德國(guó)：人機(jī)領(lǐng)跑“工業(yè)4.0”

夏妍娜

“機(jī)器人Robot”最早源于捷克作家卡雷爾·查培克的劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》。劇中，人造勞力Robot是一個(gè)具有人的外表、特征和功能的機(jī)器。其后，機(jī)器人成為科幻片中經(jīng)久不衰的題材之一，那些寄托了人類意愿和情感的機(jī)器裝置，擁有人類智慧般的“智能”，能夠靠自身動(dòng)力和控制能力實(shí)現(xiàn)各種功能和任務(wù)?，F(xiàn)在，這種“虛擬”的場(chǎng)景正越來越多地出現(xiàn)在德國(guó)及世界的各個(gè)工廠中。

在德國(guó)，“人機(jī)協(xié)作”早已成為德國(guó)現(xiàn)代工廠生產(chǎn)發(fā)展的主流，不論是作為“領(lǐng)頭羊”的大型企業(yè)，還是甘當(dāng)“隱形冠軍”的中小企業(yè)，都無一例外地乘上了“智能化”這輛超級(jí)快車，積極踐行著“工業(yè)4.0”。

大眾：與機(jī)器人“同事”

大眾汽車在德國(guó)被稱為“國(guó)民的汽車”，其受歡迎程度可見一斑。而在位于薩爾茨吉特的大眾汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠，在對(duì)高低起伏中的機(jī)械手臂的驚鴻一瞥之后，我真正體會(huì)到，傳統(tǒng)也能跟上潮流。設(shè)備的先進(jìn)程度和智能程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎我們的想象，透過機(jī)器的觸角，德國(guó)已將“工業(yè)4.0”的精髓，注入了制造業(yè)的每一方土地。

機(jī)器人這一工業(yè)科技時(shí)代“標(biāo)志性硬件”的普及，使人工勞動(dòng)力得到了極大的解放。在德國(guó)，平均每1萬名工人就擁有273臺(tái)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人整合投入大規(guī)模生產(chǎn)線，讓大眾薩爾茨吉特工廠的員工們切實(shí)感受到了新工業(yè)革命吹來的春風(fēng)。曾經(jīng)，在生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中，工廠的員工必須辛苦地彎著腰，把電熱塞插進(jìn)幾乎看不見的缸蓋鉆孔中。而現(xiàn)在，將電熱塞插入缸蓋鉆孔的任務(wù)被一排排整齊的六軸UR5輕型機(jī)器人接管了。憑借一套特殊設(shè)計(jì)的分離系統(tǒng)，UR5機(jī)器人能夠小心翼翼地抓取小巧的電熱塞，并將其放入人工難以達(dá)到的鉆孔中。然后，由一名員工負(fù)責(zé)固定電熱塞，并對(duì)缸蓋進(jìn)行隔熱處理，為下一道工序做好準(zhǔn)備。通過與充當(dāng)助手的機(jī)器人進(jìn)行直接緊密地合作，員工現(xiàn)在能夠以直立、健康的姿勢(shì)完成這些工作。同時(shí)，他們可以始終觀察這一過程，并在必要時(shí)迅速進(jìn)行干預(yù)，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。

一條條生產(chǎn)線旁，機(jī)器人們?cè)趯I(yè)而毫無怨言地忙碌著。一眼望去，整個(gè)車間只有寥寥數(shù)名工人，一個(gè)個(gè)小型“變形金剛”在富有節(jié)奏感的機(jī)械聲中大顯身手，恍如未來工廠。機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，幫助薩爾茨吉特工廠重置并優(yōu)化了生產(chǎn)線，生產(chǎn)流程被切分成了許多非常細(xì)小的片段，每個(gè)片段都嚴(yán)格遵循既定的順序加工，片段之間用高精度的自動(dòng)化傳動(dòng)機(jī)制聯(lián)系起來，令其高度柔性化，縮短了交付時(shí)間，并促進(jìn)了可持續(xù)性發(fā)展。機(jī)器人所主導(dǎo)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的批量生產(chǎn)，不僅讓制造成本得到有效降低，平均生產(chǎn)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的能量和污染排放分別降低了67%和70%。

在參訪工廠的過程中，工廠的項(xiàng)目經(jīng)理自豪地向我們介紹說：“我們利用了一種符合工效學(xué)的工作區(qū)布局，來擺脫公司所有崗位的員工所面臨的長(zhǎng)期負(fù)擔(dān)。通過采用無需安全圍欄的機(jī)器人，員工們可以與機(jī)器人攜手合作。機(jī)器人成為生產(chǎn)制造助理，將員工從不符合工效學(xué)的工作中徹底解放出來?！?/p>

智能精密的自動(dòng)化硬件設(shè)備不但大幅提升了工廠的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)能耗，還有效地改善了不符合人體工程學(xué)的生產(chǎn)流程。在我看來，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)及其所迸發(fā)出的生產(chǎn)力，核心仍然是人，“工業(yè)4.0”并不是一味地追求自動(dòng)化，排斥人參與生產(chǎn)的全過程。與之相反，未來的智能科技將著眼于更高層次的人機(jī)交互領(lǐng)域，根據(jù)人的心理、生理和身體結(jié)構(gòu)，來融洽處理人、機(jī)械和環(huán)境的關(guān)系，讓科技硬件裝備為工作人員提供更好的支持，并利用加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。

庫卡機(jī)器人：人工智能不“高冷”

未來的工業(yè)生產(chǎn)中，智能化軟件和高性能生產(chǎn)硬件這兩大要素將完美匹配，實(shí)現(xiàn)真正的“軟硬兼?zhèn)洹?。而工業(yè)機(jī)器人這一生產(chǎn)硬件在結(jié)合了工業(yè)軟件之后，將顯著提高生產(chǎn)效率和靈活性，使虛擬和現(xiàn)實(shí)的交互性不斷加強(qiáng)。也就是說，未來的工業(yè)機(jī)器人，將會(huì)變得越來越“聰明”。

在德國(guó)乃至歐洲的自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)，庫卡機(jī)器人的市場(chǎng)占有率始終名列前茅。從第一臺(tái)純電動(dòng)機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在，庫卡的研發(fā)技術(shù)在同行中一直遙遙領(lǐng)先。從最早的專用控制系統(tǒng)，到后期使用工業(yè)PC作為控制系統(tǒng)，再到使用Windows作為人機(jī)互動(dòng)界面，走在前列的始終是庫卡。因此，為了一睹這工業(yè)機(jī)器人行業(yè)佼佼者的風(fēng)采，我們來到了位于奧格斯堡的庫卡機(jī)器人公司總部。

巨大的橙色字母“KUKA”佇立在公司總部大樓上，簡(jiǎn)潔而又醒目。聆聽完接待人員精煉到位的介紹之后，我們?cè)谡故緩d看到了一臺(tái)臺(tái)大小不一、形狀各異的工業(yè)機(jī)器人。純白的展示墻下，機(jī)器手臂泛著微微的金屬光澤，與冷光燈交相輝映。一位同行的客戶還半開玩笑地說，“真是第一次看到這么‘高冷的機(jī)器人呢?！辈贿^，庫卡機(jī)器人干起活來可是一點(diǎn)都不“高冷”，它們可用于物料搬運(yùn)、加工、堆垛、點(diǎn)焊和弧焊，在空間節(jié)省、成本效益、靈活精準(zhǔn)和節(jié)能高效等方面能夠很好地滿足工業(yè)制造自動(dòng)化的不同需求。如在庫卡機(jī)器人家族中最小的機(jī)器人：KR 5 R1400弧焊機(jī)器人，被譽(yù)為經(jīng)濟(jì)型薄板焊接專家，它能以極高的連續(xù)軌跡提高精確性，迅速且有效地完成工作。

庫卡公司接待人員說：“我們的機(jī)器人年產(chǎn)量超過1.5萬臺(tái)，至今已在全球安裝了超過15萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。雖然現(xiàn)階段，庫卡機(jī)器人仍主要集中于工業(yè)應(yīng)用，但未來的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)必定將朝著智能化的方向發(fā)展。”在“工業(yè)4.0”之下，工業(yè)機(jī)器人將推動(dòng)生產(chǎn)制造向靈活化和個(gè)性化方向轉(zhuǎn)型，高度靈活的全自動(dòng)化生產(chǎn)要求機(jī)器人完全集成到生產(chǎn)流程中。

在集成化的工業(yè)時(shí)代，單個(gè)的工作組件或物理端口因?yàn)橹悄芑ヂ?lián)，將具有自我決策的能力，而人力將會(huì)被繼續(xù)概念化。人與機(jī)器、虛擬電子物理體系的分工將轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟愒O(shè)計(jì)產(chǎn)品并決定產(chǎn)品規(guī)則和參數(shù)，機(jī)器、虛擬電子物理體系基于這些指令，觸發(fā)、比對(duì)路徑并選擇、優(yōu)化生產(chǎn)。依此計(jì)劃，通過智能人機(jī)交互傳感器，人類可借助物聯(lián)網(wǎng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。這種機(jī)器人還將具備生產(chǎn)間隙的“網(wǎng)絡(luò)喚醒模式”，以解決使用中的高能耗問題，從而促進(jìn)制造業(yè)進(jìn)行綠色升級(jí)。

現(xiàn)代科技給我們提供了無限的可能性。軟件的高速發(fā)展，硬件的不斷迭代，使得曾經(jīng)以機(jī)器、設(shè)備、油脂和鋼屑等陳舊事物為代表的制造工業(yè)，轉(zhuǎn)而成為了與軟件、互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)動(dòng)性和云計(jì)算等新興事物接軌的摩登時(shí)代的產(chǎn)物。而在“工業(yè)4.0”的發(fā)展進(jìn)程中，人所發(fā)揮的能動(dòng)性可謂有增無減。

過去，人是機(jī)械的“服務(wù)者”，工作范圍被局限在某一區(qū)域，只能在轟鳴聲中呆板地進(jìn)行高強(qiáng)度重復(fù)勞動(dòng)；現(xiàn)在，人已經(jīng)轉(zhuǎn)換成了機(jī)械的主控者、協(xié)調(diào)者，通過數(shù)據(jù)的可控性，以清醒的頭腦和眼光掌控生產(chǎn)全局。而不久的將來，生產(chǎn)需要人作為決策和優(yōu)化過程中的執(zhí)行者，我們會(huì)擁有專業(yè)的高級(jí)技能，并能靈活地適應(yīng)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)發(fā)展速度，能夠在一體化的生產(chǎn)過程中起到畫龍點(diǎn)睛的作用。

法國(guó)歷史學(xué)家雷蒙·阿隆在敘述當(dāng)今機(jī)器人時(shí)代時(shí)說：“這些人工智能的建構(gòu)，把之前存儲(chǔ)在人腦中的智能嵌入機(jī)器中，這在人類史上是重要的時(shí)刻?！钡聡?guó)工廠中“各顯身手”的機(jī)器人只是未來工廠的一個(gè)縮影，而“工業(yè)4.0”也只是未來工業(yè)一個(gè)起點(diǎn)。未來的世界，必定是人與機(jī)器協(xié)作創(chuàng)造出來的世界，我們用雙手創(chuàng)造價(jià)值的愉悅感，用智慧推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的使命感，將在數(shù)據(jù)與機(jī)器、虛擬與現(xiàn)實(shí)的交疊中，不斷地被放大。