机器与你

　　对于人机关系可以有很多种解答，西门子提供了一种可能。

　　4月中旬的柏林，阳光清冽却依然寒冷刺骨。路边的树木还没有完全摆脱冬天的印记，孤单地向天空伸出空空的树枝。城市西郊的施普雷河，不动声色地流淌着。暗红色与灰色交错的建筑物显示着工业园区的地标。

　　一切的沉静会在某个午夜时分被打破——河岸两侧的路灯会被临时拆卸，空间感上被人为扩展的河道会成为运输的重要枢纽。一台重约400吨的巨型燃气轮机（重量相当于一架加满油的空客A380飞机）的庞然大物在黑暗中隐隐出现，借由水路从这里被运输出去。清晨时分，路灯被放回原位，一切好像从未发生过。

　　这并不是某个科幻电影或小说中的情形，而是发生在德国柏林西门子城的真实场景。不可否认的，由工业而衍生出的人与机器的关系，一直是人们思考和行动的方向。

　　自动化生产

　　一提到慕尼黑，人们立刻联想到的是慕尼黑啤酒节。每年十月，全世界的游客慕名而来，身着巴伐利亚传统服装，在狂欢节一样的气氛中唱歌跳舞吃香肠喝啤酒。德国人对于啤酒的热爱无需多言，数字可以说明一切：德国啤酒协会今年年初发布的数据显示，2014年德国人共消费啤酒95亿升，人均为106.9升，较2013年的106.6升略有上升。估计这多出来的酒量一定是为了庆祝世界杯夺冠而来的。

　　作为欧洲第一的啤酒生产大国，仅从小麦啤酒、淡色啤酒、黑啤酒、未过滤啤酒等大类，细分有5000多种啤酒的数量来看，德国同样也是一个掌握各种啤酒酿造技术的国家。早在公元1516年，巴伐利亚公国的威廉四世大公甚至还颁布了一部《德国啤酒纯酿法令》，规定德国啤酒只能以大麦芽、啤酒花、水和酵母四种原料制成。对于酿造工艺的坚持使得德国啤酒享誉世界。

　　不过，问题来了。要如何满足不断增长的消费量？机器自然是德国人的第一选择。距离慕尼黑火车站不远的Spaten啤酒厂，成立于1397年，坐落于德国慕尼黑，拥有Spaten， Franziskaner和Lowenbrau三个知名品牌。近30年中，过程自动化系统保证了这家啤酒厂高效又稳定的酿酒工艺。

　　传统的啤酒酿造从原料到成品，需要经过发酵、贮藏、过滤以及灌装一系列工艺，耗时3到6个星期。现在，这些啤酒桶已经成为公司一景，供来访者了解历史。啤酒厂的员工指着巨大的啤酒橡木桶说：“以前清洗啤酒桶可是需要人爬进去的”。

　　如今的一切全部依靠全自动化系统，啤酒厂会在“机器大脑”的控制下，由生产线根据温度、压力、时间、计量或称重等可比参数按照不同配方运行。这样精准而稳定的控制可以将人工操作失误的可能性降到最低，现在只要在中控室留几个人监控，在清洗环节留几个人就可以了。监控室的人可以不断获得关于所有重要细节和工序的概览数据，进而管理和控制整个酿酒过程。如有偏差，可以立即进行人工干预。在极少的人力之下，依靠自动化的机械生产，这家啤酒厂可以实现每小时灌装15万瓶啤酒。

　　灌装和包装是高性能全集成自动化系统大显身手的环节。由于啤酒和不含酒精的软饮的灌装和包装成本很高，大量使用机器可以极大降低生产成品，提升市场竞争力。不过，这是否意味着在以数字化工厂所代表的智能生产中，人类要被机器完全取代呢？

　　代替？还是共存？

　　在走向“工业4.0”的路上，关于数字工厂中关于人与机器的关系，每家企业都有自己的回答。西门子位于安贝格的安贝格工厂，用26年的发展历史，提供了一种近75%的生产作业已实现自动化，产品合格率达到99.99885%，而同时保持员工人数不变，产能提升8倍的解答。今年2月，这家工厂还迎来德国总理默克尔的参观，被认为是在迈向“工业4.0”的过程中，“数字工厂”的一个实践典范。

　　这家明星工厂的闪光之处在于“机器控制机器的生产”，也就是端到端的数字化，这正是未来制造所要达到的目标。这家工厂主要生产Simatic可编程逻辑控制器（PLC）及相关产品，打个比方说，这些东西类似计算机里的CPU。一般来说，一家汽车制造厂仅需使用50至100套Simatic控制系统，一个石油平台只需使用5到20套。

　　这家工厂生产多达1000种的这类产品可被用于控制机械设备与工厂，从而实现生产过程的自动化。而数字化带来的，产品之间以及产品与机器设备之间的互通互联使得生产路径不断优化，不断提升生产效率。

　　Simatic设备本身即可控制Simatic产品的生产过程。每条生产线上都运行着约1000台Simatic控制器。这些产品通过产品代码控制它们自身的制造过程，它们可告知生产设备它们的要求是什么、下一步工序是什么。产品可与生产设备通信，所有流程均已经实现了IT控制并进行了优化。工人在这里只需要做生产全过程1/4的工作，比如在生产之初，将印刷电路板安装在生产线上，此后所有的工作均由机器自动控制完成。

　　即使是原料配送也全部实现了自动化与信息化。在安贝格工厂的地下仓库里，物料安静地等待着被运送到需要它们的生产线上。当生产过程中需要某种物料时，屏幕上会有提示，工人会拿着扫描枪，在物料样品上进行扫描，条码信息传输到工厂的自动化仓库之后，ERP系统发出的指令会让自动化的物流系统去仓库的指定位置取指定的物料，然后通过自动升降机，将物料传送到生产线附近。

　　高度的数字化和自动化提升了生产效率，不过，人依然不可或缺。在生产车间中，时不时会看到工人在走动巡查。这家工厂依然有大约1100名员工，实行三班轮换制，每班大约有300名员工。他们会起身查看自己负责环节的进展，比如手工连接上某些原材料以及查看数据等。由于工厂里的所有设备都已经联网，可以实时交换数据，因此员工可以通过移动终端查看重要信息。而1000多台扫描仪实时记录所有生产步骤，记录焊接温度、贴片数据和测试结果等产品细节信息。

　　而人最为重要的作用是提出改进意见。现在，员工提出的改进意见对年生产力增长的贡献率达40%，剩余60%源于基础设施投资，包括购置新装配线和用创新方法改造物流设备。2013年，这家工厂采纳了1.3万条改进建议。

　　在谈到机器与人的关系时，安贝格工厂的生产经理 Stefan Ritschel始终坚持认为“数字化的目的是为了帮助人们更好的工作，而不是赶走他们”。的确，在安贝格工厂，机器和人实现了共生。而随之衍生出来的数据，也在积累和增加之中，形成了对自动化系统的监控与预警。

　　不过，在走向“工业4.0”的路上，安贝格工厂所处的数字化世界需要更广泛范围内的数据的分享，比如与供应链伙伴的数据分享，显然这将取决于供应链伙伴的信息化阶段以及信息交互安全程度。毫无疑问的是，工业级信息的安全等级要求更高，而实现这样的目标需要整个生态环境的数字化和有序化。

　　对于安贝格工厂来说，近乎完美的产品合格率还不能让工厂放弃自我追求。Stefan Ritschel表示，对于各项新技术的关注是工厂目前所要迎接的挑战。虚拟现实眼镜等新技术的应用一直是他们关注的重点。在移动互联时代，收到邮件预警已经再平常不过了，倒是用于客户和生产者掌握所需生产信息的工业虚拟现实眼镜听起来还挺酷。Stefan Ritschel表示这类新科技会成为安贝格不断自我演进的动力。

　　技术对商业的驱动在近30年里体现得愈发明显。这使得西门子这个以电气化和自动化见长的工业巨人也开始发力数字化。在西门子中央研究院，对于电动汽车的研究以及为确保欧洲大型强子对撞机试验项目的顺利开展所提供的软件及监测服务，都为其迎接虚拟世界的挑战增加了经验。实际上，为了实现“工业4.0”的愿景，在“数字化企业”之路上，西门子提出了逻辑上相互作用的四大要素：“数字化企业”软件套件、工业通信网络、自动化安全和面向特定业务的工业服务。为工业用户提供更为轻盈的服务，正是其努力的方向。

　　文、摄影/郑悦