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大众工业4.0工厂:3万台机器人 50秒造一辆车

导读: 记者实地探访斯洛伐克首都布拉迪斯拉发的大众工厂车间时所见到的基于工业4.0的现实生产方式,在这里,从大众途锐、奥迪A8直到保时捷卡宴的生产,都有机器人的身影参与其间。

一个小机器人“哼”着清脆的轻音乐从现场的工人边上“轻巧”地擦身而过,顺利地把几样汽车配件运送到了下一个工位。这并非著名科幻小说家艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov)描绘的未来场景,记者实地探访斯洛伐克首都布拉迪斯拉发的大众工厂车间时所见到的基于工业4.0的现实生产方式,在这里,从大众途锐、奥迪A8直到保时捷卡宴的生产,都有机器人的身影参与其间。

大众工业4.0工厂:3万台机器人 50秒造一辆车

大众的工业4.0尝试

2017年《财富》世界500强排行榜中大众汽车排名第6位。目前大众集团旗下有大众、奥迪、保时捷、兰博基尼、宾利、曼等 12 个品牌,在全球共有120 家工厂、拥有员工超过 62 万人,汽车年产量超过1000万辆。虽然此前经历了“柴油门”风波,但大众集团2016年不计特殊项目支出,集团盈利达到了146亿欧元,创历史纪录。大众仍不失为一艘全球汽车业的“航母”。

然而,面对汽车业激烈的竞争,尤其是来自于数字化、自动驾驶和电动汽车领域的严峻挑战,这艘“航母”也正在谋求主动变革。根据大众方面给记者最新提供的规划:到 2025 年,大众汽车集团所有的生产基地,包括在中国的生产工厂,都将实现数字化规划和网络无缝切换,从而保证自我控制、自我优化和可持续的生产。

“从技术层面讲,数字化涉及众多技术,如认知性计算和学习,人工智能、新技能和技术的掌握,以及机器自我优化和自我学习的相关过程。”大众汽车集团管理董事会成员、大众中国总裁兼CEO海兹曼在狼堡总部接受记者专访时说,数字化是一个总体的概念,深入一点,即是整个生产过程的数字化。所谓的工业 4.0 或者生产 4.0 概念,并不只局限在生产灵活性这一个环节,在产品研发、生产环节、物流环节、销售和售后服务,以及客户体验方面的改善、优化和提升等方面,都跟工业 4.0紧密相关。“有些技术要分步走,不可能一蹴而就地一夜之间实现,需要时间。”

大众工业4.0工厂:3万台机器人 50秒造一辆车

3万台工业机器人

大众集团总部所在地狼堡的大众车间装配线一角,一位一线德国女工和她的工友们正在安装仪表盘等汽车内部组件的流水线上忙碌,和她一起协同忙碌的还有她身边一只巨大的机器人手,机器人手熟门熟路地伸进车窗,短短几分钟里就行云流水般地将仪表盘安装妥当。在这里,有了机器人的辅助,工人完全可以停下来听会音乐,放松自己,甚至能和记者攀谈一会。

与以往机器和人分处彼此割裂的空间不同,智能机器人实现人类和机器直接同步合作将不再是奢望,背后是因为机器人可以对人的每一个手势都做出反应。大众汽车集团总部 IT 部门智能生产实验室正在为未来的汽车生产制定解决方案。其中一个项目就是智能机器人。人类和机器将首次可以真正携手合作。而之所以能实现这一点,是因为机器人拥有了识别和考量人类想法的能力。

目前,集团IT 部门智能生产实验室主任沃尔夫冈·哈肯贝格博士(Dr.Wolfgang Hackenberg)正带领他的团队与著名的人工智能研究中心——德国人工智能研究中心 (DFKI)的专家们共同研发这一技术。

哈肯贝格博士对记者解释,在此之前,人类和机器人的工作步骤或者工作空间必须是分开相互独立的,这并不是真正意义上的合作。而在智能生产实验室中,情况则完全不同。“我们通过软件将机器人和传感器整合,使人类和机器人能够避开危险,在同一个空间工作,甚至互相协作。如此,我们首次实现了人类与机器直接同步合作。”

另外,运用人体工程学原理,提高人类的体能效率这一此前的世界级难题也有望被攻克。对于工业机器人来说,这意味着巨大的节能潜力。大众汽车集团数字工厂工作组(Digital Factory Working Group)成员之一、能源效率团队负责人迪特尔·格克勒(Dieter Geckler)博士对记者说:“通常为了节省体能,举重运动员通过换脚的方式在开始举重前找到理想的平衡点。像举重运动员一样,机器人如果处于正确的位置,也能够节省大量的能源。”

但这款易于使用的软件还不是最终产品,位置优化只是第一步,团队目前正在研究机器人路径优化,以节省更多能源。该步骤将计算机器人最节能的动作。第三步也是最后一步,软件将能够优化机器人的加速度和速度。这个优化软件使机器人的位置,路径和速度最优化,将节省高达30%的能源,预计将于2018年开始投入使用。

大众工业4.0工厂:3万台机器人 50秒造一辆车

大众工厂

秒速造车

在大众的斯洛伐克工厂,目前生产(总装)3辆车仅需要2.5分钟,也就是说每辆车的生产时间为0.83分钟,约合50秒。生产汽车以秒计,真正地进入秒速造车阶段。但是在大众方面看来,这一效率仍然不够,他们的终极目标是要实现完全自主生产,所谓自主生产并不是指完全不需要人类,而是由人来告诉需要生产什么,随后由工厂里的机器人自行组合成生产线进行生产。

按照大众的构想,实现这种自主生产至少有两大关键:一是可以自行移动的生产机器人。二是一套基于大数据和AI处理技术的中枢神经系统。

在大众的SPL智能生产实验室,记者看到了这两个技术的雏形。自行移动机器人就是一个小车加上了两个机械臂,其通过激光雷达、3D深度摄像头来实现定位与导航功能,进而让它在工厂里自行移动。后者是一套能够追踪所有生产数据的超级系统,它能够分析出生产每一种车型需要哪种机器人与哪种部件,进而根据生产任务自行调配机器人和零部件,更重要的是,通过人工智能等技术的引入,其在组织生产环节的过程中还能自主学习,从而在下一次生产中不断优化生产流程,进一步提升生产效率。

在汽车组装生产线上,一名工人和一个机器人同坐在车身里就可以完成组装需要的各类操作。生产系统由一些具有社会性的机器运作,与“云端”平台自动连接,寻找能够解决不同问题的专家。专家则掌握着全套维修技术及虚拟工具。机器人自动整合所有信息以不断完善自己的性能。

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