未來無人工廠并不是淘汰工人，而是更要求工人素質

　　第四次工業(yè)革命是網絡技術與先進制造技術的完美融合。無論是最先提出工業(yè) 4.0 的德國，還是致力發(fā)展工業(yè)因特網的美國，都把智慧生產與智慧工廠視為工業(yè) 4.0 時代的核心。

　　科學界曾在 20 世紀預言，智能機器人將在未來完全代替人類工作，高度數(shù)字化的無人化工廠會成為生產制造業(yè)的主流。然而，在以自動化生產為主的工業(yè) 3.0 時代，再高度自動化的生產設備也無法脫離工人的操作。隨著第四次工業(yè)革命的降臨，這個夢想將不再是科幻電影中的美好愿望，而變成活生生的現(xiàn)實。

　　根據(jù)西門子洛斯福的解釋：工業(yè) 4.0 時代的工廠將變得高度智能化，甚至連產品零組件也會獲得智能。智能生產線會根據(jù)產品零組件中事先輸入的需求信息，自動調節(jié)生產系統(tǒng)的配置，指揮各個機器設備制造出千變萬化的個性化訂制產品，這就是未來的智慧生產與智慧工廠的概況。

　　在德國，智慧生產被定義為「數(shù)字化生產」。工程師的繪圖技術在智能工廠中將變得不再那么重要。因為在「數(shù)字化生產」模式中，產品的設計研發(fā)、零組件制造、生產組裝，都是在同一個大數(shù)據(jù)平臺上完成?！赶妊邪l(fā)，后生產」的傳統(tǒng)制造節(jié)奏不會出現(xiàn)在智能工廠中，研發(fā)與生產幾乎是同步進行的「數(shù)字化生產」，已經不再需要紙本的設計圖。

　　不用紙本設計圖的「數(shù)字化生產」模式，不僅節(jié)約大量紙張，也大幅壓縮產品的研制周期與上市時間。此外，這種智能生產模式讓工人的工作方式也產生很大的變化。在未來的智能工廠中，負責產品零組件裝配的工人無須再親自動手，他的工作臺上會有若干不同類型的零件盒，每當智能生產在線的自動引導小車運來某種待加工產品時，計算機就會從大數(shù)據(jù)平臺中擷取相關信息，生產線的智能傳感器會自動掃描待加工產品的條形碼。然后，該待加工產品會經過智能生產在線的數(shù)十個質量監(jiān)測節(jié)點，被智慧機器人安裝上各種所需的零組件。

　　工人的主要任務就是對產品加工流程進行「視覺檢測」。經過智能生產線的多次裝配與質量檢測后，加工完畢的成品就會被傳送到進行包裝的位置。

　　在工業(yè) 3.0 的自動化工廠中，產品的包裝與裝箱仍然未能完全脫離人工。但是，在工業(yè) 4.0 的智慧工廠里，這些工作都會由智能機器人來完成，機器人把裝好的產品用升降梯與傳送帶發(fā)往企業(yè)的物流中心。依照傳統(tǒng)的生產流程，要完成這一系列任務需要數(shù)十名，甚至上百名工人;而智慧工廠的工人不需要手工完成上述工作，其主要任務就是對產品加工、包裝、分配流程進行「視覺檢測」，監(jiān)督智慧生產線的運作狀況。

　　一個人能達成過去上百人的生產效率，而且保持更好的產品質量，將操作失誤降到最低，這便是智能生產模式與智能工廠的魅力。

　　網絡經濟的發(fā)展，讓全世界形成一股虛擬經濟與實體經濟跨界整合的潮流，這也對制造企業(yè)提出更高的要求：

　　首先，企業(yè)必須縮短產品上市的時間。

　　網絡技術的發(fā)展，讓社會發(fā)展節(jié)奏不斷加快。在這種大環(huán)境下，更新速度成為各種企業(yè)克敵制勝的法寶。假如研發(fā)與生產周期還停留在原有水平的話，企業(yè)就會不敵產品更快上市的競爭對手。

　　其次，企業(yè)必須改變提高生產效率的方式。

　　傳統(tǒng)工廠提高生產效率的辦法，主要是讓工人嚴格按照經過反復研究的標準化操作規(guī)范來作業(yè)，并且不時地加班。這種高投入、高耗能的工作方式，已經愈來愈難以提高工廠的生產效率。

　　最后，變幻莫測的個性化市場需求，促使生產制造流程必須具有更高的靈活性。

　　立足于大量標準化生產的流水生產線，是第二次工業(yè)革命最重要的發(fā)明之一，這使得人類的工業(yè)制造水平大幅提升。盡管第三次工業(yè)革命催生自動化生產線、數(shù)控工具機、彈性生產線，但大量標準化生產依然是制造業(yè)的主要生產模式。隨著個性化消費日益成為市場主流，生產大量、多種類的個性化訂制產品將成為制造企業(yè)的主要任務。這就要求生產制造流程必須具有高靈活性，以適應個性化生產的要求。

　　融合虛擬生產與現(xiàn)實生產的智慧工廠，就是被市場需求新形勢催生而出的。以網絡化生產與數(shù)字化制造為特征的智能制造模式，正在成為決定企業(yè)發(fā)展成敗的關鍵。

　　智能工廠的運作，無法脫離創(chuàng)新的軟件與強大的硬件，其中最重要的就是產品生命周期軟件。產品生命周期包含最初的方案設計、技術測試、生產規(guī)劃，以及流水在線的加工組裝、外形包裝、裝箱等環(huán)節(jié)。產品經過物流配送到最終使用者手上時，才算完成一個周期。隨著工業(yè) 4.0 體系的進一步完善，產品生命周期甚至會延續(xù)到產品報廢回收的階段。

　　智能生產模式可以借助產品生命周期軟件來優(yōu)化產品生產流程，這也將促使企業(yè)改變原有的生產管理方式，并調整自己的組織結構。

　　從根本上來說，工業(yè) 4.0 策略之所以會把智慧生產與智慧工廠視為核心發(fā)展內容，是為了在生產者與最終使用者之間建立直接聯(lián)系。若想要實現(xiàn)這個目標，制造業(yè)就需要在三個層面上努力升級：

　　第一，建立靈活的生產網絡。

　　所謂靈活的生產網絡，指的是融入先進網絡技術的個性化生產體系。美國的「工業(yè)因特網」就是以此為重點研究對象。傳統(tǒng)的 C2B(Customer to Business，顧客對企業(yè))商業(yè)模式是先下訂單再生產。物聯(lián)網發(fā)展成熟時，消費者與工廠的智慧生產線就可以透過同一個大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)直接鏈接。

　　例如，在工業(yè) 4.0 時代的智慧工廠里，消費者可以對汽車等產品進行「客制化」預訂。從提出需求開始，智能網絡能隨時把生產商的信息傳達給最終用戶，最終使用者也可以借助虛擬可視化等技術參觀智慧工廠的「模擬生產」，見證靈活高效率的智能生產流程。智慧工廠已經能做到自主生產，省去工廠管理階層、研發(fā)部門、生產部門開會協(xié)調工作的環(huán)節(jié)。如此一來，消費者就能更快、更便宜地獲得自己想要的個性化產品。

　　第二，工業(yè)大數(shù)據(jù)的運用將為制造業(yè)帶來巨大的商機。

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)的價值主要體現(xiàn)在三個方面：首先，大數(shù)據(jù)技術能提高工廠的能源利用率;其次，大數(shù)據(jù)技術讓工業(yè)設備的維護效率提高，又實現(xiàn)質量的突破;最后，大數(shù)據(jù)可以優(yōu)化生產流程，并簡化營運管理方式。

　　例如，智能工廠可以在工業(yè)大數(shù)據(jù)的幫助下制造出智能汽車引擎。智能汽車引擎上安裝多種微型智慧傳感器，這些傳感器會自動搜集汽車在行駛狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)。智能傳感器與智能工廠的工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺保持聯(lián)網狀態(tài)，可以實時將搜集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)中心。大數(shù)據(jù)中心的智能軟件分析系統(tǒng)可以自動對汽車運行狀況進行精確檢測，甚至預測汽車在未來可能發(fā)生的故障，從而增加汽車安全性與智能引擎使用的壽命。

　　第三，智能機器人與智能生產線將被制造企業(yè)廣泛應用。

　　西門子曾在 2014 年德國漢諾威工業(yè)博覽會上展出新研發(fā)的智慧生產線。在圍觀觀眾的贊嘆聲中，兩個智慧庫卡(Kuka)機器人進行完美協(xié)作，熟練地裝配福斯第七代 Golf 汽車的車門。

　　智能機器人最令人心醉的并不是精準快捷的裝配技術，而是可以實現(xiàn) M2M 模式的「機器對話」。智能生產線將人、機器、信息融為一體，其中最主要的是機器與機器之間的「溝通」。假如前一個智能機器人加快速度，后一個智能機器人就會自動收到前者發(fā)送的信息。如此一來，兩個機器人即可靈活而有默契地改變工作內容。前幾分鐘自動安裝車門，后幾分鐘變成合作安裝方向盤，并且噴漆。這種立足于「機器談話」的智慧生產，是對工業(yè) 3.0 自動化生產的跨越式升級。

　　由此可見，工業(yè) 4.0 時代的智能化生產模式，將為人類的生產與生活帶來前所未有的巨大變化。例如，生產在線的工人將會愈來愈少，可以相互「溝通」的智慧工業(yè)機器人愈來愈多。

　　截至目前為止，全球制造業(yè)里的工人與機器人比例還遠遠未能達到「無人化工廠」的標準。日本工廠平均每一萬名工人占有 306 個機器人，這是全世界的最高紀錄，相較之下，韓國工廠只有 287 個，德國工廠 253 個，美國工廠 130 個，而中國工廠僅有 21 個。從這個角度來看，工業(yè) 3.0 時代的自動化生產尚未完全讓制造業(yè)擺脫人海戰(zhàn)術。特別是擁有「世界工廠」之稱的中國，對工業(yè)機器人的需求十分迫切。

　　在機器人發(fā)展史上，工業(yè) 4.0 時代對應著機器人 2.0 時代。2.0 時代的機器人不再完全受制于按鈕操控的自動化設備，而是可以與工人進行人機合作，并且對環(huán)境與任務進行靈巧的感知。

　　隨著人口優(yōu)勢的逐漸消失，中國對智能機器人與智慧化無人工廠的需求將會愈來愈大。

　　但洛斯福指出，未來的無人工廠并不是完全淘汰工人，而是把工人從體力勞動與簡單腦力勞動中完全解放，扮演更有創(chuàng)造性和挑戰(zhàn)性的角色。例如，技術創(chuàng)新、策略規(guī)劃、生產監(jiān)督及協(xié)調維護智能機器的正常運作等?？梢?，以智慧生產與智慧工廠為重心的工業(yè) 4.0，將會對工人的素質有更高要求。