大眾的工業(yè)4.0嘗試

2017年《財富》世界500強(qiáng)排行榜中大眾汽車排名第6位。目前大眾集團(tuán)旗下有大眾、奧迪、保時捷、蘭博基尼、賓利、曼等 12 個品牌，在全球共有120 家工廠、擁有員工超過 62 萬人，汽車年產(chǎn)量超過1000萬輛。雖然此前經(jīng)歷了“柴油門”風(fēng)波，但大眾集團(tuán)2016年不計特殊項(xiàng)目支出，集團(tuán)盈利達(dá)到了146億歐元，創(chuàng)歷史紀(jì)錄。大眾仍不失為一艘全球汽車業(yè)的“航母”。

然而，面對汽車業(yè)激烈的競爭，尤其是來自于數(shù)字化、自動駕駛和電動汽車領(lǐng)域的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這艘“航母”也正在謀求主動變革。根據(jù)大眾方面給第一財經(jīng)記者最新提供的規(guī)劃：到 2025 年，大眾汽車集團(tuán)所有的生產(chǎn)基地，包括在中國的生產(chǎn)工廠，都將實(shí)現(xiàn)數(shù)字化規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)無縫切換，從而保證自我控制、自我優(yōu)化和可持續(xù)的生產(chǎn)。

“從技術(shù)層面講，數(shù)字化涉及眾多技術(shù)，如認(rèn)知性計算和學(xué)習(xí)，人工智能、新技能和技術(shù)的掌握，以及機(jī)器自我優(yōu)化和自我學(xué)習(xí)的相關(guān)過程。”大眾汽車集團(tuán)管理董事會成員、大眾中國總裁兼CEO海茲曼在狼堡總部接受第一財經(jīng)記者專訪時說，數(shù)字化是一個總體的概念，深入一點(diǎn)，即是整個生產(chǎn)過程的數(shù)字化，以及“工業(yè) 4.0”相關(guān)的元素。

海茲曼強(qiáng)調(diào)，所謂的工業(yè) 4.0 或者生產(chǎn) 4.0 概念，并不只局限在生產(chǎn)靈活性這一個環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)、物流環(huán)節(jié)、銷售和售后服務(wù)，以及客戶體驗(yàn)方面的改善、優(yōu)化和提升等方面，都跟工業(yè) 4.0緊密相關(guān)。“有些技術(shù)要分步走，不可能一蹴而就地一夜之間實(shí)現(xiàn)，需要時間。”海茲曼還透露，相關(guān)技術(shù)在大眾最重要的國際市場中國的部署會有明確的規(guī)劃，將按計劃推進(jìn)。

3萬臺工業(yè)機(jī)器人

大眾集團(tuán)總部所在地狼堡的大眾車間裝配線一角，一位一線德國女工和她的工友們正在安裝儀表盤等汽車內(nèi)部組件的流水線上忙碌，和她一起協(xié)同忙碌的還有她身邊一只巨大的機(jī)器人手，機(jī)器人手熟門熟路地伸進(jìn)車窗，短短幾分鐘里就行云流水般地將儀表盤安裝妥當(dāng)。在這里，有了機(jī)器人的輔助，工人完全可以停下來聽會音樂，放松自己，甚至能和第一財經(jīng)記者攀談一會。

與以往機(jī)器和人分處彼此割裂的空間不同，智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)人類和機(jī)器直接同步合作將不再是奢望，背后是因?yàn)闄C(jī)器人可以對人的每一個手勢都做出反應(yīng)。大眾汽車集團(tuán)總部 IT 部門智能生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室正在為未來的汽車生產(chǎn)制定解決方案。其中一個項(xiàng)目就是智能機(jī)器人。人類和機(jī)器將首次可以真正攜手合作。而之所以能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，是因?yàn)闄C(jī)器人擁有了識別和考量人類想法的能力。

目前，集團(tuán)IT 部門智能生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室主任沃爾夫?qū)?middot;哈肯貝格博士（Dr.Wolfgang Hackenberg）正帶領(lǐng)他的團(tuán)隊與著名的人工智能研究中心——德國人工智能研究中心 （DFKI）的專家們共同研發(fā)這一技術(shù)。

哈肯貝格博士對第一財經(jīng)記者解釋，在此之前，人類和機(jī)器人的工作步驟或者工作空間必須是分開相互獨(dú)立的，這并不是真正意義上的合作。而在智能生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室中，情況則完全不同。“我們通過軟件將機(jī)器人和傳感器整合，使人類和機(jī)器人能夠避開危險，在同一個空間工作，甚至互相協(xié)作。如此，我們首次實(shí)現(xiàn)了人類與機(jī)器直接同步合作。”

另外，運(yùn)用人體工程學(xué)原理，提高人類的體能效率這一此前的世界級難題也有望被攻克。對于工業(yè)機(jī)器人來說，這意味著巨大的節(jié)能潛力。大眾汽車集團(tuán)數(shù)字工廠工作組（Digital Factory Working Group）成員之一、能源效率團(tuán)隊負(fù)責(zé)人迪特爾·格克勒（Dieter Geckler）博士對第一財經(jīng)記者說：“通常為了節(jié)省體能，舉重運(yùn)動員通過換腳的方式在開始舉重前找到理想的平衡點(diǎn)。像舉重運(yùn)動員一樣，機(jī)器人如果處于正確的位置，也能夠節(jié)省大量的能源。”

格克勒博士和他的團(tuán)隊偶然發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人在錯誤的位置執(zhí)行錯誤的動作會浪費(fèi)能源。他們自發(fā)地在弗勞恩霍夫研究所開姆尼茨基地的機(jī)器人上對他們的理論進(jìn)行測試——他們這一獨(dú)特的想法得到了證實(shí)?；谶@些發(fā)現(xiàn)，Geckler博士和他的團(tuán)隊與Ostfalia應(yīng)用科學(xué)大學(xué)合作開發(fā)了一種軟件，用于計算機(jī)器人最節(jié)能的位置。該軟件目前處于測試和優(yōu)化階段，只需點(diǎn)擊幾下，即可計算機(jī)器人所有節(jié)能操作的位置。

格克勒博士表示，與人體工程學(xué)相似，位置優(yōu)化軟件使機(jī)器人能平均節(jié)省10%到15%的能源，同時減少機(jī)器人維護(hù)次數(shù)，從而延長使用壽命。目前，在大眾集團(tuán) 120個工廠中約有3萬臺工業(yè)機(jī)器人，這將節(jié)省大量的能源。

但這款易于使用的軟件還不是最終產(chǎn)品，位置優(yōu)化只是第一步，團(tuán)隊目前正在研究機(jī)器人路徑優(yōu)化，以節(jié)省更多能源。該步驟將計算機(jī)器人最節(jié)能的動作。第三步也是最后一步，軟件將能夠優(yōu)化機(jī)器人的加速度和速度。這個優(yōu)化軟件使機(jī)器人的位置，路徑和速度最優(yōu)化，將節(jié)省高達(dá)30%的能源，預(yù)計將于2018年開始投入使用。

秒速造車

在大眾的斯洛伐克工廠，目前生產(chǎn)（總裝）3輛車僅需要2.5分鐘，也就是說每輛車的生產(chǎn)時間為0.83分鐘，約合50秒。生產(chǎn)汽車以秒計，真正地進(jìn)入秒速造車階段。但是在大眾方面看來，這一效率仍然不夠，他們的終極目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)完全自主生產(chǎn)，所謂自主生產(chǎn)并不是指完全不需要人類，而是由人來告訴需要生產(chǎn)什么，隨后由工廠里的機(jī)器人自行組合成生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。

按照大眾的構(gòu)想，實(shí)現(xiàn)這種自主生產(chǎn)至少有兩大關(guān)鍵：一是可以自行移動的生產(chǎn)機(jī)器人。二是一套基于大數(shù)據(jù)和AI處理技術(shù)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。在大眾的SPL智能生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室，第一財經(jīng)記者看到了這兩個技術(shù)的雛形。自行移動機(jī)器人就是一個小車加上了兩個機(jī)械臂，其通過激光雷達(dá)、3D深度攝像頭來實(shí)現(xiàn)定位與導(dǎo)航功能，進(jìn)而讓它在工廠里自行移動。

后者是一套能夠追蹤所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)的超級系統(tǒng)，它能夠分析出生產(chǎn)每一種車型需要哪種機(jī)器人與哪種部件，進(jìn)而根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)自行調(diào)配機(jī)器人和零部件，更重要的是，通過人工智能等技術(shù)的引入，其在組織生產(chǎn)環(huán)節(jié)的過程中還能自主學(xué)習(xí)，從而在下一次生產(chǎn)中不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程，進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率。

而轉(zhuǎn)型的過程中，無法回避的是有大量傳統(tǒng)工作人員面臨失去工作崗位的風(fēng)險，大眾學(xué)院也在對他們進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，以幫助其轉(zhuǎn)到其他數(shù)字化工作崗位上。而對于那些無法適應(yīng)未來數(shù)字化工作的人，則采取提前退休等措施來解決。

在汽車組裝生產(chǎn)線上，一名工人和一個機(jī)器人同坐在車身里就可以完成組裝需要的各類操作。生產(chǎn)系統(tǒng)由一些具有社會性的機(jī)器運(yùn)作，與“云端”平臺自動連接，尋找能夠解決不同問題的專家。專家則掌握著全套維修技術(shù)及虛擬工具。機(jī)器人自動整合所有信息以不斷完善自己的性能。上述場景是羅蘭貝格2016年報告里描述的類似硬科幻的未來汽車業(yè)生產(chǎn)場景，現(xiàn)在其中的部分已在大眾的工廠實(shí)現(xiàn)。