工業(yè)4.0與智能機器人會擦出怎樣的火花

　　傳統(tǒng)的制造業(yè)正在發(fā)生一場大變革，工業(yè)4.0時代的到來，將自動化流水線生產(chǎn)制造模式逐漸向互聯(lián)自動化智能化生產(chǎn)制造模式過渡。而要怎樣實現(xiàn)工業(yè)4.0中提到的大規(guī)模定制化生產(chǎn)?制造業(yè)服務(wù)化?生產(chǎn)柔性化?IHS高級分析師周萬木在2016廣州國際工業(yè)自動化技術(shù)及裝備展覽會工業(yè)4.0研討會上闡述，以智能機器人為代表的智能裝備是通向工業(yè)4.0的突破口。

　　制造業(yè)變革的背景

　　毋庸置疑，全球經(jīng)濟正在面臨著走下坡路的階段，影響全球經(jīng)濟發(fā)展變緩的因素有兩個方面：短期因素和中長期因素
　　其中短期因素包括系統(tǒng)性因素和結(jié)構(gòu)性因素。系統(tǒng)性因素主要有**政策的減少，大量投資后的過剩產(chǎn)能消化，出口下滑，風(fēng)險厭惡情緒增加等方面;結(jié)構(gòu)性因素包括勞動力增長減速，全球化減速，大宗商品價格下降，市場化改革停滯。

　　中長期的影響因素主要包括人口結(jié)構(gòu)的變化和全球經(jīng)濟一體化趨勢向區(qū)域化轉(zhuǎn)變。

　　人口結(jié)構(gòu)的變化對經(jīng)濟的影響呈兩極化，以印度為例，到2021年印度的60歲以下勞動人口將會上漲到54%，為制造業(yè)發(fā)展提供了大量的勞動力;相反，如德國、日本、中國，尤其日本在二十年前就已經(jīng)步入老齡化社會，勞動力不足已經(jīng)成為日本進入21世紀后制造業(yè)持續(xù)下滑的重要原因。
　　貿(mào)易再平衡，全球化向區(qū)域經(jīng)濟一體化拉動了發(fā)展中國家的經(jīng)濟，尤其是中國，是全球經(jīng)濟一體化的最大受益者。但目前，隨著歐盟、北美自由貿(mào)易區(qū)、亞洲經(jīng)濟一體化的建立，全球化經(jīng)濟正在漸漸向區(qū)域化經(jīng)濟轉(zhuǎn)變，
　　受上述因素的影響，全球經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢表現(xiàn)為：以美國為首的發(fā)達國家的經(jīng)濟表現(xiàn)平穩(wěn)，而新興經(jīng)濟體表現(xiàn)欠佳。

　　制造業(yè)革命是技術(shù)、市場和社會發(fā)展的必然選擇

　　與起源于機械化、智能化和信息技術(shù)化的前三次革命不同，工業(yè)4.0是技術(shù)、市場與社會發(fā)展的必然選擇。工業(yè)4.0要求增加制造柔性，同時小批量多批次的定制化需求增加，必須快速響應(yīng)需求變化，個性化多樣性需求，同時用戶、客戶和合作伙伴參與到價值穿著，促進制造向服務(wù)延伸。
　　隨著勞動力老齡化問題造成勞動力短缺，成本上升，人機協(xié)作，機器與機器協(xié)作，通過人、數(shù)據(jù)和生產(chǎn)設(shè)備的集成整合提升生產(chǎn)效率。
　　工業(yè)4.0對于節(jié)能減排也提出新的要求，隨著工廠的智能化，不僅能夠大幅提升生產(chǎn)效率，還能夠解決能源消耗能社會問題，實現(xiàn)綠色制造，減少能耗，提高能源利用效率，降低成本。
　　而在技術(shù)方面，則是OT、IT、DT、RT融合技術(shù)正在不斷突破瓶頸，利用智能機器人、3D打印、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，將自動化、數(shù)字化逐漸向網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展。

　　制造業(yè)革命是基于CPS的全方位互聯(lián)

　　制造業(yè)革命的核心是通過CPS系統(tǒng)將制造業(yè)智能化，通過智能制造生產(chǎn)智能產(chǎn)品?；贑PS(Cyber-Physical Systems)智能化，促使企業(yè)建立全球網(wǎng)絡(luò)，把產(chǎn)品設(shè)計、制造、倉儲、生產(chǎn)設(shè)備融入CPS中，通過這些制造要素信息間相互獨立地自動交換，接收動作指令、進行無人控制。工業(yè)4.0借助CPS系統(tǒng)實現(xiàn)實際裝置與控制網(wǎng)絡(luò)的有機連接，通過3C(Computing、Communication、Control)技術(shù)的有機融合與深度協(xié)作，將技術(shù)人員的工作思維在時間與空間方面都得到延伸。借助物聯(lián)網(wǎng)，智能工廠生產(chǎn)出智能產(chǎn)品，實現(xiàn)人、機、物的有機結(jié)合。在工業(yè)4.0時代，CPS系統(tǒng)在引領(lǐng)智能制造的過程中發(fā)揮著重要作用，工業(yè)4.0的到來必然改變現(xiàn)有的工業(yè)結(jié)構(gòu)，智能制造業(yè)必將又一次煥發(fā)出新的生命力。

　　制造業(yè)革命是全方位集成：智能工廠與智能生產(chǎn)

　　無論是德國工業(yè)4.0，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，或者我們中國制造2025，“互聯(lián)網(wǎng)+”也好，最后的指向就是我們的制造業(yè)要走向智能工廠、智能制造。工業(yè)4.0項目主要分為兩大主題，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn);二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。工業(yè)4.0全方位集成了價值鏈企業(yè)間的橫向集成，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)縱向集成，產(chǎn)品生命周期和權(quán)價值網(wǎng)絡(luò)端到端集成，最后落腳點都在智能工廠與智能制造。
　　從傳統(tǒng)工業(yè)機器人到智能機器人，已經(jīng)成為實現(xiàn)智能工廠與智能生產(chǎn)的主要方式。據(jù)IHS統(tǒng)計，2015年智能機器人的需求量是6.5萬臺，同比增長24%;GGII預(yù)計，2016年SCARA、100公斤以內(nèi)多關(guān)節(jié)機器人、AGV等需求量將保持25%以上增速，100公斤以上過關(guān)節(jié)機器人增速在10%以內(nèi)。
　　傳統(tǒng)工業(yè)機器人只能在結(jié)構(gòu)化環(huán)境下作為自動化設(shè)備或機器，完成程序的規(guī)定動作，而智能機器人能在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中使用，并擁有感知能力、認知判斷、執(zhí)行能力等特性，當(dāng)機器人不僅僅能夠按照既定程序去執(zhí)行，而且能與人、材料、其他設(shè)備產(chǎn)生交互，才能叫做智能機器人。目前的智能工廠需要自動化和傳統(tǒng)的工業(yè)機器人，但將來需要更多的智能機器人。從最初的KISMET到近幾年出現(xiàn)的JIBO、PEPPER、BUDDY，智能機器人的感知能力和認知能力已經(jīng)實現(xiàn)了大幅度提升。
　　智能機器人通過機器與機器之間的協(xié)作則具有增加網(wǎng)絡(luò)功能，智能監(jiān)控維護功能，主軸監(jiān)控功能;機床與3D打印做成一體化設(shè)備，實現(xiàn)增材與減材制造的優(yōu)勢互補，生產(chǎn)系統(tǒng)的整合，與機器人連接，組成融合系統(tǒng)，是產(chǎn)線更加柔性化，借助無線網(wǎng)絡(luò)、機床和最終用戶連接，得到最終用戶的反饋和使用信息，遠程故障診斷，對機床的運行情況進行全天候的實時自動監(jiān)控，云計算大數(shù)據(jù)平臺的支持，使機器人成為智能終端和智能節(jié)點，機器人可以上傳或者下載知識和經(jīng)驗(地圖信息或者抓取物品的經(jīng)驗)，機器人互相學(xué)習(xí);通過人機協(xié)作，發(fā)揮機器人和人各自的優(yōu)勢，具有編程方便，設(shè)置快速，減少停產(chǎn)時間，靈活部署(移動性、輕便、占地少、地板、墻、天花板)，人機協(xié)同和安全，整體投資回報快等優(yōu)點。