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探访智能工厂-到底什么是工业4.0
发布时间:2019-05-06 16:50:11        浏览次数:13        返回列表

工业4.0是第四次工业革命,因为这是向符合个体化需求的大生产方式的转变。

你相信吗?在不久的将来,我们吃的药是根据每个人的基因来配方的;我们的早餐可以根据个人的口味和营养需求来调配生产;工厂智能流水线可以按照工人希望的时间开工,无需担心下午3点没法去接孩子;生产车间里是机器告诉机器下一步做什么,而非中心控制台的技术员在操作。

自从2013年汉诺威工业展上,德国向世人第一次演示了智能工厂(Smart Factory)的模拟生产过程之后,德国工业4.0,就成为了产业界和经济界的热门话题。而且,一场机器与机器对话的工业革命,正在德国各地悄悄兴起。那么到底什么是工业4.0?为什么这个听上去非常抽象的名词,关联到的却是一场改变人类生产方式的革命?

 

到底什么是德国工业4.0 

瓦尔斯特说:“德国工业4.0是德国政府推行的“新一代智能工厂计划,以网宇实体系统(Cyber-Physical System, 又译“物联网”,下称“物联网“)为基础。这意味着网络进入工厂大生产,是一个崭新的工业制造逻辑和方式。过去是以中心控制指挥系统,每一分钟对机器发出指令。现在我们有了完全不同的生产结构,按照商品所附带的信息,由这些信息告诉机器需要什么样的生产过程,以制造出符合客户要求的产品。所以,工业4.0是第四次工业革命,因为这是向符合个体化需求的大生产方式的转变。”

瓦尔斯特是最早提出工业4.0概念的人士之一,重点从事该计划的落实研究。他在德国中部小城凯瑟斯劳滕的智能工厂里,向远道而来打探虚实的本报记者解释:“所谓物联网系统,就是通过网络、实体物件之间的相互连接,而且应用相同的语言,进行沟通并相互理解。运用到工业生产中,最重要的是产品和机器之间的信息互联和沟通,由产品上的信息告诉机器设备去做什么。” 

目前德国和国际上制造业主要和普遍采用的是“嵌入式系统”(Embedded System),这是一种将机械或电气部件完全嵌入到受控器件内部,为特定应用而设计的专用计算机系统。德国“嵌入式系统”在全球的市场巨大,每年获得的市场效益高达200亿欧元,到2020年更会翻倍。而工业4.0正是在嵌入式系统技术基础上的革新,并逐步过度到智能生产。

所谓的德国工业4.0,事实上只是德国政府2012年发布的10项未来高科技战略计划的一个内容,是一项由政府投资2亿欧元,针对如何保证德国制造业傲立世界顶尖地位不变的“产业革命”计划,即在10~15年时间里,通过实现“物联网”系统完成大生产,最大程度实现生产全自动化、个性化、弹性化、自我优化和提高生产资源效率、降低生产成本的全新生产方式,以实现革命性、大幅度提高生产力的最终目标。根据德国国家科学与工程院的研究,估计企业的生产效率可以通过“工业4.0”提高30%。其次,实现资源的最佳利用,以保护环境,因为能源和原材料的使用越高效,对环境的污染就越少。

德国工业4.0计划,目前正由德国人工智能研究所的智能工厂(Smart Factory Living Lab)与众多与信息技术、机器人技术、激光感应技术相关企业合作,进行技术试验。其中部分研究成果已开始在德国的大企业,如博世(Bosch)、西门子(Siemens)、巴斯夫(BASF)的个别产品智能流水线上进行尝试性实施。 

 

智能工厂究竟有多智能? 

座落在大概只有足球迷才知道的德国中部小镇凯泽斯劳滕,神秘的智能工厂给记者的第一印象是非常“卡通”。不超过200平方米的“厂房”里摆放了两排小型机器。其中一台罩在玻璃中的,正是那台曾在汉诺威工业展上“初露神姿”的智能名片盒的流水线。

 

德国人工智能研究所研究部副总监、在智能工厂做研究工作已经4年的多米尼克·高瑞奇(Dominic Gorecky)博士完整展示了用智能技术制作个人名片盒的整个生产过程。 

第一步:通过无线电射频技术(RFID)从电脑采集和储存个人信息及产品信息,建立一个“产品个体身份”,这些信息将在智能流水线的各个环节被射频感应器阅读获得,然后向制造设备发出满足该产品的信息指令; 

第二步:将有了“个人身份”的名片盒的底盘部分放入智能流水线;

第三步:具有“身份”的底盘进入装配程序之后,被扫描到的射频码会告知智能流水线上的机器人先在底盘放一个夹子,然后套上客户指定颜色的封盖;

第四步:在名片盒的封盖上建立一个包含了名片上个人信息的二维码,也就是将名片信息数码化,用智能手机扫描二维码,这些信息就可以被该手机获得并通过互联网进行实时传播;

第五步:最后对产品进行质量检测,保证该产品是根据具体客户而生产,产品完全符合该客户的个人要求。

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