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从量到质:广东向德国工业4.0学什么?

2016-05-23 09:25
Hsiao Chen
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    近日,美的集团要约收购德国机器人制造巨头库卡集团的消息,引发业界震动。这家位于佛山的家电企业,喊出要做“世界级”企业的口号。在广东,美的的同行者越来越多,在它们开启新一轮全球布局的背后,是广东加快迈向全球制造之巅的雄心。

  制造业是一个大国的脊梁,广东是“中国制造2025”的探路先锋。在“十三五”的新起点上,广东正以创新驱动为核心战略,加快实现由制造业大省向制造业强省的历史性转变。

  作为广东制造重镇的佛山,是全国唯一的制造业转型升级综合改革试点,正在迈向中国制造业一线城市。做制造业一线城市,就是要为建设制造业强国的理想代言,要为广东再创发展新优势闯关。为此,今年1月至4月,南方报业传媒集团与佛山市联合发起“佛山制造 问策全球——中国制造2025对话世界新工业革命”跨国大调研,奔赴德国、美国、以色列、日本、瑞士、加拿大等制造业强国,走访新工业革命的一线现场,为广东创新驱动和制造业转型升级探寻路径。

  从今天起,南方日报正式推出跨国调研系列报道,敬请垂注。

  实验室内,一具身体模型躺在手术台上,但围绕它的并不是医生,而是数台医学机器人手臂。它们灵活移动,协助主刀医生完成手术。但主刀医生不在手术台前,也没有直接接触病人,而是在手术室外远程遥控。通过机器人手臂上的传感器,主刀医生能实时感知病人皮肤张力、血液流动等情况。

  这是德国卡尔斯鲁厄理工学院正在研发的手术机器人。5年前,德国在汉诺威工业博览会上首次提出“工业4.0”概念,随后上升为德国引领制造业变革的国家战略。今年汉诺威工业博览会以“融合的工业——发现解决方案”为主题,展示百余项工业4.0应用与解决方案,标志着工业4.0逐渐从概念走向实践。

  作为中国和广东制造的典型代表,佛山正大力推进以信息化和自动化为核心的“中国制造2025”计划。在本届汉诺威工业博览会上,数十家企业组成“佛山制造军团”集中亮相,嘉腾、利迅达、科达洁能等佛山企业首次参展便成功跻身核心展区,与库卡、ABB等国际机器人巨头同台“炫技”。

  广东向德国工业4.0学习什么?为此,在汉诺威工业博览会举行前后,南方日报与佛山市政府组成联合调研组奔赴德国,深入德国科研机构、生产一线与展会现场,直击德国新工业革命正在发生的变化,为广东制造探寻从量到质的升级之道。

  隔空操作机器让机器像人一样灵活反应

  视觉系统研究区内,一只大型“蜘蛛”正寻找目标,发现后迅速锁定“猎物”,并快速移动到目标面前,伸出两只长长的“手臂”,熟练地对目标物体实施焊接。该项目的研究人员Hua Yingbing说,机器人精准定位目标物体,是通过其身上的摄像头来实现的,相当于人的“眼睛”。

  实际上,让摄像头充当人的“眼睛”捕捉物体影像并不难,难的是摄像头背后的那一套复杂的信息处理系统。摄像头所捕捉到的信息,要实时传回后台的电脑系统,让系统及时判断并作出指令,实时指挥机器人作出反应。

  让机器人能像人类一样瞬时作出判断和反应,正是德国卡尔斯鲁厄理工学院正在研究的内容。该学院计算实验室负责人Jrg Raczkowsky博士说,他们正尝试通过肢体、触感等方式,让机器人能与人进行密切交流与对话,以实现多种适应性调整。

  实验室里,一个依靠电磁感应和人进行交互的机器人,机器手臂上装有八块电磁传感器,能根据不同方位的磁场强弱,准确分辨出物体的位置、大小和方向。跟普通机器人不一样,该机器人能更好感受物体表面的曲线分布,抓取不规则物体。与这台机器人相距不远,一台重达数十斤的机器手臂,正跟随操作者的各种动作灵活摆动,像是大人“手把手”教小孩,并且比小孩更加“听话”。

  Hua Yingbing说,通过电磁感应加上力学传感器,操作者能真实感知机器人的“感受”,换言之,人类将可以隔空操作各种机器。

  全面自动化实现虚拟与现实融为一体

  位于斯图亚特的弗劳恩霍夫协会是德国工业4.0战略的发起机构之一,该协会在去年新组建工业4.0应用中心,专门研究工业4.0时代的“未来工厂”。在该中心,研发人员Biltin向联合调研组展示了一个装有“眼睛”的智能装配盒:当盒中物料减少到一定程度时,盒子就会自动发出警报,并将信息实时传递给供应商,提醒供应商及时补充物料。

  用智能设备代替人类成为自动化的“工人”,是“未来工厂”的一个重要特点。弗劳恩霍夫协会工业4.0应用中心主任Martin Landherr说,未来各生产环节将布满摄像头之类的“眼睛”,随时随地监看物料运输和生产流程,向集成系统实时传递信息,并根据信息指令即时调整生产。

  在距离应用中心数百公里的慕尼黑宝马总部工厂车间中,机器轰鸣声中各种机器人在忙碌地工作。喷涂车间内,一台台“披”着银灰色“衣服”的机器人灵巧地挥舞着手臂,打开车门再转动手腕,为车壳内外喷漆。它们比人工操作更加温柔、到位。机器人之间流畅的配合,确保每一道生产工序都能在58秒内完成。

  在汉诺威工业博览会上,西门子公司展出了一个将虚拟世界与现实世界灵活融合,具有更高可用性的“生态系统”。参观者只要坐上体验台,就能在虚拟环境下驾驶飞机。即使是操控体量巨大的挖掘机,也可以在电脑平台上建立一个三维模型,设定挖掘机的工作路径和活动轨迹,然后挖掘机就会自动按照模型中设定的方式进行操作。此时,虚拟与现实的界限已经消失,真实的挖掘机和数字化的挖掘机连为一体,也无需再有工人参与操作。

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