作為德國聯(lián)邦政府高科技戰(zhàn)略的一部分，「工業(yè)4.0」一詞最初是在 2011 年舉行的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上提出的。
「工業(yè) 4.0」對(duì)專家們探討機(jī)械工程和工業(yè)數(shù)字化的方式產(chǎn)生了深刻的影響，這種影響力不僅在德國，甚至波及到了全世界。與此同時(shí)，盡管「工業(yè) 4.0」作為一個(gè)流行詞被廣泛使用，但它的確切含義卻一直模糊不清。
通常來說，工業(yè) 4.0 是指通過人與機(jī)器或不同機(jī)器之間的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的數(shù)字化，目的是打造一個(gè)能自行組織生產(chǎn)的智能工廠。盡管人的作用越來越趨向于監(jiān)督生產(chǎn)，但工業(yè) 4.0 并不是要取代人類，正如德國機(jī)械工程工業(yè)協(xié)會(huì)（VDMA）指出的：“雖然自動(dòng)化程度越來越高，但人依然是工業(yè) 4.0 的核心。畢竟，沒有高素質(zhì)的員工，機(jī)械和工廠設(shè)備工程就不可能在國際市場上長期保持技術(shù)優(yōu)勢和領(lǐng)先地位?！?/P>
今天，我們將向您介紹一些工業(yè) 4.0 的典型案例，盡管這些案例只是冰山一角，但卻清晰地說明相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Α?/P>
亞琛工業(yè)大學(xué)（RWTH AachenUniversity）機(jī)床與生產(chǎn)工程實(shí)驗(yàn)室（WZL）的AIXLAB 研究實(shí)驗(yàn)室正在研究如何利用人工智能（AI）為工業(yè)生產(chǎn)工人提供有針對(duì)性的支持。
實(shí)驗(yàn)室的第一個(gè)項(xiàng)目是研究如何優(yōu)化人工裝配過程。為此，實(shí)驗(yàn)室安裝了四臺(tái) item 提供的人體工學(xué)工作臺(tái)，并將工作臺(tái)與各種數(shù)字技術(shù)相連接。
實(shí)驗(yàn)室使用的解決方案之一是 AuQuA 研究項(xiàng)目成員開發(fā)的裝配工作輔助系統(tǒng)。借助該系統(tǒng)，人工智能可以自動(dòng)創(chuàng)建裝配指令，員工不僅可以在工作中使用這些指令，還可以針對(duì)新的工作流程開展培訓(xùn)課程。更重要的是，這些指令并不是顯示在終端設(shè)備上，而是投射到工作表面或相應(yīng)的工件上。除此之外，優(yōu)化裝配指令和檢驗(yàn)裝配質(zhì)量的過程也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
在其他項(xiàng)目中，AIXLAB 研究實(shí)驗(yàn)室正專注于調(diào)整虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，以適應(yīng)人工生產(chǎn)的要求。但是，這些措施與整個(gè)產(chǎn)聯(lián)網(wǎng)密不可分，因?yàn)楫a(chǎn)聯(lián)網(wǎng)是充分考慮生產(chǎn)技術(shù)獨(dú)有特點(diǎn)的一種物聯(lián)網(wǎng)變體。
人機(jī)協(xié)作
優(yōu)化交互
工業(yè) 4.0 的另一個(gè)典型案例是初創(chuàng)公司 aucobo，該公司通過提供有效信息，進(jìn)而增強(qiáng)人機(jī)交互和人員之間的協(xié)作。他們開發(fā)的軟件可以分析機(jī)器數(shù)據(jù)，然后根據(jù)員工的能力和空閑時(shí)間等參數(shù)分配必要的任務(wù)。但是，最終由誰承擔(dān)特定的任務(wù)卻是由員工自己決定，而不是機(jī)器，比如，只需掃描二維碼，就可以改變系統(tǒng)中各個(gè)員工的角色。
真正的人機(jī)交互發(fā)生在智能手表、智能手機(jī)或平板電腦等終端設(shè)備上。究竟使用哪一種終端設(shè)備完全取決于生產(chǎn)活動(dòng)屬于哪一個(gè)特定領(lǐng)域，比如物流人員更喜歡大型設(shè)備和快速掃描儀。因此，在使用 aucobo 的軟件時(shí)，同時(shí)使用配有大顯示屏和激光掃描儀的智能手表就非常適合該應(yīng)用場景。
此外，aucobo 也針對(duì)新冠疫情期間特殊的工作狀態(tài)做出了快速反應(yīng)。該公司研發(fā)了一款 COVID-19 專用 app，當(dāng)使用者與附近其他人的最小社交距離小于 1.5 米時(shí)，應(yīng)用程序就會(huì)自動(dòng)發(fā)送警告消息。如果有人感染新冠肺炎，“聯(lián)系人記錄”將顯示被感染者的密切接觸者——為了保護(hù)相關(guān)人員的數(shù)據(jù)和隱私，相關(guān)信息均采取匿名形式。
aucobo也針對(duì)新冠疫情期間特殊的工作狀態(tài)做出了快速反應(yīng)。該公司研發(fā)了一款COVID-19 專用應(yīng)用程序，當(dāng)使用者與附近其他人的最小社交距離小于1.5米時(shí)，應(yīng)用程序就會(huì)自動(dòng)發(fā)送警告通知。
典型案例
數(shù)字雙胞胎
“數(shù)字雙胞胎”是通過三維方式反映一個(gè)真實(shí)物體或正在開發(fā)中的物體。借助 VR 或 AR 眼鏡，這種模擬可以給用戶帶來沉浸式的體驗(yàn)。
專注于數(shù)字化產(chǎn)品和流程的 August-WilhelmScheer Institute （AWS）研究所正在對(duì)數(shù)字雙胞胎的兩個(gè)變體進(jìn)行深入研究。
一方面，對(duì)于已經(jīng)使用的機(jī)器，用戶可以訪問機(jī)器數(shù)據(jù)，以便模擬單個(gè)組件并與之交互。然后，他們可以在虛擬環(huán)境中關(guān)注相關(guān)組件，并在儀表盤中查看這些組件的性能數(shù)據(jù)。也就說，用戶可以通過遠(yuǎn)程方式執(zhí)行維護(hù)程序和進(jìn)行故障排除。
另一方面，在處理原型的數(shù)字雙胞胎時(shí)，用戶可以在模擬會(huì)議室中顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。來自世界各地的團(tuán)隊(duì)可以在虛擬會(huì)議室中開會(huì)，以推動(dòng)原型的進(jìn)一步開發(fā)，從而大幅提升效率，比如，相關(guān)團(tuán)隊(duì)可以定制 3D 環(huán)境，并為之配備白板、視頻文件和幻燈片。有了數(shù)字雙胞胎的兩個(gè)變體，相關(guān)團(tuán)隊(duì)就無需出差親臨現(xiàn)場。這個(gè)工業(yè) 4.0 的案例說明，數(shù)字化也能為可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。
人機(jī)協(xié)作是不可逆轉(zhuǎn)的未來趨勢，而這也是輕型機(jī)器人大顯身手的地方——即“協(xié)作型機(jī)器人”。它們看起來就像人類的手臂，以相對(duì)緊湊的設(shè)計(jì)和多功能性而聞名。
首先，協(xié)作型機(jī)器人可以承擔(dān)單調(diào)枯燥、重復(fù)性高的工作，從而減輕員工的壓力，并降低錯(cuò)誤率。其次，協(xié)作型機(jī)器人采用緊湊型設(shè)計(jì)，并配有可檢測到人和障礙物的特殊傳感器，因此可以與人類同事一起處理組件而無需特殊的安全防護(hù)。
為了減輕人工裝配員的壓力，item 專門開發(fā)了適用于人機(jī)協(xié)作的模塊化系統(tǒng)。有了這種解決方案，以前必須手工制作的產(chǎn)品可以通過半自動(dòng)化過程完成組裝。該系統(tǒng)包括一個(gè)安裝在輪式功能單元上的工業(yè)機(jī)械臂，而功能單元可以通過擴(kuò)展塢與任何 item 的工作臺(tái)連接。如果不需要協(xié)作型機(jī)器人，可以在幾秒內(nèi)將功能單元卸下并收好。
為了減輕人工裝配員的壓力，item 專門開發(fā)了適用于人機(jī)協(xié)作的模塊化系統(tǒng)。有了這種解決方案，以前必須手工制作的產(chǎn)品可以通過半自動(dòng)化過程完成組裝。
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