圖為德國鳳凰接觸器公司員工在生產(chǎn)線上進(jìn)行零件組裝。 　　鳳凰接觸器公司供圖

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以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)、“數(shù)字化雙胞胎”、人工智能等技術(shù)為核心的工業(yè)4.0，如今已成為德國工業(yè)的最新名片。不僅西門子、博世等大企業(yè)傾力推動，不少科研實力并不雄厚的中小企業(yè)，也在各種支持下逐漸參與其中，以應(yīng)對技術(shù)和市場的全新變革和挑戰(zhàn)。不過，由于在成本支出、經(jīng)營理念、數(shù)據(jù)安全、人才建設(shè)等方面還存在諸多挑戰(zhàn)，許多德國企業(yè)對工業(yè)4.0的應(yīng)用還在摸索中。

在智能示范工廠里生產(chǎn)爆米花

“阿歷克塞，開始分揀程序。”

隨著弗拉特博士一聲令下，眼前的人機交互界面應(yīng)了一聲“OK”，機器便開始運轉(zhuǎn)。一大把摻雜著黑色測試物的玉米掉落到傳送帶上。幾秒鐘內(nèi)，黑色測試物被全部分揀，只有合格的玉米進(jìn)入后續(xù)爆米花生產(chǎn)。

“玉米粒次品率等數(shù)據(jù)，會由玉米分揀系統(tǒng)自動提交給爆米花廠家，供其優(yōu)化生產(chǎn)流程。整個爆米花生產(chǎn)過程除了語音喚醒‘阿歷克塞’，其他都由搭載了智能傳感器的機器來完成。”弗拉特向本報記者介紹。

弗拉特是弗勞恩霍夫工業(yè)自動化應(yīng)用中心智能傳感系統(tǒng)項目的負(fù)責(zé)人，而這一玉米分揀系統(tǒng)正出自該中心。

這條玉米分揀系統(tǒng)是東威斯特法倫—利普智能工廠(簡稱OWL智能工廠)的10多條工業(yè)4.0示范線之一。OWL智能工廠由弗勞恩霍夫工業(yè)自動化應(yīng)用中心和東威斯特法倫—利普應(yīng)用科技大學(xué)聯(lián)合設(shè)立。該工廠目前不生產(chǎn)任何產(chǎn)品，而是一個展示工業(yè)4.0的示范平臺。

白色半弧形的廠房，四面被大落地窗環(huán)繞，各式自動化機器整齊排列，一架黑色無人機掛在屋頂。弗拉特說，無人機可以在生產(chǎn)車間發(fā)揮“信使”功能，自動傳遞小型零件和檔案資料。

在OWL智能工廠，工業(yè)4.0并非宏大敘事，而是一個個如玉米分揀系統(tǒng)一樣的具體案例，參觀者可以觀摩甚至親身體驗。

穿戴好增強現(xiàn)實設(shè)備，眼前浮現(xiàn)出一個虛擬3D裝配線。參觀者只需根據(jù)屏幕上的指示，從不同的盒中取出部件，按圖示步驟組裝好元器件，放在檢測儀中，系統(tǒng)便會自動顯示是否合格。

以上這一切并沒有真實發(fā)生，卻可以完全模擬生產(chǎn)線運行情況，并發(fā)現(xiàn)問題。在傳統(tǒng)工廠，無論設(shè)備調(diào)試還是樣品生產(chǎn)，都需要反復(fù)實操，花費大量時間和其他成本。如今，基于大數(shù)據(jù)以及軟件技術(shù)搭建的“數(shù)字化雙胞胎”，在設(shè)備投產(chǎn)前就能預(yù)先發(fā)現(xiàn)和解決問題。

“有了這些應(yīng)用，工廠可以更好了解生產(chǎn)情況和數(shù)據(jù)，及時分析改正錯誤，提高效率和品控，節(jié)省人力成本。”弗拉特說。

產(chǎn)官學(xué)全方位協(xié)力推進(jìn)

在《工業(yè)4.0：即將來襲的第四次工業(yè)革命》一書作者森德勒看來，工業(yè)4.0不僅僅是自動化，而是對產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等整條價值鏈實時管理，并從終端使用者的多元需求出發(fā)，反推至前述各個環(huán)節(jié)，創(chuàng)造成本可接受的個性化產(chǎn)品。

以汽車為例，寶馬的電力輔助剎車系統(tǒng)部件由博世集團的6個工廠生產(chǎn)，然后在一個工廠組裝。借助工業(yè)4.0，寶馬可以隨時知道每一個零部件在供給鏈中所處的狀態(tài)，并根據(jù)消費端的數(shù)據(jù)調(diào)整庫存，提高交貨效率。

推動工業(yè)4.0，實現(xiàn)對傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)、銷售和服務(wù)等環(huán)節(jié)的數(shù)字化和智能化變革，對企業(yè)的技術(shù)應(yīng)用、軟硬件設(shè)備和專業(yè)人員提出了很高的要求。這與前三次工業(yè)革命以及過往一二百年間的價值鏈邏輯完全不同。博世、寶馬這樣的大企業(yè)可以做得很好，但對占德國企業(yè)總數(shù)99%的中小企業(yè)并非易事。OWL智能工廠建立的初衷，即是在工業(yè)4.0的實施過程中為中小企業(yè)提供測試環(huán)境，降低它們的試錯成本。

OWL智能工廠只是“It'sOWL”集群的一部分。這一集群由德國聯(lián)邦政府支持，北萊茵—威斯特法倫州政府牽頭，集合了東威斯特法倫—利普地區(qū)近200家制造企業(yè)、16個科研機構(gòu)以及6所大學(xué)，是德國針對中小企業(yè)實施的最大的工業(yè)4.0計劃之一。

與大企業(yè)的成套方案不同，“It'sOWL”針對中小企業(yè)的不同需求，將大企業(yè)的成套方案拆解，將其中有用的部分重新開發(fā)組合。

這些私人訂制方案非常具體，涉及的產(chǎn)業(yè)也五花八門。爆米花原料分揀和供給如何通過智能化實現(xiàn)加速，急救包安瓿瓶托架如何既防震又易拔取，如何收集印刷機膠輥磨損數(shù)據(jù)以便耗材數(shù)字化管理……很多不起眼的行業(yè)，都引入了工業(yè)4.0。從2012年至今，“It'sOWL”已經(jīng)完成47個研究計劃，向企業(yè)轉(zhuǎn)移項目171個，創(chuàng)造了7500個新增就業(yè)崗位。

這一過程并非無償提供，中小企業(yè)需要付費咨詢。但相比優(yōu)化之后節(jié)約的成本，許多企業(yè)認(rèn)為付出是值得的。

“通過工業(yè)4.0技術(shù)幫助德國中小企業(yè)提高經(jīng)濟效益，正是‘It'sOWL’的作用。”弗拉特說。

“It'sOWL”也僅僅是德國政府支持的數(shù)個工業(yè)4.0前沿集群中的一個。早在2013年，德國就將工業(yè)4.0納入《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》，并形成由企業(yè)主導(dǎo)，政府、行業(yè)協(xié)會和研究機構(gòu)共同參與，產(chǎn)官學(xué)相結(jié)合的工業(yè)4.0支持平臺。德國聯(lián)邦經(jīng)濟部還在全德成立了25個工業(yè)4.0能力中心。全德在工業(yè)4.0領(lǐng)域的總投資，已從2013年的3.2億歐元上升到了2020年的26.2億歐元。

工業(yè)4.0并非適合所有企業(yè)

去年底，一則新聞引發(fā)了全球業(yè)界關(guān)注：阿迪達(dá)斯宣布將關(guān)閉其位于德國和美國的“高速工廠”，訂單重回亞洲人力代工廠，這距其開張不過三年。

在“高速工廠”，顧客可以現(xiàn)場掃描足部模型、在跑步機錄入運動數(shù)據(jù)，借助機器人和4D打印，顧客5小時就能拿到量身打造的運動鞋。在過去，阿迪達(dá)斯一雙鞋從設(shè)計到上架需要18個月，其中75%的產(chǎn)品不到一年就開始打折。

小規(guī)模訂制化生產(chǎn)，理論上更貼近需求，避免產(chǎn)品滯銷，一度被視為業(yè)界革命，然而事與愿違。雖然阿迪達(dá)斯沒有透露具體細(xì)節(jié)，但高昂的運維成本和有限的產(chǎn)品選擇，被認(rèn)為是關(guān)廠主因。

這也被媒體稱為德國第一個宣布失敗的工業(yè)4.0案例。事實上，類似的失敗案例已有不少。根據(jù)“It'sOWL”的統(tǒng)計，在其171個企業(yè)轉(zhuǎn)移項目中，有3/4企業(yè)表示滿意，這也意味著25%的工業(yè)4.0改造方案沒有達(dá)到預(yù)期效果。

“It'sOWL”所在的東威斯特法倫—利普地區(qū)，是德國乃至歐洲制造業(yè)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，在機械、電氣、電子以及汽車領(lǐng)域擁有400多家企業(yè)，年產(chǎn)值170億歐元，其中不乏行業(yè)引領(lǐng)者和隱形冠軍。

即便制造能力雄厚、上下游配套便利、技術(shù)創(chuàng)新水平領(lǐng)先，該地區(qū)實行智能化生產(chǎn)也并非總是成功。這也反映出德國工業(yè)4.0遭遇的瓶頸，這一工業(yè)升級計劃并非適合所有企業(yè)和行業(yè)。

在成本支出、經(jīng)營理念、數(shù)據(jù)安全、人才建設(shè)等方面，諸多問題有待解決，許多企業(yè)也因此仍在觀望。

“如今無論供貨商和顧客，都要求相關(guān)的數(shù)據(jù)支撐。許多公司其實是在數(shù)字化大潮中被動接受了工業(yè)4.0。”德國鳳凰接觸器公司負(fù)責(zé)企業(yè)傳播的工作人員安德雷·科勒告訴本報記者：“我們目前最大的挑戰(zhàn)是缺少專業(yè)人才。”

根據(jù)德國聯(lián)邦外貿(mào)與投資署工業(yè)4.0領(lǐng)域?qū)＜蚁臓柆斀y(tǒng)計，約有30%的德國中小企業(yè)在工業(yè)4.0升級時感到力不從心，其經(jīng)濟實力無法承擔(dān)未知的后果。“這些企業(yè)在前期必須進(jìn)行非常慎重的考慮，比如通過咨詢機構(gòu)，至少從理論上確認(rèn)工業(yè)4.0升級的可操作性。”夏爾瑪對本報記者說。