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　　松懈與重構：工業4.0與工業4.1

　　國際金屬加工網

　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業典型研討會

　　“雖然那時的網絡化制造機器仍處于起步期，但已經普遍被用來制造（幾乎）任何產品。而這改變了一切?！甭槭±砉W院比特和原子中心（MIT’s Center for Bits and Atoms）主任尼爾·格申貝格（Neil Gershenfeld）這樣說。

　　獨立自主機器人、3D列印、云計算、物聯網和感應器技術正在促進制造商業模式的變革。工業制造的新時代建立在互聯網力學控制系統的基本概念之上。消費者有望在此種新商業模式中充分發揮更大作用。

從18世紀末已經開始，我們的社會經歷了一個根本變革：從農業經濟向工業經濟的變革。我們能把工業民主革命分成四個期。18世紀水和蒸汽動力催生機械制造，工業民主革命由此拉開序幕；第二期在20世紀初，電力產品興起，與亨利·福特（Henry Ford）和阿瑟·泰勒（Frederick Taylor）等人緊密相關；上世紀70年代見證了電子輔助工具和IT控制系統在制造車間的應用領域，及其對制造自動化造成的影響，被認為是工業民主革命第三期。

那時，我們正面臨著第三期的到來。獨立自主機器人、3D列印、云計算、物聯網和感應器技術是當前幾個促進制造商業模式變革的主力。工業制造的新時代（通常被稱為工業4.0）建立在互聯網力學控制系統的基本概念上。現實生活和虛擬當今世界之間的深刻交互是制造過程的核心理念。產業4.0倚賴繁雜的物體虛擬互聯網，這個互聯網能收集、處理、分析源自力學當今世界的各種統計數據。統計數據分析和交換能使第一類彼此可視化并獨立自主地繼續執行多個各項任務。

　　第三期的工業民主革命使得產品和服務項目的邊界越來越模糊，并為所謂“服務項目制造業”鋪平了高架道路。無人駕駛汽車就是有名的范例。感應器和軟件的結合使汽車能在現實生活當今世界中自我定位，并與信號燈、其它車輛、人、高架道路標線、標志等第一類進行可視化。那時，互相相連的智能第一類已經比當今世界上的人還多，而這僅僅是個已經開始。未來幾年內，將有超過500億的物體相互相連，從可攜式、襪子，到醫療設備。

透過互聯網，這些第一類之間的相互作用能預防車禍、遠程就醫并減少能源節約，同時還為使用者更好地管理時間和資源提供更多了可能。例如，終端應用領域Waze能透過分析所有相連到插件的統計數據，來協助使用者躲避交通擁堵。打開插件，使用者就會消極地提供更多交通和高架道路統計數據，協助機器動態分析并推薦快捷路線。

　　工業制造操作過程也變得更加智能和高效。事實上，工廠中機器對機器的通信已使設備能自動配置、調整并預測故障，無需人工輔助。透過機器上的感應器，能監測繼續執行了哪些各項任務、機器工作了多久以及何時需要日常保護。另一方面，透過物聯網統計數據動態對制造操作過程進行反饋，企業能巧妙地調節產品功能，提供更多個性化服務項目。

EMC公司預計，制造業物聯網市場規模在2022年將達4萬億美元，用于減少各種形式的節約（包括時間）以及獲得員工和客人行為統計數據。進一步的收益將源自資產管理水平的提高——尤其是透過更智能的保護。

　　工業4.0的基本概念倚賴機器在理解和與力學當今世界獨立自主交互中的核心理念地位，并為智能工業流程、新商業商業模式和新產品服務項目的開發提供更多了巨大機會。然而，處理機器間獨立自主可視化，技術創新的最酷還為制造也提供更多了其它更大的想像內部空間。隨著第三期工業民主革命的展開，3D列印技術的普及為使用者積極參與制造操作過程提供更多了機會。這代表了消費者角色的決定性改變。工業4.0是在智能第一類的繁雜互聯互聯網中，客人消極提供更多統計數據信息來更貼近企業，它的進一步發展——“工業4.1”——將使消費者在制造操作過程中重新充分發揮核心理念作用。

最新的3D列印技術和位數3D列印平臺使消費者在制造操作過程中充分發揮積極甚至主導作用。使用者以工業民主革命以來從未有過的程度促進制造工藝。3D列印讓人們從位數模型已經開始創建二維第一類。二維原型被網絡化分割，超薄金屬材料連續逐層拼接，直到固體形態形成。此種“involves”制造與傳統制造工藝正相反，從根本上避免了鑄造、福盧、成型、機械加工和組合操作過程中的金屬材料節約。此種特性跟規模經濟性不相干，從而非常適合定制化制造，滿足個體的獨特特點或偏好。

　　從“為消費者定制”到“消費者參與”

　　從產品設計到制造與配送，消費者能參與到制造的任一期。透過3D列印平臺與其它輔助工具參與到設計期，設計微調非常容易，并能根據自己設定的參數RRC做產品。

木業市場就是此種“度身定制”的好范例，已經被應用領域。很多應用領域軟件都能將蘋果手機變成一個終端3D掃描器，將使用者拍攝的足部照片統計數據轉換成準確的3D模型，最后3D列印出符合要求的襪子。3D列印擁有巨大想像內部空間，幾乎能顛覆所有產品的商業商業模式——只要此種“度身定制”能提供更多給消費者新的附加值。一些平臺如Twikit（一個3D定制平臺）就提供更多訂制珠寶、服裝、臺燈以及其它日常物品。許多公司也在醫藥領域開展了“度身定制”——比利時公司Materialise就能3D列印患者的假肢。

　　消費者還能在本地社區創建與企業交互的公司。事實上，“involves”制造控制系統的成本要遠小于傳統制造。很多初創企業都是按客戶要求制造小批量產品，途徑都是一對一的個人性接觸。

在這點上，有必要提一提如今火遍全球的“開放創新實驗室”（又名FabLabs）。在這些內部空間，任何人都能使用所提供更多的設備進行網絡化建造（包括使用3D列印機），并有專業人士支持進行原型制作。雖然基本概念較新，但全球已經有上千個FabLabs投入使用，鼓勵所有人參與網絡化建造中，不論是否對這項技術有所了解。消費者也能得到協助自己制作產品，租賃甚至買下一臺3D列印機在家里進行創作。

“制造型消費者”的基本概念——同時參與消費和制造的使用者——并非最近才被提出的，尤其在服務項目業，比如使用者線上登記入住酒店并列印入住單，或者使用網銀自己完成轉賬。然而直到最近，此種情況才出現在制造業，傳統商業模式是將消費者與制造流程分開，有了3D列印技術后，制造型消費者必將大量出現。消費者們不再簡單地只是客戶，他們也將為制造流程做出貢獻，和企業共同創造產品。

　　現在，我們只能推測此種在制造流程中由科技輔助的消費者參與將怎樣改變工業。但傳統制造業的整體性并不會因此被打破。相反，隨著企業重構自身制造流程，并鼓勵消費者們更大程度的參與，從而抓住那些由網絡化制造提供更多的眾多新機遇，我們極可能會見證一些產品的制造操作過程發生大幅改變。這可能會導致一個介于傳統制造與附加制造之間的“混合型”制造業的產生，它將促使互聯網與現實生活當今世界產生某種更深層次的聯系。

　　( 文章來源：互聯網 )

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