德国为了实现新一代制造业，提出了高科技战略“Industry 4.0”(工业4.0)。作为其主要成员，博世公司(Bosch)正在加快推进基于工业4.0的生产革新，在包括集团旗下公司在内的多个工厂进行实际验证。

那么，基于工业4.0的生产革新究竟是什么?博世想要借此达到什么目的?笔者就先从这两个问题开始为大家解说一二。

利用“虚拟”分毫不差地重现“现实”

“与过去的根本差别，是要将‘现实世界’与‘虚拟世界’融合到一起”，在博世公司统管工业4.0相关项目的Joachim Frangen(Corporate Sector Researchand Advance Engineering, Chief Expert)这样介绍该公司正在推进的举措(图1)。

工业4.0描绘出了使控制工厂生产线的FA系统与管理各类经营信息的IT系统相互联动，从而实现高度自动化的“智能工厂”的蓝图。现在，FA系统与IT系统虽然实现了互联，但范围非常有限。工业4.0瞄准的目标是更高层次的联动，也就是现实与虚拟的融合。

这里所说的“现实世界”，是指组成实际生产线的机械、治具等，以及线上的工件、工作的工人、周边环境等实际存在的所有事物。工业4.0要在IT系统这个“虚拟世界”里，分毫不差地重现“现实世界”，使二者实时联动。

通过使现实与虚拟融合，现实世界的变化马上会反映到虚拟世界，在虚拟世界对各项变更进行验证后，也可以马上在现实世界实施。这就是工业4.0中“Cyber Physical System(CPS)”的概念。在这个概念下，实时分析并运用生产线的大数据、生产线上的设备可与人和其他机械“对话”并自动工作、以等同于批量产品的效率和成本来生产客户定制品的“大规模定制”等都有望成为现实，向工业4.0描绘的智能工厂的形态靠拢。

为此，博世正在大力发展“数字化”。把现实世界存在的所有事物(信息)，转换成虚拟世界的数字数据。希望通过最大限度利用这些数据，实现从根本上改变制造形态的生产革新。

博世公司的Joachim Frangen称，在推进数字化的进程中，该公司将会逐渐表现出“既是先进的操作员(用户)，也是供应商”的特点。从备货型生产的汽车部件，到订货型生产的工业设备，博世集团各公司的工厂生产着种类繁多的产品。这是工厂作为智能工厂的“操作员(用户)”的一面。而另一方面，该公司也在开发MEMS传感器、数据挖掘系统等数字化所必需的部件和软件。也就是说，该公司不仅是工厂的操作员，还充当着“供应商”的角色。因此，“在实现智能工厂上很有优势”(Frangen)。

因人而异改变

在博世推进的基于工业4.0的生产革新中，最尖端的当属博世力士乐公司(Bosch Rexroth)的举措。在临近法国的德国萨尔州洪堡，博世力士乐的工厂(以下简称洪堡工厂)正在试验性运用大量融入数字化思路的先进组装线。

博世力士乐生产工业设备使用的液压装置和电动装置(图2)。绝大多数产品为订货型生产，必然要采取多品种少量生产的方式。一年生产的产品多达4500种。该公司的目标是以高效率实现“单件流生产”。因而成为了基于工业4.0的生产革新的对象。

图2：在洪堡工厂制造的液压装置因为是订货型生产品，所以种类繁多。

洪堡工厂的组装线乍看上去很普通，就是许多个工作台(工作站)连成“凹”字形(图3)。这是组装线常用的排列方式，在日本的工厂里也很常见。但仔细观察，便可从中看出数字化的端倪。

图3：数字化组装线 乍一看只是普通的凹字形生产线，但采取了很多数字化措施。

例如，工作站配备的读卡器读取工件的IC标签(RFID)后，显示器上会图文并茂地显示操作步骤。也就是说，工件信息事先已经全部数字化，可以按照工件的种类显示相应的操作步骤。

而且，所有操作员全都随身携带蓝牙终端，该终端始终与工作站的计算机保持通信。这样，计算机可以“认出”现在的操作员是谁，会根据操作员的熟练度和使用的语言，自动改变屏幕上显示的内容。虽然步骤没变，但现实的具体内容因人而异，向生手显示结合图片和视频的详细说明，向老手显示纯文字的简要说明。这样一来，即便是刚刚入职、技术还不熟练的操作员，在工件种类繁多的组装线上也能顺利完成工作。Moller说：“以人为本是工业4.0的真谛，这与传统的自动化不同。”

先不说读取工件的IC标签并在屏幕上显示操作内容这一点，因人而异地改变显示内容的组装线应该并不多。这不是因为技术困难，而是因为目前还没有这样做的必要。但是，实现自动运转的智能工厂的前提，是设备、工件乃至人员都要实现数字化。洪堡工厂的组装线大力推行数字化，正是出于这样的想法。

工作站也立足于智能工厂的需要。具体来说，形状、各种接口都实现了标准化，可以按照工件和产量的变化，灵活地调整布局和顺序。

而且，各个工作站的计算机，不是由上级主机集中控制，而是采用相邻计算机通过“对话”自动进行控制的分布式控制方式。可以根据相邻工作站出现的变化自动采取对策。由此可见，博世瞄准的目标，不是短期性地提高生产效率，而是着眼于未来，面向工业4.0实现生产革新。

活用大数据

与洪堡工厂一样，位于巴登-符腾堡州罗伊特林根的MEMS传感器工厂(以下简称罗伊特林根工厂)也在推行基于工业4.0的生产革新的过程中拿出了引人注目的举措(图4)。这里的主要举措是利用从生产线得到的大数据，方式有“反馈”和“前馈”两种。

图4：罗伊特林根工厂的MEMS传感器生产线 积极运用大数据。

反馈的例子是以工序为单位，测量并收集与工件(作为MEMS传感器基础的硅晶圆等)的状态和加工结果相关的数据，将分析结果用于改善工序和维护。比如说，通过始终分析上述数据，可以确定合适的维护时间，容易长期性地提高生产效率和成品率。

前馈的例子是根据实时的工件状态和加工结果，调整下一道工程的加工参数。事先设定调整范围的阈值，以保证该范围内的品质为前提，设计产品和工序。

过去，要想在实际生产线中反映大数据的分析结果，基本都需要技术人员介入。今后，为了取消技术人员的环节，该厂将会设法扩大大数据的应用范围并且提高数据的精度。