从智能流水线迈向“未来工厂”

学生用电脑操控“生产线” 本文图片由采访对象提供

机器人根据学生们在电脑上的设计生产个性化产品 本文图片由采访对象提供

临港新城海洋科技广场一层有个特殊的“车间”：一台机器人收到指令，抓取一堆原材料放入机床加工，而后将半成品放入另一台设备，待加工完毕取出成品，置于一移动托盘。随后，智能照相机对成品拍摄，信息被写入托盘内的电子标签；托盘传送至成品区，另一台机器人自动识别托盘内电子标签信息，将合格品放入成品货架……

此时，“车间”之外的几名学生在电脑前操控着“车间”内的整个系统。原来，一件件产品是不同风格样式的汽车模型，全是“个性化”定制，有的有天窗，有的色彩鲜艳。学生们设计什么，机器人就生产什么车型。

这里是同济大学工业4.0学习工厂。同济大学教授陈明是这间“智能车间”的“车间”主任，他首先介绍这里的工厂与普通车间的不同之处，“一条流水线上所生产的产品都可以各不相同。这种方式改变了原有大规模的批量生产、大规模有限定制，实现了大规模的个性化定制。”

先行先试未来工业场景

同济大学工业4.0学习工厂内的这条生产线，通过智能中央控制单元、智能仓储单元、装配单元、激光打标单元以及传送单元等，让个性化下单、产品智能设计成为现实。陈明告诉记者：“装配哪种零部件、安装多少，这些都能按客户不同需求生产。甚至，客户提出功能需求，生产线还能自动设计。”

不过，陈明同时强调，所谓的“工业4.0”，绝不限于某个新产品的开发，而是整个生产及至销售经营的智能化体系的合成。他说，眼前这条由机器人和智能装备构成的生产线，其实已经不只是“生产线”的概念，它可以包涵产品研发、设计、质量保证、销售、售后服务等各个方面。再来看“它”的技术支撑：工业物联网、工业人工智能、工业大数据、网络化协同制造、可编程控制技术、智能远程运维、企业资源管理等等。这些技术不是单独发挥作用，而是互联互通，构成系统性的技术优势。陈明介绍：“工业界还做不到的场景，在我们学习工厂先行先试。技术成熟后，就能直接投入大规模应用。”

不止是人工智能的开发

“学习工厂看的只是表现，是技术，如果要全面理解工业4.0，就要从系统化的理念来认识它。你会发现，这将是继蒸汽机、电机、计算机之后，人类的第四次工业革命。”陈明向记者这样表述。他认为，工业4.0带来的智能制造是连接、是集成、是数据、是创新。他说，“工业4.0”所需要的并不仅仅是设备的升级或单纯的人工智能开发，而是要依靠信息化、物联网技术，对整个制造行业进行水平整合和垂直整合。

目前，学习工厂已经和西门子、宝钢、中国船舶等多家重点企业合作，推广其智能系统。陈明介绍，比如，与中国船舶的合作项目，就是要建造一个完全不同于以往的智能造船厂，今后依托工业4.0技术的智能造船厂，出厂的船舶不再是千篇一律，或者说，未必就是先定图纸、再有船舶，而是根据互联网、智能机器人，随时对船的安全性、舒适度、实用性进行调整；与此同时，客户可以随时参与船舶的设计、制造，随时以模拟技术体验船的性能。

致力培养未来工程师

除了工业4.0前沿应用技术的科研验证、成果转化、示范，学习工厂另一重要职能是培养“未来工程师”。陈明教授说，“这里是‘未来工厂’的摇篮，更是‘学习工厂’，是‘未来工程师’的摇篮。”近年来，本科生、研究生、高校教师，甚至是工科院校的大学校长，都在这里接受培训。

2019年，国际认证机构德国莱茵TV集团宣布，中国首个“工业4.0工程师认证考核中心”正式落户同济大学工业4.0学习工厂实验室。陈明表示，工业人才的职业认证，德国在世界上首屈一指。中德之间实现互认，意义非凡，“以前，中国的工程师证书在国外不被认可。中国公司在国际上承接的项目，最终还要请国外的注册认证工程师签字。有了中德互认体系，这样的情况将大大减少。”

在学习工厂和高校普通的实训基地培训有何不同？同济大学机械专业的大四学生王毅鹏在临港的学习工厂完成了自己的毕业设计，他的作品是一条完整的汽车生产线，4个月与高端智能、大数据打交道之后，小王同学感慨说道：“作为本科生，可能只知工业4.0的皮毛，却能感受到其在智能制造领域独特的优势。”陈明说，未来，这里将诞生智能工厂系统架构师、智能生产系统工程师、智能制造系统评估师和智能制造系统安全工程师等系统级人才，也有工业大数据应用工程师、机器视觉应用工程师和工业人工智能应用工程师等关键技术应用人才。临港将成为国际智能制造领域一流领军人才的前沿。本报记者 张炯强