工業(yè)4.0進(jìn)行時(shí)：這三大變化

在過(guò)去，傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售一直遵循這樣的流程：發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者需求——企業(yè)設(shè)計(jì)圖紙——制作原型——設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品所需的工藝裝備——進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)——推向市場(chǎng)。

大規(guī)模機(jī)械化使得工廠在極短的時(shí)間內(nèi)，即可制造出大量的產(chǎn)品，并改變了數(shù)十億人的工作與生活。但傳統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)存在著諸如研發(fā)成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、原材料利用率不足、產(chǎn)品可能會(huì)大量積壓等一系列問(wèn)題。

圖: PHD Ventures, Inc.

今天，隨著互聯(lián)網(wǎng)與制造部門(mén)、消費(fèi)者的深度融合，一切都在發(fā)生翻天覆地的變化：

一方面，企業(yè)獲取消費(fèi)者信息的渠道更加簡(jiǎn)單快捷，得以更快地了解消費(fèi)者需求及市場(chǎng)變化。

另一方面，物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、3D打印、機(jī)器人、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，使工廠的生產(chǎn)、管理與運(yùn)營(yíng)更加智能化、自動(dòng)化。

因此，產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到大規(guī)模生產(chǎn)的流程正在因新技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)生變化，而以下三大變化將為制造業(yè)帶來(lái)根本性的變革：大規(guī)模定制、開(kāi)放式創(chuàng)新與智能化工廠。這些變化也將是工業(yè)4.0最直接的體現(xiàn)。

大規(guī)模定制

因成本問(wèn)題，個(gè)性化和定制化一直是傳統(tǒng)制造業(yè)難以施展的領(lǐng)域。而3D打印、人工智能、新材料等新技術(shù)的融合將使企業(yè)可以規(guī)?；厣a(chǎn)個(gè)性化定制產(chǎn)品。

3D打印將使得我們直接從設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)到生產(chǎn)，并具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，得以加速數(shù)量級(jí)生產(chǎn)。

3D打印也將成為大規(guī)模定制化生產(chǎn)的最大驅(qū)動(dòng)力，而通過(guò)結(jié)合大量的消費(fèi)者數(shù)據(jù)以及人工智能技術(shù)，定制化產(chǎn)品可以快速滿足市場(chǎng)需求。

通過(guò)這一技術(shù)，并借助新的設(shè)計(jì)軟件，我們可以定制符合解剖學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)用支架、個(gè)性化牙科產(chǎn)品、改裝飛機(jī)和汽車零部件，并可以制造諸如傳感器、藥物輸送系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室芯片應(yīng)用領(lǐng)域的微型產(chǎn)品。

然而，3D打印技術(shù)并非該40米長(zhǎng)的橋梁的唯一新技術(shù)。為確保這座橋梁的安全性和優(yōu)化性能，3D打印鋼結(jié)構(gòu)還配備了一系列傳感器，可以監(jiān)控自己的健康狀況，記錄下走過(guò)它的人數(shù)和速度，并測(cè)量空氣中污染物等數(shù)據(jù)，還能將收集的數(shù)據(jù)創(chuàng)建成一個(gè)數(shù)字橋梁模型，為以后的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考。

3D打印的應(yīng)用還遠(yuǎn)不止于此。在一個(gè)更微型的領(lǐng)域，也就是電子領(lǐng)域，3D打印同樣在開(kāi)啟一個(gè)定制化和按需電子的新時(shí)代。

過(guò)去，電子產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，需要手動(dòng)嵌入電路。然而，通過(guò)3D打印技術(shù)，我們可以將導(dǎo)電油墨直接在產(chǎn)品中打印成電路，一次就可以完成。

通過(guò)3D打印技術(shù)打印出來(lái)的電路熱穩(wěn)定性高，厚度僅有幾微米，所以不斷發(fā)展的導(dǎo)電油墨有可能為硬件生產(chǎn)帶來(lái)革命性變化。

總之，3D打印拋棄了冗長(zhǎng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、多階段原型設(shè)計(jì)、昂貴的工具和統(tǒng)一化的生產(chǎn)，從而可以大幅度降低生產(chǎn)成本，并將徹底改變傳統(tǒng)工業(yè)制造的生產(chǎn)流程。

傳統(tǒng)制造企業(yè)一般都遠(yuǎn)離都市，在設(shè)計(jì)和研發(fā)產(chǎn)品方面費(fèi)時(shí)耗力，且為了安全起見(jiàn)，只能在企業(yè)內(nèi)部自行研發(fā)。

而隨著創(chuàng)新工廠、孵化器、制造設(shè)備實(shí)驗(yàn)室的興起，城市正在成為傳統(tǒng)制造業(yè)的創(chuàng)新來(lái)源。無(wú)論是內(nèi)部研發(fā)還是外包，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)技術(shù)，任何人都可以介入其中并參與發(fā)明。

在過(guò)去，我們談?wù)?/span>“開(kāi)放式創(chuàng)新”已經(jīng)很多年，不少企業(yè)也已經(jīng)通過(guò)這一模式獲得了可觀的成果。但受制于技術(shù)、社區(qū)等限制，開(kāi)放式創(chuàng)新并未在更大范圍實(shí)現(xiàn)。而現(xiàn)在，真正的“開(kāi)放式創(chuàng)新”正在到來(lái)。

在制造業(yè)中，當(dāng)可訪問(wèn)的用戶界面出現(xiàn)時(shí)，借助類CAD設(shè)計(jì)軟件和易用的界面，每個(gè)人都可以成為發(fā)明家和技術(shù)創(chuàng)新者。技術(shù)開(kāi)發(fā)也將真正呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，“開(kāi)放”將成為制造業(yè)的關(guān)鍵詞。

隨著分布式制造和自動(dòng)化制造成本的下降，未來(lái)開(kāi)放式創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)將出現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，而傳統(tǒng)制造商的產(chǎn)品研發(fā)模式將受到非常大的挑戰(zhàn)。

智能化工廠

對(duì)于一家成熟的制造企業(yè)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、協(xié)作機(jī)器人和Li-Fi將是走向未來(lái)制造業(yè)必須具備的前沿技術(shù)。

智能傳感器可以轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與制造設(shè)備間的通信，并在性能或安全受到威脅時(shí)關(guān)閉設(shè)備。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也使得我們能夠分析生產(chǎn)配額，進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)并遠(yuǎn)程輸入設(shè)計(jì)。

對(duì)于大型制造商而言，產(chǎn)品召回是最昂貴最可怕的災(zāi)難，而人工智能的應(yīng)用，則可以將產(chǎn)品召回的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

美國(guó)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商Augury開(kāi)發(fā)了一套完整的傳感器套件，通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)分析機(jī)器的聲音變化，以此發(fā)現(xiàn)機(jī)器的異常情況。

隨著云連接、協(xié)作機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)自主管理，未來(lái)的工廠將實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行。

美國(guó)無(wú)人值守3D打印工廠Voodoo Manufacturing擁有世界首個(gè)功能齊全的、機(jī)器人操作的3D打印機(jī)群——Project Skywalker。這一系統(tǒng)通過(guò)專業(yè)軟件，將9臺(tái)3D打印機(jī)和一個(gè)機(jī)械臂組合在一起。

該系統(tǒng)可以自動(dòng)移除和更換一臺(tái)3D打印機(jī)的構(gòu)建板，然后繼續(xù)打印過(guò)程。而傳統(tǒng)生產(chǎn)中，移除和更換構(gòu)建板需要占用員工約15％的時(shí)間。

這一系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人員監(jiān)控。而通過(guò)大規(guī)模部署Skywalker，其位于布魯克林的工廠產(chǎn)能提高了400％。

這樣的技術(shù)與模式將徹底打亂傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)模式。