机器人去哪儿了？原来被搬进了“元宇宙”
日本那智不二越公司的技术人员在进博会展台调试设备。新华社发
在人工智能体验区“头号玩家”专区内，工作人员演示一款表情动作捕捉交互系统。本报记者袁婧摄
参观者在欧姆龙展台与“乒乓球机器人”互动。新华社发
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进博会一向是观察新技术新趋势的重要窗口。特别是在实体经济领域，依托于国内的超大市场，全球资源和创新要素在进博平台集聚，顶尖企业由此携手探索“智造”升级之路。
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在本届进博会技术装备展区，新一代数字技术与工业的深度融合让记者印象深刻。可以说，工业数字化的内涵已远超传统意义上的“机器换人”，数字孪生、元宇宙、人工智能等成为驱动它前行新的技术引擎。
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虚拟车间的新变革
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历届进博会上，技术装备展区一直是机器人的火爆“秀场”。高峰时，简单扫馆就能见到上千条机械臂在有力地挥舞。今年，“四叶草”里可见的实体机器人少了许多，但它们并未缺席，而是借助数字孪生被迁移到“工业元宇宙”的新世界。这是“智造”升级的一个重要信号。
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在汽车制造等机器人密集型行业，以往一条新线建成后、机器工人上岗前，无论是工位布置，机械臂轨迹设计，还是更加具体的“技能培训”，都要由工程师在一线完成。平均下来，一台机器人的“培训”需要消耗几十乃至上百小时。由于一个车间通常会拥有上千台机器人，整个工作量之大，可想而知。今年进博会上，西门子展示了由数字孪生驱动的机器人生产线实施方案，整个车间被精准复刻到虚拟数字世界，工程师可以像打游戏一样，在虚拟流水线上调教虚拟的机器人，形成代码后再“脱虚向实”，部署在真正的生产线上。实践证明，通过数字孪生，为一条整车加工线调试机器人的用时缩短到原先的六分之一。
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不仅如此，西门子还在谋划更高阶的“工业元宇宙”，也就是打造一个人与人能实时互动的“虚拟工厂”。在这里，身处不同城市的工程师可以进入同一个虚拟车间，以“沉浸式”方式开展实时协作，共同完成生产线的设计。较之一般的数字孪生，“工业元宇宙”的玩法仿佛让工程师的“游戏体验”从“单机游戏”变成了“多人网游”。
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今年进博会上，数字孪生与机器人结合已成风潮，在许多展台的大屏幕上都能看到机器人在虚拟工厂中忙碌的背影。这或许表明，机器人的硬件迭代似乎已不是最受关注的，数字工厂的管理和运维体系才是工业数字化转型真正的方向和高地，而这个任务与数字孪生、工业软件非常契合。
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施耐德电气与工业软件著名企业——剑维软件在本届进博会上联手展示了数字孪生的魅力，重点推动制造业全生命周期的数字孪生，也就是说，当厂址还是一片空地，厂房还在图纸设计阶段，数字孪生就开始介入，此后与企业建设同步推进，厂房建成、设备安装、产线运营，整个过程都会在虚拟空间形成高度仿真的数字拷贝，从而让“虚”与“实”的工厂一同成长。这么做就能让工厂的所有基础设施，包括管线、阀门等，全都数字化、透明化，从而更完整、更真实地对设备、生产进行记录和分析，及时发现问题、改进运营。
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工业级数字孪生如此火热，与制造业的竞争和需求变化密切相关。西门子相关专家告诉记者，如今大规模制造逐渐被小批量定制替代，工厂越来越需要具备柔性生产的能力，也就是在一条生产线上同时制造多种产品，因此“机器工人”常常要做适配并学习“新技能”，而能显著提升制造业“敏捷度”的数字孪生，也就得到了更大的用武之地。
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值得一提的是，除了提高效率外，数字孪生还能施展别样的“魔法”。比如，一些原本靠着手把手教、代代相传才能保留的工艺，现在则有机会完成数字化传承。施耐德电气与剑维软件就在国内酿酒行业获得一个客户，它利用数字孪生，模拟分析老师傅的酿造绝技，从而可以让后辈工匠也能酿出同样的美酒。
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被AI加持的机器人
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如果说“数字孪生”为制造业转型新建了底层平台，而要进一步展现“智造”的能力，依然离不开“头脑风暴”，也就是加强人工智能（AI）的加持。本届进博会上，工业AI也有亮眼表现。
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往届进博会的“网红展品”——乒乓球机器人FORPHEUS，今年照例被母公司欧姆龙带上展台。经过5年进博窗口期的进化，新一代FORPHEUS的球技已突飞猛进，可以和冠军级选手打得有来有回。而它的灵魂——也就是欧姆龙力推的“感知控制思考”的AI技术路线，也已被其他“机器人兄弟”掌握。今年，欧姆龙展示了几台工业机器人在一条消费电子装配线上并肩工作。这些机器人相互间完全没有隔离，“铁胳膊”之所以不会互搏、打架，就是因为AI实时观察着产线的变化，能根据任务进度，快速预测机器人下一步的动作，并从中协调——一个机器人快些，另一个慢些。这其实和乒乓球机器人学习人类对手的球路，然后见招拆招是一个道理。
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那智不二越带来的一台能检查外观瑕疵的机器人，也因为AI而“治愈”一个顽疾。通常，机器人质检员“手持”相机扫描待检产品后，会将拍到的照片与理想情况下的产品图像作对比，随后像游戏“大家来找茬”那样，通过寻找两幅图像的不同来识别瑕疵。这个设想虽好，但真正用起来，很多情况下产品只不过是沾了一颗无关紧要的灰尘，死板的机器人仍会将其判为缺陷品，从而大大影响效率。为此，那智不二越引入AI，通过深度学习让它学会辨别什么才是真正的缺陷。反复迭代后，目前AI已掌握多种瑕疵鉴别的“技能包”，包括裂纹、划痕、毛刺、生锈、污渍等。当机器人的“洁癖”被AI治愈，其工作能力也显著提高了。
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AI在工业领域的应用前途实际上不可限量。作为工业4.0巨头，西门子对“人工智能制造”还有一个非常精彩的设想。根据进博会上的展示，西门子正在研发一种技术，将让AI取代人类，在数字孪生工厂承担生产线规划、运营管理、机器人培训等全方位职责。作为“工业元宇宙”天然的原住民，AI教练在培训数字孪生机器人时，理论上会比人类工程师快得多；当然，其他虚拟车间的岗位，包括计划排班员、质检工程师乃至车间主任，AI的表现可能也会比人类更好。
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看起来，工业的数字未来，前途不可限量。但依然还有一个问题：如果这个蓝图实现，那么，被机器人取代的就不会只是一线工人，技术和管理岗位也可能发生根本性变化，这对于制造业乃至社会来说，又将意味着什么呢？
