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【风云】机器人就是工业4.0吗?

2019/9/22 12:58:30

【风云】机器人就是工业4.0吗?


在接受上海观察采访之前,上海工业自动化仪表研究院高级工程师陈廷炯刚从德国考察归来,德国之行中让他感触最深的一点是,德国的每个企业都有自己理解的工业4.0,不同公司用自己的产品来阐释工业4.0。

 

单个工序“即插拔”实现个性化生产

 

上海观察:听说你最近刚受国家工信部委托从德国考察完工业4.0回来?

 

陈廷炯:是的,主要是实地到工厂去看了一下目前德国工业4.0进行状况。可以说,德国的每个企业都有自己理解的工业4.0,不同的公司用自己的产品来阐释工业4.0。

 

工业4.0有两个大的概念:智能工厂和智能生产。像德国的西门子,主要偏向智能工厂,而菲尼克斯电气的重心则在生产流程的改造和生产制造系统的自配置自适应和自调整,也就是智能生产范畴。

 

在菲尼克斯工厂,有几块东西印象比较深。一是他们对自身产品流水线的再造,那种批量不太大但产品线又很多的产品的制造,他们做的尝试是把线形生产流水线变成了环形生产流水线,其中每一个自动化工位均可“即插拔”,这样一来,它的生产流程的调整非常快,只要在合适的工位更换预置工艺模块,就可以进行新产品的生产;同时,物料在环形轨道上可以根据工位是否在役自行调整工序,比如先前进到下一步加工工位进行加工,待下一个循环时再进入之前的加工工位。这是他们探索的个性化生产需求方面的工业4.0。

 

在大批量的生产上面,德国推崇无人化,他们的生产线追求的是效率和质量的极致。我们看到的一条端子的生产线,机器每分钟可以做100个动作,而合格率方面,目前已做到每百万件才出现3个次品。

 

在制造企业,生产线的再造非常突出,其中都涉及对自身产品流水线进行改造。传统工业时代,更换一台流水机器设备需要数天,但按照德国现在很多企业的情况,局部设备“即插即用”,就像安插一个USB一样,只需要几分钟。

 

上海观察:那从你的角度来看,德国工业4.0最突出的表现在于智能化生产和效率的提高?

 

陈廷炯:核心应该是动态配置的生产方式,它能够实现为每个客户、每个产品进行不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、物流配送等环节。

 

在工业4.0智能生产过程中,固定的生产线概念消失了,采取了可以动态、有机地重新构成的模块化生产方式,也就是说,在产品生产之前或者生产过程中,都能够随时变更最初的设计方案,满足客户的个性化需求。

 

德国在具体描绘工业4.0时,是说“要形成一个什么样的世界”。比如工业4.0所反复强调的CPS(虚拟物理系统)所打造的虚拟工厂,是现实工厂的虚拟映像,而这两者也是打通的——实际工厂的操作,在虚拟工厂中可以看到;虚拟工厂里的操作,在实际工厂中也会同步实现,这相当于是建立了人与物连接的一种新的方式——把信息层给扁平化了,企业的老总可以在最短的时间内看到他想看到的底层信息,为他的决策作提供最有利的支撑。

 

上海观察:德国政府层面对工业4.0的支持是如何来体现的?

 

陈廷炯:政府一方面是通过资金支持关键技术的研究,因为这类研究在短期内不会产生回报,如德国联邦教育与研究部(BMBF)支持的“制造业中的资源效率”31项工程的研究等。具体到生产线的改造和智能工厂的打造,则各个企业自己都很迫切,政府层面就很少主动介入。另一方面就是利用政策支持企业的产品研制和市场化,比如某些设备的出口退税减免之类。当然,他们也会鼓励天使资金去投这一类的项目,这种情况在美国更为明显。

 

国内工业水平3.0、2.0与1.0并存

 

上海观察:在不久前的工博会上,国内企业围绕工业4.0也做了很多讨论,你怎么看待目前国内的高校、研究机构以及企业围绕工业4.0做的探索?

 

陈廷炯:事实上,与德国的“工业4.0”相仿,我国有一项“制造强国”战略规划叫“中国制造2025”(以下简称“强国战略”)。德国提工业4.0比较直观,因为这个概念和1.0、2.0、3.0是一脉相承的,重点是制造业的数字化、智能化。而“强国战略”的提出有两层意义:一是要从“制造大国”进化为“制造强国”,二是要通过制造业来使中国更强大。

 

具体的表述起来,“强国战略”的阶段目标主要是“突破一批关键技术,形成一批关键产品、示范工程”等,由于中德两国的文化习惯不同,对战略的表述就不同,相比工业4.0,“强国战略”涵盖的范围更广泛,涉及的面更广,其中所提出的第一个战略对策就是“推行数字化网络化智能化制造”。在这个层面,两国的战略是相通的。因此,德国工业4.0提出后,工信部在如何借鉴工业4.0以及我国推进智能制造的标准化等问题上有更加深入和具体的思考。

 

值得注意的是,与德国工业的发展水平相比,中国工业仍有很大的差距,甚至可以说不是一个能量级别的。最直观的一点,是中国很多企业的工业化道路其实还在摸索过程中——国内的企业,工业生产水平大多还在工业2.0甚至1.0的状态。因此,在这样一个生产水平基础较差的状态下,中国推工业4.0的压力会很大,要实现工业4.0必然是一条比较漫长的道路。

 

只能说,工业4.0来了,物联网、服务互联网将取代传统封闭性的生产制造系统,成为未来工业的根基。目前,我们高校、研究机构以及企业已经在这一点上达成了共识,基于此,通过搭乘工业4.0这趟顺风车,我们可以在一些行业、一些企业去尝试实现自己的产业升级。

 

国内工业4.0需要行业抓手

 

上海观察:从现有的状况来看,中国的工业4.0的推进,最可行的实现路径是怎样的?

 

陈廷炯:德国政府主导的工业4.0 的核心是工业4.0平台,在具体推进中,德国信息通信与新媒体协会(BITKOM)、机械设备制造业联合会(VDMA)、电子电气制造商协会(ZVEI)一起牵头,起到部分政府部门的协调作用(但并非强制性的),然后具体事项由工业生态圈的企业成员自发来做。比如企业各自研发产品,并与大学、政府联合成立研究所,开展应用性的共性研究,这种方式以弗朗霍夫学会为代表,其成功经验已充分证明了该机制在研究成果的应用和转化上的特点。

 

之所以可以做到“自发”,是因为德国的企业普遍认为工业4.0是德国制造未来确定的发展方向,是一种愿景。所以工业4.0这张牌用得好,一方面是一个市场手段,另一方面也是企业间相互协同沟通的“桥梁”和“语言”。

 

刚才也说到了,中国不同行业的工业生产水平比较“混杂”,那么在推进工业4.0的过程中,可能需要有一个行业来做抓手,目前来看,德国是以工业自动化行业为推进工业4.0的主要抓手。

 

工业4.0是一个双重战略,德国既要成为领先的市场又要成为领先的供应商。可以想见,领先的市场就是德国制造业本身的智能化,领先的供应商是未来能把“智能工厂”或“智能生产”解决方案推向全球用户。市场涉及整个制造业,范围太广不好抓;供应商实质上就是工业自动化行业,因为工业4.0的技术核心是信息技术结合工业自动化技术,因此工业自动化行业本身既有推动工业4.0成为现实的使命,也能切实从中获利,从我们这次参加的德国SPS展会来看,其积极性空前高涨,各企业普遍将工业4.0解决方案视作自身发展的目标。

 

而国内目前还未看到这样的抓手。其实无论是出于行业本身发展的需要、国家工业安全的考虑、还是强国战略实现的使命感,我国的工业自动化行业应该行动起来,将工业4.0或者说强国战略的推进视作一个不可错过的机遇;对国家来说,如果有这样一个切身利益息息相关的行业牵头,资源就容易汇集起来,机制的瓶颈也容易被突破,更可能在实现强国战略的同时,复兴我国工业自动化行业,并带动相关上下游,尤其是上游的元器件、传感器、传动装置等原本较为薄弱的基础产业。

 

另外,工业4.0有一个特点:定制化的要求非常高。不同行业跨行业之后,对应的产品和理念都不一样,就没有太多的借鉴意义了。所以在推进强国战略的过程中,要先确定一些核心行业,尤其是地方政府,要梳理自身制造业的优势领域,在这些领域有针对性地发展解决方案供应商,尽量避免国内在智能制造领域也出现同质竞争。智能制造的蛋糕很大,完全可以排队分着吃。

 

机器人应用和工业4.0是两码事

 

上海观察:目前上海有冠以“工业4.0”名称的大工程吗?

 

陈廷炯:往大里说,上海要建设具有全球影响力的科技创新中心,这是上海在“四个中心”之后又一个全新目标,是近期上海各界关注的重点。上海有条件有能力有意愿来建设这样一个或者几个关于智能制造的国家级甚至国际级的平台。这些平台可以成为上海去做全球影响力的创新中心的支撑。上海经信委在编的十三五规划,具体涉及智能控制、智能楼宇、智能集成服务等领域,这可以算是上海的顶层设计,但还刚刚开始,明年将进一步完善。

 

必须提一句,对我国来说,工业4.0更应该是作为一个技术愿景来看待的。这份报告最初是德国2020年的一个战略计划建议,其具体实施步骤、方法等都有浓厚的德国色彩,与我国工业现状不符。但工业4.0所提出的目标和各种技术对于我国制造业转型升级和智能制造产业发展具有一定指导作用,可以把部分方法结合到我们的强国战略中来使用。但提法上还是应该避免太过推崇工业4.0。其实全球来看,美国有“先进制造业伙伴”,日本有“新增长战略”,只有中国老是拿德国的东西说事,不能这么玩法。

 

现在上海的不少工科院校建了和工业4.0相关的实验室,这其中包含了他们对工业4.0或者说智能制造的理解以及各自实现方式的探索。不过高校的项目往往比较符合政府的要求,但离实际比较远。相对而言,智能制造的实现主体还是企业,实践性质的实验室对企业才更有现实价值。

 

上海观察:不久前看到一条新闻,说浙江某个餐馆购买了能端菜的机器人,每个机器人也就2万多人民币,当时就有论断说工业4.0真的来了,有更多的人要下岗了。

 

陈廷炯:机器人产业最近炒得挺热,但并不是用机器人就是工业4.0,单一地应用机器人甚至连工业3.0也称不上——我们认为,多台机器人的协同配合作业,可以被认为达到了工业3.0,也就是信息与控制技术带动机电一体化的水平。而要达到工业4.0的标准,则是人与设备与物料之间能实现信息的互通、互信和互操作。很明显,就我国目前工业机器人的应用方式和水平,离工业4.0还远着呢!

 
(注:本文仅代表作者个人观点。本文编辑:谢飞君 编辑邮箱:shguancha@sina.com)