智能工厂

以他站在那个小车间里的样子，Detlef Zühlke看上去并不像一个革命者。这位教授身穿夹克，戴着无框眼镜，左手摆弄着一块红色的乐高积木。他的四周悬挂着无数电缆和管线，它们看上去簇新而闪亮，仿佛正在静候自己的伟大使命。某种意义上的确是这样，它们是Zühlke在凯泽斯劳滕的德国人工智能研究中心建造的未来工厂模型的一部分。“智能工厂”这个想法是第四次工业革命的重要组成部分。

凯泽斯劳滕未来工厂的历史始于一次火车旅行。Zühlke当时正从杜伊斯堡返回，这位科学家在那里参观了弗劳恩霍夫协会的一栋样板建筑 -- 一栋有着别具一格的节能方案的住宅，它的设备能参与思考。满怀源自这漫长一天的感受，Zühlke陷入了对“智能住家”的思考，并转入了另外的思路。能在住宅实现的东西为何不能同样在生产领域发挥作用呢？依照居住者 -- 或者说客户 -- 的个性化想法，将所有设备进行数字化联网，以实现流程优化？“我们需要一个原型”，Zühlke想。就单是这个想法，他思考了几周，并最终征询了企业界代表的意见。

凯泽斯劳滕的设备本身就已表明了这个建议所引起的反响。那些现在隶属于“智能工厂”联合会的企业都安装了相关部件。尽管有经济界的助力，起步时依然艰难。先驱者也必须屈从于官僚程序，Zühlke和他的同道们在考虑他们的实验企业能生产什么产品时感到了这一点。“它应该是简单的，应该能带来一点小小的趣味，唤起大家的热情。”一家饼干生产厂家提供了支持，酒类生产也成为考虑对象。由于食品生产要求严格，最后决定采用一个无害的方案：肥皂。

三个装有液体的容器像输液袋那样悬在生产线上方，软管下垂到流水线上，用于灌装肥皂的空塑料瓶从流水线上滚过来。至此，一切都平淡无奇。“智能工厂”与寻常工厂的差别隐藏在塑料瓶背面的四方形黏纸里 -- 这是一个电脑芯片，员工们称之为“产品记忆”。“产品随身携带着信息，并告诉设备，应该做什么”，“智能工厂”的副学术主管Matthias Loskyll博士解释道。是蓝色、红色还是黄色的肥皂液进入瓶子？或许是混合的？如果是，比例如何？是盖上黑色、白色还是灰色的瓶盖？标签上应该写什么？这家肥皂厂看上去很简单，而它所生产的产品却是千变万化的。

这是“智能工厂”的理想：在保持最大可能生产速度的同时充分实现灵活性。“我们必须更好地应对这个变化得越来越快的世界”， Zühlke说。他的设想是：客户在互联网上订购一件产品，工厂便立即开始按照他的个性化要求进行制造 -- 无需对生产线进行改造。即使不得不更换设备，那也是依照“即插即用”的原则：所有东西都相互兼容。一家工厂应能像一堆乐高积木那样，被轻松拆解，然后组合成一种新的形式。为了说明这一理念，Zühlke和他的同事们研发了另一条生产线，并在2013年汉诺威博览会上展出。它生产有个性化图案的迷你手电，但也能够生产带“钥匙应答器” -- 这是一种钥匙链，主人能用智能手机与其联络。每台参与生产的设备都能够在几秒钟之内被组合或替换。没有中央控制系统，所有组件都有一台自己的微型电脑。

这似乎并不像听起来那样超现实 -- 而且就在旁边的一张桌子上挂着一块写着“手工工位”的牌子。它在未来工厂是否还有存在的必要？“当然必要”，Matthias Loskyll说道，“恰恰在汽车工业中仍有生产任务必须由手工完成。”当然未来的手工工作和培训也会变得“智能”。4.0版手工工位结合了实体物件和三维模型的工作。它有一个神奇的名字叫“强化现实”，大致意思是：放大或者拓展了的现实。一个镜头从上部对准工作台，图像显示在监视器上，员工能看到他自己正在安装微小部件的双手，屏幕上方的动画向他演示下一步如何操作，一个步骤接着一个步骤。

人不会被赶出智能工厂，Detlef Zühlke说，而且人存在的必要性绝不仅仅是去完成剩余的手工工作。“这要求更高的灵活性，而人正是整个系统中最具灵活性的元素。他们将成为问题解决者，他们在工厂中穿行，观察一切是否运转正常。”而这需要另一种培训。Zühlke呼吁打破职业领域与科学学科间通常非常顽固的藩篱。他当年学的是电气技术，但在机械制造专业获得博士学位。“某个时刻我意识到：没有信息技术，我们现在所做的一切都不会有结果。”如今，他主持着凯泽斯劳滕工业大学生产自动化专业教席，这是一个根据“乐高原理”的发展方向，“智能工厂”也是基于这一个原理。

工厂所处的车间有一块巨大的玻璃立面，Zühlke让生产设备在夜间都被照亮，从而使这里成为一个橱窗，附近的工大学生们路过这里进城时都能看到它们。教授想要吸引人们的注意，并唤起他们的好奇心。在他看来，缺少年轻的为工业4.0版做好充分准备的科研人员，正是“智能工厂”尚未进入现实生活的三个原因之一。第二个原因是缺乏标准。乐高积木之所以能毫无问题地彼此搭接，是因为它们都由同一个生产者生产，而机器设备却并非如此。生产流程必须“脱离对特定生产者的依赖” -- 这是人们常常在“智能工厂”听到的另一个词汇。第三个有待解决的问题是安全性。这个全新的工业世界有多脆弱？这个建立在相互渗透和交换基础上的系统如何抵御破坏行为？如果电脑芯片在日志中记录了所有有关生产的数据，人们如何来保障这些数据安全？

 “我相信能够找到解决方案”，Zühlke说，“我们没有其他选择。” 工业4.0版是德国确立经济地位的唯一机会，对此他坚信不移。在迈向未来工厂的道路上，德国暂时尚处于领先地位，但全球对此也给予高度关注。Zühlke四处奔波，他定期受邀介绍凯泽斯劳滕的这个不起眼的车间里发生了什么。询问来自世界各地，“只有欧洲波澜不惊”。特别是亚洲国家对此非常关注，例如韩国就在进行着一个类似的技术项目。相反，美国则更专注于纯工业化，而不是有针对性的高科技战略。

Zühlke现在64岁，将于2015年初退休。他预计，三年后首个“智能工厂”的大型组件将在现实工业领域投入使用，而构建一个完整的工厂可能要到十年之后。届时Zühlke希望能够亲身经历，希望能够以某种形式与这个项目保持联系。“正当你高高挽起衣袖，双臂沾满机油时，却突然不得不住手旁观，这的确会让人伤感。”