从工业4.0的发源地德国看智能制造

“工业4.0”是德国推出的概念,美国叫“工业互联网”,我国叫“中国制造2025”,这三者本质内容是一致的,都指向一个核心,就是智能制造。很多朋友可能对工业4.0是什么、德国怎么看待工业4.0非常感兴趣。现在我就结合案例和大家分享一下德国工业4.0的概念和智能制造发展情况。

  工业4.0时代到来

  工业4.0不是一个新的概念,而是整个生产流动、制造发展过程的不断革新与进步,这些进步和发展水平被称为“工业4.0”。简单来说,工业4.0的目标是把信息技术和生产技术融为一体,为企业提供创新的产品和服务。

  工业1.0时代追溯到200多年前,第一次工业革命引发整个产业的巨大变化和革新,特别是生产型、制造型产业,蒸气时代的到来促进了机械化生产的发展。此时用的是最简单的机械和工具,因为没有机械化流线式生产,产品质量参差不齐,效率极低。第二次工业革命以爱迪生发明电灯到电力运用、以福特公司为首的流水线生产为标志,工业2.0时代开启,生产效率大大提升,分工协作开始出现。第三次工业革命从1969年开始,在制造业中实现了生产自动化的电子和IT系统,就是通常所理解的在制造业方面的传感器,使一些没有生命的机械能够完成指令。到工业3.0时代,德国许多工厂已经运用电控机器人或机械臂,工人数量大大减少,产量和产品可靠性提升。

  到第四次工业革命,不再只是给机器下达可操作的指令,更多的是如何将信息技术和生产技术融为一体,从信息物理系统方面,从联网和局域网、云端方面,如何将生产技术发挥最大运用。真正工业4.0的时代是解决3.0时代产品单一性的问题。工业4.0的基础是智能集成感控系统和物联网(IOT, Internet of Things)。有了互联网和大数据做支撑,可以使工业4.0时代的工厂完成更加复杂的工作,从而实现柔性生产和个性化订制的目标;同时兼顾生产效率。工业4.0不是单单意义上的机器人,或是简单的流线性、不同模块的操作,它更是在生产中通过不同的数据传输运用,甚至是机器和人、机器和机器以及机器的自学能力,来实现未来工厂在制造业中对我们的帮助。

  工业4.0时代,不是一蹴而就的过程,而是逐渐提升工厂智能化程度的过程。我听到很多朋友问,到底如何将现成的案例运用到公司里,去实现工业4.0。首先,必须了解自己工厂各个环节的情况,比如每个部门用什么系统,不同部门是否有不同的、复杂的系统。然后再根据实际情况,制定实际符合工厂的工业4.0改造方案。

  也有人非常担心是不是有了工业4.0,机器会替代人,很多工人会失业。其实,在整个社会,不仅是在德国、美国甚至中国都在讨论这个问题。工业4.0的到来,对人提出了更多、更高的要求,不再是一个简单的重复劳动的过程,而是如何把人训练成能够掌握智能化的系统的人才,所以实现人与机器的协同工作是工业4.0的重要部分。

  在我看来,工业4.0时代,机器永远不能替代人,人的复杂程度不是真正意义上的机器可以替代的;但实际生活中,有很多危险性、重复性、效率低的工作,机器可以帮助一起去完成。所以在工业4.0后,我们的工作岗位会调整,会使工人更有含金量、更有技术。工业4.0时代更多的可能是工人会转型,转向需求量大的IT部门、计算机部门、软件部门等。

  汽车时代的工业4.0

  我们来看一个简单的例子,看看工业4.0时代汽车行业的变革。

  很多新车制造企业都在自动驾驶和车联网方面去发力。举个简单的例子,目前在售的车型,其高低配置都是预设好的,消费者只能在一款车的不同配置之间进行选择。比如说有的消费者想要特殊的车身颜色,或者特殊的配置,这在很多流水线厂商方面是做不到的,这是工业3.0的缺点。

  到工业4.0时代,消费者可以向厂商订制自己想要的各样配置。这些需要大数据支撑,有了大数据的支撑我们就有可能猜到消费者想要怎样的配置,可以使生产车间更加高效,高度的柔性化车间可以更加适应消费趋势。这对印刷行业来说其实也是有借鉴的,机器能够进行生产数据的交换,帮助整个印刷企业达到最佳的成本效益。

  以戴姆勒奔驰公司为例,智能化是其非常关键的价值策略,他们的目标是成为世界领先且具有革新的汽车生产商,在智能化方面处于领先的地位,将智能化全方位地运用在不同的部门。如研发、采购、生产、市场销售和售后服务部门都会有智能化的物联网运用。这里主要给大家介绍一下它在生产部门是怎么去结合工业4.0的。

  智能化操作对于戴姆勒奔驰来说意味着五大方面的运用和实践,研发、流程采购、生产供应链、销售、服务及业务。第一是360度全部的互联,第二是如何实现电子化流程的价值链管理,第三是在智能工厂里如何去处理大数据,第四是在生产系统里如何实现最大优化,第五是如何实现智能价值链的发展。

  这五个方面其实是基于戴姆勒奔驰公司员工和客户需求,他们所有的研发是基于对人的理解和需求的调研,所以说工业4.0实际上是公司在过往的销售或客户服务甚至预测中,根据过去5年来预测将来5年要发展的过程,根据需求进行调整。

  戴姆勒奔驰工厂能够整合成全面的智能工厂,在它实际的工厂里面,以下几点是已经实现了的。首先是在电池的安装上实现机器与人的系统操作,第二是在整个变速箱的安装上实现机器与人的协调,第三是车内机器人的工作,还有虚拟现实、质量监控、远程操作等。

  说到人和机器的互相协调,举个例子,比如说当一个工作人员靠近这个机器的时候,机器会自动感受到人在机器的旁边,机器会自动停下来,等人把所有要处理的事情完成后,机器再自动去工作。所以在整个工业4.0发展当中,如何实现人和机器的协调互联颇具创新意义。同时,过去在车间的整个流水线之中,很多机器人只是在外部做一些安装车门等简单的操作,但现在奔驰工厂机器人可以进入到车的内部从事非常细节的一些工作。

  虚拟现实在将来的印刷或传媒行业也可能会有很多运用。就是如何运用我们手中的终端设备,利用虚拟现实来帮助我们更好的生活,或进行必要的检测,这也是奔驰目前实现的工业4.0的技术。同时,将虚拟现实在整个操作空间、流水线加以运用,把操作空间、流水线实际显现出来,从而帮助管理层通过云端设备了解整个工厂的状态,更好更快地去做决策。

  虚拟现实在车辆生产制造过程中也有运用。汽车尾管的布线非常精密,戴姆勒奔驰工厂会在工业4.0物联的数据实施过程中运用虚拟现实,将汽车尾管的设置在制造过程中前提,在还没生产之前,进行一个虚拟设想。

  此外,戴姆勒奔驰公司的质量监控也是借助物联网数据进行的。肉眼容易出错,所以在数据把控上,戴姆勒奔驰通过智能化设备并结合人的判断力,去衡量工业数据。

  总的来说,戴姆勒奔驰公司的工业4.0是整个产业链的智能信息化过程,是从设计到发展、生产、销售和服务的全运用。其优点主要集中在以下四个方面,一是效率的提升;二是更大的可流动性、可塑性、可变性;三是进行质量的管理;四是缩短产品送达市场的时间。

  归根结底,工业4.0是一个合作和不断进步、发展的过程。之于印刷行业,大数据和物联网对印刷行业产生了深远的影响,短期内最突出的影响在于企业如何适应客户的革命性变化。如何利用IT和工业4.0创新,为更多客户提供更好的服务是一个迫切的任务。