“機(jī)器人Robot”最早源于捷克作家卡雷爾?查培克的劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》。劇中,人造勞力Robot是一個具有人的外表、特征和功能的機(jī)器。其后,機(jī)器人成為科幻片中經(jīng)久不衰的題材之一,那些寄托了人類意愿和情感的機(jī)器裝置,擁有人類智慧般的“智能”,能夠靠自身動力和控制能力實(shí)現(xiàn)各種功能和任務(wù)。現(xiàn)在,這種“虛擬”的場景正越來越多地出現(xiàn)在德國及世界的各個工廠中。
在德國,“人機(jī)協(xié)作”早已成為德國現(xiàn)代工廠生產(chǎn)發(fā)展的主流,不論是作為“領(lǐng)頭羊”的大型企業(yè),還是甘當(dāng)“隱形冠軍”的中小企業(yè),都無一例外地乘上了“智能化”這輛超級快車,積極踐行著“工業(yè)4.0”。
機(jī)器人
大眾:與機(jī)器人“同事”
大眾汽車在德國被稱為“國民的汽車”,其受歡迎程度可見一斑。而在位于薩爾茨吉特的大眾汽車發(fā)動機(jī)制造廠,在對高低起伏中的機(jī)械手臂的驚鴻一瞥之后,我真正體會到,傳統(tǒng)也能跟上潮流。設(shè)備的先進(jìn)程度和智能程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎我們的想象,透過機(jī)器的觸角,德國已將“工業(yè)4.0”的精髓,注入了制造業(yè)的每一方土地。
機(jī)器人這一工業(yè)科技時代“標(biāo)志性硬件”的普及,使人工勞動力得到了極大的解放。在德國,平均每1萬名工人就擁有273臺機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人整合投入大規(guī)模生產(chǎn)線,讓大眾薩爾茨吉特工廠的員工們切實(shí)感受到了新工業(yè)革命吹來的春風(fēng)。曾經(jīng),在生產(chǎn)發(fā)動機(jī)的過程中,工廠的員工必須辛苦地彎著腰,把電熱塞插進(jìn)幾乎看不見的缸蓋鉆孔中。而現(xiàn)在,將電熱塞插入缸蓋鉆孔的任務(wù)被一排排整齊的六軸UR5輕型機(jī)器人接管了。憑借一套特殊設(shè)計的分離系統(tǒng),UR5機(jī)器人能夠小心翼翼地抓取小巧的電熱塞,并將其放入人工難以達(dá)到的鉆孔中。然后,由一名員工負(fù)責(zé)固定電熱塞,并對缸蓋進(jìn)行隔熱處理,為下一道工序做好準(zhǔn)備。通過與充當(dāng)助手的機(jī)器人進(jìn)行直接緊密地合作,員工現(xiàn)在能夠以直立、健康的姿勢完成這些工作。同時,他們可以始終觀察這一過程,并在必要時迅速進(jìn)行干預(yù),確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。
一條條生產(chǎn)線旁,機(jī)器人們在專業(yè)而毫無怨言地忙碌著。一眼望去,整個車間只有寥寥數(shù)名工人,一個個小型“變形金剛”在富有節(jié)奏感的機(jī)械聲中大顯身手,恍如未來工廠。機(jī)器人的廣泛應(yīng)用,幫助薩爾茨吉特工廠重置并優(yōu)化了生產(chǎn)線,生產(chǎn)流程被切分成了許多非常細(xì)小的片段,每個片段都嚴(yán)格遵循既定的順序加工,片段之間用高精度的自動化傳動機(jī)制聯(lián)系起來,令其高度柔性化,縮短了交付時間,并促進(jìn)了可持續(xù)性發(fā)展。機(jī)器人所主導(dǎo)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的批量生產(chǎn),不僅讓制造成本得到有效降低,平均生產(chǎn)每臺發(fā)動機(jī)所消耗的能量和污染排放分別降低了67%和70%。
在參訪工廠的過程中,工廠的項(xiàng)目經(jīng)理自豪地向我們介紹說:“我們利用了一種符合工效學(xué)的工作區(qū)布局,來擺脫公司所有崗位的員工所面臨的長期負(fù)擔(dān)。通過采用無需安全圍欄的機(jī)器人,員工們可以與機(jī)器人攜手合作。機(jī)器人成為生產(chǎn)制造助理,將員工從不符合工效學(xué)的工作中徹底解放出來。”
智能精密的自動化硬件設(shè)備不但大幅提升了工廠的生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)能耗,還有效地改善了不符合人體工程學(xué)的生產(chǎn)流程。在我看來,先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)及其所迸發(fā)出的生產(chǎn)力,核心仍然是人,“工業(yè)4.0”并不是一味地追求自動化,排斥人參與生產(chǎn)的全過程。與之相反,未來的智能科技將著眼于更高層次的人機(jī)交互領(lǐng)域,根據(jù)人的心理、生理和身體結(jié)構(gòu),來融洽處理人、機(jī)械和環(huán)境的關(guān)系,讓科技硬件裝備為工作人員提供更好的支持,并利用加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù),構(gòu)建一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。
未來的工業(yè)生產(chǎn)中,智能化軟件和高性能生產(chǎn)硬件這兩大要素將完美匹配,實(shí)現(xiàn)真正的“軟硬兼?zhèn)?rdquo;。而工業(yè)機(jī)器人這一生產(chǎn)硬件在結(jié)合了工業(yè)軟件之后,將顯著提高生產(chǎn)效率和靈活性,使虛擬和現(xiàn)實(shí)的交互性不斷加強(qiáng)。也就是說,未來的工業(yè)機(jī)器人,將會變得越來越“聰明”。
在德國乃至歐洲的自動化領(lǐng)域內(nèi),庫卡機(jī)器人的市場占有率始終名列前茅。從第一臺純電動機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在,庫卡的研發(fā)技術(shù)在同行中一直遙遙領(lǐng)先。從最早的專用控制系統(tǒng),到后期使用工業(yè)PC作為控制系統(tǒng),再到使用Windows作為人機(jī)互動界面,走在前列的始終是庫卡。因此,為了一睹這工業(yè)機(jī)器人行業(yè)佼佼者的風(fēng)采,我們來到了位于奧格斯堡的庫卡機(jī)器人公司總部。
巨大的橙色字母“kuka”佇立在公司總部大樓上,簡潔而又醒目。聆聽完接待人員精煉到位的介紹之后,我們在展示廳看到了一臺臺大小不一、形狀各異的工業(yè)機(jī)器人。純白的展示墻下,機(jī)器手臂泛著微微的金屬光澤,與冷光燈交相輝映。一位同行的客戶還半開玩笑地說,“真是第一次看到這么‘高冷’的機(jī)器人呢。”不過,庫卡機(jī)器人干起活來可是一點(diǎn)都不“高冷”,它們可用于物料搬運(yùn)、加工、堆垛、點(diǎn)焊和弧焊,在空間節(jié)省、成本效益、靈活精準(zhǔn)和節(jié)能高效等方面能夠很好地滿足工業(yè)制造自動化的不同需求。如在庫卡機(jī)器人家族中最小的機(jī)器人:KR 5 R1400弧焊機(jī)器人,被譽(yù)為經(jīng)濟(jì)型薄板焊接專家,它能以極高的連續(xù)軌跡提高精確性,迅速且有效地完成工作。
庫卡公司接待人員說:“我們的機(jī)器人年產(chǎn)量超過1.5萬臺,至今已在全球安裝了超過15萬臺工業(yè)機(jī)器人。雖然現(xiàn)階段,庫卡機(jī)器人仍主要集中于工業(yè)應(yīng)用,但未來的技術(shù)發(fā)展趨勢必定將朝著智能化的方向發(fā)展。”在“工業(yè)4.0”之下,工業(yè)機(jī)器人將推動生產(chǎn)制造向靈活化和個性化方向轉(zhuǎn)型,高度靈活的全自動化生產(chǎn)要求機(jī)器人完全集成到生產(chǎn)流程中。
在集成化的工業(yè)時代,單個的工作組件或物理端口因?yàn)橹悄芑ヂ?lián),將具有自我決策的能力,而人力將會被繼續(xù)概念化。人與機(jī)器、虛擬電子物理體系的分工將轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟愒O(shè)計產(chǎn)品并決定產(chǎn)品規(guī)則和參數(shù),機(jī)器、虛擬電子物理體系基于這些指令,觸發(fā)、比對路徑并選擇、優(yōu)化生產(chǎn)。依此計劃,通過智能人機(jī)交互傳感器,人類可借助物聯(lián)網(wǎng)對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。這種機(jī)器人還將具備生產(chǎn)間隙的“網(wǎng)絡(luò)喚醒模式”,以解決使用中的高能耗問題,從而促進(jìn)制造業(yè)進(jìn)行綠色升級。
現(xiàn)代科技給我們提供了無限的可能性。軟件的高速發(fā)展,硬件的不斷迭代,使得曾經(jīng)以機(jī)器、設(shè)備、油脂和鋼屑等陳舊事物為代表的制造工業(yè),轉(zhuǎn)而成為了與軟件、互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)動性和云計算等新興事物接軌的摩登時代的產(chǎn)物。而在“工業(yè)4.0”的發(fā)展進(jìn)程中,人所發(fā)揮的能動性可謂有增無減。
過去,人是機(jī)械的“服務(wù)者”,工作范圍被局限在某一區(qū)域,只能在轟鳴聲中呆板地進(jìn)行高強(qiáng)度重復(fù)勞動;現(xiàn)在,人已經(jīng)轉(zhuǎn)換成了機(jī)械的主控者、協(xié)調(diào)者,通過數(shù)據(jù)的可控性,以清醒的頭腦和眼光掌控生產(chǎn)全局。而不久的將來,生產(chǎn)需要人作為決策和優(yōu)化過程中的執(zhí)行者,我們會擁有專業(yè)的高級技能,并能靈活地適應(yīng)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)發(fā)展速度,能夠在一體化的生產(chǎn)過程中起到畫龍點(diǎn)睛的作用。
法國歷史學(xué)家雷蒙阿隆在敘述當(dāng)今機(jī)器人時代時說:“這些人工智能的建構(gòu),把之前存儲在人腦中的智能嵌入機(jī)器中,這在人類史上是重要的時刻。”德國工廠中“各顯身手”的機(jī)器人只是未來工廠的一個縮影,而“工業(yè)4.0”也只是未來工業(yè)一個起點(diǎn)。未來的世界,必定是人與機(jī)器協(xié)作創(chuàng)造出來的世界,我們用雙手創(chuàng)造價值的愉悅感,用智慧推動社會進(jìn)步的使命感,將在數(shù)據(jù)與機(jī)器、虛擬與現(xiàn)實(shí)的交疊中,不斷地被放大。