正在变化的“无人化”工厂：人机协作与虚拟生产

正在变化的“无人化”工厂：人机协作与虚拟生产

ZR-ROBOT子锐机器人维修网讯：汉诺威应用科技大学经济学教授赫尔贝格认为，工业4.0所需要的技术并不新，工业4.0更多是如何利用好这些已有的技术将生产串接起来迈向虚拟生产，实现高度灵活的生产。

无人化工厂里的信息力量

沃尔夫斯堡的大众汽车总部的玻璃体仓库内，一辆辆已被订购的大众汽车分格储存。来取车的客户只需输入一个电子指令，仓库内的大型机器手就缓缓伸起，准确地停在相应车前，伸出八爪鱼般的触手吸附着车轨，平稳地将车抽取出降至底部，再通过内部隧道直接送达客户跟前，整个过程不超过5分钟。

这是大众的智能车库，整个终端取车过程已全部实现自动化。在这终端背后，工业机器人维修，是德国工业4.0应用最前沿的领域：汽车制造。从一片钢板到最后整车下线，全部在信息化的控制下实现自动生产。

柏林时间4月21日中午，德国调研组走进位于慕尼黑奥林匹克体育场附近的宝马总部工厂。三层楼高的喷涂车间内，只闻机器臂运行的轰鸣声，却罕见工人。当宝马汽车外壳被送入喷涂车间，一台台披着银灰色衣服的机器人臂开始忙碌起来。

灵活的一号机器臂滑动在轨道上，用细细的手指打开左边两道车门，再稳稳地扶一下。相比人轻重不一的力度，它每次开门都相当柔和，力度控制得恰到好处，几乎每一个车门打开角度都维持在45度左右。随后，它往前滑行掀开车前盖，转了下手腕，开始进行360度的喷涂。

就在车门被打开的同时，接到指令的二号和三号机器臂开始进行两边的车框喷涂。整个过程，灵活的机器臂就如跳舞一般自带韵律。喷涂完成，二号机器臂随即将车门关上。啪啪两声后，车辆迅速被送往下一个环节，三个机器臂优雅地转了转头，安静地缩回至工位上，等待下一辆车的到来。

在宝马工厂里，这样的小团队合作是每道自动化工序的常态。装配车间内，安装在车间面板上的几个摄像头犹如人的眼睛，正等待宝马车架的到来。

在机器臂安装车身钣金块前，每只眼睛都会在自己的岗位上，对每块钣金块进行体检，收集好数据，并即时传送至后台进行储存。随后，一旁的机器臂将体检完的钣金块安置到位，并撤走自己的机器。几乎同时，另外两台机器臂立刻跟上，将这一钣金块牢牢焊接到车身中。

流畅的信息沟通和机器合作，使宝马汽车的每一道生产工序都保证在58秒内完成。也因此，在宝马工厂内，平均58秒就能生产一辆车。负责接待的宝马负责人介绍。

地球赛博坦里的人机协作

当宝马全面实现自动化的时候，在德国企业中，这种模式是不是全部实现了应用？就在离宝马总部工厂约10公里的MAN公司，调研组看到，这里更多是通过人机协作开展生产。

MAN公司是世界上最著名的重型卡车生产企业之一，是世界500强公司，现在已经被大众集团收购。在它位于慕尼黑的厂区，主要生产TG系列重型卡车，在这里可以实现重型卡车的全过程生产。有不少人将这里戏称为地球的赛博坦，专门批量生产变形金刚擎天柱。

走进MAN工厂，在一辆擎天柱正在装配的底盘前，根据订单的特殊需求，几名工人正在装配螺丝。在这个工位，当拧螺丝的机器手来到四个特殊螺丝位之后，要由工人在后方按下控制钮进行安装。带领调研组参观的员工MatthiasLessel说，这个环节中，工人指引机器手正确落位后，再控制机器人迅速上螺丝，保证了这道工序的快速完成。

他介绍，这里的工人都是熟手，再加上机器人的应用，所以每个环节，他们都能够设定最优时间，然后搬运机器人就会根据工厂早已设定好的程序走向下一个工位，进行下一环节的操作。

这只是MAN工厂人机协作的一角。虽然并没有如宝马一样实现全面自动化生产，但MAN工厂仍然很好地将人机协作在工业生产过程中进行了应用。MatthiasLessel说，首先，搬运机器人减轻了工人定时搬运之苦，减低了在这个环节所造成的时间与人力的浪费。其次，卡车上共性的东西他们早已通过自动化生产线上的机器人进行装配。最终，涉及到不同型号的重卡个性化的装配件，才是由工人进行装配。

为何MAN工厂不采取全面自动化？MatthiasLessel告诉记者，他们每天最多生产约200辆重卡，且产品有强烈的个性化色彩，为了达到生产效率与控制成本的平衡，他们并没有在生产线全面应用机器人生产。

MatthiasLessel进一步解释，不同型号的重卡部件安装都有其特殊性，对于他们这样非大批量生产的企业来说，全面投入自动化的产出比并不划算。故他们更多的还是通过人与机器的协作实现互补，既保证生产效率，又最大限度地减轻成本。

信息技术串接起来的虚拟生产

无论是宝马总部工厂大规模无人化工厂，还是MAN公司的人机合作的工厂，这种基于信息化的技术此前在德国各类企业中已有广泛应用。在德国调研组走访的过程中，无论是德国企业一线从业者，抑或德国研发人员、经济学者均认为，工业4.0并不是一项新鲜技术，也并非政府倡导后才热起来的应用。

汉诺威应用科技大学经济学教授赫尔贝格曾担任格戴姆勒·克莱斯勒股份公司高级经理，在奔驰公司负责信息化应用，也多次为中国企业提供信息化培训。他说，现在各种概念层出不穷，但容易造成迷失。比如很多人认为智能手机有脑袋，实际上其智慧并不是来自手机本身，而是依靠其背后强大的信息体系支撑。

回到当下热议的工业4.0，不久前该大学曾面向汉诺威地区做过一项专题调查，结果显示大企业离工业4.0比较近，而大多数的中小企业离工业4.0比较远。但赫尔贝格说，调查进一步追问就发现，实际上很多企业都在做虚拟网络，这本身就是工业4.0的一部分，只是他们没有意识到而已。

工业4.0所需要的技术并不新。赫尔贝格说。比如数据库的概念在40年前就已经有了，ERP也是每家中国企业都知道的技术，因此，工业4.0更多是如何利用好这些已有的技术将生产串接起来迈向虚拟生产。

虚拟生产即依靠信息的传送，用虚拟的设备把上下游价值链中看得见的生产设备组织起来，实现高度的灵活生产。

比如在软件供应领域，企业可把一个订单分解成为若干个小模块，分包给不同的合作伙伴，最后组合成为一个产品，当另一个订单需要不同的产品时，它立马又可以将各种小模块进行灵活组合，机器人维修，形成新的产品。未来的工业生产也是这样，企业可能有很多生产插头和接口，不同的组合就能生产不同的产品。赫尔贝格说。

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进入21世纪以来，制造业面临着全球产业结构调整带来的新机遇和挑战。特别是2008年国际金融危机之后，世界各国为了寻找促进经济增长的新出路，开始重新重视制造业，欧盟整体上开始加大对制造业科技创新的扶持力度，美国国家科学技术委员会于2012年2月正式发布了《先进制造业国家战略计划》，德国政府在2013年4月推出了《德国工业4.0战略》，英国政府科技办公室在2013年10月推出了《英国工业2050战略》。中国也在2014年提出了中国制造2025，旨在推动国内传统产业技术改造，化解过剩产能，促进工业化和信息化深度融合。