【壓縮機網(wǎng)】《中國制造2025》發(fā)布近一年來(lái)，概念層面可謂異彩紛呈，從工業(yè)4.0、工業(yè)信息化到智能制造、無(wú)人工廠(chǎng)，目前更延伸到無(wú)人駕駛汽車(chē)、無(wú)人駕駛船舶、無(wú)人化醫療裝備等熱門(mén)領(lǐng)域，似乎工業(yè)智能化、無(wú)人化時(shí)代近在眼前。

　　華為科技創(chuàng )始人任正非對此所做的判斷很客觀(guān)，他認為，這是人工智能時(shí)代，s*先要強調工業(yè)自動(dòng)化；工業(yè)自動(dòng)化以后，才可能走進(jìn)信息化；只有信息化后，才能智能化。中國工業(yè)現在還沒(méi)有走完自動(dòng)化，還有很多工業(yè)連半自動(dòng)化都做不到。

　　因而，探究工業(yè)4.0、工業(yè)無(wú)人化之前，有必要了解相關(guān)概念的歷史淵源、技術(shù)本源和經(jīng)濟意義。

　　自動(dòng)化是智能化的前奏

　　20世紀80年代，美國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正擔心會(huì )被日本競爭者擊垮。在底特律，很多人展望以“熄燈式生產(chǎn)”打敗對手。“熄燈式生產(chǎn)”就是工廠(chǎng)高度自動(dòng)化，燈關(guān)著(zhù)，機器人自己在制造汽車(chē)。當時(shí)，這種想法是不切實(shí)際的，日本車(chē)企當年的競爭優(yōu)勢也不在于自動(dòng)化生產(chǎn)，而在于“精益生產(chǎn)”技術(shù)，而精益生產(chǎn)在大多數情況下要依賴(lài)人力。

　　現今，自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)使“熄燈式生產(chǎn)”逐漸變成現實(shí)。日本機器人制造商發(fā)那科（FANUC）已能將其部分生產(chǎn)線(xiàn)置于無(wú)人值守的環(huán)境中，自動(dòng)運行數周不出狀況。

　　德國大眾旨在稱(chēng)雄q*，這家汽車(chē)工業(yè)集團制定了新的生產(chǎn)戰略：模塊化橫向矩。大眾汽車(chē)想借助這一全新的工藝，在同一條生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)所有型號的車(chē)。這一工藝z*終將使大眾在世界各地的工廠(chǎng)因地制宜，生產(chǎn)出當地市場(chǎng)所需的任何車(chē)型。

　　很多年前，錢(qián)學(xué)森曾說(shuō)過(guò)：“只要自動(dòng)控制做好了，即使元器件差一點(diǎn)，導彈也能打上天。”

　　現今，自動(dòng)化將在很大程度上模仿人的智能，機器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海洋開(kāi)發(fā)和宇宙探測等領(lǐng)域得到應用，專(zhuān)家系統在醫療診斷、地質(zhì)勘探等方面取得顯著(zhù)效果。工廠(chǎng)自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化和農業(yè)自動(dòng)化將成為新技術(shù)革命的重要內容，并得到迅速發(fā)展。

　　從整體上看，中國傳統產(chǎn)業(yè)在技術(shù)裝備、能源和原材料消耗、產(chǎn)品品質(zhì)和管理水平等方面與工業(yè)強國相比仍有很大差距，尤其是技術(shù)裝備（比如高端數控機床）的差距有擴大趨勢。大范圍設備更新，國家承受不了；維持設備現狀，則后果不堪設想，唯有應用自動(dòng)化技術(shù)改造傳統產(chǎn)業(yè)，才能z*有效地提高企業(yè)素質(zhì)。

　　日本和德國的經(jīng)濟起飛，就是從這里開(kāi)始的。1986年之前，美國對自動(dòng)化技術(shù)的應用不夠重視，以至于在汽車(chē)、機械、原材料工業(yè)、計算機、電子元器件等傳統行業(yè)完全喪失優(yōu)勢地位。后來(lái)美國急起直追，高度重視工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，用自動(dòng)化技術(shù)改造傳統產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)生了巨大效益。

　　中國各個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化現狀遠遠落后于工業(yè)強國。對于任何一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有強大、先進(jìn)的自動(dòng)化系統的支持，其產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量都難以達到世界水平。比如焊接工序，由人工操作的質(zhì)量不易控制，僅憑外觀(guān)也看不出質(zhì)量好壞。如果由工業(yè)機器人來(lái)操作，各個(gè)工藝細節都能標準化，焊接質(zhì)量、效率都會(huì )更高。

　　這就是為什么即使中國經(jīng)濟增速出現下滑，中國國內市場(chǎng)，尤其是制造業(yè)領(lǐng)域，對于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的需求有增無(wú)減。自動(dòng)化技術(shù)能給“中國制造”補鈣，助推中國產(chǎn)業(yè)振興。

　　人工智能與無(wú)人工廠(chǎng)

　　無(wú)人工廠(chǎng)是自動(dòng)化技術(shù)全面升級跨越的結果，其基本特征就是全部生產(chǎn)活動(dòng)由電子計算機進(jìn)行控制，生產(chǎn)第一線(xiàn)配有機器人而無(wú)需配備工人。

　　世界上第一座實(shí)驗用的無(wú)人工廠(chǎng)在日本筑波科學(xué)城，建成于1984年4月。日本比較缺少人力，因而很早開(kāi)始重視機器，率先建造了可以提高生產(chǎn)效率的無(wú)人工廠(chǎng)。

　　在運用了人工智能的無(wú)人工廠(chǎng)中，所有工作都是由計算機控制的機器人、數控機床、無(wú)人運輸小車(chē)和自動(dòng)化倉庫來(lái)實(shí)現的，人不直接參加工作。工人成了“指揮員”和“醫生”，白天，工廠(chǎng)內只有少數工作人員做一些核查，修改一些指令；夜里，只留兩三名監視員。

　　現今，無(wú)人工廠(chǎng)在汽車(chē)及飛機制造等領(lǐng)域已相當普及。這些生產(chǎn)線(xiàn)幾乎都是機器人在操作，人在旁邊起輔助作用。

　　不過(guò)，將人工智能真正轉化為工業(yè)應用并非易事，這是一個(gè)繁雜的系統工程。無(wú)人工廠(chǎng)要突破很多關(guān)鍵性技術(shù)，包括柔性化的生產(chǎn)技術(shù)、工業(yè)機器人的控制技術(shù)、整體安全和監控的技術(shù)、所有機器系統安全的監控等。每個(gè)機器人的狀態(tài)、每個(gè)儀器的狀態(tài)，有什么問(wèn)題都要提前預警。

　　無(wú)人工廠(chǎng)中的核心裝備是工業(yè)機器人，經(jīng)歷近半個(gè)世紀的迅速發(fā)展，機器人技術(shù)日趨成熟，已在諸多工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應用，諸如汽車(chē)制造、機械制造、電子器件、集成電路、塑料加工等較大規模生產(chǎn)企業(yè)都涉及工業(yè)機器人的應用。

　　工業(yè)機器人及其他自動(dòng)化技術(shù)代表工業(yè)自動(dòng)化的高階應用，而z*終實(shí)現工業(yè)智能化、無(wú)人化，還有很長(cháng)一段距離。

　　工業(yè)價(jià)值鏈的系統整合是工業(yè)無(wú)人化的關(guān)鍵。工業(yè)價(jià)值鏈主要包括產(chǎn)品設計、生產(chǎn)規劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)執行和服務(wù)等幾個(gè)部分，以前這些都是單獨實(shí)施的。如今，各種新技術(shù)把這些獨立的部分整合起來(lái)。制造業(yè)的未來(lái)在于，從這些技術(shù)當中找到z*佳結合點(diǎn)，并學(xué)會(huì )將它們作為一個(gè)完整系統運用起來(lái)。這樣就能獲得整合系統的整體優(yōu)勢，從而推動(dòng)制造效率的大幅提升。

　　要做到這一點(diǎn)，需要制造廠(chǎng)商把手頭的所有高科技工具匯合起來(lái)，這非?？简灳C合技術(shù)能力。

　　從“智眼”到“智人”

　　如果說(shuō)工業(yè)無(wú)人化的關(guān)鍵在于工業(yè)價(jià)值鏈的系統整合，在于智能制造，那么智能制造的核心就是從“智眼”到“智人”。

　　未來(lái)制造業(yè)必定向著(zhù)越來(lái)越精致化、人性化、個(gè)性化的方向發(fā)展，必定要走向無(wú)人生產(chǎn)、靈動(dòng)制造之路。這都要靠智能制造來(lái)實(shí)現，其核心競爭力比的是“快速和精準”。智能制造核心是“智”，就是信息獲取的快和準、信息處理的快和準。如同武功高手之間的對決，拼的是“手眼身法步”，而“眼力”和“招法”是核心關(guān)鍵。

　　工業(yè)價(jià)值鏈的系統整合，需要視覺(jué)與圖像技術(shù)相結合，就是給工業(yè)設備安裝一雙超級“智眼”。未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)將以“智眼”為核心，裝備在千千萬(wàn)萬(wàn)、形形色色的設備上，指揮各種各樣的“手、腳、身體”動(dòng)作，實(shí)現“深度感知、智慧決策、自動(dòng)執行”，成為“智人”。

　　設想一下，在一個(gè)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)車(chē)間，各種芯片和元器件的尺寸已經(jīng)從幾毫米幾十毫米縮小到幾微米幾十微米，元器件的焊接和組裝在視覺(jué)系統的引導下由機器人進(jìn)行精密操作，由于器件的尺寸和質(zhì)量都減小了幾百倍，裝配速度大幅提高，每秒鐘可以完成上百次動(dòng)作，生產(chǎn)效率提高了百倍。

　　視覺(jué)系統實(shí)現多角度立體成像，大范圍毫米級成像和超精密微米級成像相結合，整個(gè)系統同時(shí)獲取的圖像信息都可以實(shí)時(shí)處理，并綜合完成目標定位，精確測量，發(fā)出精確動(dòng)作指令。一旦某個(gè)產(chǎn)品的一個(gè)焊點(diǎn)出現問(wèn)題了，比如合格焊接面積2微米，實(shí)際只達到了0.85微米，這將導致信號傳輸的阻抗增大而使工作頻率達不到正常范圍，視覺(jué)系統立即導引檢驗機器人，剔除廢品至分支工序進(jìn)行修復。組裝車(chē)間各個(gè)成像單元監控各種環(huán)境指標，并把全部圖像數據和其他數據綜合到中央信息服務(wù)器。問(wèn)題找到了，立即進(jìn)行故障隱患排除，系統飛速運轉如常。

　　智能制造需要“快速和精準”的視覺(jué)成像，實(shí)現智能識別、智能測量、智能檢測和智能互聯(lián)。

　　智能識別是為下一步操作找到目標，目標識別要從大量信息中找到關(guān)鍵特征，需要把海量信息快速收斂，其智能程度要求高，準確度和可靠度是關(guān)鍵，這取決于智能測量的精準度。在測量的基礎上完成。

　　智能檢測，根據測量結果和目標之間的偏離度，判斷合格與否，但是檢測往往不是單一指標的結果比較，需要多信息多指標綜合分析判斷。

　　智能互聯(lián)，或者說(shuō)萬(wàn)物互聯(lián)（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)），是基于大數據而來(lái)的。數據互聯(lián)就像人的大腦神經(jīng)元，當信息和節點(diǎn)超過(guò)一定數量，就能產(chǎn)生自主學(xué)習、自主創(chuàng )造能力。工業(yè)大數據很大一部分源于視覺(jué)成像，當圖像的海量數據在多節點(diǎn)采集互聯(lián)，同時(shí)將人員、設備、生產(chǎn)物資、環(huán)境、工藝等數據互聯(lián)，就會(huì )衍生出深度學(xué)習、智能優(yōu)化、智能預測等創(chuàng )新能力，顯示出大數據和智能制造的真正威力。

　　低成本的產(chǎn)品定制化

　　德國產(chǎn)業(yè)界將200年工業(yè)革命的歷史進(jìn)程劃分為四個(gè)階段：以蒸汽機為標志的機械化工業(yè)革命1.0，使人的體力被解放和大幅提升；以電力為標志的電氣化工業(yè)革命2.0實(shí)現了大規模流水線(xiàn)作業(yè)，開(kāi)創(chuàng )了產(chǎn)品批量標準化生產(chǎn)的新模式；以微電子和計算機為標志的自動(dòng)化工業(yè)革命3.0實(shí)現了程序化自動(dòng)化生產(chǎn)，不但解放了體力勞動(dòng)，還部分接管了腦力勞動(dòng)，工業(yè)邁入少人化；工業(yè)4.0則是向兩大方向深度推進(jìn)，產(chǎn)品端是定制化，制造端是智能化、無(wú)人化。

　　不要簡(jiǎn)單以為在生產(chǎn)車(chē)間內用一款機器人代替車(chē)間工人的流水化操作就是智能工廠(chǎng)，或是工業(yè)無(wú)人化。

　　真正的智能制造和工業(yè)無(wú)人化遠遠不止如此。它們是制造企業(yè)從單一產(chǎn)品制造向智能制造生態(tài)系統構建、向產(chǎn)品加服務(wù)轉型的探索。通過(guò)智能化、無(wú)人化改造，客戶(hù)個(gè)性化產(chǎn)品單個(gè)生產(chǎn)的費用可以變得和大批量生產(chǎn)的費用一樣。

　　將傳統工業(yè)生產(chǎn)與現代信息技術(shù)相結合的高級階段，是在未來(lái)工廠(chǎng)中每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節清晰可見(jiàn)、高度透明，整個(gè)車(chē)間悄然高效地運轉的，工業(yè)機器人與其他自動(dòng)化設備不僅彼此協(xié)作，還與遍布q*的員工、客戶(hù)以及智能分析動(dòng)態(tài)系統進(jìn)行協(xié)作。

　　信息技術(shù)的改造已經(jīng)實(shí)現了產(chǎn)品的智能制造，更大的變化是生產(chǎn)組織方式：通過(guò)對客戶(hù)歷史采購量和中長(cháng)期需求等數據進(jìn)行分析，依據產(chǎn)出能力自主安排生產(chǎn)時(shí)間和數量，客戶(hù)經(jīng)理、操作工人以及原料供應商“串”在同一條信息鏈上。

　　未來(lái)的工廠(chǎng)即無(wú)人化的智能工廠(chǎng)，就是代表高效率的樂(lè )園：次品、停機、浪費和等待這些問(wèn)題統統不復存在。工廠(chǎng)經(jīng)理和CIO（s*席數據官）們齊心協(xié)力，確保數據和生產(chǎn)、IT和制造無(wú)縫結合起來(lái)，每個(gè)機器的每次轉動(dòng)、每個(gè)刀具的每次切割以及q*交付鏈上每個(gè)部件的每次運輸，都一覽無(wú)遺。

　　建立體系優(yōu)勢，應對國際挑戰

　　工業(yè)無(wú)人化實(shí)質(zhì)上是工業(yè)制造智能化、高端化的一個(gè)縮影，前提是工業(yè)自動(dòng)化的持續跨越升級。邁入工業(yè)4.0，先要經(jīng)歷2.0、2.5還有3.0之路。其間要思考，一個(gè)企業(yè)、一個(gè)團隊，能否掌握信息革命的這些工具，能否攻克工業(yè)革命的堡壘？

　　制造業(yè)經(jīng)過(guò)智能化改造之后，人員結構將會(huì )從原來(lái)的一線(xiàn)產(chǎn)業(yè)工人占主要比重的金字塔形，向中間的技術(shù)工人越來(lái)越多的倒梯形轉變。“無(wú)人工廠(chǎng)”也并非完全無(wú)人，而是追求一種人與機器之間的有機互動(dòng)與平衡。

　　近些年來(lái)，國內勞動(dòng)密集型的“萬(wàn)人工廠(chǎng)”越發(fā)逼近薄利甚至零利。企業(yè)和政府往往基于成本壓力，以“機器換人推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級”的角度去看待工業(yè)信息化和無(wú)人化。而真正應該深入思考的，是如何利用智能裝備來(lái)改變工藝生產(chǎn)流程，解決制造周期、成本以及整個(gè)工藝流程的問(wèn)題，讓產(chǎn)品更有競爭力，從而實(shí)現全體系的轉型升級。

　　制造業(yè)的轉型升級，除了國內高度關(guān)注的工業(yè)4.0或者是說(shuō)信息化和工業(yè)化深度融合之外，還有一個(gè)維度是q*化。

　　宏觀(guān)層面，政府正在推進(jìn)“走出去”戰略，鼓勵一些中國有優(yōu)勢的傳統制造業(yè)，把產(chǎn)能向海外轉移；微觀(guān)層面，國內大型制造業(yè)企業(yè)高度強調要打造成國際化公司。

　　可是信息化和工業(yè)化深度融合之后，必然會(huì )沖擊國內企業(yè)的q*化思維。工業(yè)4.0模式基本上可以做到無(wú)人化，工業(yè)無(wú)人化必將沖擊q*制造業(yè)格局。不管在美國、歐洲、中國或是東南亞、南亞國家都是一樣的，基于勞動(dòng)力成本的差距消失了，整個(gè)世界的制造業(yè)格局將被改寫(xiě)和刷新。

　　工業(yè)4.0或者中國制造2025，都會(huì )帶來(lái)一個(gè)新的“刷屏”時(shí)代。新形勢下，怎么促進(jìn)q*化，利用什么優(yōu)勢來(lái)實(shí)現q*化？

　　制造業(yè)的智能化改造已經(jīng)成為政府和企業(yè)家的共識。“機器換人”推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新升級、自動(dòng)化進(jìn)程，就必須在政策制定和實(shí)施過(guò)程中全面考慮到包括機器人技術(shù)發(fā)明家、企業(yè)創(chuàng )業(yè)家、產(chǎn)業(yè)資本家、應用先行者、基地服務(wù)員和產(chǎn)業(yè)組織者六大人群的實(shí)際需求。整合資源，在系統層次（系統框架、發(fā)展方向）上尋求創(chuàng )新突破。

　　面向智能制造的產(chǎn)業(yè)升級不是某項單一技術(shù)、甚至某個(gè)產(chǎn)業(yè)的升級，而是以新的運行方式和更緊密的產(chǎn)業(yè)互動(dòng)重塑整個(gè)工業(yè)體系。這個(gè)轉型升級不是升級幾條生產(chǎn)線(xiàn)、或是新一代產(chǎn)品設計這么簡(jiǎn)單。它對于從系統層次把握工業(yè)全局（即頂層設計）的能力提出了更高要求。而中國制造業(yè)未來(lái)的信息化、無(wú)人化轉型升級，在于營(yíng)造“全鏈條”生態(tài)環(huán)境和產(chǎn)業(yè)體系，建立體系優(yōu)勢，應對國際挑戰。

來(lái)源：中國工業(yè)評論