在人工智能體驗(yàn)區(qū)“頭號(hào)玩家”專區(qū)內(nèi)，工作人員演示一款表情動(dòng)作捕捉交互系統(tǒng)。本報(bào)記者袁婧攝
進(jìn)博會(huì)一向是觀察新技術(shù)新趨勢(shì)的重要窗口。特別是在實(shí)體經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，依托于國(guó)內(nèi)的超大市場(chǎng)，全球資源和創(chuàng)新要素在進(jìn)博平臺(tái)集聚，頂尖企業(yè)由此攜手探索“智造”升級(jí)之路。
在本屆進(jìn)博會(huì)技術(shù)裝備展區(qū)，新一代數(shù)字技術(shù)與工業(yè)的深度融合讓記者印象深刻?？梢哉f，工業(yè)數(shù)字化的內(nèi)涵已遠(yuǎn)超傳統(tǒng)意義上的“機(jī)器換人”，數(shù)字孿生、元宇宙、人工智能等成為驅(qū)動(dòng)它前行新的技術(shù)引擎。
虛擬車間的新變革
歷屆進(jìn)博會(huì)上，技術(shù)裝備展區(qū)一直是機(jī)器人的火爆“秀場(chǎng)”。高峰時(shí)，簡(jiǎn)單掃館就能見到上千條機(jī)械臂在有力地?fù)]舞。今年，“四葉草”里可見的實(shí)體機(jī)器人少了許多，但它們并未缺席，而是借助數(shù)字孿生被遷移到“工業(yè)元宇宙”的新世界。這是“智造”升級(jí)的一個(gè)重要信號(hào)。
在汽車制造等機(jī)器人密集型行業(yè)，以往一條新線建成后、機(jī)器工人上崗前，無論是工位布置，機(jī)械臂軌跡設(shè)計(jì)，還是更加具體的“技能培訓(xùn)”，都要由工程師在一線完成。平均下來，一臺(tái)機(jī)器人的“培訓(xùn)”需要消耗幾十乃至上百小時(shí)。由于一個(gè)車間通常會(huì)擁有上千臺(tái)機(jī)器人，整個(gè)工作量之大，可想而知。今年進(jìn)博會(huì)上，西門子展示了由數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人生產(chǎn)線實(shí)施方案，整個(gè)車間被精準(zhǔn)復(fù)刻到虛擬數(shù)字世界，工程師可以像打游戲一樣，在虛擬流水線上調(diào)教虛擬的機(jī)器人，形成代碼后再“脫虛向?qū)?rdquo;，部署在真正的生產(chǎn)線上。實(shí)踐證明，通過數(shù)字孿生，為一條整車加工線調(diào)試機(jī)器人的用時(shí)縮短到原先的六分之一。
不僅如此，西門子還在謀劃更高階的“工業(yè)元宇宙”，也就是打造一個(gè)人與人能實(shí)時(shí)互動(dòng)的“虛擬工廠”。在這里，身處不同城市的工程師可以進(jìn)入同一個(gè)虛擬車間，以“沉浸式”方式開展實(shí)時(shí)協(xié)作，共同完成生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)。較之一般的數(shù)字孿生，“工業(yè)元宇宙”的玩法仿佛讓工程師的“游戲體驗(yàn)”從“單機(jī)游戲”變成了“多人網(wǎng)游”。
今年進(jìn)博會(huì)上，數(shù)字孿生與機(jī)器人結(jié)合已成風(fēng)潮，在許多展臺(tái)的大屏幕上都能看到機(jī)器人在虛擬工廠中忙碌的背影。這或許表明，機(jī)器人的硬件迭代似乎已不是最受關(guān)注的，數(shù)字工廠的管理和運(yùn)維體系才是工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型真正的方向和高地，而這個(gè)任務(wù)與數(shù)字孿生、工業(yè)軟件非常契合。
施耐德電氣與工業(yè)軟件著名企業(yè)——劍維軟件在本屆進(jìn)博會(huì)上聯(lián)手展示了數(shù)字孿生的魅力，重點(diǎn)推動(dòng)制造業(yè)全生命周期的數(shù)字孿生，也就是說，當(dāng)廠址還是一片空地，廠房還在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，數(shù)字孿生就開始介入，此后與企業(yè)建設(shè)同步推進(jìn)，廠房建成、設(shè)備安裝、產(chǎn)線運(yùn)營(yíng)，整個(gè)過程都會(huì)在虛擬空間形成高度仿真的數(shù)字拷貝，從而讓“虛”與“實(shí)”的工廠一同成長(zhǎng)。這么做就能讓工廠的所有基礎(chǔ)設(shè)施，包括管線、閥門等，全都數(shù)字化、透明化，從而更完整、更真實(shí)地對(duì)設(shè)備、生產(chǎn)進(jìn)行記錄和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、改進(jìn)運(yùn)營(yíng)。
工業(yè)級(jí)數(shù)字孿生如此火熱，與制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)和需求變化密切相關(guān)。西門子相關(guān)專家告訴記者，如今大規(guī)模制造逐漸被小批量定制替代，工廠越來越需要具備柔性生產(chǎn)的能力，也就是在一條生產(chǎn)線上同時(shí)制造多種產(chǎn)品，因此“機(jī)器工人”常常要做適配并學(xué)習(xí)“新技能”，而能顯著提升制造業(yè)“敏捷度”的數(shù)字孿生，也就得到了更大的用武之地。
值得一提的是，除了提高效率外，數(shù)字孿生還能施展別樣的“魔法”。比如，一些原本靠著手把手教、代代相傳才能保留的工藝，現(xiàn)在則有機(jī)會(huì)完成數(shù)字化傳承。施耐德電氣與劍維軟件就在國(guó)內(nèi)釀酒行業(yè)獲得一個(gè)客戶，它利用數(shù)字孿生，模擬分析老師傅的釀造絕技，從而可以讓后輩工匠也能釀出同樣的美酒。
被AI加持的機(jī)器人
如果說“數(shù)字孿生”為制造業(yè)轉(zhuǎn)型新建了底層平臺(tái)，而要進(jìn)一步展現(xiàn)“智造”的能力，依然離不開“頭腦風(fēng)暴”，也就是加強(qiáng)人工智能（AI）的加持。本屆進(jìn)博會(huì)上，工業(yè)AI也有亮眼表現(xiàn)。
往屆進(jìn)博會(huì)的“網(wǎng)紅展品”——乒乓球機(jī)器人FORPHEUS，今年照例被母公司歐姆龍帶上展臺(tái)。經(jīng)過5年進(jìn)博窗口期的進(jìn)化，新一代FORPHEUS的球技已突飛猛進(jìn)，可以和冠軍級(jí)選手打得有來有回。而它的靈魂——也就是歐姆龍力推的“感知控制思考”的AI技術(shù)路線，也已被其他“機(jī)器人兄弟”掌握。今年，歐姆龍展示了幾臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在一條消費(fèi)電子裝配線上并肩工作。這些機(jī)器人相互間完全沒有隔離，“鐵胳膊”之所以不會(huì)互搏、打架，就是因?yàn)锳I實(shí)時(shí)觀察著產(chǎn)線的變化，能根據(jù)任務(wù)進(jìn)度，快速預(yù)測(cè)機(jī)器人下一步的動(dòng)作，并從中協(xié)調(diào)——一個(gè)機(jī)器人快些，另一個(gè)慢些。這其實(shí)和乒乓球機(jī)器人學(xué)習(xí)人類對(duì)手的球路，然后見招拆招是一個(gè)道理。
那智不二越帶來的一臺(tái)能檢查外觀瑕疵的機(jī)器人，也因?yàn)锳I而“治愈”一個(gè)頑疾。通常，機(jī)器人質(zhì)檢員“手持”相機(jī)掃描待檢產(chǎn)品后，會(huì)將拍到的照片與理想情況下的產(chǎn)品圖像作對(duì)比，隨后像游戲“大家來找茬”那樣，通過尋找兩幅圖像的不同來識(shí)別瑕疵。這個(gè)設(shè)想雖好，但真正用起來，很多情況下產(chǎn)品只不過是沾了一顆無關(guān)緊要的灰塵，死板的機(jī)器人仍會(huì)將其判為缺陷品，從而大大影響效率。為此，那智不二越引入AI，通過深度學(xué)習(xí)讓它學(xué)會(huì)辨別什么才是真正的缺陷。反復(fù)迭代后，目前AI已掌握多種瑕疵鑒別的“技能包”，包括裂紋、劃痕、毛刺、生銹、污漬等。當(dāng)機(jī)器人的“潔癖”被AI治愈，其工作能力也顯著提高了。
AI在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前途實(shí)際上不可限量。作為工業(yè)4.0巨頭，西門子對(duì)“人工智能制造”還有一個(gè)非常精彩的設(shè)想。根據(jù)進(jìn)博會(huì)上的展示，西門子正在研發(fā)一種技術(shù)，將讓AI取代人類，在數(shù)字孿生工廠承擔(dān)生產(chǎn)線規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)管理、機(jī)器人培訓(xùn)等全方位職責(zé)。作為“工業(yè)元宇宙”天然的原住民，AI教練在培訓(xùn)數(shù)字孿生機(jī)器人時(shí)，理論上會(huì)比人類工程師快得多；當(dāng)然，其他虛擬車間的崗位，包括計(jì)劃排班員、質(zhì)檢工程師乃至車間主任，AI的表現(xiàn)可能也會(huì)比人類更好。
看起來，工業(yè)的數(shù)字未來，前途不可限量。但依然還有一個(gè)問題：如果這個(gè)藍(lán)圖實(shí)現(xiàn)，那么，被機(jī)器人取代的就不會(huì)只是一線工人，技術(shù)和管理崗位也可能發(fā)生根本性變化，這對(duì)于制造業(yè)乃至社會(huì)來說，又將意味著什么呢？
