工業4.0進行時：這三大變化將重塑制造業的未來
在過去，傳統的產品生產和銷售一直遵循這樣的流程：發現消費者需求——企業設計圖紙——制作原型——設計制造產品所需的工藝裝備——進行大規模生產——推向市場。
大規模機械化使得工廠在極短的時間內，即可制造出大量的產品，并改變了數十億人的工作與生活。但傳統產品生產存在著諸如研發成本高、生產周期長、原材料利用率不足、產品可能會大量積壓等一系列問題。
圖: PHD Ventures, Inc.
今天，隨著互聯網與制造部門、消費者的深度融合，一切都在發生翻天覆地的變化：
一方面，企業獲取消費者信息的渠道更加簡單快捷，得以更快地了解消費者需求及市場變化。
另一方面，物聯網、傳感器、3D打印、機器人、人工智能等技術的應用，使工廠的生產、管理與運營更加智能化、自動化。
因此，產品從設計到大規模生產的流程正在因新技術的應用而發生變化，而以下三大變化將為制造業帶來根本性的變革：大規模定制、開放式創新與智能化工廠。這些變化也將是工業4.0最直接的體現。
大規模定制
因成本問題，個性化和定制化一直是傳統制造業難以施展的領域。而3D打印、人工智能、新材料等新技術的融合將使企業可以規模化地生產個性化定制產品。
據預測，人工智能只需將自動化生產轉向自定義配置產品，即可滿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，并具有更強的適應性，得以加速數量級生產。
3D打印也將成為大規模定制化生產的最大驅動力，而通過結合大量的消費者數據以及人工智能技術，定制化產品可以快速滿足市場需求。
通過這一技術，并借助新的設計軟件，我們可以定制符合解剖學標準的醫用支架、個性化牙科產品、改裝飛機和汽車零部件，并可以制造諸如傳感器、藥物輸送系統和實驗室芯片應用領域的微型產品。
去年，Adidas與3D打印公司Carbon 3D合作推出了3D打印運動鞋，將運動員特定的數據和個人緩沖偏好通過3D打印技術融入到運動鞋中。
通過數字光合成（DLS）3D打印技術，Carbon 3D公司創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間，從而直接進行生產，將產品生產周期縮短多達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行打印。這種多軸打印技術幾乎完全消除了傳統3D打印所需的某種物體支撐，為未來的新結構打印開辟了新的方向。
然而，3D打印技術并非該40米長的橋梁的唯一新技術。為確保這座橋梁的安全性和優化性能，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建成一個數字橋梁模型，為以后的設計提供數據參考。
3D打印的應用還遠不止于此。在一個更微型的領域，也就是電子領域，3D打印同樣在開啟一個定制化和按需電子的新時代。
過去，電子產品生產時，需要手動嵌入電路。然而，通過3D打印技術，我們可以將導電油墨直接在產品中打印成電路，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等初創公司正在使用導電油墨來打印電路。
通過3D打印技術打印出來的電路熱穩定性高，厚度僅有幾微米，所以不斷發展的導電油墨有可能為硬件生產帶來革命性變化。
總之，3D打印拋棄了冗長的設計環節、多階段原型設計、昂貴的工具和統一化的生產，從而可以大幅度降低生產成本，并將徹底改變傳統工業制造的生產流程。
開放式創新
傳統制造企業一般都遠離都市，在設計和研發產品方面費時耗力，且為了安全起見，只能在企業內部自行研發。
而隨著創新工廠、孵化器、制造設備實驗室的興起，城市正在成為傳統制造業的創新來源。無論是內部研發還是外包，從產品設計到生產技術，任何人都可以介入其中并參與發明。
在過去，我們談論“開放式創新”已經很多年，不少企業也已經通過這一模式獲得了可觀的成果。但受制于技術、社區等限制，開放式創新并未在更大范圍實現。而現在，真正的“開放式創新”正在到來。
在制造業中，當可訪問的用戶界面出現時，借助類CAD設計軟件和易用的界面，每個人都可以成為發明家和技術創新者。技術開發也將真正呈現出指數級增長，“開放”將成為制造業的關鍵詞。
硬件工作室和企業孵化器的新生態系統正在城市中心興起。諸如初創企業孵化器Playground Global和開源3D打印公司LulzBot之類的公司正在不斷壯大，為自由創業者提供了優越的物理辦公空間和制造能力。
2015年，Android之父Andy Rubin聯合其他人成立了Playground Global孵化器，為初創企業提供包括業務、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、分銷等問題。
通過提供內部專業技術來交換小型股權，硬件生態系統實驗室Flex Lab IX幫助數十家創業公司構建變革性技術，例如無人機系統、超薄電池、智能頭帶等。
正如美國工業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：“我們越來越多地尋求與初創企業的合作，將其作為業務發展的一種形式，同時也要保持在新技術領域的領先地位。這些初創公司經常在嘗試我們需要知道的新事物。”
風險投資基金Bolt則為那些進入Y Combinator和其他加速器的初創公司提供原型設備實驗室，并幫助他們開發產品。Kickstarter等眾籌平臺也為創業者提供了初始融資服務。
隨著分布式制造和自動化制造成本的下降，未來開放式創新設計與研發將出現爆炸式增長，而傳統制造商的產品研發模式將受到非常大的挑戰。
智能化工廠
對于一家成熟的制造企業，工業物聯網、人工智能、協作機器人和Li-Fi將是走向未來制造業必須具備的前沿技術。
智能工廠也將成為未來制造業的終極方向。隨著新型傳感器、機器學習工具和檢測無人機等技術的應用，工廠設備不僅能夠立即自主糾正錯誤，生產過程也能實時滿足不斷變化的需求。
作為工業物聯網領域的領先企業，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。從醫療行業到家電行業，從航空航天到國防等領域，TE的產品實現了機器間的通信。
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，區塊鏈物聯網初創公司Filament正在利用低功耗工業傳感器和區塊鏈來推動該領域的發展。
物聯網通訊初創公司Kepler Communications則利用小型的衛星矩陣取代傳統衛星通訊，為偏遠地區的工廠實現工業物聯網設備之間的通訊。
智能傳感器可以轉換數據，實現與制造設備間的通信，并在性能或安全受到威脅時關閉設備。工業物聯網也使得我們能夠分析生產配額，進行預測性維護并遠程輸入設計。
對于大型制造商而言，產品召回是最昂貴最可怕的災難，而人工智能的應用，則可以將產品召回的風險降到最低。
硅谷人工智能初創公司Landing.ai開發的用于生產線的機器視覺工具，可以發現人眼無法看到的電路板和產品中的細微缺陷。通過精確的現場質量分析，即時反饋錯誤，與工業物聯網相連的機器可以在發生任何損失之前暫停生產，從而避免進一步的損失。
Instrumental、Maana和Augury等創業公司通過收集和分析由物聯網生成的海量數據，使用機器學習技術來檢測設備和機器的異常與風險，并提前預警。
美國工業物聯網解決方案提供商Augury開發了一套完整的傳感器套件，通過工業物聯網分析機器的聲音變化，以此發現機器的異常情況。
隨著云連接、協作機器人能夠實現自主管理，未來的工廠將實現全自動化運行。
美國無人值守3D打印工廠Voodoo Manufacturing擁有世界首個功能齊全的、機器人操作的3D打印機群——Project Skywalker。這一系統通過專業軟件，將9臺3D打印機和一個機械臂組合在一起。
該系統可以自動移除和更換一臺3D打印機的構建板，然后繼續打印過程。而傳統生產中，移除和更換構建板需要占用員工約15％的時間。
這一系統還可以實現24小時自動運行，無需人員監控。而通過大規模部署Skywalker，其位于布魯克林的工廠產能提高了400％。
這樣的技術與模式將徹底打亂傳統制造業的生產模式。
3D打印機、協作式3D打印機群、聯合機器人、管理3D打印機的機器人、構建機器人的3D打印機，所有的這些只不過是一個開始。
在未來，傳統制造的物理限制和空間限制將不再那么重要，設計、生產將更加扁平化、更加開放。在此背景下，制造業巨頭和新興創業公司都將擁有前所未有的發展機遇。（參考信息：awaken）
以上來源：資本實驗室
3D科學谷Review
開放式創新
關于開放式創新，根據3D科學谷的市場觀察，著名的3D打印定制化汽車制造商Local Motors就是其中一家。汽車設計是一個復雜而系統的工程，Local Motors不是汽車制造業巨頭，也沒有龐大的新產品研發團隊，他們另辟蹊徑，通過在線設計社區發起眾包設計項目，用互聯網讓全球范圍內的汽車設計能手參與到定制化汽車的設計中來。
在3D打印的過程中，從設計、渲染、切片到打印，數據貫穿始末。數據貫穿始末有什么意義呢？數據的流通通過互聯網就可以實現了，因此針對3D打印的設計方案發起一個眾包項目，全球各地有設計能力的個人和團隊，只要有一臺電腦和相關設計軟件就可以參與到眾包項目中來，設計好的作品通過網絡提交即可。此外，由于3D打印機是制造單件或少量產品的利器，我們甚至可以說3D打印與創客、眾包、定制化天生就在一個頻道上。
工業物聯網
工業互聯網關注的焦點不單單是在某個產品中植入傳感器使它智能化，而是希望通過IT和OT的深度融合，使信息技術的虛擬世界、機器的物理世界以及互聯網合為一體。其核心是將具有IT功能的所有工業領域都整合起來，通過對企業生產全過程的數字化映射幫助制造企業改善業務系統以及各部門之間整體的信息流動，從而提升企業的運營水平。
國內的三一重工物聯網團隊創業組建了樹根互聯技術有限公司填補了國內在工業互聯網平臺化建設上的缺失，幫助制造企業進行物聯網的應用與實施。根云平臺是中國最早、連接工業裝備最多、服務行業最多的工業互聯網賦能平臺，能夠為各行業企業提供基于物聯網、大數據的云服務，目前，平臺已接入能源設備、紡織設備、專用車輛、港口機械、農業機械及工程機械等各類高價值設備超40萬臺以上，采集近萬個參數，連接數千億資產。
而在應用端，根據3D科學谷的市場觀察，國內的徐工重卡就通過3D云打印技術為媒介，針對新車型的車身、轉向、車架、電池包等系統進行了多項革新，徐工重卡利用3D打印技術，僅用五天時間就完成了數據設計到裝車使用的全流程，大大加快了樣車的研發進度。
人工智能與制造的結合
除了文中提到的硅谷人工智能初創公司Landing.ai，根據3D科學谷的市場觀察，國內精銳視覺智能科技是國內最早將人工智能技術應用于工業視覺領域的高新科技企業，作為國內領先的計算機視覺和深度學習技術的研發者，精銳視覺致力于將人工智能技術廣范應用于工業生產領域，在手機、3C、包裝、PCB及汽車制造等行業形成了成熟的解決方案，精銳視覺自主研發的焊點缺陷在線智能檢測系統利用先進的視覺檢測技術對焊點在生產過程中產生的缺陷，如虛焊，焊重，焊斷，焊偏，漏焊等進行自動檢測與報警剔除，流水線設備自動上下料，精度和自動化程度高，解決了傳統焊點無法有效檢測的行業痛點。
(責任編輯：admin)
3D打印市場規模不斷擴大，
工信部：去年全球3D打印產
2020年，全球3D打印產業規
工業級3D打印設備占主流，
3D打印，制造業的未來
三年后市場規模可達56億，
