在人工智能體驗區“頭號玩家”專區內，工作人員演示一款表情動作捕捉交互系統。本報記者袁婧攝
進博會一向是觀察新技術新趨勢的重要窗口。特別是在實體經濟領域，依托于國內的超大市場，全球資源和創新要素在進博平臺集聚，頂尖企業由此攜手探索“智造”升級之路。
在本屆進博會技術裝備展區，新一代數字技術與工業的深度融合讓記者印象深刻。可以說，工業數字化的內涵已遠超傳統意義上的“機器換人”，數字孿生、元宇宙、人工智能等成為驅動它前行新的技術引擎。
虛擬車間的新變革
歷屆進博會上，技術裝備展區一直是機器人的火爆“秀場”。高峰時，簡單掃館就能見到上千條機械臂在有力地揮舞。今年，“四葉草”里可見的實體機器人少了許多，但它們并未缺席，而是借助數字孿生被遷移到“工業元宇宙”的新世界。這是“智造”升級的一個重要信號。
在汽車制造等機器人密集型行業，以往一條新線建成后、機器工人上崗前，無論是工位布置，機械臂軌跡設計，還是更加具體的“技能培訓”，都要由工程師在一線完成。平均下來，一臺機器人的“培訓”需要消耗幾十乃至上百小時。由于一個車間通常會擁有上千臺機器人，整個工作量之大，可想而知。今年進博會上，西門子展示了由數字孿生驅動的機器人生產線實施方案，整個車間被精準復刻到虛擬數字世界，工程師可以像打游戲一樣，在虛擬流水線上調教虛擬的機器人，形成代碼后再“脫虛向實”，部署在真正的生產線上。實踐證明，通過數字孿生，為一條整車加工線調試機器人的用時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“工業元宇宙”，也就是打造一個人與人能實時互動的“虛擬工廠”。在這里，身處不同城市的工程師可以進入同一個虛擬車間，以“沉浸式”方式開展實時協作，共同完成生產線的設計。較之一般的數字孿生，“工業元宇宙”的玩法仿佛讓工程師的“游戲體驗”從“單機游戲”變成了“多人網游”。
今年進博會上，數字孿生與機器人結合已成風潮，在許多展臺的大屏幕上都能看到機器人在虛擬工廠中忙碌的背影。這或許表明，機器人的硬件迭代似乎已不是最受關注的，數字工廠的管理和運維體系才是工業數字化轉型真正的方向和高地，而這個任務與數字孿生、工業軟件非常契合。
施耐德電氣與工業軟件著名企業——劍維軟件在本屆進博會上聯手展示了數字孿生的魅力，重點推動制造業全生命周期的數字孿生，也就是說，當廠址還是一片空地，廠房還在圖紙設計階段，數字孿生就開始介入，此后與企業建設同步推進，廠房建成、設備安裝、產線運營，整個過程都會在虛擬空間形成高度仿真的數字拷貝，從而讓“虛”與“實”的工廠一同成長。這么做就能讓工廠的所有基礎設施，包括管線、閥門等，全都數字化、透明化，從而更完整、更真實地對設備、生產進行記錄和分析，及時發現問題、改進運營。
工業級數字孿生如此火熱，與制造業的競爭和需求變化密切相關。西門子相關專家告訴記者，如今大規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的能力，也就是在一條生產線上同時制造多種產品，因此“機器工人”常常要做適配并學習“新技能”，而能顯著提升制造業“敏捷度”的數字孿生，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，現在則有機會完成數字化傳承。施耐德電氣與劍維軟件就在國內釀酒行業獲得一個客戶，它利用數字孿生，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加持的機器人
如果說“數字孿生”為制造業轉型新建了底層平臺，而要進一步展現“智造”的能力，依然離不開“頭腦風暴”，也就是加強人工智能（AI）的加持。本屆進博會上，工業AI也有亮眼表現。
往屆進博會的“網紅展品”——乒乓球機器人FORPHEUS，今年照例被母公司歐姆龍帶上展臺。經過5年進博窗口期的進化，新一代FORPHEUS的球技已突飛猛進，可以和冠軍級選手打得有來有回。而它的靈魂——也就是歐姆龍力推的“感知控制思考”的AI技術路線，也已被其他“機器人兄弟”掌握。今年，歐姆龍展示了幾臺工業機器人在一條消費電子裝配線上并肩工作。這些機器人相互間完全沒有隔離，“鐵胳膊”之所以不會互搏、打架，就是因為AI實時觀察著產線的變化，能根據任務進度，快速預測機器人下一步的動作，并從中協調——一個機器人快些，另一個慢些。這其實和乒乓球機器人學習人類對手的球路，然后見招拆招是一個道理。
那智不二越帶來的一臺能檢查外觀瑕疵的機器人，也因為AI而“治愈”一個頑疾。通常，機器人質檢員“手持”相機掃描待檢產品后，會將拍到的照片與理想情況下的產品圖像作對比，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別瑕疵。這個設想雖好，但真正用起來，很多情況下產品只不過是沾了一顆無關緊要的灰塵，死板的機器人仍會將其判為缺陷品，從而大大影響效率。為此，那智不二越引入AI，通過深度學習讓它學會辨別什么才是真正的缺陷。反復迭代后，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。當機器人的“潔癖”被AI治愈，其工作能力也顯著提高了。
AI在工業領域的應用前途實際上不可限量。作為工業4.0巨頭，西門子對“人工智能制造”還有一個非常精彩的設想。根據進博會上的展示，西門子正在研發一種技術，將讓AI取代人類，在數字孿生工廠承擔生產線規劃、運營管理、機器人培訓等全方位職責。作為“工業元宇宙”天然的原住民，AI教練在培訓數字孿生機器人時，理論上會比人類工程師快得多；當然，其他虛擬車間的崗位，包括計劃排班員、質檢工程師乃至車間主任，AI的表現可能也會比人類更好。
看起來，工業的數字未來，前途不可限量。但依然還有一個問題：如果這個藍圖實現，那么，被機器人取代的就不會只是一線工人，技術和管理崗位也可能發生根本性變化，這對于制造業乃至社會來說，又將意味著什么呢？
