德國：人機領跑“工業4.0”

夏妍娜

“機器人Robot”最早源于捷克作家卡雷爾·查培克的劇本《羅薩姆的萬能機器人》。劇中，人造勞力Robot是一個具有人的外表、特征和功能的機器。其后，機器人成為科幻片中經久不衰的題材之一，那些寄托了人類意愿和情感的機器裝置，擁有人類智慧般的“智能”，能夠靠自身動力和控制能力實現各種功能和任務。現在，這種“虛擬”的場景正越來越多地出現在德國及世界的各個工廠中。

在德國，“人機協作”早已成為德國現代工廠生產發展的主流，不論是作為“領頭羊”的大型企業，還是甘當“隱形冠軍”的中小企業，都無一例外地乘上了“智能化”這輛超級快車，積極踐行著“工業4.0”。

大眾：與機器人“同事”

大眾汽車在德國被稱為“國民的汽車”，其受歡迎程度可見一斑。而在位于薩爾茨吉特的大眾汽車發動機制造廠，在對高低起伏中的機械手臂的驚鴻一瞥之后，我真正體會到，傳統也能跟上潮流。設備的先進程度和智能程度遠遠超乎我們的想象，透過機器的觸角，德國已將“工業4.0”的精髓，注入了制造業的每一方土地。

機器人這一工業科技時代“標志性硬件”的普及，使人工勞動力得到了極大的解放。在德國，平均每1萬名工人就擁有273臺機器人。工業機器人整合投入大規模生產線，讓大眾薩爾茨吉特工廠的員工們切實感受到了新工業革命吹來的春風。曾經，在生產發動機的過程中，工廠的員工必須辛苦地彎著腰，把電熱塞插進幾乎看不見的缸蓋鉆孔中。而現在，將電熱塞插入缸蓋鉆孔的任務被一排排整齊的六軸UR5輕型機器人接管了。憑借一套特殊設計的分離系統，UR5機器人能夠小心翼翼地抓取小巧的電熱塞，并將其放入人工難以達到的鉆孔中。然后，由一名員工負責固定電熱塞，并對缸蓋進行隔熱處理，為下一道工序做好準備。通過與充當助手的機器人進行直接緊密地合作，員工現在能夠以直立、健康的姿勢完成這些工作。同時，他們可以始終觀察這一過程，并在必要時迅速進行干預，確保生產順利進行。

一條條生產線旁，機器人們在專業而毫無怨言地忙碌著。一眼望去，整個車間只有寥寥數名工人，一個個小型“變形金剛”在富有節奏感的機械聲中大顯身手，恍如未來工廠。機器人的廣泛應用，幫助薩爾茨吉特工廠重置并優化了生產線，生產流程被切分成了許多非常細小的片段，每個片段都嚴格遵循既定的順序加工，片段之間用高精度的自動化傳動機制聯系起來，令其高度柔性化，縮短了交付時間，并促進了可持續性發展。機器人所主導的數據準確的批量生產，不僅讓制造成本得到有效降低，平均生產每臺發動機所消耗的能量和污染排放分別降低了67%和70%。

在參訪工廠的過程中，工廠的項目經理自豪地向我們介紹說：“我們利用了一種符合工效學的工作區布局，來擺脫公司所有崗位的員工所面臨的長期負擔。通過采用無需安全圍欄的機器人，員工們可以與機器人攜手合作。機器人成為生產制造助理，將員工從不符合工效學的工作中徹底解放出來。”

智能精密的自動化硬件設備不但大幅提升了工廠的生產效率，降低了生產能耗，還有效地改善了不符合人體工程學的生產流程。在我看來，先進的科學技術及其所迸發出的生產力，核心仍然是人，“工業4.0”并不是一味地追求自動化，排斥人參與生產的全過程。與之相反，未來的智能科技將著眼于更高層次的人機交互領域，根據人的心理、生理和身體結構，來融洽處理人、機械和環境的關系，讓科技硬件裝備為工作人員提供更好的支持，并利用加上綠色智能的手段和智能系統等新興技術，構建一個高效節能的、綠色環保的、環境舒適的人性化工廠。

庫卡機器人：人工智能不“高冷”

未來的工業生產中，智能化軟件和高性能生產硬件這兩大要素將完美匹配，實現真正的“軟硬兼備”。而工業機器人這一生產硬件在結合了工業軟件之后，將顯著提高生產效率和靈活性，使虛擬和現實的交互性不斷加強。也就是說，未來的工業機器人，將會變得越來越“聰明”。

在德國乃至歐洲的自動化領域內，庫卡機器人的市場占有率始終名列前茅。從第一臺純電動機器人發展到現在，庫卡的研發技術在同行中一直遙遙領先。從最早的專用控制系統，到后期使用工業PC作為控制系統，再到使用Windows作為人機互動界面，走在前列的始終是庫卡。因此，為了一睹這工業機器人行業佼佼者的風采，我們來到了位于奧格斯堡的庫卡機器人公司總部。

巨大的橙色字母“KUKA”佇立在公司總部大樓上，簡潔而又醒目。聆聽完接待人員精煉到位的介紹之后，我們在展示廳看到了一臺臺大小不一、形狀各異的工業機器人。純白的展示墻下，機器手臂泛著微微的金屬光澤，與冷光燈交相輝映。一位同行的客戶還半開玩笑地說，“真是第一次看到這么‘高冷的機器人呢。”不過，庫卡機器人干起活來可是一點都不“高冷”，它們可用于物料搬運、加工、堆垛、點焊和弧焊，在空間節省、成本效益、靈活精準和節能高效等方面能夠很好地滿足工業制造自動化的不同需求。如在庫卡機器人家族中最小的機器人：KR 5 R1400弧焊機器人，被譽為經濟型薄板焊接專家，它能以極高的連續軌跡提高精確性，迅速且有效地完成工作。

庫卡公司接待人員說：“我們的機器人年產量超過1.5萬臺，至今已在全球安裝了超過15萬臺工業機器人。雖然現階段，庫卡機器人仍主要集中于工業應用，但未來的技術發展趨勢必定將朝著智能化的方向發展。”在“工業4.0”之下，工業機器人將推動生產制造向靈活化和個性化方向轉型，高度靈活的全自動化生產要求機器人完全集成到生產流程中。

在集成化的工業時代，單個的工作組件或物理端口因為智能化互聯，將具有自我決策的能力，而人力將會被繼續概念化。人與機器、虛擬電子物理體系的分工將轉變為人類設計產品并決定產品規則和參數，機器、虛擬電子物理體系基于這些指令，觸發、比對路徑并選擇、優化生產。依此計劃，通過智能人機交互傳感器，人類可借助物聯網對工業機器人進行遠程管理。這種機器人還將具備生產間隙的“網絡喚醒模式”，以解決使用中的高能耗問題，從而促進制造業進行綠色升級。

現代科技給我們提供了無限的可能性。軟件的高速發展，硬件的不斷迭代，使得曾經以機器、設備、油脂和鋼屑等陳舊事物為代表的制造工業，轉而成為了與軟件、互聯網、機動性和云計算等新興事物接軌的摩登時代的產物。而在“工業4.0”的發展進程中，人所發揮的能動性可謂有增無減。

過去，人是機械的“服務者”，工作范圍被局限在某一區域，只能在轟鳴聲中呆板地進行高強度重復勞動；現在，人已經轉換成了機械的主控者、協調者，通過數據的可控性，以清醒的頭腦和眼光掌控生產全局。而不久的將來，生產需要人作為決策和優化過程中的執行者，我們會擁有專業的高級技能，并能靈活地適應生產結構調整和技術發展速度，能夠在一體化的生產過程中起到畫龍點睛的作用。

法國歷史學家雷蒙·阿隆在敘述當今機器人時代時說：“這些人工智能的建構，把之前存儲在人腦中的智能嵌入機器中，這在人類史上是重要的時刻。”德國工廠中“各顯身手”的機器人只是未來工廠的一個縮影，而“工業4.0”也只是未來工業一個起點。未來的世界，必定是人與機器協作創造出來的世界，我們用雙手創造價值的愉悅感，用智慧推動社會進步的使命感，將在數據與機器、虛擬與現實的交疊中，不斷地被放大。