▲圖 大眾汽車以“二氧化碳零排放”的方式制造出了 ID.4 電動越野車（SUV），這在一定程度上受益于大眾的工業(yè)云、先進的機器人技術(shù)和其他智能制造技術(shù)。大眾汽車公司供圖堡脱。

■ 工業(yè) 4.0 為智能制造鋪平道路

■ 什么是智能制造？

■ 企業(yè)為何應(yīng)采用智能制造

■ 如何開啟智能制造之旅：創(chuàng)建一個數(shù)字骨干網(wǎng)

■ 探索 10 種智能制造技術(shù)

■ 智能制造會帶來何種影響

■ 向智能制造轉(zhuǎn)型

工業(yè) 4.0 為智能制造鋪平道路

第四次工業(yè)革命（即工業(yè) 4.0）的技術(shù)——互聯(lián)機器人音族、3D 打印光蜀、云計算、人工智能（AI）和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）——使智能制造成為可能宇团，并極大地加速了創(chuàng)新的發(fā)展估态。

機械制造的曙光始于大約十八世紀末的第一次工業(yè)革命期間，當時還是以水和蒸汽為動力纺倍。在經(jīng)歷了漫長的兩個世紀之后嗡身，電力的使用讓第二次工業(yè)革命得以大規(guī)模生產(chǎn)裝配線和勞動分工。1970 年前后讲仰，技術(shù)的飛速發(fā)展又催生了第三次工業(yè)革命樟澜，計算機和信息技術(shù)使一些工業(yè)流程實現(xiàn)了自動化，并帶來了更復(fù)雜的通信技術(shù)叮盘。

自從 2011 年工業(yè) 4.0 這一術(shù)語被創(chuàng)造以來，其相關(guān)技術(shù)正不斷發(fā)展霹俺，使得一種被稱為智能制造的生產(chǎn)形式應(yīng)運而生柔吼，這種生產(chǎn)形式包含著豐富的數(shù)據(jù)、互聯(lián)性和高度自動化丙唧。

什么是智能制造愈魏？

德勤公司 (Deloitte LLP) 的副總裁兼美國工業(yè)產(chǎn)品和建筑領(lǐng)域負責人 Paul Wellener 對智能制造做出了這樣的闡釋：從工廠車間到企業(yè)業(yè)務(wù)的方方面面，對所有的制造活動廣泛地實施數(shù)字化的制造模式便是智能制造想际。這包括產(chǎn)品設(shè)計培漏、供應(yīng)鏈、生產(chǎn)、分銷和銷售牌柄。

智能制造利用了工業(yè) 4.0 的技術(shù)畸悬，其特點是互聯(lián)的信息物理融合系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)的普及帶來了功能更為強大且安裝有智能傳感器的設(shè)備和機器粥蜘，這些傳感器可將設(shè)備和機器的使用數(shù)據(jù)流源源不斷地上傳到云端進行分析蒂拯。這些“大數(shù)據(jù)”集通過有機器學習功能的人工智能得到處理，機器學習在吸收更多數(shù)據(jù)之后將變得更加準確并具有更好的預(yù)測性渔缅。自動化和數(shù)據(jù)之間的連通創(chuàng)造了更加靈活的供應(yīng)鏈任肯，在這樣的供應(yīng)鏈中，船舶和卡車可與倉庫演湘、自動或半自動駕駛車輛以及無人機進行“交談”绿窿。移動機器人和協(xié)作式機器人也被整合到這個過程中，使運輸和物流的運作更加自動化窃裙。

智能制造可幫助制造商提高效率纹轩、保持競爭優(yōu)勢并探索新的商業(yè)模式和實踐方法。

企業(yè)為何應(yīng)采用智能制造

企業(yè)應(yīng)該采用智能制造來幫助簡化流程揭斥、提高生產(chǎn)率凝估、保持競爭力，并為未來突發(fā)事件做好準備眶衙，包括目前還在蔓延的新冠肺炎疫情甜奄。

一家名字叫“制造企業(yè)解決方案協(xié)會”（MESA）的非營利組織正在進行一項民意調(diào)查，該調(diào)查詢問受調(diào)公司窃款，阻礙它們順利地向智能制造轉(zhuǎn)型的主要挑戰(zhàn)是什么课兄。大約 58% 的公司表示，有財務(wù)方面的擔心或?qū)ο嚓P(guān)技術(shù)缺乏了解晨继。毫無疑問烟阐，采用智能制造需要大量的財力和人力的投入，而且還有一定的風險紊扬。

然而蜒茄，就在 2019 年，來自德勤和制造商生產(chǎn)力與創(chuàng)新聯(lián)盟（MAPI）的“智能工廠調(diào)研”得出了這樣的結(jié)論：任何制造商餐屎，無論是否已經(jīng)啟動其智能工廠的計劃檀葛，都可以通過該行動為本企業(yè)創(chuàng)造價值，而且這些計劃的價值一般來講要大于在財務(wù)和運營方面的風險腹缩。

大多數(shù)尚未實施智能制造的公司也意識到了它的重要性屿聋。“在這項調(diào)研中藏鹊，接受調(diào)查的 86% 的制造商認為润讥，在五年內(nèi)，智能制造解決方案將成為競爭的主要推動力，”Wellener 說跛脾，“這凸顯了智能制造將有能力在未來的若干年中使制造企業(yè)具有競爭力的重要性批贴。”

受新冠肺炎疫情影響匆力，2020 年經(jīng)濟放緩谨冷，供應(yīng)鏈遭遇中斷，但盡管如此龟些，現(xiàn)在正是企業(yè)考慮并落實智能制造計劃以保持競爭力的大好時機档葱。事實上，德勤和 MAPI 開展了一項新的調(diào)研項目：“加速智能制造”棘扯，并于 2020 年 10 月發(fā)布了該項調(diào)研的成果凸脚。該調(diào)研表明，許多制造商在 2020 年擴大了對智能制造技術(shù)的應(yīng)用肤币，并有可能在 2021 年繼續(xù)擴大這項應(yīng)用裂更。

歐特克公司設(shè)計與制造部入市戰(zhàn)略和營銷副總裁 Srinath Jonnalagadda 表示，所有制造商都必須采用智能制造技術(shù)只是一個時間問題夏哭〖旒恚“這確實是一個關(guān)乎生存的問題，”Jonnalagadda 說竖配，“我的觀點是何址，要讓物理世界和數(shù)字世界融合，除此之外沒有別的途徑进胯∮米Γ”

如何開啟智能制造之旅：創(chuàng)建一個數(shù)字骨干網(wǎng)

對于那些對智能制造感興趣但又擔心在資金或技術(shù)方面會遇到障礙的企業(yè)而言，好消息是胁镐，它們不必通過一蹴而就的方法完成對工廠的轉(zhuǎn)型偎血。事實上，上述的“智能工廠調(diào)研”表明盯漂，小步伐往往會贏得大成功颇玷。受調(diào)查的成功公司往往從最高管理層開始（特別是首席技術(shù)官）：首先要設(shè)法獲得高管的支持，而且在開始時就缆，可對幾個小項目進行小規(guī)模的投資亚隙。他們可以將這些項目和可衡量的業(yè)務(wù)指標結(jié)合起來，以早期的成功經(jīng)驗為激勵棵薛，尋求追加更多的投資。

Jonnalagadda 建議瞪殖，開啟智能制造之旅的制造企業(yè)應(yīng)該從模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字化開始抗该。淘汰手動的模擬過程，設(shè)法找到一個可以在一個數(shù)字數(shù)據(jù)庫中捕獲所有內(nèi)容的系統(tǒng)∶聿埽“當你捕獲到越來越多的數(shù)據(jù)點時师赂，便可以對正在發(fā)生的一切有一個更好的理解，”Jonnalagadda 說班痹。

一旦制造企業(yè)的問題被數(shù)據(jù)揭示出來镶悟，它們就可以開始考慮從多個維度對現(xiàn)狀進行改善：此時企業(yè)可以引入更多的運算和算法，以便從中獲得幫助蔚抖。Jonnalagadda 說：“你可以讓算法為你進行探索辙哪，為你提供不同的可能性，這樣你可以從中找到解決問題的最佳途徑孔尸，這就是企業(yè)的制勝法寶」晾剑現(xiàn)在，你擁有了一個數(shù)字骨干網(wǎng)竟闪。你擁有的輸入和反饋循環(huán)可以為你提供思路和算法的幫助离福，從而為你提供繼續(xù)完善和優(yōu)化工廠車間運營的選項×陡颍”

探索 10 種智能制造技術(shù)

智能技術(shù)在不斷地發(fā)展妖爷。以下技術(shù)構(gòu)成了高科技智能制造的原則，但這些技術(shù)并不是孤立使用的理朋；通常情況下絮识，一個設(shè)備、一臺機器或一個系統(tǒng)會包含其中的幾種技術(shù)暗挑。

1人工智能/機器學習

人工智能/機器學習與智能制造的數(shù)據(jù)分析是密不可分的笋除，因為在處理和識別數(shù)據(jù)的規(guī)律方面，它們的速度要快于人腦炸裆。某些程度的人工智能常常被嵌入到智能工廠的協(xié)作式機器人和其他機器人系統(tǒng)中垃它。隨著人工智能價格的下降，它也被用于為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和智能工廠機器進行邊緣計算的微處理器中烹看」矗基于人工智能的計算機視覺也可以從工廠車間的視頻中為企業(yè)帶來洞察。

2增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實

增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）在智能制造中的實際應(yīng)用不同于其他技術(shù)郭宪。目前燃灿，這些技術(shù)主要用于在職培訓(xùn)，幫助工人彌合不斷擴大的技能差距息扶。自新冠肺炎疫情爆發(fā)以來敦璧，智能制造部門在使用增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實進行培訓(xùn)和引入遠程專家進行維修或其他指導(dǎo)方面的業(yè)務(wù)量增加了一倍。

3自動化/機器人  

由于社交距離的要求纫脚，協(xié)作式機器人越來越受歡迎钻琴。智能制造對機器人的使用也隨之變得越來越多樣化并具有更好的協(xié)作性眶逐。機器人和自動化機器在人工智能、自主決策堕圾、感知能力洗吉、溝通能力和移動性等方面的應(yīng)用程度有所不同。但在智能制造中谁昵，機器人系統(tǒng)通常能夠收集大量數(shù)據(jù)并與云端和整個智能工廠保持良好的連接蔼魁。

4增材制造/混合制造

增材制造（也被稱為 3D 打印）已經(jīng)徹底改變了快速制作原型的模式夭寺，現(xiàn)在以成品甚至像小型建筑和橋梁這樣的基礎(chǔ)設(shè)施的形式對傳統(tǒng)制造進行了補充凛驮。預(yù)計這種方法最終也將用于大規(guī)模生產(chǎn)。同時律适，混合制造將金屬增材制造與減材制造結(jié)合到一臺機器上辐烂，進一步減少了材料的浪費并快速生產(chǎn)出零部件。

5大數(shù)據(jù)分析      

大數(shù)據(jù)涉及到智能制造的其他各個部分捂贿，從某種意義上講纠修，一種技術(shù)表現(xiàn)出何種“智能”是由數(shù)據(jù)來定義的。數(shù)據(jù)驅(qū)動型智能制造可為機器學習提供發(fā)展的條件厂僧，并依靠云進行存儲和處理扣草。但是，除了工廠車間之外颜屠，對于智能制造的其他領(lǐng)域辰妙，大數(shù)據(jù)分析也起著關(guān)鍵的作用，它為物流甫窟、風險評估密浑、成本結(jié)構(gòu)、增長戰(zhàn)略粗井、質(zhì)量控制和改進秤暮、按訂單生產(chǎn)和其他銷售模式、售后服務(wù)等方面的決策提供了依據(jù)趁吭。

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智能制造會帶來何種影響

智能制造可以幫助企業(yè)極大地提高資源利用率歧织，同時增強工人安全并促進職工培訓(xùn)。MESA 的知識委員會主席 Khris Kammer 認為咖杉，它還可以增加企業(yè)的靈活性地混。Kammer 說：“大家可能已經(jīng)注意到，在新冠肺炎流行期間有大量的公司轉(zhuǎn)產(chǎn)到其他產(chǎn)品句担，無論是個人防護用品還是相關(guān)的醫(yī)療設(shè)備庆牵。它們之所以能夠做到這一點，是因為它們具備靈活性青蝗，能夠快速地將新產(chǎn)品引入生產(chǎn)環(huán)境遏填，并以非衬柯叮快速的方式重組、再培訓(xùn)旁咙，然后執(zhí)行≌簦”

無論對于單個企業(yè)還是整個制造業(yè)椿疗，智能制造都有潛力改善它們的產(chǎn)能。另一個由智能制造帶動的新業(yè)務(wù)模式糠悼，即“制造即服務(wù)”（MaaS）届榄，可以幫助供應(yīng)鏈在面對像 2020 年那種突發(fā)事件時更具有韌性。這種“制造即服務(wù)”（貨物供應(yīng)商 Xometry 將其稱為按需制造）倔喂，將制造需求與可滿足該需求的有額外制造能力的供應(yīng)商相匹配铝条，就像“制造業(yè)的超級化”那樣，Jonnalagadda 說席噩。正如拼車服務(wù)要依賴機器學習快速地將駕駛員與乘客匹配在一起一樣班缰，MaaS 需要機器學習來快速且有效地將制造商與客戶匹配起來。

“加速智能制造”研究側(cè)重于另一個可影響到整個行業(yè)的發(fā)展：智能制造生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢悼枢，即“網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)”埠忘。在這種系統(tǒng)中，許多公司和實體使用先進的互聯(lián)技術(shù)進行有意義的合作馒索，以實現(xiàn)共同目標莹妒。

智能制造對可持續(xù)發(fā)展的影響

有些智能制造技術(shù)本身就能促進資源的有效利用。Jonnalagadda 說绰上，仿真還可以預(yù)測不同材料的耐用性和使用壽命追祈，并測試最終產(chǎn)品的替代材料，使得這些材料盡可能少地對地球造成影響框抽。面向制造的設(shè)計還可以將可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢引入到產(chǎn)品當中俐番。

有了正確的意圖，智能制造可以積極地支持可持續(xù)發(fā)展的目標拦吓。

向智能制造轉(zhuǎn)型

MESA 在 2016 年發(fā)表的白皮書《智能制造：對發(fā)展前景的解釋》呼吁制定數(shù)據(jù)和通信行業(yè)的標準寸芦，以促進智能制造的機器和軟件之間的互操作性。業(yè)內(nèi)的許多人士都認為子敷，這對于順利過渡到工業(yè) 4.0 是至關(guān)重要的婆仪。

Jonnalagadda 說：“現(xiàn)在有多種標準，很多公司都在使用不同的專有格式任团，而且軟件缺乏將所有這些不同的標準連接在一起的能力筑落。”

網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)保護也是需要首先解決的問題穷抹；“加速智能制造”研究的結(jié)果顯示摸悲，有 58% 的制造商表示擔心參與智能制造生態(tài)系統(tǒng)會發(fā)生數(shù)據(jù)和知識產(chǎn)權(quán)被盜的問題梳附。

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作者：MARKKUS ROVITO注：文章來自由歐特克支持創(chuàng)立的 Redshift China

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（歐特克大視界 歐特克Autodesk）

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