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德國智造「工業4.0」

工業4.0的重要理念是:個性化定製和智能生產。儘管人們的定製各不相同,但全部可在一條生產線上完成,不需額外增加生產線或設備。這種生產過程中的高度靈活性和機動性,就是「智能」的體現。

文/《環球》雜誌特約撰稿 顧功堯

在德國,尤其是對於其工業製造產業而言,人工智慧首先意味著智能生產、智能製造。如今,當人們提到德國的人工智慧,就會聯想到「工業4.0」,這個早在2013年就由德國提出的概念,指向了以智能製造為主的第四次工業革命。

個性化定製和智能生產

德國政府提出的「工業4.0」,其主要內涵即基於物聯網和信息技術的智能製造,以快速適應小批量個性化的生產需求,並以此鞏固「德國製造」的聲譽和優勢。

「智能工廠」被稱為德國「工業4.0」實現智能製造的關鍵。在2016年的漢諾威工業博覽會上,漢諾威大學研發人員推出一條智能化的圓珠筆生產線,這條生產線安裝在一個100多平方米的展廳里,分六個環節。

第一個環節是個性化定製。在電腦上填寫客戶姓名和電子郵箱即可開始個人定製,共有五個變數或選項:筆頭、筆身、筆帽、筆芯和簽名。筆頭有凸凹平三種選項;筆身則是在一個指定範圍的連續變數,靠屏幕上的一個虛擬滑輪左右滑動來控制具體參數;筆帽和筆芯各有紅、藍、黑三種顏色可選;簽名可長達20個左右字元,內容自定。定製結束后電腦會列印一個二維碼,其中包含所有定製信息,後續環節均專設二維碼讀取器。

第二個環節是生成訂單。這一環節比較簡單,由二維碼讀取器掃描二維碼,定製信息即輸入整個生產線。將二維碼貼到一個托盤的標定位置,托盤中有一塊專門設計的海綿墊,可擺放筆頭、筆身、筆芯和筆帽。

第三個環節是生產筆身。掃描二維碼后,一台精密車床即根據定製信息對一個不鏽鋼筆身毛坯進行加工:先將毛坯整體切削至定製粗細,再根據定製在筆身握筆處刨出弧線,然後打孔、擴孔、攻絲,車床艙內幾個切割頭和鑽頭來回自動切換。最後一道工序是切割,一個明亮精緻的不鏽鋼定製筆身搞定。

第四個環節是組裝。組裝台上方有數排方格,依次擺放著各種筆頭、筆帽和筆芯零配件。掃取二維碼后,對應定製零配件的方格即被不同顏色的射燈照亮。體驗者取出定製配件擺放到托盤海綿墊上,然後按顯示屏提示順次組裝成一支完整的圓珠筆。

第五個環節是激光刻字。掃取二維碼,將圓珠筆放入激光雕刻機內。不到一分鐘,自選的文字甚至圖案即被鐫刻在不鏽鋼筆身上。

第六個環節是檢測驗收。先把托盤放在標定位置並讀取二維碼,一隻靈巧的機械手伸過來自動抓取圓珠筆,隨後將其放入另一側的質量檢測儀中,確認產品質量合格且符合定製信息后,檢測儀屏幕上即顯示「祝賀」字樣,一支個性化定製圓珠筆出廠交貨了。

研發人員介紹說,雖然生產線很簡單,但體現了工業4.0的重要理念:個性化定製和智能生產——儘管參觀者的定製各不相同,但全部可在一條生產線上完成,不需額外增加生產線或設備。這種生產過程中的高度靈活性和機動性,就是「智能」的體現。

今天,在德國工業4.0的生產線上,活躍著大量由庫卡公司提供的工業機器人,庫卡集團被稱為德國「工業4.0」戰略的核心企業。

值得一提的是,家電巨頭美的集團2016年12月30日宣布,對庫卡集團股份發出的要約收購已獲得所有相關監管部門的批准。收購完成後,美的共計將持有庫卡已發行股本及現有投票權的94.55%。

產學研合作孵化AI

上世紀80年代,人工智慧在世界範圍內迎來了一次研究熱潮,其時,德國成立了人工智慧研究院(德語縮寫DFKI),這家非營利機構宣稱自己已發展成當今世界最大的人工智慧研究組織。

DFKI旗下的400多名科學家,分屬於其下轄的18個研究所,散布在德國4座不同的城市。每個研究所有一個專門的研究方向,譬如智能硬體、嵌入式智能、網路技術、多語言技術、大數據分析、虛擬與增強現實等。

DFKI的主要合作企業,既有戴姆勒和寶馬這樣的汽車巨頭,也有SAP這樣的軟體明星,再次說明了人工智慧研發需要充分的軟硬體結合。在DFKI的支持下,大眾汽車公司在慕尼黑建立了數據實驗室。

產學研合作的模式,是德國的傳統。聞名已久的弗勞恩霍夫研究所,建立於上世紀40年代末,如今它旗下的研究所遍布德國,所研究的課題與工業技術及企業需求密切相關。類似這樣的一系列研究所,為過去70年的德國工業發展提供了強有力的智力保障。因此,不妨將DFKI視作未來數十年內面向人工智慧的又一個弗勞恩霍夫。

2015年,谷歌公司豪擲千金,入股了DFKI。當時的新聞寫道,谷歌公司的資金投入,超過之前所有德國本土企業之和,足見DFKI的研發實力。

2016年夏天,在企業和地方政府的協作安排下,DFKI在珠海開設了它在亞洲地區的第一家分支機構,將它的觸角從德國和美國延伸到了。

德國汽車裡的AI

汽車產業對德國經濟的重要性不言而喻,據說德國每三個工作崗位中就有一個與汽車相關。人工智慧的話題,自然也繞不開它在汽車行業中的應用。

德國的豪華車三強,戴姆勒(賓士)、寶馬和奧迪,最近幾年從來不會缺席拉斯韋加斯消費電子展,各種面向自動駕駛的先進技術爭奇鬥豔。這些德國車企,也格外重視在人工智慧領域與技術領先的國際企業合作研發。寶馬汽車在2016年與美國晶元巨頭英特爾、以色列車載攝像頭技術公司MobileEye簽訂了戰略合作協議,以期在2020年前後推出具備完全自動駕駛能力的汽車產品。

與完全自動駕駛汽車相比,德國汽車行業也有些初創企業,瞄準了更容易被消費者接受的駕駛輔助產品,這同樣有賴於人工智慧技術的進步。一家名為汽車實驗室(AutoLab)的初創公司,計劃推出通過語音與駕駛員進行交互的智能助手,以減少駕駛員在開車途中分散精力操作手機這樣的危險行為。而這家「汽車實驗室」公司的兩位創始人,此前都是名叫Here的數字地圖公司的核心成員。

可不要小瞧了這家公司,在國際市場上,Here旗下的高精度地圖是實現汽車自動駕駛的關鍵條件之一。2015年,賓士、寶馬和奧迪三家豪華車巨頭聯合出手,收購了這家公司。這次收購,當時在行業內激起了各種想象。

2016年年底,戴姆勒公司在柏林組織了它們一年一度的「對話未來」研討會,這次研討會的題目正是人工智慧,而最核心的議題是,人類在其中將扮演怎樣的角色,換句話說,人工智慧的發展今後是否還會以人類為中心。看起來,德國已開始從形而上的角度,重新審視人工智慧了。

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