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瓦尔斯特工厂:物联网的又一践行者

以物联网为代表的工业4.0时代会愈加智能。科学家正在基因领域进行突破,因为他们计划通过对人们基因的了解,提供在饮食、医疗等方面定制方案。这样结果自己的身体与喜好,工厂可以生产我们喜欢并且适合身体需求的早餐;工厂的流水线上,工人根据自己的时间安排来决定是否周一开工,并且不用担心产品与质量的问题。因为一切都是设定好的程序,

智能的机器会告诉另一台机器下一步需要做什么,而非中心控制台的技术员在控制整个流程,他们只需要观察一些机器是否运作到完美就OK。

沃夫冈·瓦尔斯特(WolfgangWahlster)是最早提出工业4.0概念的人士之一,他是一名德国人工智能研究所首席执行官兼科学总监。对于德国的工业4.0布局,他说:“德国工业4.0是政府大力推行的‘新一代智能工厂计划’,这项计划以物联网(Cyber-PhysicalSystem)为基础。这意味着工业制造向网络制造的转变,这是一个崭新的工业制造逻辑。以往的制造业工厂是以中心控制指挥系统,通过密集的指令来完成最终的生产。而工业4.0只需要设置好流程就可以了,因为商品所附带的电子信息会告诉机器需要怎么操作,尽而完成符合客户要求的产品。所以,工业4.0是第四次工业革命,因为这是由大量制造向符合个体化需求的大生产方式转变。”

瓦尔斯特的工作地点是位于德国中部小城凯泽斯劳滕(Kaiserslauten)的智能工厂里。这里环境很好,气候比较温润。这些其实并不在意,因为他在意的是自己的研究。他对物联网系统研究得比较深入。他认为,物联网系统就是通过互联网、实体物件完成虚拟世界与现实世界的对接,并且应用相同的语言,进行沟通并相互理解。运用到工业生产中,最重要的是产品和机器之间的信息互联和沟通,由产品上的信息告诉机器设备去做什么。

相比工业4.0所运用的系统,目前德国和

德国和国际制造业所运用的系统很大比例的是“嵌入式系统”,此系统将机械或电气部件完全嵌入到受控器件内部,以适应特定应用设计场景。此系统为德国带来了超过1200亿元的收益,因为这个系统对全球来说是个高标准的系统。现在德国意图在此基础上打造智能生产系统。

如此丰厚的收益,给了德国工业4.0的经济动力。在2012年德国政府颁布的10项未来高科技战略计划中其中的一个就是如何保证德国制造业傲立世界顶尖地位的“产业革命”计划,这项计划政府投资超过13亿元。这项计划的定位是在10~15年的时间里,通过“物联网”系统完成大生产,最大限度地实现生产全自动化、个性化、弹性化、自我优化和提高生产资源效率,降低生产成本的全新生产方式,以实现革命性、大幅度提高生产力的最终目标。

德国国家科学与工程院对效率改进做了专门的研究,他们认为在工业4.0时代,企业的生产效率提高30%。其次,实现资源转化率会大大提高。资源利用率的提高从侧面完成了对环境的最小伤害。

德国在工业4.0计划上,力度越来越大。德国人工智能研究所的智能工厂与众多和信息技术、机器人技术、激光感应技术相关企业合作,进行技术试验。其中部分研究成果已开始在德国的大企业,如博世、西门子、巴斯夫的个别产品生产流水线上进行尝试性实施。

在德国中部小镇凯泽斯劳滕有一家智能工厂。这家工厂曾在汉诺威工业展会上展示了智能名片盒的流水线。

在名片盒的生产过程中,仅零配件装入流水线需求人工,其它地方全部实现自动化。通过设备与设备之间的数据读取,机器人收到数据指令后会自动完成生产流程。看似简单的名片盒,需要的技术一点都不简单,其中涉及二维码、射频码、机器人软件程序及大数据分析等技术辅助。

德国人工智能研究所研究部副总监多米尼克·高瑞奇(DominicGorecky)博士对名片盒的整个生产过程给予了进一步解释。

首先,给产品一个数字化的身份信息。身份信息是利用无线电射频技术(RFID)从计算机采集到的,并做了信息存储。在接下的生产过程中,每个一流程都会对这一信息进行读取,以确定产品的身份。当读取成功后,制造设备发出满足该产品的信息指令。

其次,标记有身份信息的名片盒底底盘放入生产流水线。

当底盘在传送带上移动时,机器会自动扫描上面的射频码,最终生成唯一的二维码。名片盒被数字化后,流水线上的机器会一步步对其识别并完成组装。最后组装完成后的产品,流水线对其质量进行测试,合格后放入仓库。

通过计算机技术让物与物之间进行识别并发送指令是工业4.0基本的要求。值得一提的是,各个部分的灵活性和模块化。由于客户需求的多样性,不可能为了一件产品而重新更换新的产品线。设置组合模板就完全解决这一难题。每一个组件都符合具体客户在电子和机械两个方面的需求标准,并可根据实际需要添加或拆卸,以便随时按照客户的具体要求来对产品进行调整。