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正在发生的变化:人机协作与虚拟生产

字号+ 作者:新闻小编 来源:未知 2019-08-13 10:54 我要评论( )

:汉诺威应用科技大学经济学教授赫尔贝格认为,工业4.0所需要的技术并不新,工业4.0更多是如何利用好这些已有的技术......

  汉诺威应用科技大学经济学教授赫尔贝格认为,工业4.0所需要的技术并不新,工业4.0更多是如何利用好这些已有的技术将生产串接起来迈向虚拟生产,实现高度灵活的生产。

  无人化工厂里的信息力量

  沃尔夫斯堡的大众汽车总部的玻璃体仓库内,一辆辆已被订购的大众汽车分格储存。来取车的客户只需输入一个电子指令,仓库内的大型机器手就缓缓伸起,准确地停在相应车前,伸出八爪鱼般的触手吸附着车轨,平稳地将车抽取出降至底部,再通过内部隧道直接送达客户跟前,整个过程不超过5分钟。

  这是大众的智能车库,整个终端取车过程已全部实现自动化。在这终端背后,是德国工业4.0应用最前沿的领域:汽车制造。从一片钢板到最后整车下线,全部在信息化的控制下实现自动生产。

  柏林时间4月21日中午,德国调研组走进位于慕尼黑奥林匹克体育场附近的宝马总部工厂。三层楼高的喷涂车间内,只闻机器臂运行的轰鸣声,却罕见工人。当宝马汽车外壳被送入喷涂车间,一台台披着银灰色衣服的机器人臂开始忙碌起来。

宝马机器人车间

  灵活的一号机器臂滑动在轨道上,用细细的手指打开左边两道车门,再稳稳地扶一下。相比人轻重不一的力度,它每次开门都相当柔和,力度控制得恰到好处,几乎每一个车门打开角度都维持在45度左右。随后,它往前滑行掀开车前盖,转了下手腕,开始进行360度的喷涂。

  就在车门被打开的同时,接到指令的二号和三号机器臂开始进行两边的车框喷涂。整个过程,灵活的机器臂就如跳舞一般自带韵律。喷涂完成,二号机器臂随即将车门关上。啪啪两声后,车辆迅速被送往下一个环节,三个机器臂优雅地转了转头,安静地缩回至工位上,等待下一辆车的到来。

  在宝马工厂里,这样的小团队合作是每道自动化工序的常态。装配车间内,安装在车间面板上的几个摄像头犹如人的眼睛,正等待宝马车架的到来。

  在机器臂安装车身钣金块前,每只眼睛都会在自己的岗位上,对每块钣金块进行体检,收集好数据,并即时传送至后台进行储存。随后,一旁的机器臂将体检完的钣金块安置到位,并撤走自己的机器。几乎同时,另外两台机器臂立刻跟上,将这一钣金块牢牢焊接到车身中。

  流畅的信息沟通和机器合作,使宝马汽车的每一道生产工序都保证在58秒内完成。也因此,在宝马工厂内,平均58秒就能生产一辆车。负责接待的宝马负责人介绍。

  地球赛博坦里的人机协作

  当宝马全面实现自动化的时候,在德国企业中,这种模式是不是全部实现了应用?就在离宝马总部工厂约10公里的MAN公司,调研组看到,这里更多是通过人机协作开展生产。

  MAN公司是世界上最著名的重型卡车生产企业之一,是世界500强公司,现在已经被大众集团收购。在它位于慕尼黑的厂区,主要生产TG系列重型卡车,在这里可以实现重型卡车的全过程生产。有不少人将这里戏称为地球的赛博坦,专门批量生产变形金刚擎天柱。

  走进MAN工厂,在一辆擎天柱正在装配的底盘前,根据订单的特殊需求,几名工人正在装配螺丝。在这个工位,当拧螺丝的机器手来到四个特殊螺丝位之后,要由工人在后方按下控制钮进行安装。带领调研组参观的员工Matthias Lessel说,这个环节中,工人指引机器手正确落位后,再控制机器人迅速上螺丝,保证了这道工序的快速完成。

  他介绍,这里的工人都是熟手,再加上机器人的应用,所以每个环节,他们都能够设定最优时间,然后搬运机器人就会根据工厂早已设定好的程序走向下一个工位,进行下一环节的操作。

  这只是MAN工厂人机协作的一角。虽然并没有如宝马一样实现全面自动化生产,但MAN工厂仍然很好地将人机协作在工业生产过程中进行了应用。Matthias Lessel说,首先,搬运机器人减轻了工人定时搬运之苦,减低了在这个环节所造成的时间与人力的浪费。其次,卡车上共性的东西他们早已通过自动化生产线上的机器人进行装配。最终,涉及到不同型号的重卡个性化的装配件,才是由工人进行装配。

MAN工厂

  为何MAN工厂不采取全面自动化? Matthias Lessel告诉记者,他们每天最多生产约200辆重卡,且产品有强烈的个性化色彩,为了达到生产效率与控制成本的平衡,他们并没有在生产线全面应用机器人生产。

  Matthias Lessel进一步解释,不同型号的重卡部件安装都有其特殊性,对于他们这样非大批量生产的企业来说,全面投入自动化的产出比并不划算。故他们更多的还是通过人与机器的协作实现互补,既保证生产效率,又最大限度地减轻成本。

  信息技术串接起来的虚拟生产

  无论是宝马总部工厂大规模无人化工厂,还是MAN公司的人机合作的工厂,这种基于信息化的技术此前在德国各类企业中已有广泛应用。在德国调研组走访的过程中,无论是德国企业一线从业者,抑或德国研发人员、经济学者均认为,工业4.0并不是一项新鲜技术,也并非政府倡导后才热起来的应用。

  汉诺威应用科技大学经济学教授赫尔贝格曾担任格戴姆勒克莱斯勒股份公司高级经理,在奔驰公司负责信息化应用,也多次为中国企业提供信息化培训。他说,现在各种概念层出不穷,但容易造成迷失。比如很多人认为智能手机有脑袋,实际上其智慧并不是来自手机本身,而是依靠其背后强大的信息体系支撑。

  回到当下热议的工业4.0,不久前该大学曾面向汉诺威地区做过一项专题调查,结果显示大企业离工业4.0比较近,而大多数的中小企业离工业4.0比较远。但赫尔贝格说,调查进一步追问就发现,实际上很多 企业都在做虚拟网络,这本身就是工业4.0的一部分,只是他们没有意识到而已。

  工业4.0所需要的技术并不新。赫尔贝格说。比如数据库的概念在40年前就已经有了,ERP也是每家中国企业都知道的技术,因此,工业4.0更多是如何利用好这些已有的技术将生产串接起来迈向虚拟生产。

  虚拟生产即依靠信息的传送,用虚拟的设备把上下游价值链中看得见的生产设备组织起来,实现高度的灵活生产。

  比如在软件供应领域,企业可把一个订单分解成为若干个小模块,分包给不同的合作伙伴,最后组合成为一个产品,当另一个订单需要不同的产品时,它立马又可以将各种小模块进行灵活组合,形成新的产品。未来的工业生产也是这样,企业可能有很多生产 插头 和 接口 ,不同的组合就能生产不同的产品。赫尔贝格说。

  相关阅读:互联网浪潮推动工业4.0兴起

  进入21世纪以来,制造业面临着全球产业结构调整带来的新机遇和挑战。特别是2008年国际金融危机之后,世界各国为了寻找促进经济增长的新出路,开始重新重视制造业,欧盟整体上开始加大对制造业科技创新的扶持力度,美国国家科学技术委员会于2012年2月正式发布了《先进制造业国家战略计划》,德国政府在2013年4月推出了《德国工业4.0战略》,英国政府科技办公室在2013年10月推出了《英国工业2050战略》。中国也在2014年提出了中国制造2025,旨在推动国内传统产业技术改造,化解过剩产能,促进工业化和信息化深度融合。

  在信息技术驱动的智能化和自动化发展下,传统制造业的生产模式和用户需求都在发生着颠覆性的变化,特别是对于中国等新兴市场传统高人力成本、低附加值的制造业企业而言,竞争更加激烈,在这种情况下,工业4.0或者说第四次工业革命的到来,对于制造业企业而言是一次重大的发展机遇和挑战。

  鉴于此背景,清科研究中心特推出《2016年中国工业4.0海外并购与投资专题报告》,从工业4.0概念切入,剖析各国在工业4.0领域的发展基本路线;同时分析工业4.0在中国本土化中国制造2025的基本状况,着重解析中国企业在工业4.0的环境下海外投资并购趋势及VC/PE机构参与的机会及方法,并从不同地区中甄选工业4.0案例进行分析,最后提出中国企业工业4.0海外并购中还存在的难点及未来机遇展望,以期为VC/PE机构及企业参与工业4.0发展大潮提供借鉴。

  工业4.0(Industry 4.0、Industrie 4.0),或称第四次工业革命(Fourth industrial revolution)、生产力4.0,是一个德国政府于2013年汉诺威工业博览会提出的高科技计划,由德国联邦教育及研究部和联邦经济及科技部联合资助,用来提升制造业的电脑化、数字化、与智能化。工业4.0自从被德国提出来以后就迅速火遍全球。本质上看,与前三次工业革命相比,工业4.0的进步在于利用互联网激活了传统工业过程,使工厂设备能说话、能思考,同时实现三大功能:较大程度地降低制造业对劳动力的依赖、较大程度满足用户个性化需求,将流通成本降到较低。

  工业4.0的发展源于信息革命对现有制造业生产体系带来的巨大改变,制造业行业发生巨大的变化,用户对个性化定制和结果的关注度越来越明显,手机带来的智能硬件越来越随处可见,大到汽车,小到灯泡,传感器和互联互动都是的产品更加聪明,企业销售的不再是产品,而是结合了产品和服务的成果,硬件企业与软件企业、传统制造业企业和IT企业的差别变得越来越小。制造业经历着用户需求、产品性、生态系统和流通模式四个方面的变化,曾经用户和生产方之间的信息壁垒被更大程度的消除,传统大企业深知国家积累的商业竞争壁垒被打破,生产商与销售商之间的界限更加模糊,这些驱动着日益式微的传统制造业进行自身变革,以适应日益变化的市场需求。

工业4.0工厂

  2008年的金融危机给发达国家带来巨大的冲击,大量企业倒闭,工人失业,但是金融危机也同样让欧美等发达国家重新认识到实体经济尤其是制造业的重要性,特别是在中国、印度等发展中国家对中低端甚至部分高端领域制造业市场强力争夺的情况下,发达国家急需重塑国家制造业。工业4.0的到来对于发达国家和新兴国家而言,都是一次蛋糕重新分配的机遇。

  美国总统科技顾问委员会PCAST于2011年、2012年先后提出《保障美国在先进制造业的领导地位》以及《获取先进制造业国内竞争优势》,同时2011年6月24日,美国总统奥巴马正式宣布了一项超过5亿美元的先进制造业伙伴关系计划(AMP),以期通过政府、高校及企业的合作来强化美国制造业。到了2014年10月,该委员会又发布了《振兴美国先进制造业》,该报告俗称AMP2.0。国在前后两份AMP制造业报告中,都明确提出了加强先进制造布局的理由,那就是通过规划系列先进制造伙伴计划,保障美国在未来的全球竞争力。

  德国信息化战略的核心与制造业深度融合启动在1997年,从建设网络工厂开始(工厂有IP地址),到2001年E-工业服务(在规定时间远程对设备进行维护);2009年的自组织生产(对设备状态进行监控,由机器决定何时对设备进行服务);到2014年的工业4.0(从管理者驾驶舱、产品的虚拟设计、虚拟生产、并行混合工程,从设计、模块到车间的整体云控制平台建设),德国工业信息化经过近20年的努力和持续的渐进式创新,建立了一套不断完善的工业互联网体系。

  中国制造2025是中国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领,中国制造2025这一概念自从2014年12月被首次提出以来,并于2015年5月由中华人民共和国国务院正式公布。根据计划,预计到2025年,中国将达成从制造大国变身为制造强国的目标,而到2035年,中国的制造业将达成赶超德国和日本的目标。

  除了国家外,许多企业也提出了针对性的工业4.0方案。通用电气在2012年12月正式提出了工业互联网的概念;西门子得益于德国政府的主推,在智能制造领域先试先行,已经建立了一批数字工厂;在日本企业界,三菱电机等约30家日本企业组建联盟产业价值链主导权(Industrial Value Chain Initiative,简称:IVI),共同探讨工厂互联的技术标准化。

  2016年第一季度发生海外并购合计41起,涉及交易金额349.24亿元,其中工业4.0类并购发生案例7起,涉及交易金额181.18亿元。

  但在进行中的69起海外并购中33起属于工业4.0并购,涉及金额高达1,311.27亿元,涉及的大额并购案包括海航集团拟60亿美元收购美国IT集团英迈,青岛海尔拟54亿美元收购通用电气家电业务,中联重科拟33亿美元收购美国机械巨头特雷克斯,北京控股拟14.37亿元收购德国垃圾能源公司EEW,中国化工9亿欧元收购全球塑料机械巨头克劳斯玛菲,从进行中案例来看,未来中国企业的工业4.0海外并购还存在这巨大的增长潜力。

  从地域来分析,德国成为中国工业4.0海外并购的最热门区域,根据最新数据,2016年上半年,中国企业在德工业4.0的并购金额约57亿欧元,其中完成在德工业4.0企业并购4起,涉及交易金额11.84亿欧元,中国化工收购克劳斯玛菲收购金额最高,达9.25亿欧元。目前尚在进行中的在德工业4.0企业并购有9起,合计交易金额45.10亿欧元。

  正如《中国制造2025》所述,未来无论是成套的制造装备、机器人、数控机床、自动化生产线、数字工厂,需求都将成倍增长,同时传感器、只能测量仪表、工业控制系统、伺服电机及驱动器和减速器等智能核心装置也面临突破。思路特咨询公司的报告中显示,未来5年德国企业在工业4.0解决方案上的投资将占其所有资本投资的50%以上,预计到2020年,德国公司每年的投资将高达400亿欧元,物联网/务联网每年将平均贡献高达2~3个百分点的额外收入。在中国市场上,我们预计未来十年全套的智能化、工业自动化等各产业链智能升级的市场规模有望达万亿。

  工业4.0不是某个行业的发展方向,而是关系到国家兴衰的战略,各级政府也都针对工业4.0及企业海外收购提出鼓励性政策,同时资本市场和贸易市场都已经对工业4.0企业带来了正向的反馈,这些未来都将大大推动中国制造业企业的转型升级。在经济低迷的情形之下,全球较低的融资成本和企业估值也给寻求快速成长的中国企业带来了更多的优质标的,未来工中国企业工业4.0海外并购预计将更加频繁。

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