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工业4.0的宠儿:人机交互技术助力建设智能工厂

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供稿:中国工控网 2016/8/2 13:23:27

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智能工厂的各个要素到底长什么样?德国联邦政府的Autonomik研究项目试图回答智能工具和系统的问题。Autonomik是德国联邦经济与能源部(BMWi)的一个战略性研究项目,是BMWi重点资助的六大数字化技术项目之一。这个看上去有点奇怪的德文词,字面上显示出“自主、自治”的含义,但实际内涵则要更加丰富。


  工业4.0的宠儿:人机交互技术助力建设智能工厂  
  工业4.0项目的宠儿
  
  Autonomik是德国联邦经济与能源部(BMWi)的一个战略性研究项目,是BMWi重点资助的六大数字化技术项目之一。这个看上去有点奇怪的德文词,字面上显示出“自主、自治”的含义,但实际内涵则要更加丰富。
  
  事实上,早在2010年(“工业4.0”尚未提出),德国就已经启动了相关的项目,名为“Autonomik-自主和基于仿真的系统服务于中小企业”。在“工业4.0“正式提出之后,此项目被升级为“AutonomikfuerIndustrie4.0”,从而将其与工业4.0进程紧密地结合在了一起。
  
  工四100术语解读
  
  目前,Autonomik项目是德国面向未来的科技创新项目,目标是为中小企业开发新一代的智能工具和系统。这些工具和系统能够自主地联网、识别周围环境、适应外界条件的变化,并且能够与用户(以及其它对象)融为一体。
  
  Autonomik的语境与定义包含了这样的关键词
  
  1、工具与系统
  
  这给Autonomik的研发目标定了性。研发的成果是拿来给人用的,而不是要取代人类的。
  
  2、中小企业
  
  这是德国工业4.0不厌其烦强调的关键词。德国政府推动4.0的最主要目的之一,是让广大中小企业从转型升级中受益。
  
  3、自主
  
  这是Autonomik工具/系统的最主要特点。在其设计思想之下,工具能够在感知外界情况之后通过通信和计算来自行作出决策,不需外界干预。
  
  4、人机一体
  
  自主的工具和用户/环境有机地结合,成为整个工业生态系统的一部分。
  
  Autonomik项目作为德国工业4.0计划的资助重点,目前有十五个子项目正在进行之中,其牵头单位包括阿迪达斯、奥迪等公司及慕尼黑工业大学等科研院所(如图2所示)。这些项目涉及生产、物流、机器人等领域,具体研究领域包括工厂架构设计、物流自动化、产品研发等,内容很丰富。德国联邦政府也很积极地对外宣传这些项目的进展,在2016年的汉诺威工业博览会、2016慕尼黑国际机器人及自动化博览会(Automatica2016)上面都设置了专门的展台,对Autonomik的研究内容进行介绍。
  
  实例1:InventAiry飞行机器人项目
  
  FraunhoferIML(弗朗恩霍夫-物流研究所)在Autonomik的资助下开展了名为”InventAiry”的项目,目标是在仓库环境中用自主飞行的机器人来清点库存。这样的机器人体积甚小,凭借其摄像/探测设备可以在飞行中感知和分析周围环境,并自行决定飞行的路线。在飞行过程中,机器人会探测和记录每件物品上的条形码/RFID标信息,从而完成库存清点的过程。
  
  InventAiry这样的系统,具有相当大的灵活性:首先,此机器人的应用不需要其它的硬件布署作前提,因此能够迅速投入使用;其次,它能够动态地识别周围环境的变化,不依赖于已有的地图。因此,即使是飞行过程中出现了新的障碍物,或是移到一个全新的仓库中,机器人也能够很快地适应。
  
  这种自主飞行机器人的应用,可以大幅节省库存盘点所需人力资源,将劳动者从简单的体力劳动中解放出来。同时,它使得库存监控成为一个常态化的、可连续运行的过程,有助于库存准确度的提高。
  
  实例2:SPEEDFACTORY项目
  
  SPEEDFACTORY是阿迪达斯的创新性生产战略,也是Autonomik最知名的子项目之一。其意在将相关产能从亚洲迁回德国,重振其本土运动鞋/服装产业。
  
  SPEEDFACTORY模式的一大亮点是生产的全自动化,制鞋加工过程中不再有工人的参与(如图5所示)。其生产设备占据的面积很小,便于灵活布局,以及在必要的时候移至它处。通过3D打印等技术,SPEEDFACTORY最大限度地压缩了库存和相关的原材料物流环节,并且可以以最快的速度来制作出成品。
  
  SPEEDFACTORY项目的另一大亮点是贴近客户。每一双鞋都可以为顾客量身定做:他/她只需在跑步机上试跑一段时间,系统便可以根据采集到的数据自动确定生产参数,制作定制化跑鞋。生产设备将被搬到本地的阿迪达斯专卖店里面,从而让德国顾客亲眼看到自己专属运动鞋的诞生过程。
  
  “体验-生产-购买”的过程融为一体,使得生产设备成为客户体验的一部分,而客户也成为了生产的参与者。
  
  按阿迪达斯的说法,这种“所需即所得”的高效灵活生产方式,将开启制鞋业的新时代。
  
  阿迪达斯计划SPEEDFACTORY今年进入预运行,试做500双鞋投入市场进行销售测试。鞋类生产是SPEEDFACTORY项目的第一阶段,并且实现私人订制,即对用户的个性化需求进行迅速反馈,这将成为阿迪达斯的竞争优势。
  
  这一项目已经作好了商业化的前期准备,将于2017年在德国本土实现全面量产。

审核编辑(郑益文)
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