跨国调研:走进德国产学研“生态链”
作者:管理员  来源:本站原创  发布时间:2016年5月10日  点击次数:475

                                                                                           2016-05-04来源:南方日报

 

    “在德国,科研机构、企业和政府均在工业4.0中扮演着重要的角色。其中,企业负责提供现实案例,大学主要做基础研究,政府则负责进行工业4.0的环境打造,如推动网络宽带、信息化的稳定发展等。三者会经常聚在一起共同研讨如何实现工业4.0。”下萨克森州管理学院国际项目总监Harald Becker说。

        柏林时间419日,2016年汉诺威工业博览会落下帷幕。在这个全球最大的工业信息展会上,上百项工业4.0应用技术向世界展示了一个正在到来的制造新时代。作为工业4.0的全球倡导者,德国社会各界已形成了一个较系统的工业4.0研究体系。柏林时间417日到24日,在汉诺威工业博览会开幕前一周,南方日报德国调研组走进当地多家高校、科研机构和企业,探寻工业4.0背后的社会研究体系。

        跟多数国内高校科研与企业实践相对分离不同,在德国政府的引导下,德国国内各科研机构、高等院校及企业、协会对工业4.0展开了非常系统的研究,从下萨克森州管理学院到斯图加特的弗劳恩霍夫协会再到卡尔斯鲁厄理工学院(以下简称KIT)全球顶尖的机器人实验室,不仅企业一线员工参与研究,其研究课题更紧盯企业实际需求,部分研究成果成功引领了企业实践。

 

南方日报特派记者 胡智勇 蓝志凌 张培发 刘嘉麟

 

A.各类机构自发研究工业4.0

 

     “在德国工业的圈子中,‘工业4.0’是常用的词汇。”柏林时间417日中午,法兰克福美茵河畔,南方日报德国调研组采访了在德工作十多年的华人工程师小林。他在一家大型电控公司从事工业大数据工作,他告诉调研组,工业4.0的全面信息化过程既是一个自上而下的过程,也是一个自下而上的过程。

        作为一项高科技战略计划,德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合出资2亿欧元资助各种工业4.0研究项目,旨在建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂,提升制造业的智能化水平。

       政府资助只是一个“引子”,实际上,德国各界自发对工业4.0的研究已非常深入,且系统性非常强。汉诺威是下萨克森州首府。418日,南方日报德国调研组来到下萨克森州管理学院采访。该院院长Ralf Othmer介绍说,在这里,对工业4.0的探讨更多是经济界的自发活动。他们会设立小组、召开论坛,对各方面的问题进行研究讨论,德国的工会也在其中起到很大的作用,他们会介绍企业家参与讨论。在管理学院之外,德国工程师协会每年都会通过集中研讨推动统一的工业数据标准的建立。

       与下萨克森州管理学院相距不远,汉诺威应用科技大学经济学教授赫尔贝格是一位专注研究制造业创新管理实践的学者。他曾在戴姆勒·克莱斯勒股份公司、迪堡等多家企业任职,如今工业4.0下的管理创新又成为其重点研究的课题,他同时为多家企业提供培训课程,引导企业在实践中找到适合自己的工业4.0实践。

        跟赫尔贝格专注管理创新不同,卡尔斯鲁厄理工学院则更加注重工业4.0下的基础技术研究。Raczkowsky博士是卡尔斯鲁厄理工学院程序自动化和智能机器人中心智能医疗研究组组长、计算实验室负责人,日常专注于自主机器人系统的传感技术应用研究。在Raczkowsky博士负责的实验室里,调研组见证了可通过肢体、视觉、触感等方式与人进行密切交流“对话”的高智能机器人。“这也是基于工业4.0方向的一个技术研究。”Raczkowsky博士说,该实验室正与库卡、医药公司共同合作研发可站上手术台的手术机器人。

        比卡尔斯鲁厄理工学院走得更远的是德国弗劳恩霍夫协会。这个协会被称为欧洲最大的应用科学研究机构之一,也是德国工业4.0战略的发起单位。从去年开始,该协会就在斯图加特设立了工业4.0应用中心,跨界组织专家及企业力量,深度探讨实现工业4.0的路径。

 

B.企业委托课题 研发不愁经费

  

         跟中国科研界更注重理论研究不同,德国分布在各处的机构对工业4.0课题的研究更彰显了与企业需求紧密结合的特点。德国弗劳恩霍夫协会工业4.0应用中心(以下简称“IPA”)总监Martin Landherr介绍,四年来该中心每年约有1/3的项目经费来自企业,另有2/3则分别源于州政府的支持和欧盟的项目委托。

        调研组在德国期间,德国著名中小企业通快集团的无纸化生产流程改造正被媒体报道。这一工业4.0的生产流程改造,就是弗劳恩霍夫协会与通快合作的一个重点项目。

         Martin Landherr介绍,根据协议,通快集团派了五名员工与IPA组成一个研究团队,共同进行为期5年的无纸化生产流程研究。每年,通快将向IPA支付50万欧元的研究经费。

         而在此前,成立一年多的IPA已经为不少中小企业提供了多种流程化的改造。在研发车间内,研发人员Biltin向调研组展示了一个流水线上装螺丝钉的黑色盒子。与其它盒子不同,这个盒子增加了一个带有摄像头的传感器。“摄像头类似于盒子的‘眼睛’,可以看到盒子里的情况,识别盒子是否快空了。”Biltin说,此时,它就会向供应商发出信号,提示需要进行物料补充。

        这个带“眼睛”的黑盒子,是弗劳恩霍夫协会专门为WILLTERS公司设计,而WILLTERS公司是西门子专用螺丝供应商。在黑盒子出现前,WILLTERS需要派专人守在西门子的生产线上,来确定第二天的订单情况,而如今,WILLTERS已经可以实现远程操控。

         企业提供具体案例,再由科研机构负责解决,这样的模式使德国的“智慧资源”能得到更充分的整合与对接。

        走进卡尔斯鲁厄理工学院(以下简称“KIT”)的机器人实验室,几乎清一色是“披”着橙色外衣的机械臂在运动着。这些机械臂均来自德国著名机器人公司库卡机器人有限公司。在这里,库卡和KIT机器人实验室有着密切的合作关系。

   “不少库卡公司的职员都是从我们这个实验室走出去的,每一年库卡公司都会与实验室进行合作,为实验室提供项目和资金。”实验室的一个项目负责人Hua Yingbing告诉德国调研组。与弗劳恩霍夫协会相似,KIT每年1/3的课题均来自企业委托,这也使KIT从不需在经费上“发愁”。

 

C.将共性研究进行普适性推广

 

        与中国大学院校研究相对脱离实践不同,德国的科研体系不仅时时刻刻与企业的实践相结合,甚至更深入地引领整个德国企业的未来发展。

       KIT和弗劳恩霍夫协会,调研组看到,在帮助单个企业进行产品研发的同时,他们还将其中的共性研究进行普适性地推广,进一步引领企业实践。

        KIT团队里,Hua Yingbing在解决了企业关于精密焊接的难题之后,针对目前企业的普遍需求,开发了一套以机器人为核心的小型系统,能快速便捷地适应各种小批量高精度生产需求。Hua Yingbing说,这一课题也成为了德国经济能源部该年的重点项目,同时在上月底刚闭幕的汉诺威工业博览会上“亮相”。

        而弗劳恩霍夫协会工业4.0应用中心更进一步,“我们研发了工业4.0应用集成系统,让设备是与系统链接在一起,实现信号的实时推送。”Biltin说,以前,生产程序是跟着软件走,受到软件的制约。而有了这个系统之后则是倒过来,软件跟着想要做的生产程序来走。”

    “如何利用信息更好地组织生产,是我们的一个核心主题。”该中心负责人Martin Landherr说,该中心已在实验室中建立各种模型,在传统工厂生产经验和信息的基础上,通过加装各种传感器,实现信息的实时捕捉,然后将信息及时传送到各种位于“云端”服务器和数据平台,让产品价值链上的各个工厂以及工厂内部的设备、人员、订单全部联系在一起,形成一个更加优化的工厂生产模式。

        Biltin说,过去由于企业中应用的不少软件系统是在不同软件商手中采购,这就造成体系的联通比较困难。现在他们在做的是开发一个集约系统,将企业生产中所有涉及的应用程序都进行技术分解,企业根据其需求对部分模块进行选用。与过去不同的是,当企业发展到一定阶段,要将多个模块进行链接的时候,可以在这套系统内部进行有效链接,这个过程只不过是点击几下鼠标。

    “即插即用”成为Biltin和同事对这一系统应用的生动描述。这些工业4.0的专家们用“即插即生产”来指设备和系统的顺畅配置。在他们看来,这套系统目前只是1.0版本,当发展到2.03.0等版本的时候,未来甚至可以实现部件自发与工作环境相连接,自己把自己集成到现有控制系统当中。

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