這是德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院正在研發(fā)的手術(shù)機(jī)器人。5年前，德國在漢諾威工業(yè)博覽會上首次提出“工業(yè)4.0”概念，隨后上升為德國引領(lǐng)制造業(yè)變革的國家戰(zhàn)略。今年漢諾威工業(yè)博覽會以“融合的工業(yè)——發(fā)現(xiàn)解決方案”為主題，展示百余項工業(yè)4.0應(yīng)用與解決方案，標(biāo)志著工業(yè)4.0逐漸從概念走向?qū)嵺`。
作為中國和廣東制造的典型代表，佛山正大力推進(jìn)以信息化和自動化為核心的“中國制造2025”計劃。在本屆漢諾威工業(yè)博覽會上，數(shù)十家企業(yè)組成“佛山制造軍團(tuán)”集中亮相，嘉騰、利迅達(dá)、科達(dá)潔能等佛山企業(yè)首次參展便成功躋身核心展區(qū)，與庫卡、ABB等國際機(jī)器人巨頭同臺“炫技”。
佛山向德國工業(yè)4.0學(xué)習(xí)什么？為此，在漢諾威工業(yè)博覽會舉行前后，南方日報與佛山市政府組成聯(lián)合調(diào)研組奔赴德國，深入德國科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)一線與展會現(xiàn)場，直擊德國新工業(yè)革命正在發(fā)生的變化，為廣東制造探尋從量到質(zhì)的升級之道。
1 隔空操作機(jī)器:讓機(jī)器像人一樣靈活反應(yīng)
視覺系統(tǒng)研究區(qū)內(nèi)，一只大型“蜘蛛”正尋找目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)后迅速鎖定“獵物”，并快速移動到目標(biāo)面前，伸出兩只長長的“手臂”，熟練地對目標(biāo)物體實施焊接。該項目的研究人員Hua Yingbing說，機(jī)器人精準(zhǔn)定位目標(biāo)物體，是通過其身上的攝像頭來實現(xiàn)的，相當(dāng)于人的“眼睛”。
實際上，讓攝像頭充當(dāng)人的“眼睛”捕捉物體影像并不難，難的是攝像頭背后的那一套復(fù)雜的信息處理系統(tǒng)。攝像頭所捕捉到的信息，要實時傳回后臺的電腦系統(tǒng)，讓系統(tǒng)及時判斷并作出指令，實時指揮機(jī)器人作出反應(yīng)。
讓機(jī)器人能像人類一樣瞬時作出判斷和反應(yīng)，正是德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院正在研究的內(nèi)容。該學(xué)院計算實驗室負(fù)責(zé)人Jrg Raczkowsky博士說，他們正嘗試通過肢體、觸感等方式，讓機(jī)器人能與人進(jìn)行密切交流與對話，以實現(xiàn)多種適應(yīng)性調(diào)整。
實驗室里，一個依靠電磁感應(yīng)和人進(jìn)行交互的機(jī)器人，機(jī)器手臂上裝有8塊電磁傳感器，能根據(jù)不同方位的磁場強(qiáng)弱，準(zhǔn)確分辨出物體的位置、大小和方向。跟普通機(jī)器人不一樣，該機(jī)器人能更好感受物體表面的曲線分布，抓取不規(guī)則物體。與這臺機(jī)器人相距不遠(yuǎn)，一臺重達(dá)數(shù)十斤的機(jī)器手臂，正跟隨操作者的各種動作靈活擺動，像是大人“手把手”教小孩，并且比小孩更加“聽話”。
Hua Yingbing說，通過電磁感應(yīng)加上力學(xué)傳感器，操作者能真實感知機(jī)器人的“感受”，換言之，人類將可以隔空操作各種機(jī)器。
2 全面自動化:實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實融為一體
位于斯圖加特的弗勞恩霍夫協(xié)會是德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的發(fā)起機(jī)構(gòu)之一，該協(xié)會在去年新組建工業(yè)4.0應(yīng)用中心，專門研究工業(yè)4.0時代的“未來工廠”。在該中心，研發(fā)人員Biltin向聯(lián)合調(diào)研組展示了一個裝有“眼睛”的智能裝配盒：當(dāng)盒中物料減少到一定程度時，盒子就會自動發(fā)出警報，并將信息實時傳遞給供應(yīng)商，提醒供應(yīng)商及時補(bǔ)充物料。
用智能設(shè)備代替人類成為自動化的“工人”，是“未來工廠”的一個重要特點。弗勞恩霍夫協(xié)會工業(yè)4.0應(yīng)用中心主任Martin Landherr說，未來各生產(chǎn)環(huán)節(jié)將布滿攝像頭之類的“眼睛”，隨時隨地監(jiān)看物料運輸和生產(chǎn)流程，向集成系統(tǒng)實時傳遞信息，并根據(jù)信息指令即時調(diào)整生產(chǎn)。
在距離應(yīng)用中心數(shù)百公里的慕尼黑寶馬總部工廠車間中，機(jī)器轟鳴聲中各種機(jī)器人在忙碌地工作。噴涂車間內(nèi)，一臺臺“披”著銀灰色“衣服”的機(jī)器人靈巧地?fù)]舞著手臂，打開車門再轉(zhuǎn)動手腕，為車殼內(nèi)外噴漆。它們比人工操作更加溫柔、到位。機(jī)器人之間流暢的配合，確保每一道生產(chǎn)工序都能在58秒內(nèi)完成。
在漢諾威工業(yè)博覽會上，西門子公司展出了一個將虛擬世界與現(xiàn)實世界靈活融合，具有更高可用性的“生態(tài)系統(tǒng)”。參觀者只要坐上體驗臺，就能在虛擬環(huán)境下駕駛飛機(jī)。即使是操控體量巨大的挖掘機(jī)，也可以在電腦平臺上建立一個三維模型，設(shè)定挖掘機(jī)的工作路徑和活動軌跡，然后挖掘機(jī)就會自動按照模型中設(shè)定的方式進(jìn)行操作。此時，虛擬與現(xiàn)實的界限已經(jīng)消失，真實的挖掘機(jī)和數(shù)字化的挖掘機(jī)連為一體，也無需再有工人參與操作。
3 人機(jī)協(xié)作:佛山中小企業(yè)的現(xiàn)實路徑
在漢諾威工業(yè)博覽會開幕式上，德國機(jī)器人巨頭庫卡展出了最新產(chǎn)品KMR iiwa機(jī)械手。而就在此后不久的5月18日，美的發(fā)布公告稱，該集團(tuán)旗下子公司MECCA International（BVI） Limited有意通過自愿要約，以每股115歐元價格，合共不超過40億歐元、折合人民幣292億元收購庫卡集團(tuán)超過30%的股權(quán)。
不過，這種模式并不適用于大多數(shù)企業(yè)。實際上，無論是卡爾斯魯厄理工學(xué)院所展示的前沿技術(shù)，抑或是寶馬、西門子所展示的自動化、虛擬生產(chǎn)場景，對佛山的中小企業(yè)來說，要真正應(yīng)用到生產(chǎn)之中還非常困難。
聯(lián)合調(diào)研組在MAN公司看到了工業(yè)4.0實踐中的另外一種方式：人機(jī)協(xié)作。因為卡車型號眾多，這家世界著名的重型卡車生產(chǎn)企業(yè)并沒有推行全面自動化，而是采用熟練工人和機(jī)器人配合的方式來提升生產(chǎn)效率。“我們是小批量生產(chǎn)，全面自動化投入產(chǎn)出比不劃算，但通過人與機(jī)器協(xié)作實現(xiàn)互補(bǔ)，既保證生產(chǎn)效率，又可降低成本。”MAN公司員工Matthias Lessel說。
“中國作為制造大國有很大的優(yōu)勢，我們在不斷努力地追趕。”陳友表示，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)人才是支撐德國工業(yè)4.0的關(guān)鍵要素，中國也應(yīng)該學(xué)習(xí)德國的職業(yè)教育體系，提升智能制造上的整體競爭力。
