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從製造到智造 也聊德國工業4.0

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【大紀元2016年09月13日訊】(大紀元記者樊伊德國報導)根據國際機器人聯盟報告,2014年,在德國每一萬名員工,就配有292個機器人,機器人密度位居世界第三。不過德國工業4.0的腳步沒有就此停歇,德國的智慧製造還在持續擴張,今天我們也來聊聊有關工業4.0那些事。

上漆、運送、組裝,長長的汽車生產線幾乎看不到人。這是德國的工業4.0,機器產品互相溝通,大量生產的同時又可以精準的個人化。毋庸置疑,在工業4.0的時代,機器人、物聯網將大行其道,這會如何影響人類的生活,人類又將在這樣的時代扮演甚麼角色呢?

工業自動化離我們有多遠

德國工業的發達就不用說了,這些自動化的工業離我們有多遠呢?一個簡單的例子是,現在正是超市草莓上市的時候,可能你吃的草莓是用自動化的機械採摘後運到超市的。我們不需要知道這些機械的發達,但是這些機械卻存於草莓生產的價值鏈中。

還有一個和我們很近,但卻很少人知道的自動化的例子。在德國的華人少不了要去亞超購物,這些貨物都是從中國運來的,但你可知道?這些食品集裝箱在來到亞超這一站之前可是經歷了世界上最智能和最先進的集裝箱碼頭——漢堡港的分散。

漢堡港有4個集裝箱碼頭,年吞吐量900萬標準箱,其中1/3同中國有關。這麼大量的集裝箱是怎麼高效率的被分散的呢?在漢堡港碼頭,你會看到一個令人驚訝的現象,集裝箱被起重機吊下來後放到自動導引車上,這些小車無人駕駛卻井然有序的行使,他們把集裝箱分散到相應的卸貨區域,比如新鮮食品會被卸到帶冷櫃的區域,交貨時間緊的被分散到對應的區域。這些自動小車的秘密全在地下,在小車運行路徑的地下鋪設了1.5萬個傳感器,是它們指導著小車有序的行駛,實現無人運輸。而碼頭原來的搬運工都集中到了一個控制室,100多人集中控制集裝箱的分散。其實這還只能算是高級的自動化,還不算一個工業4.0的典型例子,在說清楚工業4.0之前,我們先看一下工業的幾次大的變革。

兩次驅動的變革:蒸汽時代和電力時代

從18世紀工業闖入人類社會開始,至今已有250年了,德國人把這個過程分成了三大塊,即三次工業革命,我們先說說前兩次工業革命。

第一次革命是所謂的蒸汽時代,瓦特和水壺蓋的故事家喻戶曉,瓦特改進了蒸汽機,促進了大量的機械化生產。蒸汽火車就是一個典型的應用。小時候我還記得中國東北的蒸汽火車,火車一啟動,刺耳的笛聲的伴隨著有節奏的轟轟的聲音,火車冒出縷縷白煙。火車頭裡有一個鍋爐,火車裡除了開車的司機,還有燒鍋爐的工人,他們要定時把煤送進鍋爐裡,然後蒸汽推動活塞往復運動,再通過機械部份把直線的活塞運動轉化成旋轉運動,火車車輪才可以轉起來。

第二次工業革命由於電的發明,驅動從蒸汽改成了電力。這次工業革命還有一個重要的標誌就是人們發明了流水線,使產品生產的效率大大的提高了。流水線由若干個工作單元組成,每個生產單位只專注處理某一個片段的工作。生產單位由人來組成的叫做人工流水線,由機械組成的叫機械流水線。任何設備加工或者裝配都是流水線作業,從電視到洗衣機,從自行車到汽車,流水作業最大的優點就是提高了效率,節省了體力和時間。

第三次工業革命:機器自動化

如果前兩次革命重點在驅動和加工方式的變化的話,那麼第三次工業革命重點在加工機械上自動化的飛躍,流水線上設備開始自動化起來。我們常用的電腦還有個名字叫PC,通常指的是個人電腦。而第三次工業革命中,每個設備也開始有了工業的電腦,這些電腦簡化了櫃體內配電盤的布線,同時提高了設備的自動化程度,這些我在15年前就經歷和有了切身體會。

記得剛畢業就被分配到了發動機的生產線上。說到發動機,如果你開車,你會注意到發動機引擎上有好多孔,這些孔有的是走油的,有的是製冷走水的,有的是固定過濾器等元件的。那麼任何一個孔,如果加工的話會有如下幾個工序,就是要鑽孔、擴孔、攻絲(加工出螺紋),如果每個工序需要一個設備,加工每個孔需要三個工序,那麼10個孔就需要30個設備,而且由於元件被重複固定,會增加誤差出現的機率。

而我當時接觸的設備,把這30個設備集成到了一個超大的設備上。發動機缸體一次裝夾後,先是從兩側過來好幾排的鑽頭,之後是擴孔和攻絲,工藝和所有的孔都瞬間完成,那個設備當時在國內是夠先進的。不過控制器還是德國的品牌,由於設計和組裝是中國製造,故障率很高,每天把我忙的團團轉,我維護設備的高超本領都是在那些故障中鍛練出來的。

工業4.0時代:機器大聯網

如果說第三次革命是把機械的自動化提高了,第四次革命就是增加了機械設備間的通訊,以及把採購和物流都集成到一起的一次大飛躍。2013年我第二次拜訪漢諾威工業展的時候,那一年德國總理默克爾在工業展上第一次提出了工業4.0的概念。那麼這到底意味著甚麼呢?又能給我們的生活帶來甚麼變化呢?

工業4.0是德國政府支持和推動,投資2億歐元的對工業的一次大手術,簡單說就是把製造變成了智造,他會把工廠中的設備相互集成到一起,相互通信,建成智能工廠,然後會把原來生產前訂單和原料的採購中的人力變成機器,生產製造後的物流和檢查也變成機器,也就是說整個生產流程中都是由機器來完成得。而且他最大的優點是會讓用戶的個性化需求融入到產品中去,同時讓生產廠家減少庫存。這麼說有點生澀,舉個例子就會比較容易理解。

總也4.0時代比如你要結婚購買傢俱,從傢俱的材質和大小都可以有選擇空間,不同的樣式,是傳統的還是現代的,你可以在手機上操作,輸入你的需求,以前你購物可能是和零售商溝通,而未來應該是和生產商溝通,原來接待你的人現在變成了軟件。這就要用到所謂的「雲」技術,因為手機不像電腦可以安裝很多的應用軟件,「雲」技術就是讓手機可以通過網絡登錄一個計算機,並使用上面的應用軟件。

當你的需求被輸入完畢後,在電腦中首先會自動生成一個虛擬的你需要的傢俱模型,接下來的過程就是把虛擬變成現實的過程。計算機會自動生成訂單,對外採購,對內通知設備準備生產,而當材料到位後,首先會被打上個胎記,就是一個類似二維碼的東西,在生產流程中,設備讀取這個號碼,就會知道他和哪個零件是屬於一起的,機器加工後通過物流將屬於一個用戶的傢俱集中到一起或者按照流水線裝配。

整個過程會有各種軟件的參與,如德國最大的軟件公司SAP會把信息管理系統、流水線、機器人、設備、產品、監控等所有生產相關流程互聯到一起,整合成為一個完整的智能生產網絡。而作為用戶除了把自己的需求輸入外,需要的就是去合適的地方取貨並買單。

工業變革也會改變我們的生活,將來可能先生陪太太逛商場的日子會減少,因為太太可以在家裏完成物品的選購。另外,至少還有兩方面會給普通老百姓帶來變化。一個就是創業的機會,投資建一個數字化工廠一定會有巨大的機遇和優勢;另一個就是就業機會,將來由於數字化的革命一定會有相應的專業應運而生,比如數字自動化專業可能就會出現。

 

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責任編輯:王亦笑

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2016-09-13 4:54 PM
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