在寶馬工廠,流暢的信息溝通和機器合作,使其每道生產工序都能在58秒內完成。
在離寶馬總部工廠約10公里的MAN工廠,其更多通過人機協作開展生產。
南方日報特派記者 胡智勇 張培發 劉嘉麟 藍志凌 發自德國慕尼黑、漢諾威
今天,全球最大的工業博覽會將在漢諾威登場,展覽將展出全球工業4.0的最新發展資訊。作為工業4.0的倡導者,德國認為當下的汽車制造領域是最接近工業4.0的前沿地帶。 為此,南方日報德國調研組在過去一周,先后走進位于慕尼黑的德國寶馬總部工廠和全球知名的重型卡車生產企業MAN公司,探尋大工業生產下無人制造工廠與小批量、多品種生產下的人機協作場景,并與德國學界專家研討工業4.0背后的信息體系。 漢諾威應用科技大學經濟學教授赫爾貝格認為,“工業4.0所需要的技術并不新,工業4.0更多是如何利用好這些已有的技術將生產串接起來邁向虛擬生產,實現高度靈活的生產。
預告
以寶馬總部工廠和MAN公司為代表的德國企業,讓我們見證了工業4.0前沿生產場景。 上周,南方日報德國調研組還走進了卡爾斯魯厄全球頂尖的機器人實驗室和弗勞恩霍夫協會,探尋德國工業4.0背后的支撐力量。敬請關注。
A.“無人化”工廠里的信息力量
沃爾夫斯堡的大眾汽車總部內,一大片綠地中,兩座七八層高的圓柱形建筑物尤其引人注目。這些透明的玻璃體“倉庫”內,一輛輛已被訂購的大眾汽車分格儲存。來取車的客戶只需輸入一個電子指令,“倉庫”內的大型機器手就緩緩伸起,準確地停在相應車前,伸出八爪魚般的“觸手”吸附著車軌,平穩地將車抽取出來降至底部,再通過內部隧道直接送達客戶跟前,整個過程不超過5分鐘。
這是大眾的智能車庫,整個終端取車過程已全部實現自動化。在這終端背后,是德國工業4.0應用最前沿的領域:汽車制造。從一片鋼板到最后整車下線,全部在信息化的控制下實現自動生產。
柏林時間4月21日中午,南方日報德國調研組走進位于慕尼黑奧林匹克體育場附近的寶馬總部工廠。在奧林區克體育公園內,各式花色錯落有致,游人如織,迸發出蓬勃生機。在這花園般景致圍繞下,寶馬工廠內卻是另一番景象。
走進三層樓高的噴涂車間內,只聞機器臂運動的轟鳴聲,卻罕見工人。當寶馬汽車外殼被送入噴涂車間,一臺臺“披”著銀灰色“衣服”的機器人臂開始忙碌起來。
靈活的一號機器臂滑動在軌道上,像一個紳士,用細細的“手指”打開左邊兩道車門,再穩穩地扶一下。相比人輕重不一的力度,它每次開門都相當柔和,力度控制得恰到好處,幾乎每一個車門打開角度都維持在45度左右。隨后,它往前滑行掀開車前蓋,轉了下“手腕”,開始進行360度的噴涂。
就在車門被打開的同時,接到指令的二號和三號機器臂開始進行兩邊的車框噴涂。整個過程,靈活的機器臂就如跳舞一般自帶韻律。噴涂完成,二號機器臂隨即將車門關上?!芭九尽眱陕暫螅囕v迅速被送往下一個環節,三個機器臂優雅地轉了轉“頭”,安靜地縮回至工位上,等待下一輛車的到來。
在寶馬工廠里,這樣的“小團隊”合作是每道自動化工序的常態。裝配車間內,安裝在車間面板上的幾個攝像頭猶如人的“眼睛”,正等待寶馬車架的到來。在機器臂安裝車身鈑金塊前,每只“眼睛”都會在自己的“崗位”上,對每塊鈑金塊進行“體檢”,收集好數據,并即時傳送至后臺進行儲存。隨后,一旁的機器臂將“體檢”完的鈑金塊安置到位,并撤走自己的機器。幾乎同時,另外兩臺機器臂立刻跟上,將這一鈑金牢牢焊接到車身中。
流暢的信息溝通和機器合作,使寶馬汽車的每一道生產工序都保證在58秒內完成。也因此,在寶馬工廠內,“平均58秒就能生產一輛車。”負責接待的寶馬負責人介紹。
B.地球“賽博坦”里的人機協作
當寶馬全面實現自動化的時候,在德國企業中,這種模式是不是全部實現了應用?就在離寶馬總部工廠約10公里的MAN公司,調研組看到,這里并非如寶馬一樣全面推進自動化,他們更多是通過人機協作開展生產。
MAN公司是世界上最著名的重型卡車生產企業之一,是世界500強公司,現在已經被大眾集團收購,成為其旗下成員之一。在它位于慕尼黑的廠區,主要生產TG系列重型卡車,在這里可以實現重型卡車的“全過程生產”。有不少人將這里戲稱為地球的“賽博坦”,專門批量生產變形金剛“擎天柱”。
走進MAN工廠,在一輛“擎天柱”正在裝配的底盤前,根據訂單的特殊需求,幾名工人正在裝配螺絲?!霸谶@個工位,當擰螺絲的機器手來到四個特殊螺絲位之后,要由工人在后方按下控制鈕進行安裝?!睅ьI調研組參觀的員工Matthias Lessel說,這個環節中,工人指引機器手正確落位后,再控制機器人迅速上螺絲,保證了這道工序的快速完成。
他介紹,這里的工人都是熟手,再加上機器人的應用,所以每個環節,他們都能夠設定最優時間,比如這個環節設定2分鐘內完成,然后搬運機器人就會根據工廠早已設定好的程序走向下一個工位,進行下一環節的操作。
這只是MAN工廠人機協作的一角。雖然并沒有如寶馬一樣實現全面自動化生產,但MAN工廠仍然很好地將人機協作在工業生產過程中進行了應用。Matthias Lessel說,首先,搬運機器人減輕了工人定時搬運之苦,減低了在這個環節所造成的時間與人力的浪費。其次,卡車上共性的東西他們早已通過自動化生產線上的機器人進行裝配。最終,涉及到不同型號的重卡個性化的裝配件,才是由工人進行裝配。
為何MAN工廠不采取全面自動化?Matthias Lessel告訴記者,他們每天最多生產約200輛重卡,并非像大眾一樣每天有上千輛車下線,且他們的產品有強烈的個性化色彩,為了達到生產效率與控制成本的平衡,他們并沒有在生產線全面應用機器人生產。
Matthias Lessel進一步解釋,不同型號的重卡部件安裝都有其特殊性,他們每天的產量并不高,如果全面自動化,前期的投入會很高,對于他們這樣非大批量生產的企業來說,投入產出比并不劃算。故他們更多的還是通過人與機器的協作實現互補,既保證生產效率,又最大限度地減輕成本。
C.信息技術串接起來的虛擬生產
無論是寶馬總部工廠大規模無人化工廠,還是MAN公司的人機合作的工廠,這種基于信息化的技術此前在德國各類企業中已有廣泛應用。南方日報德國調研組在走訪的過程中,無論是德國企業一線從業者,抑或德國研發人員、經濟學者均認為,工業4.0并不是一項新鮮技術,也并非政府倡導后才熱起來的應用。
漢諾威應用科技大學經濟學教授赫爾貝格曾擔任格戴姆勒·克萊斯勒股份公司高級經理,在奔馳公司負責信息化應用,也多次為中國企業提供信息化培訓。他說,現在各種概念層出不窮,但各說各話,容易造成迷失。比如很多人認為智能手機有“腦袋”,但實際上其智慧并不是來自手機本身,而是依靠其背后強大的信息體系支撐。
回到當下熱議的工業4.0,不久前該大學曾面向漢諾威地區做過一項專題調查,結果顯示大企業離工業4.0比較近,而大多數的中小企業離工業4.0比較遠。“這是不是反映了真實情況呢?“赫爾貝格說,調查進一步追問就發現,實際上很多企業都在做虛擬網絡,這本身就是工業4.0的一部分,只是他們沒有意識到而已。當地有一家做金屬加工的公司在天津設立了工廠,他們通過信息技術,把實時采集到數據從天津直接發回德國總部,這本身就是一種工業4.0應用。
“工業4.0所需要的技術并不新。”赫爾貝格說。比如數據庫的概念在40年前就已經有了,ERP也是每家中國企業都知道的技術,各種電腦控制和輔助的生產、設計技術也非常成熟?!耙虼耍I4.0更多是如何利用好這些已有的技術將生產串接起來邁向虛擬生產?!?BR> 所謂虛擬生產,是指依靠信息的傳送,用虛擬的設備把上下游價值鏈中看得見的生產設備組織起來,實現高度地靈活生產。這種形式以前更多應用于服務性行業,如今開始向生產領域延伸。比如在軟件供應領域,企業可把一個訂單分解成為若干個小模塊,分包給不同的合作伙伴,最后組合成為一個產品,當另一個訂單需要不同的產品時,它立馬又可以將各種小模塊進行靈活組合,形成新的產品。“未來的工業生產也是這樣,企業可能有很多生產‘插頭’和‘接口’,不同的組合就能生產不同的產品?!焙諣栘惛裾f。
赫爾貝格進一步強調,不要以為一個工廠里,工人拿著平板終端或者手機進行對話,就是工業4.0,這是非常錯誤的概念。實際上,工業4.0的一步步發展之后的綜合效果。至于究竟要不要實施工業4.0,或者要從哪一個環節做起,更多應該取決于整體的效益。他之前在奔馳公司工作,也曾試圖用幾十萬歐元來推動生產環節的信息采集和串接,但最后公司并沒有批準這個項目,一個重要的原因是沒有效益,或者說投入產出比達不到要求?!耙虼似髽I必須結合自身的實際來做出自己的選擇?!?/P>
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