完全無線的工廠、實時監測并傳輸數據的生產線、與人協同工作具備自我“學習”能力的機器人……如果說，過去人們看到的大多只是“未來工廠”不成熟的模擬應用，那么隨著越來越多的企業加入“工業4.0”應用行列，今年的漢諾威工博會則更加清晰地展現了“未來工廠”的新圖景。

　　新一輪工業革命方興未艾，全球工業數字化轉型邁向縱深。在素有“世界工業發展晴雨表”之稱的漢諾威工業博覽會（工博會）上，有關數字工業、智能制造的設想和愿景越來越多地變為現實應用。

　　今年漢諾威工博會以“融合的工業——工業智能”為主題，反映了新一輪工業革命多技術融合創新的特點，特別是人工智能（AI）和第五代移動通信技術（5G）在數字化工業中的應用最受關注。

　　事實上，2015年以前，漢諾威工博會的展商對“工業4.0”大都停留在概念探討層面。3年后的今天，越來越多的企業開始加入“工業4.0”應用的行列。在這一過程中，AI和5G元素的加入，不僅加快了工業4.0應用優化的進程，更讓一些此前難以實現的愿景變為現實。

　　AI變身更聰明自主的“大腦”

　　今年工博會首次展出了超過100個機器學習的應用實例，較去年大幅增加。雖然機器學習僅是人工智能在工業領域應用的初級階段，但能帶來工業系統的自我優化、工業編程的簡化和更高效的人機協作能力。

　　例如，思愛普展示了一臺機械臂，機械臂上的傳感器可以實時追蹤人的眼球，并隨著眼球的移動而移動。借助機器學習，控制系統會不斷收集數據并分析，眼球操控機械臂的精確度也會逐漸提升。

　　思愛普數字供應鏈總裁哈拉·澤內說：“當我們有了人工智能、物聯網和傳感器收集來的數據，機器便開始說話。軟件的作用就是適應協調整個過程的各種不同任務。”

　　德國人工智能研究中心與空客等企業合作，展示了由2名工人和6臺機器人組成的“混合編隊”共同為飛機機體和機翼焊接鉚釘。其中，機器人完成重復性和高強度的工作，同時對移動零部件、監控周圍環境等流程進行記錄和優化；工人則主要借助增強現實（AR）眼鏡，負責生產細節調整和質量控制。

　　該項目高級研究員蒂姆·施瓦茨說：“人工智能的應用減輕了工人的負擔。長遠看，還能幫助應對未來人口老齡化、勞動力短缺帶來的挑戰。”

　　德國人工智能研究中心還與日立合作展示了一款基于人工智能的勞動保護系統。工人穿上裝有30多個傳感器的可穿戴設備，完成日常工業操作。系統能根據預錄好的標準動作，提醒工人操作的不規范處。

　　據介紹，這套系統能根據工人的身體位移，自動計算出身體不同部位的受力，并與標準動作進行曲線比對，嚴重受力的部位會以紅色警示標出。

　　在美國科技企業訊能集思展示的解決方案中，步態分析技術能將生產現場視頻數據交給人工智能分析中樞，實時分析操作員是否出現未按標準流程作業、遲緩停滯、忙閑不均等問題。同時，通過人工智能算法，該解決方案能提升工廠的前瞻性維修能力，準確、提前預判故障，大幅降低排除意外故障所造成的“宕機”，還能優化物料采購和生產規劃，制定更靈活的庫存策略，大幅節省庫存成本。

　　在工博會現場，人們可以直觀地感受到，人工智能在工業領域的應用就像成年人對嬰兒的教育和培養。通過一定時間的訓練，讓原本不能“自理”，每個動作都需要工程師“手把手”通過編程指揮的機器獲得“舉一反三”的能力，進而擁有一定程度的“自理”能力，“處事”更靈活、容錯性更高，甚至實現自我優化和提升。在這過程，機器視覺、邊緣計算等前沿技術的應用對人工智能在工業領域的發展至關重要。

　　業內人士普遍認為，人工智能給智能制造帶來的躍升是決定性的。用工博會主辦方德意志會展公司董事會主席約亨·科克勒的話說，“人工智能是‘工業4.0’的核心。”人工智能處理大量數據及做出明智決定的能力，使大規模的個性化生產成為可能，將給工業生產和能源行業帶來顛覆性的變化。

　　根據德國信息技術、電信和新媒體協會（Bitkom）發布的最新報告，德國半數工業企業認為機器學習會給現行的商業做法帶來廣泛改變。

　　該協會主席阿希姆·貝格指出，約12%的德國工業企業已使用人工智能技術。“人工智能技術正快速應用在工廠中。”

　　瑞士ABB公司首席執行官史畢福認為，人工智能的應用還將顯著增強工業企業研發團隊的能力，縮短研發周期。

　　5G塑造更靈敏可靠的“神經”

　　在業內人士看來，與消費領域相比，工業領域才是5G技術大顯身手的地方。如果說從3G到4G是演進，那么從4G到5G就是革命，能夠帶來顛覆性的變化。

　　博世公司通信和網絡技術部負責人安德烈亞斯·米勒指出，從1G到4G，都是為了將人連接起來，而即將到來的5G時代，連接的不只是人，還包括一切事物。基于5G的互聯技術，是實現第四次工業革命的關鍵。“5G就好比是神經系統，將感知傳導到人腦或電腦。”

　　諾基亞公司高級移動網絡解決方案部門的副總裁托爾斯滕·羅布雷希特說，5G標準就像工業革命初期的蒸汽機一樣具有重要意義。

　　今年的工博會首次在16號館搭建真實的5G網絡環境，由諾基亞和高通公司承建，展示了8項應用案例。其中，德國大眾公司展示了一條基于5G技術的微縮商用汽車組裝流水線。每個零部件經過流水線時，經5G連接的傳感器幾乎能做到實時監測并傳輸數據。與現有的隨機監測相比，這種生產方式的準確性和可靠性大幅提升。

　　德國知名光學設備制造商蔡司公司展示了最新的車身檢測系統：安裝在機械臂上的光學成像傳感器可對車身部件進行全方位掃描，傳感器處理并通過5G實時傳回的并不是簡單數據，而是信息量巨大的三維點云數據。該公司負責人表示，5G將使生產更加靈活、透明和自動化，同時提升了產品質量。

　　在博世力士樂展示的案例中，5G的應用讓車間里的大量線纜消失了，所有設備都通過5G連接，并互相“交流”。比如，機器人抓取物品后可實時判斷載具位置，并將物品置于載具上，載具將物品在不同操作平臺之間移動，數臺載具同時在車間移動，互不干擾，在有人接近時立即停下來。

　　現場工作人員介紹說，車間走線的規劃和施工往往需要較長周期，耗資不菲，一旦要改變生產，調整線路就將成為一項大工程。而“工業4.0”時代恰恰強調“柔性制造”，即根據客戶需求進行小批量定制化生產，針對市場變化快速精準地調整生產線。換言之，5G讓“柔性制造”成為可能。

　　此外，與傳統工廠相比，無線工廠還可大幅降低工廠維護成本，降低能耗。據介紹，5G技術已應用于博世紐倫堡工廠，可節省生產成本約30%。

　　西門子工業無線通信系統經理桑德·羅特門森預測，5G有望應用在遠程控制、大規模無線傳感器網絡、移動機器人、自動導航、移動接入和維護等領域。

　　日本知名機器人生產商發那科公司的工作人員介紹，5G技術能賦予機器人全新能力，如當一個機器人學習到一種新技能后，它能幾乎實時將這項技能“教給”車間內的其他“伙伴”。

　　華為5G無線系統設計負責人約瑟夫·艾興格認為，在高可靠、低延遲通信的5G時代，用一個設備就可以控制車間中的所有機器人，讓運行和維護變簡單。

　　“未來工業”尚待時日

　　漢諾威工博會上的一系列新應用讓未來工業的圖景更加清晰。

　　博世、西門子、思愛普、ABB等領軍企業紛紛在展臺核心區域展出了融合大數據、云計算、物聯網、人工智能、5G等技術的“未來工廠”車間應用場景。

　　通過這些綜合性應用場景，人們可以感知向“未來工業”邁進的腳步。

　　據博世力士樂公司自動化與電氣解決方案部門負責人海納·朗介紹，去年在博世力士樂的展臺，人們看到的還只是有關“未來工廠”不成熟的模擬應用，今年人們可以看到成熟的實物展示，即基于5G的全自動機器人樣板操作間，并且展示的解決方案已可用于實際生產和交付客戶。

　　ABB公司相關負責人也表示，今年展示的這條由多臺Yumi機器人組成的批量柔性生產單元已經收獲用戶訂單。

　　同時，人們也能更直觀地理解“未來工廠”以及由“未來工廠”和采購、物流、銷售、服務等環節共同構成的“未來工業”的突出特點。

　　例如，汽車零件和裝配企業冠歐發動機公司將設想的一個未來汽車裝配樣板車間搬進了展館。車間內，幾個自動化搬運機器人馱著不同的零件，有輪胎、有車門，配上不同的組裝工具移向車間工人，自動調升所需工作高度，工人用運送來的電動扳手安裝輪胎、車門至車體，安裝好后，搬運機器人將車體運送至下一環節。這種“島式裝配島”顛覆了傳統的工業流水線，并普遍出現在西門子、博世等企業展示的應用中，AGV搬運機器人成了“標配”。

　　冠歐發動機公司首席運營官約翰·澤德指出，流水線適合一種同質產品的大規模生產，工人做簡單重復勞動，而進入“工業4.0”時代，個性化的訂制車須安裝不同輪胎、不同車門、使用不同零件和工具，搬運機器人去倉庫分別取件輸送至裝配島，這種生產模式可以順應個性化生產的需求。

　　科克勒認為，未來工業的趨勢是國際化和數字化，其中數字化就是基于數據和連接，讓生產變得更加靈活。

　　史畢福指出，隨著人工智能驅動新一輪生產力的躍升，工業將進入自主化（autonomous）階段。

　　然而，即使對全球最頂尖的工業企業來說，距實現“未來工業”仍有不小距離，全球工業的數字化轉型仍需耐心爬坡。

　　海納·朗指出，對機器學習能力的訓練和培育需要耗費時間。同時，當前的應用距真正實現機器間相互“對話”、自主決策并優化生產尚有不小距離，關鍵在于如何更好地實現萬物互聯。

　　蒂姆·施瓦茨也認為，相關部門需要加強立法，劃定人工智能應用的邊界。

　　就5G而言，可靠性、數據安全和隱私等問題如果把握不好，甚至可能會在工業領域被放大。

　　德國鳳凰接觸器公司通信軟件研發負責人弗蘭克·哈克梅爾表示，隨著無線網絡從消費領域擴展到工業和基礎設施領域，5G時代的網絡安全需要更加重視，而網絡運營商應該負起更大責任。

　　西門子公司數字和創新部門副總裁安德烈亞斯·克普克認為，工業界最看重的并不是5G的傳輸速度，而是可靠性和可連接設備的數量，因此運營商提供的網絡質量必須值得信賴。

　　德國電氣與電子工業協會首席執行官克勞斯·米特爾巴赫說，明年的漢諾威工博會預計將出現更多5G相關應用，不少電氣與電子領域的企業正翹首以盼5G，該技術與人工智能技術都將成為未來工業的重要競爭力。