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工业4.0进行时:这三大变化将重塑制造业的未来

2018/7/2    来源:资本实验室    作者:王进      
关键字:工业4.0  制造业  
在未来,传统制造的物理限制和空间限制将不再那么重要,设计、生产将更加扁平化、更加开放。在此背景下,制造业巨头和新兴创业公司都将拥有前所未有的发展机遇。

    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。

    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。

1.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。

    据预测,人工智能只需将自动化生产转向自定义配置产品,即可满足不同消费者的多样化需求。

    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。

    目前,该技术正处于指数级增长阶段。据统计,2015年,增材制造(俗称3D打印)行业市场规模增长至近52亿美元,价格在5000美元以内的3D打印机在全球销量超过25万台。据IDC预测,到2021年,全球3D打印行业的支出将达到近200亿美元。

    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。

    去年,Adidas与3D打印公司Carbon 3D合作推出了3D打印运动鞋,将运动员特定的数据和个人缓冲偏好通过3D打印技术融入到运动鞋中。

    通过数字光合成(DLS)3D打印技术,Carbon 3D公司创纪录地从液体材料中打印成品鞋,并很好的控制鞋子的弹性、比强度及其它产品属性。更厉害的是,这一新的工艺能够最大限度地减少设计流程和原型设计时间,从而直接进行生产,将产品生产周期缩短多达9倍。

    3D打印的应用,不仅仅局限在小型商品制造上。2018年4月,荷兰3D打印公司MX3D完成了世界首座3D打印钢制桥梁,并即将安装在阿姆斯特丹。

    MX3D公司使用的六轴机器人手臂可以在空中从任何方向进行打印。这种多轴打印技术几乎完全消除了传统3D打印所需的某种物体支撑,为未来的新结构打印开辟了新的方向。

    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。

    例如,以色列电子3D打印公司Nano Dimension和美国3D打印公司Voxel8等初创公司正在使用导电油墨来打印电路。

    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。

责任编辑:程玥
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