自動化、智能化、3D打印……制造業(yè)創(chuàng)新的腳步從未停歇

來源：科技日報

從汽車到電腦，從咖啡機到兒童玩具，我們?nèi)粘Ｊ褂玫膸缀跛�有東西均由制造企業(yè)生產(chǎn)出來，制造業(yè)也是社會的關(guān)鍵組成部分。歷經(jīng)幾個世紀的發(fā)展，制造方法從以人為中心，到依賴機器裝配線，再到我們今天看到的遍地開花的自動化工廠，制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的腳步從未停歇。

美國《福布斯》網(wǎng)站近日報道，隨著科技不斷發(fā)展，科技對制造業(yè)的改變與塑造也與日俱增，制造業(yè)未來的發(fā)展將展現(xiàn)出如下十大趨勢。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)指的是在制造業(yè)和工業(yè)環(huán)境中使用互聯(lián)設(shè)備收集數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)改進制造過程。

傳感器是這些相互連接的IIoT設(shè)備的主要部件。從工廠機器上的傳感器收集的數(shù)據(jù)可幫助制造商了解機器性能，優(yōu)化維護過程，減少機器停機時間，甚至可預(yù)測什么時候會出問題。

5G和邊緣計算
第五代移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(5G)將使制造商輕松連接其IIoT技術(shù)，并利用智能機器和傳感器(邊緣計算)等設(shè)備收集和處理數(shù)據(jù)。制造商可在生產(chǎn)場所創(chuàng)建一個專用5G網(wǎng)絡(luò)，為其提供超快的數(shù)據(jù)傳輸。

預(yù)測性維護
在制造行業(yè)，預(yù)測性維護指使用傳感器數(shù)據(jù)和人工智能來檢測機械和部件中的故障。其理念是，通過了解機器或部件可能出現(xiàn)故障的時間，制造商可采取預(yù)防措施，更有效地維護設(shè)備。

這不僅僅適用于新設(shè)備。如西門子公司在老式電機和變速器上也采用了這一技術(shù)，通過分析傳感器提供的數(shù)據(jù)，西門子可了解機器狀況，檢測異常情況，并在機器出現(xiàn)故障之前進行維修。

數(shù)字孿生
“數(shù)字孿生”是指以數(shù)字化方式拷貝一個物理對象，模擬對象在現(xiàn)實環(huán)境中的行為，對設(shè)計、制造過程乃至整個工廠進行虛擬仿真，從而提高制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、制造的生產(chǎn)效率。

在制造工廠內(nèi)，人們可以使用“數(shù)字孿生”模型模擬新產(chǎn)品的尺寸，或創(chuàng)建設(shè)備的數(shù)字副本，以查看其在特定條件下的運行情況。“數(shù)字孿生”技術(shù)甚至可用來可視化和模擬整個供應(yīng)鏈。2022年，多達70%的制造商可能會使用“數(shù)字孿生”進行模擬和評估。

2018年，波音公司時任首席執(zhí)行官丹尼斯·穆倫伯格表示，“數(shù)字孿生”將是未來十年提高生產(chǎn)效率的最大驅(qū)動力。通過使用“數(shù)字孿生”，波音公司已將產(chǎn)品的一次下線合格率提高了40%。

擴展現(xiàn)實與元宇宙
擴展現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實等增強現(xiàn)實技術(shù)將在制造業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用，包括提升產(chǎn)品設(shè)計方案、制訂更好的生產(chǎn)計劃、增強裝配線上工作人員的能力，以及更多沉浸式培訓(xùn)等。隨著世界上越來越多人進入元宇宙，制造商將獲得更多機會。

自動化工廠
在人工智能的加持下，機器現(xiàn)在能夠執(zhí)行越來越多以前由人類完成的任務(wù)。因此，機器也可承擔越來越多的制造任務(wù)。

自動化可為制造商帶來許多優(yōu)勢，包括更高的生產(chǎn)率(機器不會疲勞)、更高的精度和更低的成本。未來，我們有望看到更多完全自動化的工廠，在這些地方，生產(chǎn)無需人類到現(xiàn)場。

機器人和人機合作
自動化的關(guān)鍵因素之一是機器人的使用。但值得注意的是，并非所有機器人都是為了取代工人，許多機器人可成為人類的幫手，提高人類的工作效率。例如，機器人外骨骼可幫助生產(chǎn)線上的工人舉起較重的零件，科學家們還研制出了專門用于與人類一起工作的人機合作機器人。

機器人和人機合作可幫助制造商提高生產(chǎn)效率。比如，日產(chǎn)公司在日本的汽車制造廠部署了通用機器人公司研制的機械臂，幫助維護相關(guān)設(shè)備；還部署了人機協(xié)作機器人，幫助員工安裝發(fā)動機進氣口等。

3D打印
隨著3D打印技術(shù)變得更具成本效益和可擴展性，效率也更高，制造商將越來越多地使用3D打印制造產(chǎn)品。與傳統(tǒng)制造方法相比，3D打印所用的材料更少，浪費也更少。此外，3D打印也將推動個性化產(chǎn)品新時代的到來，因為生產(chǎn)個性化產(chǎn)品不用擔心規(guī)模經(jīng)濟。

空中客車公司已使用3D打印技術(shù)超過15年，成為制造業(yè)3D打印的先驅(qū)。該公司廣泛使用3D打印技術(shù)，實現(xiàn)了夾具和固定裝置等工具的本地化按需生產(chǎn)。

Web 3.0和區(qū)塊鏈技術(shù)
隨著“下一代互聯(lián)網(wǎng)”Web 3.0(互聯(lián)網(wǎng)范式從Web 1.0到Web 2.0不斷迭代升級的下一階段)和分布式計算技術(shù)——如區(qū)塊鏈和非同質(zhì)代幣(NFT)的出現(xiàn)，制造商將有機會更好地監(jiān)控其供應(yīng)鏈，甚至實現(xiàn)供應(yīng)鏈上許多交易的自動化。未來生產(chǎn)的許多產(chǎn)品將與NFT數(shù)字證書一起銷售。

更智能且更可持續(xù)
智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的出現(xiàn)，不僅改變了產(chǎn)品生產(chǎn)方式，也改變了產(chǎn)品生產(chǎn)類型。如今，從吸塵器到馬桶，似乎都有“智能”版本，且產(chǎn)品智能化的趨勢沒有放緩的跡象。因此，制造商將越來越多地探索如何為客戶提供他們期望的智能產(chǎn)品。

此外，客戶也將越來越青睞可持續(xù)、可重復(fù)使用和可回收的產(chǎn)品，過去盛行的一次性文化有望結(jié)束，這是制造商必須考慮的另一個因素。