工業(yè)4.0提出了哪些新的要求？

德國是全球制造業(yè)強國，無論是工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量還是科技含量，都處在頂峰。2013年，德國就提出了工業(yè)4.0的概念。那么，什么是工業(yè)4.0呢？工業(yè)1.0時代，蒸汽機出現(xiàn)，人類創(chuàng)造了機器工廠。工業(yè)2.0時代，流水線的產(chǎn)生了通用、西門子等大型工業(yè)企業(yè)。工業(yè)3.0時代，信息化進一步與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合。而工業(yè)4.0時代，即柔性化、精準化、智能化以及小批量化的工業(yè)生產(chǎn)。制造業(yè)工廠及企業(yè)主應如何適應工業(yè)4.0時代呢？

工業(yè)4.0時代制造業(yè)工廠智能柔性搬運解決方案

以柔性化來說，柔性化要求一個工廠不僅僅是電腦工廠，也可以快速轉(zhuǎn)換為手機生產(chǎn)工廠或者其他電子產(chǎn)品生產(chǎn)工廠。在這種轉(zhuǎn)換的過程中，設備搬運服務需要快速跟進。這就催生了智能搬運搬運系統(tǒng)的“跟隨式”服務，快速滿足工廠的各種設備搬運需求。

以精準化來說，精準化要求工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品無論是在質(zhì)量上，還是在針對客戶上，都更加精準。而精準生產(chǎn)，與設備調(diào)試、安裝服務質(zhì)量密不可分，同樣給設備搬運提出了高標準。

智能化則意味著工廠將會使用更多的智能生產(chǎn)裝備，此類裝備搬運難度較大，拆卸較為復雜，例如工業(yè)機器人等等，這就要求制造業(yè)工廠要開始掌握智能設備的拆卸以及搬運技術(shù)。

而小批量生產(chǎn)就是說，每一種產(chǎn)品，可能生產(chǎn)的產(chǎn)量不多，但是種類很多。實現(xiàn)這一生產(chǎn)狀態(tài)，需要工廠引入高科技裝備，包括3D打印機等等。

總之，工業(yè)4.0實際上成倍放大了智能搬運企業(yè)的潛在市場，但是對搬運系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性也提出了新的要求。

工業(yè)4.0的四重天

互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，打破了傳統(tǒng)工業(yè)時代信息不對稱的情況。工業(yè)時代里，因為生產(chǎn)廠家無法低成本的了解每一個客戶的需求，所以往往采用一刀切的方法，就是把需求做多的性能組合到一起，成為一款產(chǎn)品。

互聯(lián)網(wǎng)改變了這個局面，人與人，人與廠商，可以低成本的實現(xiàn)連接，從而讓每個人的個性需求被放大，人們越來越喜歡個性化的東西。但是個性化的東西需求量沒有那么大，這就需要工業(yè)企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)小批量的快速生產(chǎn)。這個時候，先得做點準備工作，就是工業(yè)3.0首先要進化為3.X，所謂工業(yè)3.X，其實就是先把ERP和MES等等信息系統(tǒng)徹底打通，讓工廠原本的所有信息孤島實現(xiàn)連通。這個時候，就從完全的自動化和部分的信息化，進入了完全的自動化和完全的信息化，也就是工業(yè)3.0大圓滿階段。所以萬物互聯(lián)，必須需要一個專門的通訊協(xié)議。

工業(yè)4.0第一重天，智能生產(chǎn)

生產(chǎn)的原材料和生產(chǎn)設備還沒有連接起來的時候，我們就需要一個東西，叫做RFID，射頻識別技術(shù)。簡單來說，這就相當于一個二維碼，可以自帶一些信息，他比二維碼有優(yōu)勢的地方在于它可以無線通訊。多品種、小批量、定制生產(chǎn)，每一個商品從你在網(wǎng)上下單的那一刻起，他就是為你定制的，他所有的特性，都是符合你的喜好的。這就是智能生產(chǎn)。

工業(yè)4.0第二重天，智能產(chǎn)品

Geek+ 交互機器人

生產(chǎn)的過程智能化之后，作為成品的工業(yè)產(chǎn)品，也同樣可以智能化。把產(chǎn)品作為一個數(shù)據(jù)采集端，不斷的采集用戶的數(shù)據(jù)并上傳到云端去，方便用戶進行管理。

德美工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心分歧之一，就是先干智能工廠，還是先搞智能產(chǎn)品。德國希望前者，美國希望后者。至于中國，我們就走二者結(jié)合的路線。

工業(yè)4.0第三重天，生產(chǎn)服務化

智能產(chǎn)品會不斷地采集用戶的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并上傳給廠商，這個就使一種新的商業(yè)模式成為可能，向服務收費。

這個服務是什么呢？ 舉個例子，智能產(chǎn)品實現(xiàn)后，每一輛汽車都會不斷地采集周邊的數(shù)據(jù)，來決定自己的行駛路線，整個運輸系統(tǒng)會完全服務化，任何人都不需要再買車，有一天也許自己開車會成為嚴重的違法行為，因為設備是智能的，而人確是不可控的。

在這個階段，所有的生產(chǎn)廠商都會向服務商轉(zhuǎn)型。

工業(yè)4.0第四重天，云工廠

當工廠的兩化融合進一步深入的時候，另一種新的商業(yè)模式就有要孕育而生了，這就是云工廠。

工廠里的設備現(xiàn)在也是智能的了，他們也在不斷地采集自己的數(shù)據(jù)上傳到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上，此時我們就可以看到，哪些工廠的哪些生產(chǎn)線正在滿負荷運轉(zhuǎn)，哪些是有空閑的。那么這些存在空閑的工廠，就可以出賣自己的生產(chǎn)能力，為其他需要的人去進行生產(chǎn)。

制造業(yè)工廠中的智能化產(chǎn)品

制造業(yè)工廠的主要作業(yè)模塊包含入庫、存儲、揀選、搬運、流水線對接等等，在每個流程中可應用到不同的智能產(chǎn)品實現(xiàn)自動化作業(yè)。所有智能產(chǎn)品由系統(tǒng)整體調(diào)度，以滿足不同的生產(chǎn)場景節(jié)拍。

叉車的無人化變革

Geek+無人叉車

隨著各物流大咖相繼推出無人倉，無疑將帶動整行業(yè)的快速發(fā)展。 作為無人倉里的一員，無人叉車隨著各個市場變革將成為智能化設備中的翹楚。多方因素促進無人叉車替代傳統(tǒng)叉車，市場容量巨大。

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017年1至11月份累計銷售叉車 455777臺，同比增加118782臺，同比增長 35.2%。隨著智能化改造的興起，業(yè)內(nèi)普遍認為叉車有逐漸向無人方向改造的的趨勢。制造型企業(yè)選擇無人化整體搬運系統(tǒng)，截止2017年國內(nèi)運行的無人叉車達到3000套，預計2020年將突破5000臺；于此諸多叉車生產(chǎn)企業(yè)紛紛切入市場，加入無人叉車陣地，大力拓展，共同推進無人叉車市場應用。

無人叉車相較于普通叉車優(yōu)勢明顯，在存取環(huán)節(jié)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

1.搬運效率的大幅提升

無人叉車近乎毫無限制的定制化選項和最少化投資可獲得物料搬運效率的提高，且減少現(xiàn)場傷害，內(nèi)置的安全協(xié)議和傳感器可防止危險事件的發(fā)生同時不會影響其他交通； 節(jié)省資源，無人駕駛的搬運作業(yè)可以優(yōu)化人力資源；優(yōu)化能源利用，可以在沒有光線和沒有溫度調(diào)節(jié)的區(qū)域執(zhí)行物料搬運。

2.節(jié)省成本

使用無人叉車進行可重復的物料搬運可大幅降低產(chǎn)品、材料和場地方面的損耗，并保證作業(yè)環(huán)境安全。盡管必要的培訓和認證提高了叉車操作的安全性，但仍然有很多事故發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，美國每年在叉車相關(guān)的事故中有100名工人喪生，20000人嚴重受傷。通過將安全性整合到自動化叉車中，可以大幅降低事故發(fā)生率；

3.無人叉車更加柔性化，適應性更為廣泛

對于更加柔性化的制造和更為復雜的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的離散型制造企業(yè)而言，除了點對點的物料搬運之外，則迫切需要能夠?qū)崿F(xiàn)多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)對接的物流運輸設備，這正是無人叉車的用武之地。無人叉車能在生產(chǎn)線、倉庫、圖書館、金庫、車站等多樣生產(chǎn)場景根據(jù)其不同的需求，在不同的環(huán)境中實現(xiàn)各種不同的功能。能最大限度地減少物流流程周期，減少物流消耗，最大限度地提高搬運系統(tǒng)效率。

視頻中展示的是Geek+打造的智能無人叉車產(chǎn)品。顯然Geek+科技基因不僅僅局限于機器人，更是把觸角伸向了在工業(yè)場景中用途異常廣泛的叉車。將傳統(tǒng)的有人叉車改造成更機械化、智能化的無人叉車，通過激光導航以及多重傳感器的部署，使得叉車可以自動感應識別貨架上相應推盤的位置并精準對接，完成無人自動存取的功能。目前Geek+叉車最高可提升3.2m，載重1.6噸，自身采用SLAM激光導航附帶自動避障等穩(wěn)定可靠的安全屏障。

搬運機器人的混搭風

制造業(yè)工廠中，點對點物料搬運是智能搬運系統(tǒng)中的重頭戲。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，如何能讓機器人將物料順利快速地搬運到指定的上料點或下料點，是所有搬運機器人系統(tǒng)需要不斷優(yōu)化的問題。工廠中使用的搬運機器人可通過搭配不同載具，實現(xiàn)不同的作業(yè)場景，完成多種功能。

搬運機器人是可以進行自動化搬運作業(yè)的工業(yè)機器人。搬運作業(yè)是指用一種設備握持工件，是指從一個加工位置到另一個加工位置。搬運機器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運工作，大大減輕了人類繁重的體力勞動。

在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，無論是單片機還是自動化生產(chǎn)流水線，以及組合機床，都要用到機械手來完成工件的取放。對機械手的控制主要是位置識別、運動方向和物料是否存在的判別。

機械手是模仿人的手部動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運和操作的自動裝置，特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及笨重、單調(diào)、繁重的操作中代替人作業(yè)，因此獲得日益廣泛的應用。機械手一般由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及檢測裝置三大部分組成，智能機械手還具有感覺系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。

復合型機器人

隨著科技日益進步，以前需要人工加工制造的行業(yè)開始向自動化技術(shù)轉(zhuǎn)變。作為近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備，工業(yè)機器人、機械手在現(xiàn)代制造技術(shù)領(lǐng)域中扮演了極其重要的角色，既能自動化定位控制并可以重新編程序以變動的多功能機器，并有多個自由度，可以搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。

搬運機器人的運用范圍越來越廣泛，即使在很多的傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域中人們也在努力使機器人代替人類工作，在食品工業(yè)中的情況也是如此，搬運機器人在食品加工領(lǐng)域應用得如魚水。日益增長的工業(yè)機器人市場以及巨大的市場潛力吸引世界著名機器人生產(chǎn)廠家的目光。當前，我國進口的工業(yè)機器人主要來自日本，但是隨著諸如“機器人”類似的具有自有知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)不斷出現(xiàn)，越來越多的工業(yè)機器人將會由中國制造。

Geek+ 輥道機器人

Geek+頂升機器人

使用倉儲機器人公司Geek+舉例，該公司研發(fā)生產(chǎn)的搬運機器人以M型號機器人為主打，通過機器人搭配不同載具完成不同的工作流程和場景。其中包括交互工作臺、籠車牽引、柔性輥道對接及頂升功能等。在制造業(yè)工廠場景中能夠完成入庫、存儲、揀選、搬運、上料、下料等環(huán)節(jié)的自動化運作，柔性連接智能制造業(yè)工廠中的每個制造環(huán)節(jié)。

倉儲機器人公司Geek+發(fā)布工業(yè)搬運解決方案產(chǎn)品線

機器人背后的調(diào)度系統(tǒng)才是大Boss

在各環(huán)節(jié)的智能設備中，能夠統(tǒng)一調(diào)度所有智能設備并讓每種設備都按照生產(chǎn)節(jié)拍來穩(wěn)定運行的系統(tǒng)，才是智能柔性搬運系統(tǒng)的核心。

軟件后臺管理系統(tǒng)，能夠整體調(diào)度和監(jiān)控整體智能作業(yè)流程，包括無人叉車、機器人、機械手以及輥道等。通過系統(tǒng)對于作業(yè)流程節(jié)拍的控制，多臺機器人路徑規(guī)劃、實時狀態(tài)監(jiān)控、柔性增減機器人數(shù)量及地圖布局修改及交通管制等等功能，使得整個系統(tǒng)最大程度地為制造業(yè)工廠的作業(yè)提高效率和柔性可拓展程度。

強大的管理統(tǒng)可支持多臺機器人同時聯(lián)動作業(yè)，保證相互避讓以及最優(yōu)路徑的規(guī)劃，防止擁堵，大幅度提高作業(yè)效率。

互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)為什么發(fā)展的這么快，就是因為創(chuàng)業(yè)者只需要專注于產(chǎn)品和模式創(chuàng)新，不需要自己去買一個服務器，而是直接租用云端的服務就行了。而目前工業(yè)的創(chuàng)業(yè)者，還是要不斷地糾結(jié)于找OEM代工還是自建工廠中，這個極大地限制了工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新。當云工廠實現(xiàn)的時候，中國的工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)一個比互聯(lián)網(wǎng)大百倍以上的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)浪潮，那個時候這個社會的一切都將被深刻的改變。

此文系作者個人觀點，不代表羅戈網(wǎng)立場

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