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Copyright (c) 2012 機電產(chǎn)品交易網(wǎng) . 版權所有 皖I(lǐng)CP備12004440號-2
在過(guò)去，傳統的產(chǎn)品生產(chǎn)和銷(xiāo)售一直遵循這樣的流程：發(fā)現消費者需求——企業(yè)設計圖紙——制作原型——設計制造產(chǎn)品所需的工藝裝備——進(jìn)行大規模生產(chǎn)——推向市場(chǎng)。
大規模機械化使得工廠(chǎng)在極短的時(shí)間內，即可制造出大量的產(chǎn)品，并改變了數十億人的工作與生活。
但傳統產(chǎn)品生產(chǎn)存在著(zhù)諸如研發(fā)成本高、生產(chǎn)周期長(cháng)、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。
今天，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)與制造部門(mén)、消費者的深度融合，一切都在發(fā)生翻天覆地的變化：
一方面，企業(yè)獲取消費者信息的渠道更加簡(jiǎn)單快捷，得以更快地了解消費者需求及市場(chǎng)變化。
另一方面，物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、3D打印、機器人、人工智能等技術(shù)的應用，使工廠(chǎng)的生產(chǎn)、管理與運營(yíng)更加智能化、自動(dòng)化。
因此，產(chǎn)品從設計到大規模生產(chǎn)的流程正在因新技術(shù)的應用而發(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：大規模定制、開(kāi)放式創(chuàng )新與智能化工廠(chǎng)。這些變化也將是工業(yè)4.0最直接的體現。
1.大規模定制
因成本問(wèn)題，個(gè)性化和定制化一直是傳統制造業(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?；厣a(chǎn)個(gè)性化定制產(chǎn)品。
據預測，人工智能只需將自動(dòng)化生產(chǎn)轉向自定義配置產(chǎn)品，即可滿(mǎn)足不同消費者的多樣化需求。
3D打印將使得我們直接從設計轉到生產(chǎn)，并具有更強的適應性，得以加速數量級生產(chǎn)。
3D打印也將成為大規模定制化生產(chǎn)的最大驅動(dòng)力，而通過(guò)結合大量的消費者數據以及人工智能技術(shù)，定制化產(chǎn)品可以快速滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
目前，該技術(shù)正處于指數級增長(cháng)階段。據統計，2015年，增材制造（俗稱(chēng)3D打?。┬袠I(yè)市場(chǎng)規模增長(cháng)至近52億美元，價(jià)格在5000美元以?xún)鹊?D打印機在全球銷(xiāo)量超過(guò)25萬(wàn)臺。據IDC預測，到2021年，全球3D打印行業(yè)的支出將達到近200億美元。
通過(guò)這一技術(shù)，并借助新的設計軟件，我們可以定制符合解剖學(xué)標準的醫用支架、個(gè)性化牙科產(chǎn)品、改裝飛機和汽車(chē)零部件，并可以制造諸如傳感器、藥物輸送系統和實(shí)驗室芯片應用領(lǐng)域的微型產(chǎn)品。
去年，Adidas與3D打印公司Carbon 3D合作推出了3D打印運動(dòng)鞋，將運動(dòng)員特定的數據和個(gè)人緩沖偏好通過(guò)3D打印技術(shù)融入到運動(dòng)鞋中。
通過(guò)數字光合成（DLS）3D打印技術(shù)，Carbon 3D公司創(chuàng )紀錄地從液體材料中打印成品鞋，并很好的控制鞋子的彈性、比強度及其它產(chǎn)品屬性。更厲害的是，這一新的工藝能夠最大限度地減少設計流程和原型設計時(shí)間，從而直接進(jìn)行生產(chǎn)，將產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短多達9倍。
3D打印的應用，不僅僅局限在小型商品制造上。2018年4月，荷蘭3D打印公司MX3D完成了世界首座3D打印鋼制橋梁，并即將安裝在阿姆斯特丹。
MX3D公司使用的六軸機器人手臂可以在空中從任何方向進(jìn)行打印。這種多軸打印技術(shù)幾乎完全消除了傳統3D打印所需的某種物體支撐，為未來(lái)的新結構打印開(kāi)辟了新的方向。
然而，3D打印技術(shù)并非該40米長(cháng)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打印鋼結構還配備了一系列傳感器，可以監控自己的健康狀況，記錄下走過(guò)它的人數和速度，并測量空氣中污染物等數據，還能將收集的數據創(chuàng )建成一個(gè)數字橋梁模型，為以后的設計提供數據參考。
3D打印的應用還遠不止于此。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)，我們可以將導電油墨直接在產(chǎn)品中打印成電路，一次就可以完成。
例如，以色列電子3D打印公司Nano Dimension和美國3D打印公司Voxel8等初創(chuàng )公司正在使用導電油墨來(lái)打印電路。
通過(guò)3D打印技術(shù)打印出來(lái)的電路熱穩定性高，厚度僅有幾微米，所以不斷發(fā)展的導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(cháng)的設計環(huán)節、多階段原型設計、昂貴的工具和統一化的生產(chǎn)，從而可以大幅度降低生產(chǎn)成本，并將徹底改變傳統工業(yè)制造的生產(chǎn)流程。
2.開(kāi)放式創(chuàng )新
傳統制造企業(yè)一般都遠離都市，在設計和研發(fā)產(chǎn)品方面費時(shí)耗力，且為了安全起見(jiàn)，只能在企業(yè)內部自行研發(fā)。
而隨著(zhù)創(chuàng )新工廠(chǎng)、孵化器、制造設備實(shí)驗室的興起，城市正在成為傳統制造業(yè)的創(chuàng )新來(lái)源。無(wú)論是內部研發(fā)還是外包，從產(chǎn)品設計到生產(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)?ldquo;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(guān)的成果。但受制于技術(shù)、社區等限制，開(kāi)放式創(chuàng )新并未在更大范圍實(shí)現。而現在，真正的“開(kāi)放式創(chuàng )新”正在到來(lái)。
在制造業(yè)中，當可訪(fǎng)問(wèn)的用戶(hù)界面出現時(shí)，借助類(lèi)CAD設計軟件和易用的界面，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)也將真正呈現出指數級增長(cháng)，“開(kāi)放”將成為制造業(yè)的關(guān)鍵詞。
硬件工作室和企業(yè)孵化器的新生態(tài)系統正在城市中心興起。諸如初創(chuàng )企業(yè)孵化器Playground Global和開(kāi)源3D打印公司LulzBot之類(lèi)的公司正在不斷壯大，為自由創(chuàng )業(yè)者提供了優(yōu)越的物理辦公空間和制造能力。
2015年，Android之父Andy Rubin聯(lián)合其他人成立了Playground Global孵化器，為初創(chuàng )企業(yè)提供包括業(yè)務(wù)、辦公空間以及機械設計的各種指導，并幫助他們解決材料、工程、制造、供應鏈管理、分銷(xiāo)等問(wèn)題。
通過(guò)提供內部專(zhuān)業(yè)技術(shù)來(lái)交換小型股權，硬件生態(tài)系統實(shí)驗室Flex Lab IX幫助數十家創(chuàng )業(yè)公司構建變革性技術(shù)，例如無(wú)人機系統、超薄電池、智能頭帶等。
正如美國工業(yè)設備制造和工藝設計及測試供應商Bestronics的首席執行官Nat Mani所說(shuō)：“我們越來(lái)越多地尋求與初創(chuàng )企業(yè)的合作，將其作為業(yè)務(wù)發(fā)展的一種形式，同時(shí)也要保持在新技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。這些初創(chuàng )公司經(jīng)常在嘗試我們需要知道的新事物。”
美國3D打印解決方案提供商3D Systems和工業(yè)級3D打印解決方案供應商Stratasys等行業(yè)巨頭也正在接受分布式制造這一新模式。
憑借其連續構建3D演示器，Stratasys提供了一個(gè)模塊化3D打印機墻，所有打印機均通過(guò)云端工作并進(jìn)行集中控制。
風(fēng)險投資基金Bolt則為那些進(jìn)入Y Combinator和其他加速器的初創(chuàng )公司提供原型設備實(shí)驗室，并幫助他們開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。Kickstarter等眾籌平臺也為創(chuàng )業(yè)者提供了初始融資服務(wù)。
隨著(zhù)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 )新設計與研發(fā)將出現爆炸式增長(cháng)，而傳統制造商的產(chǎn)品研發(fā)模式將受到非常大的挑戰。
3.智能化工廠(chǎng)
對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)。
智能工廠(chǎng)也將成為未來(lái)制造業(yè)的終極方向。隨著(zhù)新型傳感器、機器學(xué)習工具和檢測無(wú)人機等技術(shù)的應用，工廠(chǎng)設備不僅能夠立即自主糾正錯誤，生產(chǎn)過(guò)程也能實(shí)時(shí)滿(mǎn)足不斷變化的需求。
作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，美國公司TE Connectivity設計和制造高度精密的連接器、傳感器和電子元件。從醫療行業(yè)到家電行業(yè)，從航空航天到國防等領(lǐng)域，TE的產(chǎn)品實(shí)現了機器間的通信。
而在更偏僻的地區，機器對機器的通信尤為重要，因其可以允許在智能機器人之間分散傳輸數據。例如，區塊鏈物聯(lián)網(wǎng)初創(chuàng )公司Filament正在利用低功耗工業(yè)傳感器和區塊鏈來(lái)推動(dòng)該領(lǐng)域的發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)通訊初創(chuàng )公司Kepler Communications則利用小型的衛星矩陣取代傳統衛星通訊，為偏遠地區的工廠(chǎng)實(shí)現工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備之間的通訊。
智能傳感器可以轉換數據，實(shí)現與制造設備間的通信，并在性能或安全受到威脅時(shí)關(guān)閉設備。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也使得我們能夠分析生產(chǎn)配額，進(jìn)行預測性維護并遠程輸入設計。
對于大型制造商而言，產(chǎn)品召回是最昂貴最可怕的災難，而人工智能的應用，則可以將產(chǎn)品召回的風(fēng)險降到最低。
硅谷人工智能初創(chuàng )公司Landing.ai開(kāi)發(fā)的用于生產(chǎn)線(xiàn)的機器視覺(jué)工具，可以發(fā)現人眼無(wú)法看到的電路板和產(chǎn)品中的細微缺陷。通過(guò)精確的現場(chǎng)質(zhì)量分析，即時(shí)反饋錯誤，與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相連的機器可以在發(fā)生任何損失之前暫停生產(chǎn)，從而避免進(jìn)一步的損失。
Instrumental、Maana和Augury等創(chuàng )業(yè)公司通過(guò)收集和分析由物聯(lián)網(wǎng)生成的海量數據，使用機器學(xué)習技術(shù)來(lái)檢測設備和機器的異常與風(fēng)險，并提前預警。
美國工業(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)分析機器的聲音變化，以此發(fā)現機器的異常情況。
隨著(zhù)云連接、協(xié)作機器人能夠實(shí)現自主管理，未來(lái)的工廠(chǎng)將實(shí)現全自動(dòng)化運行。
美國無(wú)人值守3D打印工廠(chǎng)Voodoo Manufacturing擁有世界首個(gè)功能齊全的、機器人操作的3D打印機群——Project Skywalker。這一系統通過(guò)專(zhuān)業(yè)軟件，將9臺3D打印機和一個(gè)機械臂組合在一起。
該系統可以自動(dòng)移除和更換一臺3D打印機的構建板，然后繼續打印過(guò)程。而傳統生產(chǎn)中，移除和更換構建板需要占用員工約15％的時(shí)間。
這一系統還可以實(shí)現24小時(shí)自動(dòng)運行，無(wú)需人員監控。而通過(guò)大規模部署Skywalker，其位于布魯克林的工廠(chǎng)產(chǎn)能提高了400％。
這樣的技術(shù)與模式將徹底打亂傳統制造業(yè)的生產(chǎn)模式。
3D打印機、協(xié)作式3D打印機群、聯(lián)合機器人、管理3D打印機的機器人、構建機器人的3D打印機，所有的這些只不過(guò)是一個(gè)開(kāi)始。
在未來(lái)，傳統制造的物理限制和空間限制將不再那么重要，設計、生產(chǎn)將更加扁平化、更加開(kāi)放。在此背景下，制造業(yè)巨頭和新興創(chuàng )業(yè)公司都將擁有前所未有的發(fā)展機遇。
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