工业4.0进行时：这三大变化

在过去，传统的产品生产和销售一直遵循这样的流程：发现消费者需求——企业设计图纸——制作原型——设计制造产品所需的工艺装备——进行大规模生产——推向市场。

大规模机械化使得工厂在极短的时间内，即可制造出大量的产品，并改变了数十亿人的工作与生活。但传统产品生产存在着诸如研发成本高、生产周期长、原材料利用率不足、产品可能会大量积压等一系列问题。

图: PHD Ventures, Inc.

今天，随着互联网与制造部门、消费者的深度融合，一切都在发生翻天覆地的变化：

一方面，企业获取消费者信息的渠道更加简单快捷，得以更快地了解消费者需求及市场变化。

另一方面，物联网、传感器、3D打印、机器人、人工智能等技术的应用，使工厂的生产、管理与运营更加智能化、自动化。

因此，产品从设计到大规模生产的流程正在因新技术的应用而发生变化，而以下三大变化将为制造业带来根本性的变革：大规模定制、开放式创新与智能化工厂。这些变化也将是工业4.0最直接的体现。

大规模定制

因成本问题，个性化和定制化一直是传统制造业难以施展的领域。而3D打印、人工智能、新材料等新技术的融合将使企业可以规模化地生产个性化定制产品。

3D打印将使得我们直接从设计转到生产，并具有更强的适应性，得以加速数量级生产。

3D打印也将成为大规模定制化生产的最大驱动力，而通过结合大量的消费者数据以及人工智能技术，定制化产品可以快速满足市场需求。

通过这一技术，并借助新的设计软件，我们可以定制符合解剖学标准的医用支架、个性化牙科产品、改装飞机和汽车零部件，并可以制造诸如传感器、药物输送系统和实验室芯片应用领域的微型产品。

然而，3D打印技术并非该40米长的桥梁的唯一新技术。为确保这座桥梁的安全性和优化性能，3D打印钢结构还配备了一系列传感器，可以监控自己的健康状况，记录下走过它的人数和速度，并测量空气中污染物等数据，还能将收集的数据创建成一个数字桥梁模型，为以后的设计提供数据参考。

3D打印的应用还远不止于此。在一个更微型的领域，也就是电子领域，3D打印同样在开启一个定制化和按需电子的新时代。

过去，电子产品生产时，需要手动嵌入电路。然而，通过3D打印技术，我们可以将导电油墨直接在产品中打印成电路，一次就可以完成。

通过3D打印技术打印出来的电路热稳定性高，厚度仅有几微米，所以不断发展的导电油墨有可能为硬件生产带来革命性变化。

总之，3D打印抛弃了冗长的设计环节、多阶段原型设计、昂贵的工具和统一化的生产，从而可以大幅度降低生产成本，并将彻底改变传统工业制造的生产流程。

传统制造企业一般都远离都市，在设计和研发产品方面费时耗力，且为了安全起见，只能在企业内部自行研发。

而随着创新工厂、孵化器、制造设备实验室的兴起，城市正在成为传统制造业的创新来源。无论是内部研发还是外包，从产品设计到生产技术，任何人都可以介入其中并参与发明。

在过去，我们谈论“开放式创新”已经很多年，不少企业也已经通过这一模式获得了可观的成果。但受制于技术、社区等限制，开放式创新并未在更大范围实现。而现在，真正的“开放式创新”正在到来。

在制造业中，当可访问的用户界面出现时，借助类CAD设计软件和易用的界面，每个人都可以成为发明家和技术创新者。技术开发也将真正呈现出指数级增长，“开放”将成为制造业的关键词。

随着分布式制造和自动化制造成本的下降，未来开放式创新设计与研发将出现爆炸式增长，而传统制造商的产品研发模式将受到非常大的挑战。

智能化工厂

对于一家成熟的制造企业，工业物联网、人工智能、协作机器人和Li-Fi将是走向未来制造业必须具备的前沿技术。

智能传感器可以转换数据，实现与制造设备间的通信，并在性能或安全受到威胁时关闭设备。工业物联网也使得我们能够分析生产配额，进行预测性维护并远程输入设计。

对于大型制造商而言，产品召回是最昂贵最可怕的灾难，而人工智能的应用，则可以将产品召回的风险降到最低。

美国工业物联网解决方案提供商Augury开发了一套完整的传感器套件，通过工业物联网分析机器的声音变化，以此发现机器的异常情况。

随着云连接、协作机器人能够实现自主管理，未来的工厂将实现全自动化运行。

美国无人值守3D打印工厂Voodoo Manufacturing拥有世界首个功能齐全的、机器人操作的3D打印机群——Project Skywalker。这一系统通过专业软件，将9台3D打印机和一个机械臂组合在一起。

该系统可以自动移除和更换一台3D打印机的构建板，然后继续打印过程。而传统生产中，移除和更换构建板需要占用员工约15％的时间。

这一系统还可以实现24小时自动运行，无需人员监控。而通过大规模部署Skywalker，其位于布鲁克林的工厂产能提高了400％。

这样的技术与模式将彻底打乱传统制造业的生产模式。