全球工業4.0的頂級盛會——2018漢諾威工博會攻略之二： 不能錯過的三大趨勢和五大技術

在工業4.0領域，2018漢諾威工博會的主題將是「集成的工業——連接與協作（Integrated Industry – Connect & Collaborate）」，通過重點展示自動化與IT平台、人工智慧和能源技術的整合，讓觀眾們了解數字化轉型在工業中的最新進展，昭示著工業4.0即將進入到下一個階段。本屆漢諾威工博會，根據筆者的和總結，至少將會有三大熱點趨勢和五大核心技術值得我們重點關注。

一、三大熱點趨勢提前了解

1. 人工智慧、IT平台與工業機器人三者之間的集成與結合

從一開始，德國的工業4.0便極為強調虛實結合，尤其體現在IT平台與工業硬體的發展與整合的技術路線上。工業4.0通過最新的通訊技術，將生產系統中的機器進行聯網，構建網路物理系統CPS，從而打造出新一代的智能工廠。在人工智慧技術日益實用化的今天，人工智慧與IT平台和工業機器人三者之間的集成，更是將這一虛實和軟硬結合的路線推到了一個更高的水平。顯然，這一發展路線與偏愛工業大數據和雲計算的工業互聯網平台相比，有著十分鮮明的德國特色。本次工博會上，將會看到眾多的德國乃至全球知名的IT平台提供商和工業機器人和工業設備提供商的精彩展示，以及結合人工智慧技術下的最新應用進展。這將是本次大會最精彩的亮點。

2. 生產與物流的高度一體化

在以往展示的數字化工廠場景中，主角常常是機器或者是機器和人。隨著在數字化工廠中越來越多的創新技術和新的業務流程的出現，物流日益成為推動或制約工業4.0技術落地應用的重要前提。可以說，沒有物流技術的升級和支持，很多智能化的數字工廠場景只能是空中樓閣。在製造業中，通過數字化技術，將生產與物流乃至供應鏈緊密結合在一起，成為持續追求效率提升和成本降低的重要手段，這一結論已經成為業界的共識。

本次的漢諾威工博會將與著名的漢諾威國際物流展CeMAT同時舉辦，本身就昭示著生產與物流一體化在工業4.0時代的重要性，充分說明德國工業4.0已經進入到實用和落地的階段。在CeMAT上，觀眾們將能親身體驗生產和物流的融合技術，以及在工業4.0時代的物流4.0（Logistics 4.0）的最新發展。

3. 用於電動汽車的生產和電網能源

越來越多的人已經接受這一觀點，那就是電動汽車和自動駕駛將會給社會和經濟帶來巨大的轉變。工業4.0所追求的在智能工廠中的靈活物流，也越來越離不開電動汽車及其相關技術的支持。但是，今天的電網並未做好廣泛支持電動汽車的準備。為了迎接電動汽車帶來的挑戰，需要提供全面的充電站覆蓋，升級和構建相應的配電網路，建設電力「超級高速公路」——所有這些都歸結為數字集成，將可再生能源、能源儲存設施和電動汽車智能互聯，作為一個協調的無縫集成系統一起工作。在電動汽車和自動駕駛技術在國內乘用車市場如火如荼地宣傳的今天，漢諾威工博會將會給我們帶來一個不一樣的工業應用的新視角。

二、五大核心技術重點考察

對工業4.0感興趣的觀眾，對於以下五大核心技術，在工博會現場也是絕對不能放過。

1. 機器學習——人工智慧在製造業中的實用技術

機器學習在今天已經成為人工智慧應用在製造業中最重要的技術。它能夠讓數字系統識別數據中循環出現的模式，將其應用到新的數據流中，從而在系統運行中實時監測到新的趨勢和異常情況。在本次工博會上，將會看到大量的機器學習應用在製造業中的場景，例如：

• 智能化地監控設備故障：由於感測器變得更小更便宜，意味著企業可以採用更加經濟的手段，隨時監控設備運行狀況。機器學習在這裡可以發揮巨大的作用，在數據偏離正常狀態之後，可以發出警報，減少意外停機的次數。
• 根據測量結果提高產品質量：在獲得了測量數據之後，機器學習的演算法不僅可以根據已知的缺陷模式，幫助企業找出造成加工誤差的原因，甚至還可以對以前未知的產品缺陷模式進行檢測和報警。
• 對能源管理進行優化：在智能電網和微網技術日益發展的今天，通過機器學習技術，可以幫助企業對未來電力需求進行預測，從而適應化石燃料能源和可再生能源混合應用下的電網波動，更加精確地將發電企業的電力成本與製造企業的生產需求匹配起來。
• 自動調度物流車輛：機器學習為自動駕駛鋪平了道路，使其成為支持數字化工廠柔性化生產的基礎。通過機器學習技術，可以幫助車輛識別和理解周圍的環境，從而承擔更多的物流任務。

2. 智能供應商——智能工廠的基石

建立數字化工廠的一個重要目標就是提高對產品的定製能力，希望能夠像批量生產一樣經濟高效地生產定製化的產品。顯然，這一實現有賴於大量的可以提供定製化零部件的供應商，這也是在很多複雜裝配行業里推動數字化轉型的重要基礎。在本次工博會上，會看到很多這樣的例子，這也是很多在零部件行業里，作為「隱形冠軍」的德國企業發揮重要作用，帶動整個經濟走向工業4.0的例證。在工博會現場，我們會看到很多這樣的例子，這充分說明工業4.0不僅僅是大型總裝企業的專利，在零部件供應商和中小企業，都可以運用工業4.0獲得實際的效果，這一點對於中國企業來說具有重要的借鑒意義。這方面的實例很多，遍布在工博會會場的各個角落，例如：

• 通過在產品中嵌入RFID晶元或感測器，可以讓生產線在生產過程中進行產品定位，由產品向設備傳達應該如何進行下一步加工的指令，從而提高生產的靈活性。
• 通過使用3D列印技術，汽車企業可以生產以前出產的老汽車的維修配件，避免了重新開模的成本和複雜的製造準備過程。
• 使用感測器測量機械設備中潤滑油的導電性能，從而監控潤滑油的溫度和潤滑滾動軸承的磨損，從而持續地優化生產系統。

3. 預測性維護——在設備停機前維修

預測性維護作為工業4.0的核心應用之一，從一開始就得到了廣泛的重視。近年來在每一屆漢諾威工博會上，都會有大量的預測性維護的產品和方案的展示。越來越多的企業已經開始意識到，通過使用預測性維護技術，可以為企業帶來真正的成本節省。在工博會現場，將會看到很多這方面的例子：

• 一個開發工具包的例子，用它來搜集來自家電、鋼鐵等行業的生產線的數據進行診斷，其目標是提高10%的生產率。
• 在遠程控制桌面軟體的基礎上向物聯網遷移，以支持智能建築、零售和農業設備中的預測性維護。
• 在城市交通軌道列車安裝板卡，將感測器、晶元和演算法集成在一起，對預期磨損和可能缺陷進行預測。
• 對電梯提供預測性維護服務，精確地監控電梯的運行速度、容量、關門情況，並在雲端對數據進行分析。
• 在進行預測性維護的時候，將現場工人的模糊性的語言描述也納入到演算法中，從而提高預測質量。

不得不提的是，儘管預測性維護一直以來都是漢諾威工博會的常客，但是根據一項調查，在德語國家裡，雖然有76%的企業已經可以通過感測器進行數據採集，但只有20%左右的企業正在使用這項技術。造成這一現象的主要的原因，還是因為目前的預測性維護方案大多隻針對某一種設備。作為企業來說，在一條生產線上有大量的不同設備。如果為每一類設備採用不同的預測性維護方案，對於企業來說將會煩不勝煩。那麼，在市場上是否有較為通用的預測性維護的系統呢？觀眾不妨帶著這個問題在現場尋找一下。

4. Cobots——新一代的人機協同

目前在德國的製造部門，每1萬名員工就會部署290多台多功能機器人。預計在未來的一段時間，這個數字還會增加。這些機器人不是在替換工人，而是更多地成為他們的「同事」，與他們一起攜手合作——即所謂的「Cobot」而不是「Robot」。在本次漢諾威工博會上，將會看到大量的這類展示，體現出很多特點，例如：

• 互動和靈活：與傳統的工業機器人需要在物理隔離的區域甚至籠子里執行工作不同，今天的Cobot大量使用感測器技術，可以觀察工人的位置和動作，在近距離與工人互動式接觸工作。
• 可以完成具有挑戰性的任務：與傳統的智能完成一些笨拙費力的工作的工業機器人不同，今天的Cobot可以獨立工作，甚至可以完成十分複雜的任務，讓工人可以從單調和身體緊張的工作狀態中解放出來。
• 安全第一的原則：Cobot從設計到運行都遵循了最大限度降低工人受傷風險的原則。工人既可以直接引導機器人對其進行控制，也可以放心地與機器人肩並肩工作。即便因為工人意外移動造成被機器人手臂打中，其力量也不會造成嚴重的傷害。

5. 數字化雙胞胎——「一生一世」的映射

近兩年來，大量的產品從設計階段開始就已經有了虛擬化的三維模型。在使用階段，還會不斷地通過感測器來採集數據。這樣，製造企業不但可以在使用階段進行性能監控和故障診斷，甚至還可以為開發階段檢測到設計缺陷。

在本次工博會上，會有大量的廠商將自己的產品和方案冠以數字化雙胞胎的名義進行展示。例如：

• 對設備運行進行數據監控的例子，如船舶、航空引擎。
• 使用虛擬現實技術對設計內容進行3D再現的例子，如用VR眼鏡幫助設計、檢測、維修。
• 對港口的船隻的運動和泊位進行記錄，以加快報關進程的例子。
• 對港口機器人與人之間進行交互和協作的過程建立模型的例子。
• 對工廠進行3D建模，模擬工廠運行的例子。
• 在橋樑上安裝感測器進行負載、變形和振動監控的例子。

以上這些例子還有很多。給人一種感覺，似乎只要是通過感測器採集了物理對象的數據並加以利用，就可以稱之為數字化雙胞胎，使得這個概念有被「濫用」的趨勢。無奈的是，儘管數字化雙胞胎這個概念已經出現了十幾年，但並沒有嚴格的技術標準和規範來嚴格界定它的具體功能，它似乎從一個專業辭彙，逐漸變成了一個人們喜聞樂見的大眾辭彙。現場的觀眾們可以根據自己的認識，判斷一下哪些方案更加適合稱作數字化雙胞胎吧。

看到這裡，相信讀者們已經大致了解了本次漢諾威工博會的主要看點。希望在展會現場，不要錯過上面提到三大技術趨勢和五大核心技術，並且能夠發現更多的驚喜！

SAP作為代表德國工業4.0軟體技術的領袖廠商，在每一屆漢諾威工博會上都會將自己在過去一年的最新成果帶到展會上。在下一篇《全球工業4.0的頂級盛會——2018漢諾威工博會攻略之三：SAP展區先知道》中，將重點介紹SAP公司在2018年漢諾威工博會上即將展出的內容。

作者介紹

彭俊松博士現任SAP中國區副總裁、首席數字官。他和他的團隊負責將SAP的全球數字化創新與中國本地實踐相結合，建立SAP的思想領導力，推動數字化轉型、工業4.0和工業互聯網在中國市場的業務。

彭俊松在西安交通大學獲工學博士學位。畢業後作為中國汽車行業的第一位博士後，在復旦大學管理學院和上海汽車工業集團從事研究工作。近二十年來，先後撰寫了八本關於汽車行業信息化、工業4.0與數字化轉型的著作，在專業雜誌上發表數十篇論文。彭俊松經常受邀出席IT和相關行業會議並發表演講，並積极參加相關協會、聯盟和智庫的專業活動，在中國工業互聯網產業聯盟、中國軟體和信息服務業百人會等組織擔任理事職務。