“機器人Robot”最早源于捷克作家卡雷爾?查培克的劇本《羅薩姆的萬能機器人》。劇中，人造勞力Robot是一個具有人的外表、特征和功能的機器。其后，機器人成為科幻片中經(jīng)久不衰的題材之一，那些寄托了人類意愿和情感的機器裝置，擁有人類智慧般的“智能”，能夠靠自身動力和控制能力實現(xiàn)各種功能和任務。現(xiàn)在，這種“虛擬”的場景正越來越多地出現(xiàn)在德國及世界的各個工廠中。
在德國,“人機協(xié)作”早已成為德國現(xiàn)代工廠生產(chǎn)發(fā)展的主流，不論是作為“領頭羊”的大型企業(yè)，還是甘當“隱形冠軍”的中小企業(yè)，都無一例外地乘上了“智能化”這輛超級快車，積極踐行著“工業(yè)4.0”。
機器人
大眾：與機器人“同事”
大眾汽車在德國被稱為“國民的汽車”，其受歡迎程度可見一斑。而在位于薩爾茨吉特的大眾汽車發(fā)動機制造廠，在對高低起伏中的機械手臂的驚鴻一瞥之后，我真正體會到，傳統(tǒng)也能跟上潮流。設備的先進程度和智能程度遠遠超乎我們的想象，透過機器的觸角，德國已將“工業(yè)4.0”的精髓，注入了制造業(yè)的每一方土地。
機器人這一工業(yè)科技時代“標志性硬件”的普及，使人工勞動力得到了極大的解放。在德國，平均每1萬名工人就擁有273臺機器人。工業(yè)機器人整合投入大規(guī)模生產(chǎn)線，讓大眾薩爾茨吉特工廠的員工們切實感受到了新工業(yè)革命吹來的春風。曾經(jīng)，在生產(chǎn)發(fā)動機的過程中，工廠的員工必須辛苦地彎著腰，把電熱塞插進幾乎看不見的缸蓋鉆孔中。而現(xiàn)在，將電熱塞插入缸蓋鉆孔的任務被一排排整齊的六軸UR5輕型機器人接管了。憑借一套特殊設計的分離系統(tǒng)，UR5機器人能夠小心翼翼地抓取小巧的電熱塞，并將其放入人工難以達到的鉆孔中。然后，由一名員工負責固定電熱塞，并對缸蓋進行隔熱處理，為下一道工序做好準備。通過與充當助手的機器人進行直接緊密地合作，員工現(xiàn)在能夠以直立、健康的姿勢完成這些工作。同時，他們可以始終觀察這一過程，并在必要時迅速進行干預，確保生產(chǎn)順利進行。
一條條生產(chǎn)線旁，機器人們在專業(yè)而毫無怨言地忙碌著。一眼望去，整個車間只有寥寥數(shù)名工人，一個個小型“變形金剛”在富有節(jié)奏感的機械聲中大顯身手，恍如未來工廠。機器人的廣泛應用，幫助薩爾茨吉特工廠重置并優(yōu)化了生產(chǎn)線，生產(chǎn)流程被切分成了許多非常細小的片段，每個片段都嚴格遵循既定的順序加工，片段之間用高精度的自動化傳動機制聯(lián)系起來，令其高度柔性化，縮短了交付時間，并促進了可持續(xù)性發(fā)展。機器人所主導的數(shù)據(jù)準確的批量生產(chǎn)，不僅讓制造成本得到有效降低，平均生產(chǎn)每臺發(fā)動機所消耗的能量和污染排放分別降低了67%和70%。
在參訪工廠的過程中，工廠的項目經(jīng)理自豪地向我們介紹說：“我們利用了一種符合工效學的工作區(qū)布局，來擺脫公司所有崗位的員工所面臨的長期負擔。通過采用無需安全圍欄的機器人，員工們可以與機器人攜手合作。機器人成為生產(chǎn)制造助理，將員工從不符合工效學的工作中徹底解放出來。”
智能精密的自動化硬件設備不但大幅提升了工廠的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)能耗，還有效地改善了不符合人體工程學的生產(chǎn)流程。在我看來，先進的科學技術及其所迸發(fā)出的生產(chǎn)力，核心仍然是人，“工業(yè)4.0”并不是一味地追求自動化，排斥人參與生產(chǎn)的全過程。與之相反，未來的智能科技將著眼于更高層次的人機交互領域，根據(jù)人的心理、生理和身體結構，來融洽處理人、機械和環(huán)境的關系，讓科技硬件裝備為工作人員提供更好的支持，并利用加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術，構建一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。
未來的工業(yè)生產(chǎn)中，智能化軟件和高性能生產(chǎn)硬件這兩大要素將完美匹配，實現(xiàn)真正的“軟硬兼?zhèn)?rdquo;。而工業(yè)機器人這一生產(chǎn)硬件在結合了工業(yè)軟件之后，將顯著提高生產(chǎn)效率和靈活性，使虛擬和現(xiàn)實的交互性不斷加強。也就是說，未來的工業(yè)機器人，將會變得越來越“聰明”。
在德國乃至歐洲的自動化領域內(nèi)，庫卡機器人的市場占有率始終名列前茅。從第一臺純電動機器人發(fā)展到現(xiàn)在，庫卡的研發(fā)技術在同行中一直遙遙領先。從最早的專用控制系統(tǒng)，到后期使用工業(yè)PC作為控制系統(tǒng)，再到使用Windows作為人機互動界面，走在前列的始終是庫卡。因此，為了一睹這工業(yè)機器人行業(yè)佼佼者的風采，我們來到了位于奧格斯堡的庫卡機器人公司總部。
巨大的橙色字母“kuka”佇立在公司總部大樓上，簡潔而又醒目。聆聽完接待人員精煉到位的介紹之后，我們在展示廳看到了一臺臺大小不一、形狀各異的工業(yè)機器人。純白的展示墻下，機器手臂泛著微微的金屬光澤，與冷光燈交相輝映。一位同行的客戶還半開玩笑地說，“真是第一次看到這么‘高冷’的機器人呢。”不過，庫卡機器人干起活來可是一點都不“高冷”，它們可用于物料搬運、加工、堆垛、點焊和弧焊，在空間節(jié)省、成本效益、靈活精準和節(jié)能高效等方面能夠很好地滿足工業(yè)制造自動化的不同需求。如在庫卡機器人家族中最小的機器人：KR 5 R1400弧焊機器人，被譽為經(jīng)濟型薄板焊接專家，它能以極高的連續(xù)軌跡提高精確性，迅速且有效地完成工作。
庫卡公司接待人員說：“我們的機器人年產(chǎn)量超過1.5萬臺，至今已在全球安裝了超過15萬臺工業(yè)機器人。雖然現(xiàn)階段，庫卡機器人仍主要集中于工業(yè)應用，但未來的技術發(fā)展趨勢必定將朝著智能化的方向發(fā)展。”在“工業(yè)4.0”之下，工業(yè)機器人將推動生產(chǎn)制造向靈活化和個性化方向轉型，高度靈活的全自動化生產(chǎn)要求機器人完全集成到生產(chǎn)流程中。
在集成化的工業(yè)時代，單個的工作組件或物理端口因為智能化互聯(lián)，將具有自我決策的能力，而人力將會被繼續(xù)概念化。人與機器、虛擬電子物理體系的分工將轉變?yōu)槿祟愒O計產(chǎn)品并決定產(chǎn)品規(guī)則和參數(shù)，機器、虛擬電子物理體系基于這些指令，觸發(fā)、比對路徑并選擇、優(yōu)化生產(chǎn)。依此計劃，通過智能人機交互傳感器，人類可借助物聯(lián)網(wǎng)對工業(yè)機器人進行遠程管理。這種機器人還將具備生產(chǎn)間隙的“網(wǎng)絡喚醒模式”，以解決使用中的高能耗問題，從而促進制造業(yè)進行綠色升級。
現(xiàn)代科技給我們提供了無限的可能性。軟件的高速發(fā)展，硬件的不斷迭代，使得曾經(jīng)以機器、設備、油脂和鋼屑等陳舊事物為代表的制造工業(yè)，轉而成為了與軟件、互聯(lián)網(wǎng)、機動性和云計算等新興事物接軌的摩登時代的產(chǎn)物。而在“工業(yè)4.0”的發(fā)展進程中，人所發(fā)揮的能動性可謂有增無減。
過去，人是機械的“服務者”，工作范圍被局限在某一區(qū)域，只能在轟鳴聲中呆板地進行高強度重復勞動；現(xiàn)在，人已經(jīng)轉換成了機械的主控者、協(xié)調(diào)者，通過數(shù)據(jù)的可控性，以清醒的頭腦和眼光掌控生產(chǎn)全局。而不久的將來，生產(chǎn)需要人作為決策和優(yōu)化過程中的執(zhí)行者，我們會擁有專業(yè)的高級技能，并能靈活地適應生產(chǎn)結構調(diào)整和技術發(fā)展速度，能夠在一體化的生產(chǎn)過程中起到畫龍點睛的作用。
法國歷史學家雷蒙阿隆在敘述當今機器人時代時說：“這些人工智能的建構，把之前存儲在人腦中的智能嵌入機器中，這在人類史上是重要的時刻。”德國工廠中“各顯身手”的機器人只是未來工廠的一個縮影，而“工業(yè)4.0”也只是未來工業(yè)一個起點。未來的世界，必定是人與機器協(xié)作創(chuàng)造出來的世界，我們用雙手創(chuàng)造價值的愉悅感，用智慧推動社會進步的使命感，將在數(shù)據(jù)與機器、虛擬與現(xiàn)實的交疊中，不斷地被放大。
