工業4.0,德國中小企業如何跨過門檻

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關鍵詞:工業4.0 機器學習 物聯網 智能工廠

       以物聯網、大數據、機器學習、“數字化雙胞胎”、人工智能等技術為核心的工業4.0,如今已成為德國工業的最新名片。不僅西門子、博世等大企業傾力推動,不少科研實力并不雄厚的中小企業,也在各種支持下逐漸參與其中,以應對技術和市場的全新變革和挑戰。不過,由于在成本支出、經營理念、數據安全、人才建設等方面還存在諸多挑戰,許多德國企業對工業4.0的應用還在摸索中。
      在智能示范工廠里生產爆米花
      “阿歷克塞,開始分揀程序?!?br/>  隨著弗拉特博士一聲令下,眼前的人機交互界面應了一聲“OK”,機器便開始運轉。一大把摻雜著黑色測試物的玉米掉落到傳送帶上。幾秒鐘內,黑色測試物被全部分揀,只有合格的玉米進入后續爆米花生產。
      “玉米粒次品率等數據,會由玉米分揀系統自動提交給爆米花廠家,供其優化生產流程。整個爆米花生產過程除了語音喚醒‘阿歷克塞’,其他都由搭載了智能傳感器的機器來完成?!备ダ叵虮緢笥浾呓榻B。
      弗拉特是弗勞恩霍夫工業自動化應用中心智能傳感系統項目的負責人,而這一玉米分揀系統正出自該中心。
      這條玉米分揀系統是東威斯特法倫—利普智能工廠(簡稱OWL智能工廠)的10多條工業4.0示范線之一。OWL智能工廠由弗勞恩霍夫工業自動化應用中心和東威斯特法倫—利普應用科技大學聯合設立。該工廠目前不生產任何產品,而是一個展示工業4.0的示范平臺。
      白色半弧形的廠房,四面被大落地窗環繞,各式自動化機器整齊排列,一架黑色無人機掛在屋頂。弗拉特說,無人機可以在生產車間發揮“信使”功能,自動傳遞小型零件和檔案資料。
      在OWL智能工廠,工業4.0并非宏大敘事,而是一個個如玉米分揀系統一樣的具體案例,參觀者可以觀摩甚至親身體驗。
      穿戴好增強現實設備,眼前浮現出一個虛擬3D裝配線。參觀者只需根據屏幕上的指示,從不同的盒中取出部件,按圖示步驟組裝好元器件,放在檢測儀中,系統便會自動顯示是否合格。
      以上這一切并沒有真實發生,卻可以完全模擬生產線運行情況,并發現問題。在傳統工廠,無論設備調試還是樣品生產,都需要反復實操,花費大量時間和其他成本。如今,基于大數據以及軟件技術搭建的“數字化雙胞胎”,在設備投產前就能預先發現和解決問題。
      “有了這些應用,工廠可以更好了解生產情況和數據,及時分析改正錯誤,提高效率和品控,節省人力成本?!备ダ卣f。
      產官學全方位協力推進
      在《工業4.0:即將來襲的第四次工業革命》一書作者森德勒看來,工業4.0不僅僅是自動化,而是對產品研發、生產、銷售、服務等整條價值鏈實時管理,并從終端使用者的多元需求出發,反推至前述各個環節,創造成本可接受的個性化產品。
      以汽車為例,寶馬的電力輔助剎車系統部件由博世集團的6個工廠生產,然后在一個工廠組裝。借助工業4.0,寶馬可以隨時知道每一個零部件在供給鏈中所處的狀態,并根據消費端的數據調整庫存,提高交貨效率。
      推動工業4.0,實現對傳統工業生產、銷售和服務等環節的數字化和智能化變革,對企業的技術應用、軟硬件設備和專業人員提出了很高的要求。這與前三次工業革命以及過往一二百年間的價值鏈邏輯完全不同。博世、寶馬這樣的大企業可以做得很好,但對占德國企業總數99%的中小企業并非易事。OWL智能工廠建立的初衷,即是在工業4.0的實施過程中為中小企業提供測試環境,降低它們的試錯成本。
      OWL智能工廠只是“It's OWL”集群的一部分。這一集群由德國聯邦政府支持,北萊茵—威斯特法倫州政府牽頭,集合了東威斯特法倫—利普地區近200家制造企業、16個科研機構以及6所大學,是德國針對中小企業實施的最大的工業4.0計劃之一。
      與大企業的成套方案不同,“It's OWL”針對中小企業的不同需求,將大企業的成套方案拆解,將其中有用的部分重新開發組合。
      這些私人訂制方案非常具體,涉及的產業也五花八門。爆米花原料分揀和供給如何通過智能化實現加速,急救包安瓿瓶托架如何既防震又易拔取,如何收集印刷機膠輥磨損數據以便耗材數字化管理……很多不起眼的行業,都引入了工業4.0。從2012年至今,“It's OWL”已經完成47個研究計劃,向企業轉移項目171個,創造了7500個新增就業崗位。

    圖為德國鳳凰接觸器公司員工在生產線上進行零件組裝。鳳凰接觸器公司供圖

      這一過程并非無償提供,中小企業需要付費咨詢。但相比優化之后節約的成本,許多企業認為付出是值得的。
      “通過工業4.0技術幫助德國中小企業提高經濟效益,正是‘It's OWL’的作用?!备ダ卣f。
      “It's OWL”也僅僅是德國政府支持的數個工業4.0前沿集群中的一個。早在2013年,德國就將工業4.0納入《高技術戰略2020》,并形成由企業主導,政府、行業協會和研究機構共同參與,產官學相結合的工業4.0支持平臺。德國聯邦經濟部還在全德成立了25個工業4.0能力中心。全德在工業4.0領域的總投資,已從2013年的3.2億歐元上升到了2020年的26.2億歐元。
      工業4.0并非適合所有企業
      去年底,一則新聞引發了全球業界關注:阿迪達斯宣布將關閉其位于德國和美國的“高速工廠”,訂單重回亞洲人力代工廠,這距其開張不過三年。
      在“高速工廠”,顧客可以現場掃描足部模型、在跑步機錄入運動數據,借助機器人和4D打印,顧客5小時就能拿到量身打造的運動鞋。在過去,阿迪達斯一雙鞋從設計到上架需要18個月,其中75%的產品不到一年就開始打折。
      小規模訂制化生產,理論上更貼近需求,避免產品滯銷,一度被視為業界革命,然而事與愿違。雖然阿迪達斯沒有透露具體細節,但高昂的運維成本和有限的產品選擇,被認為是關廠主因。
      這也被媒體稱為德國第一個宣布失敗的工業4.0案例。事實上,類似的失敗案例已有不少。根據“It's OWL”的統計,在其171個企業轉移項目中,有3/4企業表示滿意,這也意味著25%的工業4.0改造方案沒有達到預期效果。
      “It's OWL”所在的東威斯特法倫—利普地區,是德國乃至歐洲制造業最發達的地區之一,在機械、電氣、電子以及汽車領域擁有400多家企業,年產值170億歐元,其中不乏行業引領者和隱形冠軍。
      即便制造能力雄厚、上下游配套便利、技術創新水平領先,該地區實行智能化生產也并非總是成功。這也反映出德國工業4.0遭遇的瓶頸,這一工業升級計劃并非適合所有企業和行業。
      在成本支出、經營理念、數據安全、人才建設等方面,諸多問題有待解決,許多企業也因此仍在觀望。
      “如今無論供貨商和顧客,都要求相關的數據支撐。許多公司其實是在數字化大潮中被動接受了工業4.0?!钡聡P凰接觸器公司負責企業傳播的工作人員安德雷·科勒告訴本報記者:“我們目前最大的挑戰是缺少專業人才?!?br/>  根據德國聯邦外貿與投資署工業4.0領域專家夏爾瑪統計,約有30%的德國中小企業在工業4.0升級時感到力不從心,其經濟實力無法承擔未知的后果?!斑@些企業在前期必須進行非常慎重的考慮,比如通過咨詢機構,至少從理論上確認工業4.0升級的可操作性?!?夏爾瑪對本報記者說。


    (審核編輯: KEEP)

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