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以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、“數(shù)字化雙胞胎”、人工智能等技術(shù)為核心的工業(yè)4.0，如今已成為德國工業(yè)的最新名片。不僅西門子、博世等大企業(yè)傾力推動(dòng)，不少科研實(shí)力并不雄厚的中小企業(yè)，也在各種支持下逐漸參與其中，以應(yīng)對(duì)技術(shù)和市場(chǎng)的全新變革和挑戰(zhàn)。不過，由于在成本支出、經(jīng)營理念、數(shù)據(jù)安全、人才建設(shè)等方面還存在諸多挑戰(zhàn)，許多德國企業(yè)對(duì)工業(yè)4.0的應(yīng)用還在摸索中。 在智能示范工廠里生產(chǎn)爆米花 “阿歷克塞，開始分揀程序。” 隨著弗拉特博士一聲令下，眼前的人機(jī)交互界面應(yīng)了一聲“OK”，機(jī)器便開始運(yùn)轉(zhuǎn)。一大把摻雜著黑色測(cè)試物的玉米掉落到傳送帶上。幾秒鐘內(nèi)，黑色測(cè)試物被全部分揀，只有合格的玉米進(jìn)入后續(xù)爆米花生產(chǎn)。 “玉米粒次品率等數(shù)據(jù)，會(huì)由玉米分揀系統(tǒng)自動(dòng)提交給爆米花廠家，供其優(yōu)化生產(chǎn)流程。整個(gè)爆米花生產(chǎn)過程除了語音喚醒‘阿歷克塞’，其他都由搭載了智能傳感器的機(jī)器來完成。”弗拉特向本報(bào)記者介紹。 弗拉特是弗勞恩霍夫工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中心智能傳感系統(tǒng)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，而這一玉米分揀系統(tǒng)正出自該中心。 這條玉米分揀系統(tǒng)是東威斯特法倫—利普智能工廠（簡(jiǎn)稱OWL智能工廠）的10多條工業(yè)4.0示范線之一。OWL智能工廠由弗勞恩霍夫工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中心和東威斯特法倫—利普應(yīng)用科技大學(xué)聯(lián)合設(shè)立。該工廠目前不生產(chǎn)任何產(chǎn)品，而是一個(gè)展示工業(yè)4.0的示范平臺(tái)。 白色半弧形的廠房，四面被大落地窗環(huán)繞，各式自動(dòng)化機(jī)器整齊排列，一架黑色無人機(jī)掛在屋頂。弗拉特說，無人機(jī)可以在生產(chǎn)車間發(fā)揮“信使”功能，自動(dòng)傳遞小型零件和檔案資料。 在OWL智能工廠，工業(yè)4.0并非宏大敘事，而是一個(gè)個(gè)如玉米分揀系統(tǒng)一樣的具體案例，參觀者可以觀摩甚至親身體驗(yàn)。 穿戴好增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備，眼前浮現(xiàn)出一個(gè)虛擬3D裝配線。參觀者只需根據(jù)屏幕上的指示，從不同的盒中取出部件，按圖示步驟組裝好元器件，放在檢測(cè)儀中，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)顯示是否合格。 以上這一切并沒有真實(shí)發(fā)生，卻可以完全模擬生產(chǎn)線運(yùn)行情況，并發(fā)現(xiàn)問題。在傳統(tǒng)工廠，無論設(shè)備調(diào)試還是樣品生產(chǎn)，都需要反復(fù)實(shí)操，花費(fèi)大量時(shí)間和其他成本。如今，基于大數(shù)據(jù)以及軟件技術(shù)搭建的“數(shù)字化雙胞胎”，在設(shè)備投產(chǎn)前就能預(yù)先發(fā)現(xiàn)和解決問題。 “有了這些應(yīng)用，工廠可以更好了解生產(chǎn)情況和數(shù)據(jù)，及時(shí)分析改正錯(cuò)誤，提高效率和品控，節(jié)省人力成本。”弗拉特說。 產(chǎn)官學(xué)全方位協(xié)力推進(jìn) 據(jù)羿戓資源所了解，在《工業(yè)4.0：即將來襲的第四次工業(yè)革命》一書作者森德勒看來，工業(yè)4.0不僅僅是自動(dòng)化，而是對(duì)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等整條價(jià)值鏈實(shí)時(shí)管理，并從終端使用者的多元需求出發(fā)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，反推至前述各個(gè)環(huán)節(jié)，創(chuàng)造成本可接受的個(gè)性化產(chǎn)品。 以汽車為例，寶馬的電力輔助剎車系統(tǒng)部件由博世集團(tuán)的6個(gè)工廠生產(chǎn)，然后在一個(gè)工廠組裝。借助工業(yè)4.0，寶馬可以隨時(shí)知道每一個(gè)零部件在供給鏈中所處的狀態(tài)，并根據(jù)消費(fèi)端的數(shù)據(jù)調(diào)整庫存，提高交貨效率。 推動(dòng)工業(yè)4.0，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)、銷售和服務(wù)等環(huán)節(jié)的數(shù)字化和智能化變革，對(duì)企業(yè)的技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)咨詢 軟硬件設(shè)備和專業(yè)人員提出了很高的要求。這與前三次工業(yè)革命以及過往一二百年間的價(jià)值鏈邏輯完全不同。博世、寶馬這樣的大企業(yè)可以做得很好，但對(duì)占德國企業(yè)總數(shù)99%的中小企業(yè)并非易事。OWL智能工廠建立的初衷，即是在工業(yè)4.0的實(shí)施過程中為中小企業(yè)提供測(cè)試環(huán)境CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，降低它們的試錯(cuò)成本。 OWL智能工廠只是“It**39;s OWL”集群的一部分。這一集群由德國聯(lián)邦政府支持，北萊茵—威斯特法倫州政府牽頭，集合了東威斯特法倫—利普地區(qū)近200家制造企業(yè)、16個(gè)科研機(jī)構(gòu)以及6所大學(xué)，是德國針對(duì)中小企業(yè)實(shí)施的最大的工業(yè)4.0計(jì)劃之一。 與大企業(yè)的成套方案不同，“It**39;s OWL”針對(duì)中小企業(yè)的不同需求，將大企業(yè)的成套方案拆解，將其中有用的部分重新開發(fā)組合。 這些私人訂制方案非常具體，涉及的產(chǎn)業(yè)也五花八門。爆米花原料分揀和供給如何通過智能化實(shí)現(xiàn)加速，急救包安瓿瓶托架如何既防震又易拔取，如何收集印刷機(jī)膠輥磨損數(shù)據(jù)以便耗材數(shù)字化管理……很多不起眼的行業(yè)，都引入了工業(yè)4.0。從2012年至今，“It**39;s OWL”已經(jīng)完成47個(gè)研究計(jì)劃，向企業(yè)轉(zhuǎn)移項(xiàng)目171個(gè),創(chuàng)造了7500個(gè)新增就業(yè)崗位。 圖為德國鳳凰接觸器公司員工在生產(chǎn)線上進(jìn)行零件組裝。鳳凰接觸器公司供圖 這一過程并非無償提供，中小企業(yè)需要付費(fèi)咨詢。但相比優(yōu)化之后節(jié)約的成本，許多企業(yè)認(rèn)為付出是值得的。 “通過工業(yè)4.0技術(shù)幫助德國中小企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益，正是‘It**39;s OWL’的作用。”弗拉特說。 “It**39;s OWL”也僅僅是德國政府支持的數(shù)個(gè)工業(yè)4.0前沿集群中的一個(gè)。早在2013年，德國就將工業(yè)4.0納入《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》，并形成由企業(yè)主導(dǎo)，政府、行業(yè)協(xié)會(huì)和研究機(jī)構(gòu)共同參與，產(chǎn)官學(xué)相結(jié)合的工業(yè)4.0支持平臺(tái)。德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)部還在全德成立了25個(gè)工業(yè)4.0能力中心。全德在工業(yè)4.0領(lǐng)域的總投資，已從2013年的3.2億歐元上升到了2020年的26.2億歐元。 工業(yè)4.0并非適合所有企業(yè) 去年底，一則新聞引發(fā)了全球業(yè)界關(guān)注：阿迪達(dá)斯宣布將關(guān)閉其位于德國和美國的“高速工廠”，訂單重回亞洲人力代工廠，這距其開張不過三年。 在“高速工廠”，顧客可以現(xiàn)場(chǎng)掃描足部模型、在跑步機(jī)錄入運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，借助機(jī)器人和4D打印CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，顧客5小時(shí)就能拿到量身打造的運(yùn)動(dòng)鞋。在過去，阿迪達(dá)斯一雙鞋從設(shè)計(jì)到上架需要18個(gè)月，其中75%的產(chǎn)品不到一年就開始打折。 小規(guī)模訂制化生產(chǎn)，理論上更貼近需求，避免產(chǎn)品滯銷，一度被視為業(yè)界革命，然而事與愿違。雖然阿迪達(dá)斯沒有透露具體細(xì)節(jié)，但高昂的運(yùn)維成本和有限的產(chǎn)品選擇，被認(rèn)為是關(guān)廠主因。 這也被媒體稱為德國第一個(gè)宣布失敗的工業(yè)4.0案例。事實(shí)上，類似的失敗案例已有不少。根據(jù)“It**39;s OWL”的統(tǒng)計(jì)，在其171個(gè)企業(yè)轉(zhuǎn)移項(xiàng)目中，有3/4企業(yè)表示滿意，這也意味著25%的工業(yè)4.0改造方案沒有達(dá)到預(yù)期效果。 “It**39;s OWL”所在的東威斯特法倫—利普地區(qū)，是德國乃至歐洲制造業(yè)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，在機(jī)械、電氣、電子以及汽車領(lǐng)域擁有400多家企業(yè)，年產(chǎn)值170億歐元，其中不乏行業(yè)引領(lǐng)者和隱形冠軍。 即便制造能力雄厚、上下游配套便利、技術(shù)創(chuàng)新水平領(lǐng)先，該地區(qū)實(shí)行智能化生產(chǎn)也并非總是成功。這也反映出德國工業(yè)4.0遭遇的瓶頸，這一工業(yè)升級(jí)計(jì)劃并非適合所有企業(yè)和行業(yè)。 在成本支出、經(jīng)營理念、數(shù)據(jù)安全、人才建設(shè)等方面，諸多問題有待解決，許多企業(yè)也因此仍在觀望。 “如今無論供貨商和顧客，都要求相關(guān)的數(shù)據(jù)支撐。許多公司其實(shí)是在數(shù)字化大潮中被動(dòng)接受了工業(yè)4.0。”德國鳳凰接觸器公司負(fù)責(zé)企業(yè)傳播的工作人員安德雷·科勒告訴本報(bào)記者：“我們目前最大的挑戰(zhàn)是缺少專業(yè)人才。” 根據(jù)德國聯(lián)邦外貿(mào)與投資署工業(yè)4.0領(lǐng)域?qū)＜蚁臓柆斀y(tǒng)計(jì)CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，約有30%的德國中小企業(yè)在工業(yè)4.0升級(jí)時(shí)感到力不從心，其經(jīng)濟(jì)實(shí)力無法承擔(dān)未知的后果。“這些企業(yè)在前期必須進(jìn)行非常慎重的考慮，比如通過咨詢機(jī)構(gòu)，至少從理論上確認(rèn)工業(yè)4.0升級(jí)的可操作性。” 夏爾瑪對(duì)本報(bào)記者說。 
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