第四次工业革命,兴起于互联网时代,诞生了人工智能、虚拟现实、量子通信等技术,也有一个更加互联网化的简称——工业4.0。如果你觉得上面这些成果离生活还有一段距离,那么看了大众汽车如何将其应用在工厂、办公和产品上,就会发现,原来工业4.0早已进入了我们的生活。
大众汽车集团全球共有120 家工厂,超过 62 万员工,生产12个品牌的汽车,年产量超过1000万辆。当如此庞大的机械帝国,将工业4.0的理念融入到集团的整体规划之中,必将引发一场由各品牌和各工厂共同塑造和推进的变革。
大众汽车集团的目标是:到2025 年,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。
正在工作的智能机器人
大众汽车集团为什么要开展工业4.0?
大众集团旗下 12 个汽车品牌,业务分布于 150 个国家和地区,在全球建有120 个生产基地,共有30多万一线员工以及超过36,000 个供应商为其提供服务。如此庞大的一艘工业航母,要推动数字化生产,其难度可想而知。因为大众汽车集团不仅有新建的工厂,也有很多年代久远的工厂。这些老的工厂已经逐渐形成了自己的基础设施、生产体系、生产流程、IT 体系和员工文化。
大众汽车集团为什么要开展工业 4.0?大众汽车集团未来生产技术负责人霍尔格·海因博士给出了一个比较具体的答案:“在全球技术变革的推动下,整个生产领域和网络的信息流速度越来越快。实时进行数字化连接增加了透明度,提升了效率,缩短响应时间,也可以加快反应速度和增强灵活性。数字化生产可以优化流程和进一步创造新的流程,更高效地利用资源和提高效率。”
大众汽车集团认为,数字化和网络化的生产是具有连贯性的,它是可以进行自动调节和控制的生产体系。因此,在错综复杂的工厂和生产体系下,大众汽车集是希望从各个层面去推动数字化生产,从设备和生产本身出发,到工厂的层面,最后达到总体上的互连状态。
大众汽车集团沃尔夫斯堡工厂人机协作的高尔夫生产线
人类和机器人将首次携手合作
现在,大众汽车集团总部 IT 部门智能生产实验室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。机器人能够做什么?有史以来,人类和机器将首次可以真正携手合作。
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·哈肯贝格正带领他的团队与全世界著名的人工智能研究中心——德国人工智能研究中心的专家们共同研发这一技术。
沃尔夫冈·哈肯贝格博士解释道:“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。”
哈肯贝格博士的团队目前重点研究的是,如何控制机器人队伍和对整个流程进行优化,下一阶段则是把智能生产引入到现实生产环境当中。哈肯贝格博士强调:”我们现在所讨论的并不只是对一台机器人进行编程和操控,而是要研究的1000 台机器人同时工作,并研究如何去控制人机协作的整个过程。”
大众汽车集团智能生产实验室
大众品牌花一亿欧元培训员工数字化
不断深入的数字化进程也为大众汽车集团生产一线的30 多万名员工带来了极大的挑战: 他们必须提高自身素质,掌握新的工作方式、技术和 IT 系统并承担新的角色。
如电动汽车一样,数字化也将改变很多行业的面貌。大众汽车集团学院负责人拉尔夫·林德表示:“当下,汽车行业正处于深刻的变革之中。大众汽车集团将充分利用数字化带来的机遇。”
目前,仅是集团旗下的大众汽车品牌,为德国员工提供数字化方面培训的经费已经达到了一亿欧元。但是,这类培训并不局限于软件工程师这样的高端技术人员,对那些没有IT专业知识的员工也一视同仁。因为未来数字化会带来很大的变化,以后从事简单工作的岗位可能减少甚至丢失。针对这类员工,大众必须要做相应的培训,使得他们能够胜任数字化方面的需求,或者能够胜任新的工作岗位。
大众汽车集团正通过一系列的培训活动使各个工作岗位的员工能够为数字化变革做好准备。在这方面,IT技术发挥了非常重要的作用:例如在汽车生产过程中,必须广泛应用基于IT 技术的故障诊断和控制技术。未来,借助数字化技术, IT 系统机电工程师可以更为简单地为机器人编程,同时工程师还必须掌握大量自动化应用程序的使用。此外,新员工还将接受 3D 打印、工厂网络化和无线射频识别技术等相关的培训。
借助虚拟现实眼镜,大众汽车集团员工可访问数字现实中心公共平台
大众汽车集团在华工厂已经开始数字化进程
在大众汽车集团位于中国的 20 个生产工厂同样正在不断深化数字化进程:比如,目前在线焊接质量控制已经完全数字化,物流系统在很大程度上已自动化且可通过 iPad 实现实时的可视化,且上述针对新工作流程的员工虚拟培训也已引入工厂的运营管理中。
值得一提的是,大众汽车集团三个全球未来中心当中的一个确定落户北京,将在明年1月正式对外开放。这个中心将跨界承载很多跟中国以及亚洲市场相关的研发工作,把工程师和相应的设计相结合。这也让大众汽车集团(中国)在集团的数字化进程中起到了非常重要的桥梁作用。
“工业4.0是一个非常整合的概念。”大众汽车集团(中国)总裁兼CEO海兹曼向中国媒体详细阐述了其中的含义:“在这个整合的概念下,它包括了数字化进程和人工智能,而数字化和人工智能融入了大众汽车集团日常业务运营的方方面面,包括研发、销售、人员管理、采购,以及生产流程。生产流程中的4.0从属于工业4.0,工业4.0的概念里面包括生产4.0。生产4.0其实是从整个研发开始,然后贯穿到设计以及生产的每一个环节,这里面包括数字化手段的采用,数字化技术的这种采用,以及自动化手段的应用。”
也就是说,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。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,以及所说的工业4.0相关的元素。
数字化被广泛地应用在工业工程的规划以及工业设施规划,和相应的流程管理中。生产环节中数字化能让整个生产环节更灵活,互联互通,与相应的供应商网络连接。在生产之后,数字化同样能够让交互环节以及经销商的销售环节更灵活,更准确,更好地与客户相连接。
“从这个角度来看,其实生产4.0也好,或者工业4.0也好,它意味着一个整体的贯穿整个企业运营,以及产品生产过程中的数字化。”海兹曼举例道,“比如VR技术、智能设备、可穿戴设备的一些应用,以及一些3D打印技术的应用。除此之外,还有物流方面的自动运输,以及介入了人工智能的物流流程管理,还有整个生产设备的保养,以及整个生产流程的最大化。这即是工业4.0,数字化和生产4.0相互的逻辑关系。”目前,大众集团正在全球各个业务流程和环节中部署相关的数字化进程,并且已经明显看到其帮助自身提高了生产力、提升了响应速度。
让海兹曼感到自豪的是,大众汽车集团生产体系里最先进的、生产力最高的工厂在中国,而不是在狼堡:“我们今天所谈到的人机互动、自动化的物流管理或自由化的物流管理,将很快在中国落地,并且将能帮我们提升中国工厂的灵活度,以及对客户需求的反应速度。”
可以说,新能源汽车、自动驾驶、人工智能、数字化及网络化等领域颠覆性的创新不仅推动了汽车产业的革命,还极大地改变了我们的生活方式。数字化、人工智能、语音识别和人机交互成为了从初步构思到产品成型整个生产链中的关键因素。未来,大众汽车集团期望在汽车行业各个领域的数字化进程中占据领先地位,以确保最佳的产品品质、最高的生产效率和资源利用率,并且为客户带来最大程度的灵活性,持续满足客户不断变化的需求。