這是德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院正在研發(fā)的手術(shù)機(jī)器人。5年前，德國(guó)在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上首次提出“工業(yè)4.0”概念，隨后上升為德國(guó)引領(lǐng)制造業(yè)變革的國(guó)家戰(zhàn)略。今年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)以“融合的工業(yè)——發(fā)現(xiàn)解決方案”為主題，展示百余項(xiàng)工業(yè)4.0應(yīng)用與解決方案，標(biāo)志著工業(yè)4.0逐漸從概念走向?qū)嵺`。
作為中國(guó)和廣東制造的典型代表，佛山正大力推進(jìn)以信息化和自動(dòng)化為核心的“中國(guó)制造2025”計(jì)劃。在本屆漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，數(shù)十家企業(yè)組成“佛山制造軍團(tuán)”集中亮相，嘉騰、利迅達(dá)、科達(dá)潔能等佛山企業(yè)首次參展便成功躋身核心展區(qū)，與庫(kù)卡、ABB等國(guó)際機(jī)器人巨頭同臺(tái)“炫技”。
佛山向德國(guó)工業(yè)4.0學(xué)習(xí)什么？為此，在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)舉行前后，南方日?qǐng)?bào)與佛山市政府組成聯(lián)合調(diào)研組奔赴德國(guó)，深入德國(guó)科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)一線與展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，直擊德國(guó)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(jí)之道。
1 隔空操作機(jī)器:讓機(jī)器像人一樣靈活反應(yīng)
視覺(jué)系統(tǒng)研究區(qū)內(nèi)，一只大型“蜘蛛”正尋找目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)后迅速鎖定“獵物”，并快速移動(dòng)到目標(biāo)面前，伸出兩只長(zhǎng)長(zhǎng)的“手臂”，熟練地對(duì)目標(biāo)物體實(shí)施焊接。該項(xiàng)目的研究人員Hua Yingbing說(shuō)，機(jī)器人精準(zhǔn)定位目標(biāo)物體，是通過(guò)其身上的攝像頭來(lái)實(shí)現(xiàn)的，相當(dāng)于人的“眼睛”。
實(shí)際上，讓攝像頭充當(dāng)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(shí)時(shí)傳回后臺(tái)的電腦系統(tǒng)，讓系統(tǒng)及時(shí)判斷并作出指令，實(shí)時(shí)指揮機(jī)器人作出反應(yīng)。
讓機(jī)器人能像人類一樣瞬時(shí)作出判斷和反應(yīng)，正是德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院正在研究的內(nèi)容。該學(xué)院計(jì)算實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Jrg Raczkowsky博士說(shuō)，他們正嘗試通過(guò)肢體、觸感等方式，讓機(jī)器人能與人進(jìn)行密切交流與對(duì)話，以實(shí)現(xiàn)多種適應(yīng)性調(diào)整。
實(shí)驗(yàn)室里，一個(gè)依靠電磁感應(yīng)和人進(jìn)行交互的機(jī)器人，機(jī)器手臂上裝有8塊電磁傳感器，能根據(jù)不同方位的磁場(chǎng)強(qiáng)弱，準(zhǔn)確分辨出物體的位置、大小和方向。跟普通機(jī)器人不一樣，該機(jī)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(tái)機(jī)器人相距不遠(yuǎn)，一臺(tái)重達(dá)數(shù)十斤的機(jī)器手臂，正跟隨操作者的各種動(dòng)作靈活擺動(dòng)，像是大人“手把手”教小孩，并且比小孩更加“聽(tīng)話”。
Hua Yingbing說(shuō)，通過(guò)電磁感應(yīng)加上力學(xué)傳感器，操作者能真實(shí)感知機(jī)器人的“感受”，換言之，人類將可以隔空操作各種機(jī)器。
2 全面自動(dòng)化:實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)融為一體
位于斯圖加特的弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)是德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的發(fā)起機(jī)構(gòu)之一，該協(xié)會(huì)在去年新組建工業(yè)4.0應(yīng)用中心，專門(mén)研究工業(yè)4.0時(shí)代的“未來(lái)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(gè)裝有“眼睛”的智能裝配盒：當(dāng)盒中物料減少到一定程度時(shí)，盒子就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，并將信息實(shí)時(shí)傳遞給供應(yīng)商，提醒供應(yīng)商及時(shí)補(bǔ)充物料。
用智能設(shè)備代替人類成為自動(dòng)化的“工人”，是“未來(lái)工廠”的一個(gè)重要特點(diǎn)。弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)工業(yè)4.0應(yīng)用中心主任Martin Landherr說(shuō)，未來(lái)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)將布滿攝像頭之類的“眼睛”，隨時(shí)隨地監(jiān)看物料運(yùn)輸和生產(chǎn)流程，向集成系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳遞信息，并根據(jù)信息指令即時(shí)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(jī)器轟鳴聲中各種機(jī)器人在忙碌地工作。噴涂車間內(nèi)，一臺(tái)臺(tái)“披”著銀灰色“衣服”的機(jī)器人靈巧地?fù)]舞著手臂，打開(kāi)車門(mén)再轉(zhuǎn)動(dòng)手腕，為車殼內(nèi)外噴漆。它們比人工操作更加溫柔、到位。機(jī)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(huì)上，西門(mén)子公司展出了一個(gè)將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)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(yàn)臺(tái)，就能在虛擬環(huán)境下駕駛飛機(jī)。即使是操控體量巨大的挖掘機(jī)，也可以在電腦平臺(tái)上建立一個(gè)三維模型，設(shè)定挖掘機(jī)的工作路徑和活動(dòng)軌跡，然后挖掘機(jī)就會(huì)自動(dòng)按照模型中設(shè)定的方式進(jìn)行操作。此時(shí)，虛擬與現(xiàn)實(shí)的界限已經(jīng)消失，真實(shí)的挖掘機(jī)和數(shù)字化的挖掘機(jī)連為一體，也無(wú)需再有工人參與操作。
3 人機(jī)協(xié)作:佛山中小企業(yè)的現(xiàn)實(shí)路徑
在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)開(kāi)幕式上，德國(guó)機(jī)器人巨頭庫(kù)卡展出了最新產(chǎn)品KMR iiwa機(jī)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(tuán)旗下子公司MECCA International（BVI） Limited有意通過(guò)自愿要約，以每股115歐元價(jià)格，合共不超過(guò)40億歐元、折合人民幣292億元收購(gòu)庫(kù)卡集團(tuán)超過(guò)30%的股權(quán)。
不過(guò)，這種模式并不適用于大多數(shù)企業(yè)。實(shí)際上，無(wú)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(mén)子所展示的自動(dòng)化、虛擬生產(chǎn)場(chǎng)景，對(duì)佛山的中小企業(yè)來(lái)說(shuō)，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(shí)踐中的另外一種方式：人機(jī)協(xié)作。因?yàn)榭ㄜ囆吞?hào)眾多，這家世界著名的重型卡車生產(chǎn)企業(yè)并沒(méi)有推行全面自動(dòng)化，而是采用熟練工人和機(jī)器人配合的方式來(lái)提升生產(chǎn)效率。“我們是小批量生產(chǎn)，全面自動(dòng)化投入產(chǎn)出比不劃算，但通過(guò)人與機(jī)器協(xié)作實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，既保證生產(chǎn)效率，又可降低成本。”MAN公司員工Matthias Lessel說(shuō)。
“中國(guó)作為制造大國(guó)有很大的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)诓粩嗯Φ刈汾s。”陳友表示，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)人才是支撐德國(guó)工業(yè)4.0的關(guān)鍵要素，中國(guó)也應(yīng)該學(xué)習(xí)德國(guó)的職業(yè)教育體系，提升智能制造上的整體競(jìng)爭(zhēng)力。
