尼克·高瑞奇(DominicGorecky)博士對名片盒的整個生產(chǎn)過程給予了進(jìn)一步解釋。
首先,給產(chǎn)品一個數(shù)字化的身份信息。身份信息是利用無線電射頻技術(shù)(RFID)從計算機(jī)采集到的,并做了信息存儲。在接下的生產(chǎn)過程中,每個一流程都會對這一信息進(jìn)行讀取,以確定產(chǎn)品的身份。當(dāng)讀取成功后,制造設(shè)備發(fā)出滿足該產(chǎn)品的信息指令。
其次,標(biāo)記有身份信息的名片盒底底盤放入生產(chǎn)流水線。
當(dāng)?shù)妆P在傳送帶上移動時,機(jī)器會自動掃描上面的射頻碼,最終生成唯一的二維碼。名片盒被數(shù)字化后,流水線上的機(jī)器會一步步對其識別并完成組裝。最后組裝完成后的產(chǎn)品,流水線對其質(zhì)量進(jìn)行測試,合格后放入倉庫。
通過計算機(jī)技術(shù)讓物與物之間進(jìn)行識別并發(fā)送指令是工業(yè)4.0基本的要求。值得一提的是,各個部分的靈活性和模塊化。由于客戶需求的多樣性,不可能為了一件產(chǎn)品而重新更換新的產(chǎn)品線。設(shè)置組合模板就完全解決這一難題。每一個組件都符合具體客戶在電子和機(jī)械兩個方面的需求標(biāo)準(zhǔn),并可根據(jù)實際需要添加或拆卸,以便隨時按照客戶的具體要求來對產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整。
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