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与“工业4.0”的零距离接触:德国经验告诉我们些什么-

2019-07-17 10:53编辑:admin人气:


这些天柏林正举办“2017亚太周”,期间有多个与创业创新有关的活动,颇受投资者瞩目。在亚太周的诸多论坛上,多个在中国国内时兴的话题轮番上阵:譬如智慧城市、人工智能(AI)、机器人、网络游戏,还有“工业4.0”。笔者挑出“工业4.0”的概念,并且零距离参观了位于德国柏林的智能生产实验室,借此分享参观心得,以飨读者。

弗劳恩霍夫(Fraunhofer)协会

本次“工业4.0”的展示由弗劳恩霍夫(Fraunhofer)协会举办。他们是德国也是欧洲最大的应用科学研究机构,成立于1949年3月26日,由德国科学家、发明家与企业家约瑟夫·弗劳恩霍夫的名字命名。该协会旗下下设80多个研究所,研究领域横跨通信技术、纳米科学、智能分析与集成电路等多个前沿科学领域。其总部位于慕尼黑,在亚洲有多个办公室,在中国仅在北京设有代表处。他们帮助企业开发新技术与新产品,与多个高等院校的教授与研究生合作项目,年经费逾10亿欧元,2/3来自企业和其他委托项目,1/3来自联邦州政府。

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图:位于德国柏林的弗劳恩霍夫智能制造实验室内景:汽车组装车间。

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图:位于德国柏林的弗劳恩霍夫智能制造实验室内景:3D打印自行车。

无疑,当人们一提起“工业4.0”,一定会想起制造业重镇德国;但他们不一定知道,德国的“工业4.0”前沿研究,就在弗劳恩霍夫协会。

工业4.0

很多人都在谈论这个概念,但并不是所有人知晓其中的本质为何。“工业4.0”,简而言之,即第四次工业革命,区别于蒸汽动力的第一次工业革命、电力生产的第二次工业革命和电脑应用的第三次工业革命,工厂的智能化生产是它的最大特点。

与“工业4.0”的零距离接触:德国经验告诉我们些什么?

可以想象吗?如果你家的吸尘器因为房子内部装修的问题总磨损某一个零件,或者在某一个地方需要特别的加固,安装在吸尘器上的感应器就会自动收集现场数据,通过网络将数据输送给工厂的机器,负责制造的机器在收到指令后与其他生产零件的机器沟通,在调整了参数之后,一台专门适合你家地形的吸尘器便可以制造出来了。也许在一周之内,你就收到了你专属的吸尘器了。在整个过程中,没有人员的参与,从提出要求到制造出符合条件的产品,全部由机器之间的互相沟通与协作完成。这就是“工业4.0”,很可能在不久的将来实现。中国政府正积极推动的“中国制造2025”,就是朝着这个方向在努力。

而“工业4.0”对整个供应链的影响,必将是革命性的。因为全球化的大发展,企业在全球采购原材料,确保最佳的性价比;在全球寻找生产区位,以使得劳动力、运输、生产成本与市场因素达成最佳匹配。现在的供应链竞争日趋激烈,“即时供货”(just-in-time)才能令企业在竞争中立于不败之地。不过这样的供应链环环相扣,也同时拥有着及其脆弱的结构。一旦发生不可预知的事件,比如2011年的日本“311”大地震,整个供应链会很快被波及,导致生产停滞,甚至无法恢复。与此同时,现存的供应链无法对客户的需求变化做出积极的应对。因为存在着“牛尾效应”(Bullwhip Effect),下游的一个很小的波动,会对上游的供应商带来巨大麻烦,调整的成本也是巨大的。在“工业4.0”的情境之下,客户的一个小需求,可以立即传递到与变化相对应的一环,而机器之间相互沟通与协作,能够随时做出调整而不影响原来的生产结构,实现自由度的最大化。

为什么机器之间可以快速沟通?是因为“云端”的存在。“云计算”成为可能,令所有的信息都可以储存在共有的云端,而供应链的每一步,都可以与共同的“云端”保持密切沟通,摒弃了以前制式化、程序化的操作方式。

而各个机器身上与云端沟通的“大脑”,就是一个叫做eGrain的微型芯片。对产品的第一代编码,是条形码取得成功的结果。条形码令产品相关的信息变得可读,并储存在电脑中,这样每一个产品就有了“身份证”。第二代的发展是RFID(射频识别)技术取得进步的结果。这个技术进步的关键是令产品可以无线识别,不再需要之前条形码的近距离光学扫描了。而eGrain就是更进一步的发展了。它的存在的最大特点是产品与产品之间可以相互沟通,装载它的产品或者机器部件可以定位自己并且主动发出信息,而其他部件上的eGrain在收到信息后经过计算,就可以调整下一步的动向。可以说,根据环境信息自动做出行动决定,是“工业4.0”的技术特征。

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图:产品识别的三代技术进步。讲者来自弗劳恩霍夫协会。

“工业4.0”令制造业重新回归德国?

十九世纪及以前的制造业,还处于手工作坊阶段。那时候虽然作坊可以根据客户的具体喜好生产个性化的产品,但产量及其匮乏。在上个世纪50年代以后,技术的进步使得规模生产成为可能,于是在标准化作业的条件下,人们可以享受到物质产品的丰富,但个性不足,产品与产品之间没有区别。1980年代以后,在规模化量产流行的同时,工业领域开始追求个性化设计与生产,譬如汽车组装流水线的灵活设计,可以随时组装不一样的产品。2000年以来,工业生产开始迈向区全球化、区域化与个性化的走向。

中国在改革开放之后,借着廉价劳动力的优势,积极吸引外资,逐步成长为“世界工厂”。放眼世界,“中国制造”的影子无处不在。不过在近些年来,由于中国最低工资标准的提升,一些劳动力密集的加工制造业开始外移,大量工厂迁向越南、缅甸、泰国和孟加拉国。一方面是工资的快速上涨令制造业成本大幅增加,另一方面是工厂普遍出现“用工荒”。很多人不再愿意走进珠三角的厂房,忍受恶劣的劳动条件和不理想的劳动报酬。这恰恰是经济学上的产业转移理论。制造业由西方国家转移到中国,再由中国转移至东南亚地区。

长期以来的制造业外移,在西方国家也产生了制造业空心化和工作职位流失的问题。美国总统特朗普的成功,就是受到大多数美国中部州的选民支持。而那些州,正是受到了制造业外移的打击最为严重。所以,特朗普一上来,就开始威胁汽车制造企业如丰田等,称如果其将汽车组装厂房迁移至邻国墨西哥,就会对其出口至美国的汽车惩罚性征收关税。这种“威胁”不仅令美墨两国关系紧张,而且引发对全球化、自由投资问题的担忧。

不过根据弗劳恩霍夫协会的说法,“工业4.0”可令制造业岗位重新回归德国。举例来说,运动鞋生产商Adidas早在2015年就开始在德国南部的巴伐利亚州安斯巴赫市(Ansbach)成立High Speed Factory (快速工厂),该工厂基本由机器人负责制造运动鞋,令很多鞋类制造商关闭了位于亚洲的厂房,而将目光重新投放回德国。据德国媒体的报道,整个生产车间占地4600平方米,在那里机器人可以24小时快速高效地完成工作。智能生产不仅令制造成本下降,而且可以在出厂产品上贴上“Made in Germany”的标签。如果在德国的实验成功,Adidas将会把厂房扩展至法国、英国与美国。有意见认为,这样的自动化工厂可以令德国制造业岗位增加,把就业机会带回来德国;不过,整个智能化生产的趋势,是机器取代人力劳动。所以,制造业回归无疑,但劳动力岗位是否增加,还真的有待进一步的观察。

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图:Adidas位于安斯巴赫市的机器人制鞋工厂:机器人装备了3D打印技术,生产的运动鞋完全符合客户的个人尺寸与需求。

“工业4.0”领域的中德合作

Adidas把自动制造运动鞋的工厂搬回了德国,那么作为全球运动鞋制造工厂的中国应该如何利用“工业4.0”的趋势,实现自我竞争力的转型升级呢?与德国在技术方面的紧密合作,无疑是目前中国从政府到民间的基本策略。师夷长技以自强,师夷长技以制夷。

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图:中德两国总理见证下签署合作协议。

2015年中国与德国签订“工业4.0”合作协议,成立“中德智能制造研究院”(SGIMRI)。合作计划由2016年开始至2021年止,合作的内容包括管理训练和策略发展,成立一家智能生产工厂,计划与设计、建设与管理一家展示中心,向私人企业与地方政府机构发展服务业。而此项合作的专业咨询机构正是弗劳恩霍夫协会。目前成功合作的项目代表,就是位于广东省揭阳市的“中德金属集团有限公司”。根据网页上的公司介绍,公司就是在为“一带一路”、“中国制造2025”,“集团面向全国,对标德国,布局欧洲”,“为中德(欧)高新技术合作产业新城投资、运营、管理等提供一体化解决方案。”建设中的“中德金属生态城”是两者之间的研究平台与合作中心。

前景与隐忧

“工业4.0”前景一切美好,不过也有一些棘手的问题。除却了技术条件有待测试成熟之外,大量的资本投资是“工业4.0”成功与否的关键。“工业4.0”需要大量IT技术的支援与投入,是绝对的资本密集型领域,这对众多的中小企业来说是天然的屏障。所以在一开始,很多中小企业就直接出局,因为或者投资无以为继,或者盈利效果成效不彰。另外一个巨大的隐忧绝对是网络安全问题。前一段时间席卷全球的“想哭”勒索病毒着实给大家上了一课。将来“工业4.0”所有沟通是通过云端与大数据处理完成的,一旦云端安全出了问题,其传染程度无异于“想哭”勒索病毒的升级版。所以说,网络安全方面的投入,也将成为真正实现“工业4.0”的又一个需要解决的问题。

(来源:未知)

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