工业4.0的宠儿：人机交互技术助力建设智能工厂

　　【中国智能制造网 技术前沿】智能工厂的各个要素到底长什么样？德国联邦政府的Autonomik研究项目试图回答智能工具和系统的问题。Autonomik是德国联邦经济与能源部（BMWi）的一个战略性研究项目，是BMWi重点资助的六大数字化技术项目之一。这个看上去有点奇怪的德文词，字面上显示出“自主、自治”的含义，但实际内涵则要更加丰富。　　
　　工业4.0项目的宠儿
　　
　　Autonomik是德国联邦经济与能源部（BMWi）的一个战略性研究项目，是BMWi重点资助的六大数字化技术项目之一。这个看上去有点奇怪的德文词，字面上显示出“自主、自治”的含义，但实际内涵则要更加丰富。
　　
　　事实上，早在2010年（“工业4.0”尚未提出），德国就已经启动了相关的项目，名为“Autonomik-自主和基于仿真的系统服务于中小企业”。在“工业4.0“正式提出之后，此项目被升级为“AutonomikfuerIndustrie4.0”，从而将其与工业4.0进程紧密地结合在了一起。
　　
　　工四100术语解读
　　
　　目前，Autonomik项目是德国面向未来的科技创新项目，目标是为中小企业开发新一代的智能工具和系统。这些工具和系统能够自主地联网、识别周围环境、适应外界条件的变化，并且能够与用户（以及其它对象）融为一体。
　　
　　Autonomik的语境与定义包含了这样的关键词
　　
　　1、工具与系统
　　
　　这给Autonomik的研发目标定了性。研发的成果是拿来给人用的，而不是要取代人类的。
　　
　　2、中小企业
　　
　　这是德国工业4.0不厌其烦强调的关键词。德国政府推动4.0的主要目的之一，是让广大中小企业从转型升级中受益。
　　
　　3、自主
　　
　　这是Autonomik工具/系统的主要特点。在其设计思想之下，工具能够在感知外界情况之后通过通信和计算来自行作出决策，不需外界干预。
　　
　　4、人机一体
　　
　　自主的工具和用户/环境有机地结合，成为整个工业生态系统的一部分。
　　
　　Autonomik项目作为德国工业4.0计划的资助重点，目前有十五个子项目正在进行之中，其牵头单位包括阿迪达斯、奥迪等公司及慕尼黑工业大学等科研院所（如图2所示）。这些项目涉及生产、物流、机器人等领域，具体研究领域包括工厂架构设计、物流自动化、产品研发等，内容很丰富。德国联邦政府也很积极地对外宣传这些项目的进展，在2016年的汉诺威工业博览会、2016慕尼黑机器人及自动化博览会（Automatica2016）上面都设置了专门的展台，对Autonomik的研究内容进行介绍。
　　
　　实例1：InventAiry飞行机器人项目
　　
　　FraunhoferIML（弗朗恩霍夫-物流研究所）在Autonomik的资助下开展了名为”InventAiry”的项目，目标是在仓库环境中用自主飞行的机器人来清点库存。这样的机器人体积甚小，凭借其摄像/探测设备可以在飞行中感知和分析周围环境，并自行决定飞行的路线。在飞行过程中，机器人会探测和记录每件物品上的条形码/RFID标信息，从而完成库存清点的过程。
　　
　　InventAiry这样的系统，具有相当大的灵活性：首先，此机器人的应用不需要其它的硬件布署作前提，因此能够迅速投入使用；其次，它能够动态地识别周围环境的变化，不依赖于已有的地图。因此，即使是飞行过程中出现了新的障碍物，或是移到一个全新的仓库中，机器人也能够很快地适应。
　　
　　这种自主飞行机器人的应用，可以大幅节省库存盘点所需人力资源，将劳动者从简单的体力劳动中解放出来。同时，它使得库存监控成为一个常态化的、可连续运行的过程，有助于库存准确度的提高。
　　
　　实例2：SPEEDFACTORY项目
　　
　　SPEEDFACTORY是阿迪达斯的创新性生产战略，也是Autonomik的子项目之一。其意在将相关产能从亚洲迁回德国，重振其本土运动鞋/服装产业。
　　
　　SPEEDFACTORY模式的一大亮点是生产的全自动化，制鞋加工过程中不再有工人的参与（如图5所示）。其生产设备占据的面积很小，便于灵活布局，以及在必要的时候移至它处。通过3D打印等技术，SPEEDFACTORY大限度地压缩了库存和相关的原材料物流环节，并且可以以快的速度来制作出成品。
　　
　　SPEEDFACTORY项目的另一大亮点是贴近客户。每一双鞋都可以为顾客量身定做：他/她只需在跑步机上试跑一段时间，系统便可以根据采集到的数据自动确定生产参数，制作定制化跑鞋。生产设备将被搬到本地的阿迪达斯专卖店里面，从而让德国顾客亲眼看到自己专属运动鞋的诞生过程。
　　
　　“体验-生产-购买”的过程融为一体，使得生产设备成为客户体验的一部分，而客户也成为了生产的参与者。
　　
　　按阿迪达斯的说法，这种“所需即所得”的灵活生产方式，将开启制鞋业的新时代。
　　
　　阿迪达斯计划SPEEDFACTORY今年进入预运行，试做500双鞋投入市场进行销售测试。鞋类生产是SPEEDFACTORY项目的阶段，并且实现私人订制，即对用户的个性化需求进行迅速反馈，这将成为阿迪达斯的竞争优势。
　　
　　这一项目已经作好了商业化的前期准备，将于2017年在德国本土实现全面量产。