實驗室內(nèi)，一具身體模型躺在手術(shù)臺上，但圍繞它的并不是醫(yī)生，而是數(shù)臺醫(yī)學(xué)機器人手臂。它們靈活移動，協(xié)助主刀醫(yī)生完成手術(shù)。但主刀醫(yī)生不在手術(shù)臺前，也沒有直接接觸病人，而是在手術(shù)室外遠程遙控。通過機器人手臂上的傳感器，主刀醫(yī)生能實時感知病人皮膚張力、血液流動等情況。
這是德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院正在研發(fā)的手術(shù)機器人。5年前，德國在漢諾威工業(yè)博覽會上首次提出工業(yè)4.0概念，隨后上升為德國引領(lǐng)制造業(yè)變革的國家戰(zhàn)略。今年漢諾威工業(yè)博覽會以融合的工業(yè)發(fā)現(xiàn)解決方案為主題，展示百余項工業(yè)4.0應(yīng)用與解決方案，標志著工業(yè)4.0逐漸從概念走向?qū)嵺`。
作為中國和廣東制造的典型代表，佛山正大力推進以信息化和自動化為核心的中國制造2025計劃。在本屆漢諾威工業(yè)博覽會上，數(shù)十家企業(yè)組成佛山制造軍團集中亮相，嘉騰、利迅達、科達潔能等佛山企業(yè)首次參展便成功躋身核心展區(qū)，與庫卡、ABB等國際機器人巨頭同臺炫技。
卡爾斯魯厄理工學(xué)院實驗室里的醫(yī)學(xué)機器人設(shè)備
佛山向德國工業(yè)4.0學(xué)習(xí)什么？為此，在漢諾威工業(yè)博覽會舉行前后，南方日報與佛山市政府組成聯(lián)合調(diào)研組奔赴德國，深入德國科研機構(gòu)、生產(chǎn)一線與展會現(xiàn)場，直擊德國新工業(yè)革命正在發(fā)生的變化，為廣東制造探尋從量到質(zhì)的升級之道。
研發(fā)人員向聯(lián)合調(diào)查組展示有眼睛的智能裝配盒
1隔空操作機器
讓機器像人一樣靈活反應(yīng)
視覺系統(tǒng)研究區(qū)內(nèi)，一只大型蜘蛛正尋找目標，發(fā)現(xiàn)后迅速鎖定獵物，并快速移動到目標面前，伸出兩只長長的手臂，熟練地對目標物體實施焊接。該項目的研究人員HuaYingbing說，機器人精準定位目標物體，是通過其身上的攝像頭來實現(xiàn)的，相當于人的眼睛。
實際上，讓攝像頭充當人的眼睛捕捉物體影像并不難，難的是攝像頭背后的那一套復(fù)雜的信息處理系統(tǒng)。攝像頭所捕捉到的信息，要實時傳回后臺的電腦系統(tǒng)，讓系統(tǒng)及時判斷并作出指令，實時指揮機器人作出反應(yīng)。
讓機器人能像人類一樣瞬時作出判斷和反應(yīng)，正是德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院正在研究的內(nèi)容。該學(xué)院計算實驗室負責(zé)人JrgRaczkowsky博士說，他們正嘗試通過肢體、觸感等方式，讓機器人能與人進行密切交流與對話，以實現(xiàn)多種適應(yīng)性調(diào)整。
實驗室里，一個依靠電磁感應(yīng)和人進行交互的機器人，機器手臂上裝有8塊電磁傳感器，能根據(jù)不同方位的磁場強弱，準確分辨出物體的位置、大小和方向。跟普通機器人不一樣，該機器人能更好感受物體表面的曲線分布，抓取不規(guī)則物體。與這臺機器人相距不遠，一臺重達數(shù)十斤的機器手臂，正跟隨操作者的各種動作靈活擺動，像是大人手把手教小孩，并且比小孩更加聽話。
HuaYingbing說，通過電磁感應(yīng)加上力學(xué)傳感器，操作者能真實感知機器人的感受，換言之，人類將可以隔空操作各種機器。
2全面自動化
實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實融為一體
位于斯圖加特的弗勞恩霍夫協(xié)會是德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的發(fā)起機構(gòu)之一，該協(xié)會在去年新組建工業(yè)4.0應(yīng)用中心，專門研究工業(yè)4.0時代的未來工廠。在該中心，研發(fā)人員Biltin向聯(lián)合調(diào)研組展示了一個裝有眼睛的智能裝配盒：當盒中物料減少到一定程度時，盒子就會自動發(fā)出警報，并將信息實時傳遞給供應(yīng)商，提醒供應(yīng)商及時補充物料。
用智能設(shè)備代替人類成為自動化的工人，是未來工廠的一個重要特點。弗勞恩霍夫協(xié)會工業(yè)4.0應(yīng)用中心主任MartinLandherr說，未來各生產(chǎn)環(huán)節(jié)將布滿攝像頭之類的眼睛，隨時隨地監(jiān)看物料運輸和生產(chǎn)流程，向集成系統(tǒng)實時傳遞信息，并根據(jù)信息指令即時調(diào)整生產(chǎn)。
在距離應(yīng)用中心數(shù)百公里的慕尼黑寶馬總部工廠車間中，機器轟鳴聲中各種機器人在忙碌地工作。噴涂車間內(nèi)，一臺臺披著銀灰色衣服的機器人靈巧地揮舞著手臂，打開車門再轉(zhuǎn)動手腕，為車殼內(nèi)外噴漆。它們比人工操作更加溫柔、到位。機器人之間流暢的配合，確保每一道生產(chǎn)工序都能在58秒內(nèi)完成。
在漢諾威工業(yè)博覽會上，西門子公司展出了一個將虛擬世界與現(xiàn)實世界靈活融合，具有更高可用性的生態(tài)系統(tǒng)。參觀者只要坐上體驗臺，就能在虛擬環(huán)境下駕駛飛機。即使是操控體量巨大的挖掘機，也可以在電腦平臺上建立一個三維模型，設(shè)定挖掘機的工作路徑和活動軌跡，然后挖掘機就會自動按照模型中設(shè)定的方式進行操作。此時，虛擬與現(xiàn)實的界限已經(jīng)消失，真實的挖掘機和數(shù)字化的挖掘機連為一體，也無需再有工人參與操作。
3人機協(xié)作
佛山中小企業(yè)的現(xiàn)實路徑
在漢諾威工業(yè)博覽會開幕式上，德國機器人巨頭庫卡展出了最新產(chǎn)品KMRiiwa機械手。而就在此后不久的5月18日，美的發(fā)布公告稱，該集團旗下子公司MECCAInternational（BVI）Limited有意通過自愿要約，以每股115歐元價格，合共不超過40億歐元、折合人民幣292億元收購庫卡集團超過30%的股權(quán)。
如收購成功，美的將憑借庫卡在工業(yè)機器人和自動化生產(chǎn)領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗和產(chǎn)品線，進一步提升生產(chǎn)效率并推動公司制造升級，同時與庫卡合作向全國一般工業(yè)企業(yè)推出一流自動化制造解決方案。有評論認為，這種技術(shù)并購方式或許將為佛山企業(yè)邁向中國制造2025提供新模式。
不過，這種模式并不適用于大多數(shù)企業(yè)。實際上，無論是卡爾斯魯厄理工學(xué)院所展示的前沿技術(shù)，抑或是寶馬、西門子所展示的自動化、虛擬生產(chǎn)場景，對佛山的中小企業(yè)來說，要真正應(yīng)用到生產(chǎn)之中還非常困難。
聯(lián)合調(diào)研組在MAN公司看到了工業(yè)4.0實踐中的另外一種方式：人機協(xié)作。因為卡車型號眾多，這家世界著名的重型卡車生產(chǎn)企業(yè)并沒有推行全面自動化，而是采用熟練工人和機器人配合的方式來提升生產(chǎn)效率。我們是小批量生產(chǎn)，全面自動化投入產(chǎn)出比不劃算，但通過人與機器協(xié)作實現(xiàn)互補，既保證生產(chǎn)效率，又可降低成本。MAN公司員工MatthiasLessel說。
這也是漢諾威應(yīng)用科技大學(xué)經(jīng)濟學(xué)教授赫爾貝格的觀點。他認為，企業(yè)要不要實施工業(yè)4.0，從哪個環(huán)節(jié)切入工業(yè)4.0，更應(yīng)考量整體效益，把上下游價值鏈中看得見的生產(chǎn)設(shè)備組織起來，實現(xiàn)高度靈活生產(chǎn)。
協(xié)同上下游產(chǎn)業(yè)鏈，一定要建立統(tǒng)一的工業(yè)數(shù)據(jù)標準。在德國一家大型電控公司從事工業(yè)大數(shù)據(jù)工作的華人工程師小林說，實現(xiàn)工業(yè)4.0首先要推動原始數(shù)據(jù)收集和共享。在目前情況下，行政管理問題比技術(shù)更加重要，公司要嘗試從生產(chǎn)一線開始導(dǎo)入數(shù)據(jù)管理，為推動全面信息化提供基礎(chǔ)。
■啟示
德國工業(yè)4.0研究體系啟迪中國制造2025
緊貼企業(yè)需求快速轉(zhuǎn)化成果
盡管中德在技術(shù)研發(fā)上仍存在差距，但聯(lián)合調(diào)研組在德國走訪的過程中發(fā)現(xiàn)，發(fā)動社會機構(gòu)與企業(yè)參與研究，是德國推動工業(yè)4.0戰(zhàn)略的重要路徑。