CB Insights發(fā)(fā)布一份報(bào)告，對(duì)未來(lái)(lái)的工廠(chǎng)進(jìn)(jìn)行了全方位的展望。報(bào)告中詳細(xì)描述了新技術(shù)(shù)在制造業(yè)(yè)8個(gè)(gè)環(huán)(huán)節(jié)中的運(yùn)用場(chǎng)(chǎng)景，并給出了一些正在致力于此的公司的發(fā)(fā)展情況。文章由36氪編譯，希望在這個(gè)(gè)產(chǎn)(chǎn)業(yè)(yè)變遷的時(shí)(shí)代，能夠給你帶來(lái)(lái)啟發(fā)(fā)。熄燈工廠(chǎng)(Lights-out manufacturing)是指那些自主運(yùn)作，不需要人的存在的工廠(chǎng)。在這種工廠(chǎng)中，機(jī)器的運(yùn)行通常不需要照明。雖然這聽(tīng)起來(lái)(lái)有點(diǎn)(diǎn)未來(lái)(lái)主義色彩，但這種類(lèi)型的工廠(chǎng)已經(jīng)(jīng)存在15年了。

最著(zhù)名的是，日本機(jī)器人制造商FANUC自2001年以來(lái)(lái)一直在經(jīng)(jīng)營(yíng)(yíng)一家“熄燈”工廠(chǎng)，在那里，機(jī)器在不受監(jiān)督的情況下制造機(jī)器人，一個(gè)(gè)生產(chǎn)(chǎn)周期需要一個(gè)(gè)月?！安粌H僅是熄燈，”FANUC副總裁加里·齊維爾(Gary Zywiol)說(shuō)(shuō)，“我們還關(guān)(guān)掉了空調(diào)和暖氣?！比藗冎恍枰純串?dāng)今最雄心勃勃、技術(shù)(shù)含量最高的工廠(chǎng)，就能想象出一個(gè)(gè)機(jī)器人完成所有體力勞動(dòng)(dòng)的世界。例如，總部位于東莞的手機(jī)零件制造商長(cháng)(zhǎng)盈精密技術(shù)(shù)公司，已經(jīng)(jīng)創(chuàng )(chuàng)建了一家無(wú)(wú)人工廠(chǎng)。工廠(chǎng)中的一切設(shè)備——從機(jī)械加工設(shè)備到無(wú)(wú)人運(yùn)輸卡車(chē)，再到倉(cāng)庫(kù)設(shè)備——都是由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人操作的。技術(shù)(shù)人員通過(guò)(guò)中央控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)這些機(jī)器的活動(dòng)(dòng)。曾經(jīng)(jīng)，長(cháng)(zhǎng)盈的工廠(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)需要大約650名工人來(lái)(lái)維持?，F(xiàn)在已經(jīng)(jīng)縮減到60名工人。該公司的總經(jīng)(jīng)理表示，他們的目標(biāo)是將工人數(shù)量減少至20個(gè)(gè)。

 

隨著(zhù)工業(yè)(yè)技術(shù)(shù)的日益普及，這一自動(dòng)(dòng)化和數(shù)字化浪潮被稱(chēng)為“工業(yè)(yè)4.0”，就像第四次工業(yè)(yè)革命一樣。

 

那么，工廠(chǎng)的未來(lái)(lái)是什么樣的呢?

 

為了回答這個(gè)(gè)問(wèn)(wèn)題，我們深入研究了制造過(guò)(guò)程的8個(gè)(gè)不同步驟，來(lái)(lái)了解它們是如何開(kāi)始改變的：產(chǎn)(chǎn)品研發(fā)(fā)：平臺(tái)是如何使研發(fā)(fā)人才“民主化”的;人工智能是如何幫助材料科學(xué)(xué)的;以及如何用AR/VR來(lái)(lái)構(gòu)造草圖的。資源規(guī)劃和采購(gòu)：按需分散制造和區(qū)塊鏈項(xiàng)目正在研究整合供應(yīng)商的復(fù)雜性。操作技術(shù)(shù)：監(jiān)控和機(jī)器數(shù)據(jù)：看看為未來(lái)(lái)工廠(chǎng)提供動(dòng)(dòng)力的IT堆棧和平臺(tái)。首先，工廠(chǎng)將會(huì )(huì)基本數(shù)字化，而且我們還將看到更大的預(yù)測(cè)能力。

 

勞動(dòng)(dòng)力增強(qiáng)和管理：AR、可穿戴設(shè)備和外骨骼衣物(exosuits)正在工廠(chǎng)里增強(qiáng)人類(lèi)的能力。

 

加工、生產(chǎn)(chǎn)和裝配：模塊化設(shè)備和定制機(jī)器(如3D打印機(jī))使制造商能夠處理更多的多樣化需求。

 

質(zhì)(zhì)量保證：計(jì)算機(jī)視覺(jué)(jué)將如何發(fā)(fā)現(xiàn)缺陷，以及軟件和區(qū)塊鏈技術(shù)(shù)將如何更快地發(fā)(fā)現(xiàn)問(wèn)(wèn)題(并實(shí)(shí)施召回)。

 

倉(cāng)儲(chǔ)：在機(jī)器人技術(shù)(shù)和視覺(jué)(jué)跟蹤的幫助下，在出現(xiàn)無(wú)(wú)人工廠(chǎng)之間，就會(huì )(huì)出現(xiàn)“熄燈”倉(cāng)庫(kù)。

 

運(yùn)輸和供應(yīng)鏈管理：遠(yuǎn)程信息處理、物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)和無(wú)(wú)人車(chē)將為制造商交付產(chǎn)(chǎn)品帶來(lái)(lái)更高的效率。

 

制造商預(yù)測(cè)，未來(lái)(lái)5年，整體效率將以1990年以來(lái)(lái)的7倍的速度增長(cháng)(zhǎng)。盡管制造業(yè)(yè)占美國(guó)GDP的11.7 %，雇傭了8.5 %的美國(guó)人，但它仍然是一個(gè)(gè)數(shù)字化程度相對(duì)較低的領(lǐng)(lǐng)域，這意味著(zhù)自動(dòng)(dòng)化和軟件驅(qū)動(dòng)(dòng)方面，還有很大的發(fā)(fā)展空間。

 

隨著(zhù)新技術(shù)(shù)的發(fā)(fā)展，制造業(yè)(yè)正在發(fā)(fā)生重大的變革，幾乎所有制造業(yè)(yè)垂直領(lǐng)(lǐng)域——從汽車(chē)產(chǎn)(chǎn)業(yè)(yè)到電子產(chǎn)(chǎn)業(yè)(yè)，再到制藥業(yè)(yè)——都會(huì )(huì)受到影響。時(shí)(shí)間表和技術(shù)(shù)會(huì )(huì)因行業(yè)(yè)而異，但幾乎每個(gè)(gè)垂直行業(yè)(yè)的大多數(shù)步驟都會(huì )(huì)有所改變。

 

1、產(chǎn)(chǎn)品研發(fā)(fā)

 

從藥物生產(chǎn)(chǎn)到工業(yè)(yè)設(shè)計(jì)，規(guī)劃階段對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)至關(guān)(guān)重要。在各行各業(yè)(yè)，設(shè)計(jì)師、化學(xué)(xué)家和工程師都在不斷地進(jìn)(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)。

 

這個(gè)(gè)設(shè)計(jì)看起來(lái)(lái)是否正確?這個(gè)(gè)化合物是否符合我們的需求?都需要進(jìn)(jìn)行大量的測(cè)試和迭代，這是研發(fā)(fā)的精髓。大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)的特征使得最后時(shí)(shí)刻的重新設(shè)計(jì)的成本很高。

 

制藥業(yè)(yè)、技術(shù)(shù)產(chǎn)(chǎn)業(yè)(yè)、航空航天業(yè)(yè)等領(lǐng)(lǐng)域的各大公司每年都會(huì )(huì)投入數(shù)十億美元用于研發(fā)(fā)。通用汽車(chē)去年在新開(kāi)發(fā)(fā)方面就花費(fèi)了80億美元。

 

在高度科學(xué)(xué)化的研發(fā)(fā)領(lǐng)(lǐng)域中，高素質(zhì)(zhì)的人才遍布全球?，F(xiàn)在，軟件正在幫助公司進(jìn)(jìn)入這個(gè)(gè)“池子”。

 

當(dāng)涉及到數(shù)據(jù)科學(xué)(xué)和金融領(lǐng)(lǐng)域等尚未開(kāi)發(fā)(fā)的人才網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)時(shí)(shí)，像Kaggle，Quantopian和Numerai這樣的平臺(tái)已經(jīng)(jīng)在制藥研發(fā)(fā)等領(lǐng)(lǐng)域取得了成功，在其他領(lǐng)(lǐng)域也在增長(cháng)(zhǎng)。 像Science Exchange這樣的按需科學(xué)(xué)平臺(tái)目前正在跨越研發(fā)(fā)垂直領(lǐng)(lǐng)域開(kāi)展工作，并允許企業(yè)(yè)通過(guò)(guò)外包研發(fā)(fā)來(lái)(lái)迅速解決缺乏現(xiàn)場(chǎng)(chǎng)人才的問(wèn)(wèn)題。

 

雖然研發(fā)(fā)科學(xué)(xué)家看起來(lái)(lái)在制造過(guò)(guò)程中并不重要，但他們?cè)諤峁┳钚潞妥顐ゴ蟮募夾g(shù)方面——特別是在高科技制造業(yè)(yè)領(lǐng)(lǐng)域——正在扮演者越來(lái)(lái)越重要的角色。

 

許多公司正在研究機(jī)器人技術(shù)(shù)、3D打印和人工智能，作為改進(jìn)(jìn)研發(fā)(fā)過(guò)(guò)程和減少進(jìn)(jìn)入生產(chǎn)(chǎn)時(shí)(shí)的不確定性的方法。但是假設(shè)檢驗(yàn)的過(guò)(guò)程還有待改進(jìn)(jìn)，需要進(jìn)(jìn)一步收緊迭代時(shí)(shí)間，將研究成果轉(zhuǎn)化為更快更好的產(chǎn)(chǎn)品。

 

機(jī)器人和3D打印技術(shù)(shù)加速垂直領(lǐng)(lǐng)域產(chǎn)(chǎn)品的開(kāi)發(fā)(fā)

 

最近的一項(xiàng)行業(yè)(yè)調(diào)查顯示，加速產(chǎn)(chǎn)品開(kāi)發(fā)(fā)是公司使用3D打印技術(shù)(shù)的首要任務(wù)(wù)。此外，57%的3D打印工作已進(jìn)(jìn)入新產(chǎn)(chǎn)品開(kāi)發(fā)(fā)的第一階段(即概念驗(yàn)證和原型設(shè)計(jì))。

 

3D打印已經(jīng)(jīng)成為設(shè)計(jì)工作室的主要工作。在訂購(gòu)成千上萬(wàn)(wàn)個(gè)(gè)物理部件之前，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)(guò)3D打印來(lái)(lái)查看未來(lái)(lái)產(chǎn)(chǎn)品的外觀(guān)。

 

同樣，機(jī)器人技術(shù)(shù)可以自動(dòng)(dòng)化各種垂直方向上試錯(cuò)的物理過(guò)(guò)程。

 

例如，在合成生物學(xué)(xué)研發(fā)(fā)領(lǐng)(lǐng)域，機(jī)器人技術(shù)(shù)對(duì)Zymergen和Ginkgo Bioworks等公司產(chǎn)(chǎn)生了巨大的影響，這些公司利用酵母微生物制造定制化學(xué)(xué)品。尋找完美的微生物需要同時(shí)(shí)測(cè)試多達(dá)4000個(gè)(gè)不同的變體，這意味著(zhù)大量的濕實(shí)(shí)驗(yàn)室工作。

 

使用自動(dòng)(dòng)移液管系統(tǒng)和機(jī)器臂，液體處理機(jī)器人可以進(jìn)(jìn)行高通量的實(shí)(shí)驗(yàn)，以更快和更少的人為誤差獲得成功的組合。

 

下面是用于轉(zhuǎn)移樣本的機(jī)器人基因測(cè)試儀Counsyl(左)和Zymergen的移液機(jī)器人(右)，用于自動(dòng)(dòng)化微生物培養(yǎng)測(cè)試。

 

“材料工程需要有一種能夠檢測(cè)非常小的粒子的能力——比如在300毫米晶片上找到10納米粒子。這相當(dāng)于在西雅圖市找到一只螞蟻?！?/span>

 

——奧姆·納拉瑪蘇(Om Nalamasu)，Applied Materials首席技術(shù)(shù)官

 

除了生物技術(shù)(shù)之外，材料科學(xué)(xué)在計(jì)算和電子學(xué)(xué)領(lǐng)(lǐng)域也發(fā)(fā)揮了關(guān)(guān)鍵作用。

 

值得注意的是，英特爾和三星等芯片制造商是全球最大的研發(fā)(fā)投入者之一。隨著(zhù)半導(dǎo)體體積變得越來(lái)(lái)越小，在納米尺度下工作需要的精度超出了人的能力，這使得機(jī)器人成為首選。

 

未來(lái)(lái)，科學(xué)(xué)工具將越來(lái)(lái)越自動(dòng)(dòng)化和精確，以處理微尺度精度任務(wù)(wù)。

 

人工智能正在加速材料科學(xué)(xué)的發(fā)(fā)現(xiàn)

 

托馬斯·愛(ài)(ài)迪生(Thomas Edison)強(qiáng)調(diào)，材料科學(xué)(xué)是一個(gè)(gè)淘汰過(guò)(guò)程：“我沒(méi)(méi)有失敗過(guò)(guò)一萬(wàn)(wàn)次。我沒(méi)(méi)有失敗過(guò)(guò)一次。我只是成功地證明了一萬(wàn)(wàn)種方法是行不通的?！?/span>

 

盡管研發(fā)(fā)工作的數(shù)字化程度和軟件化程度低于人們的預(yù)期(美國(guó)國(guó)家科學(xué)(xué)院稱(chēng)，開(kāi)發(fā)(fā)新材料往往是開(kāi)發(fā)(fā)新產(chǎn)(chǎn)品的最長(cháng)(zhǎng)階段)，但愛(ài)(ài)迪生精神依然存在于今天的研發(fā)(fā)實(shí)(shí)驗(yàn)室中?？茖W(xué)(xué)方法更好地?cái)?shù)字化，對(duì)于開(kāi)發(fā)(fā)新產(chǎn)(chǎn)品和材料，然后大規(guī)模制造這些產(chǎn)(chǎn)品和材料至關(guān)(guān)重要。

 

目前，對(duì)于人工智能創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司來(lái)(lái)說(shuō)(shuō)，最熱門(mén)的領(lǐng)(lǐng)域是醫(yī)療保健，因?yàn)檫@些公司將人工智能用于藥物發(fā)(fā)現(xiàn)，制藥公司正在向藥物研發(fā)(fā)的創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司? (如Recursion Pharmaceuticals和twoXAR)投入大量資金。 在其他領(lǐng)(lǐng)域取得成功也只是一個(gè)(gè)時(shí)(shí)間問(wèn)(wèn)題。

 

Citrine Informatics是一家從事化學(xué)(xué)和材料科學(xué)(xué)工作的公司(下圖左)。Citrine將人工智能運(yùn)用到了其龐大的材料數(shù)據(jù)庫(kù)上，并聲稱(chēng)它可以幫助企業(yè)(yè)在節(jié)省50%的時(shí)(shí)間內(nèi)達(dá)到研發(fā)(fā)和制造節(jié)點(diǎn)(diǎn)。同樣，Deepchem(下圖右)開(kāi)發(fā)(fā)了一個(gè)(gè)Python庫(kù)，將深度學(xué)(xué)習(xí)應(yīng)用到化學(xué)(xué)領(lǐng)(lǐng)域。

 

簡(jiǎn)(jiǎn)而言之，各行各業(yè)(yè)的制造商——工業(yè)(yè)生物技術(shù)(shù)、藥物、汽車(chē)、電子或其他物質(zhì)(zhì)產(chǎn)(chǎn)品——都依靠機(jī)器人自動(dòng)(dòng)化和3D打印來(lái)(lái)保持競(jìng)爭(zhēng)力。

 

在3D打印領(lǐng)(lǐng)域，一些創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司正在著(zhù)手開(kāi)發(fā)(fā)或商業(yè)(yè)化復(fù)雜的材料。MarkForged等公司采用碳纖維復(fù)合材料，其他像BMF這樣的公司正在開(kāi)發(fā)(fā)具有罕見(jiàn)(jiàn)納米結(jié)構(gòu)和奇特物理特性的復(fù)合材料。

 

當(dāng)然，未來(lái)(lái)的制造商將依靠智能軟件來(lái)(lái)推動(dòng)(dòng)他們的研發(fā)(fā)過(guò)(guò)程。

 

AR和VR將用于建模過(guò)(guò)程

 

目前，各種類(lèi)型的制造商都依靠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件進(jìn)(jìn)行原型設(shè)計(jì)。在未來(lái)(lái)的制造過(guò)(guò)程中，AR和VR可以在研發(fā)(fā)中發(fā)(fā)揮更大的作用，并且可以有效地將工業(yè)(yè)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)圖以“實(shí)(shí)體”的方式展示出來(lái)(lái)，從而消除對(duì)3D打印物理模型的需求。

 

Autodesk是AutoCAD的軟件開(kāi)發(fā)(fā)商，它是未來(lái)(lái)原型和協(xié)(xié)作技術(shù)(shù)的領(lǐng)(lǐng)頭公司。該公司頻頻投資3D打印等尖端技術(shù)(shù)，并與健康人工智能創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司Atomwise合作開(kāi)展“機(jī)密項(xiàng)目”。最近，Autodesk對(duì)制作AR / VR游戲引擎的探索，預(yù)示著(zhù)它將在設(shè)計(jì)過(guò)(guò)程中運(yùn)用更多的沉浸式計(jì)算。

 

Autodesk的游戲引擎Stingray增加了對(duì)HTC Vive和Oculus Rift頭戴設(shè)備的支持。此外，游戲和VR引擎制造商Unity已宣布與Autodesk建立合作關(guān)(guān)系，以提高互操作性。

 

同樣，蘋(píng)果公司已經(jīng)(jīng)設(shè)想了AR / VR與3D打印相結(jié)合來(lái)(lái)促進(jìn)(jìn)設(shè)計(jì)的過(guò)(guò)程。通過(guò)(guò)使用CB Insights數(shù)據(jù)庫(kù)，我們發(fā)(fā)現(xiàn)了一項(xiàng)蘋(píng)果專(zhuān)利，該專(zhuān)利設(shè)想AR將“計(jì)算機(jī)生成的虛擬信息”疊加到現(xiàn)有對(duì)象的真實(shí)(shí)世界視圖上，工業(yè)(yè)設(shè)計(jì)人員能有效地對(duì)現(xiàn)有或未完成的對(duì)象進(jìn)(jìn)行3D打印“編輯”。

 

該專(zhuān)利設(shè)想，通過(guò)(guò)“半透明眼鏡”使用AR，但也提到“配備攝像頭的移動(dòng)(dòng)設(shè)備”，暗示了在iPhone上使用ARKit的潛在3D打印機(jī)會(huì )(huì)。

 

康奈爾大學(xué)(xué)的研究人員最近展示了使用AR / VR繪制3D打印對(duì)象的能力。最終，人機(jī)界面可以無(wú)(wú)縫銜接，實(shí)(shí)時(shí)(shí)“雕刻”3D模型。

 

未來(lái)(lái)，研發(fā)(fā)團(tuán)隊(duì)將進(jìn)(jìn)一步研究AR和VR，并測(cè)試它是如何與3D打印以及傳統(tǒng)原型堆棧相結(jié)合的。

 

2、資源規(guī)劃和采購(gòu)

 

一旦產(chǎn)(chǎn)品設(shè)計(jì)完成，下一步就是生產(chǎn)(chǎn)了。通常情況下，這需要收集零部件供應(yīng)商、基礎(chǔ)材料制造商和合同制造商的信息，并建立網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)，以實(shí)(shí)現(xiàn)產(chǎn)(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)。但尋找供應(yīng)商并獲得信任是一個(gè)(gè)艱難且耗時(shí)(shí)的過(guò)(guò)程。

 

例如，真空吸塵器制造商戴森( Dyson )花了長(cháng)(zhǎng)達(dá)兩年的時(shí)(shí)間為其在汽車(chē)業(yè)(yè)的新業(yè)(yè)務(wù)(wù)尋找供應(yīng)商?！盁o(wú)(wú)論你是戴森還是豐田，制造汽車(chē)前燈都需要18個(gè)(gè)月的時(shí)(shí)間，”一名參與該項(xiàng)目的員工說(shuō)(shuō)。

 

2018年，裝配線(xiàn)變得非常精簡(jiǎn)(jiǎn)，以至于幾乎可以實(shí)(shí)時(shí)(shí)地流入零件，并在零件到達(dá)時(shí)(shí)以最快的速度進(jìn)(jìn)行組裝。例如，本田設(shè)在英國(guó)的裝配廠(chǎng)，只保留了一個(gè)(gè)小時(shí)(shí)的零件準(zhǔn)備時(shí)(shí)間。在英國(guó)退出歐盟之后，該公司報(bào)告稱(chēng)，邊境進(jìn)(jìn)口零部件的滯留時(shí)(shí)間更長(cháng)(zhǎng)，并表示，每延遲15分鐘，就意味著(zhù)85萬(wàn)(wàn)英鎊的損失。

 

我們研究了技術(shù)(shù)是如何改進(jìn)(jìn)這一復(fù)雜的采購(gòu)流程的。

 

分散式零件制造

 

分散式制造可能是一項(xiàng)即將發(fā)(fā)生的變化，可以幫助制造商處理對(duì)零件訂單的需求。

 

分布式或分散式制造采用與IT協(xié)(xié)調(diào)的地理上分散的設(shè)施網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)。零件訂單，尤其是用于制造中型或小型產(chǎn)(chǎn)品(如3D打印零件)的訂單，可以通過(guò)(guò)分布式制造平臺(tái)按比例完成。

 

像Xometry和Maketime這樣的公司提供按需3D打印和數(shù)控銑削(一種可以將一個(gè)(gè)物體從一個(gè)(gè)區(qū)域中分離出來(lái)(lái)的減法)，在整個(gè)(gè)車(chē)間網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)中完成零件訂單。

 

在Xometry的網(wǎng)(wǎng)站上，用戶(hù)只需要簡(jiǎn)(jiǎn)單地上傳3D文件，就能獲得銑削，3D打印甚至零件注塑的報(bào)價(jià)(jià)。目前，該公司允許按需定制多達(dá)1萬(wàn)(wàn)個(gè)(gè)注塑零件，因此它可以處理大型制造商的生產(chǎn)(chǎn)。

 

Xometry并不是唯一一家提供打印服務(wù)(wù)的公司：UPS 也在擁抱這一趨勢(shì)，在60個(gè)(gè)地點(diǎn)(diǎn)為噴嘴和支架等塑料部件提供3D打印服務(wù)(wù)，并利用其物流網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)向全球交付訂單。

 

隨著(zhù)大規(guī)模定制化的興起，對(duì)分散的零件供應(yīng)商網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)的依賴(lài)也將隨之興起。

 

區(qū)塊鏈技術(shù)(shù)用于資源跟蹤

 

企業(yè)(yè)資源規(guī)劃(ERP)軟件通過(guò)(guò)客戶(hù)關(guān)(guān)系管理(CRM)跟蹤從原材料采購(gòu)到資源分配的情況。

 

然而，一個(gè)(gè)制造企業(yè)(yè)可能會(huì )(huì)有很多不同的ERP系統(tǒng)和孤立的數(shù)據(jù)，具有諷刺意味的是，意在簡(jiǎn)(jiǎn)化事務(wù)(wù)的ERP“堆?！?，也可能會(huì )(huì)變成一團(tuán)亂七八糟的軟件。

 

事實(shí)(shí)上，普華永道最近的一份報(bào)告發(fā)(fā)現(xiàn)，許多大型工業(yè)(yè)制造商擁有多達(dá)100個(gè)(gè)不同的ERP系統(tǒng)。

 

區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)(shù)(DLT)項(xiàng)目，旨在將來(lái)(lái)自公司各個(gè)(gè)流程和利益相關(guān)(guān)方的數(shù)據(jù)整合為通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。許多大型企業(yè)(yè)正在試行區(qū)塊鏈項(xiàng)目，這些項(xiàng)目的目的往往是降低其孤立數(shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)雜性和差異。

 

例如，去年，英國(guó)航空公司測(cè)試了區(qū)塊鏈技術(shù)(shù)，以維護(hù)一個(gè)(gè)統(tǒng)一的航班信息數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)(lái)識(shí)別出現(xiàn)在大門(mén)、機(jī)場(chǎng)(chǎng)監(jiān)視器、航空公司網(wǎng)(wǎng)站和客戶(hù)應(yīng)用程序中的相互沖突的航班信息。

 

當(dāng)涉及到追蹤零件和原材料的來(lái)(lái)源時(shí)(shí)，區(qū)塊鏈可以對(duì)這些零件和材料流入工廠(chǎng)的情況進(jìn)(jìn)行管理。在區(qū)塊鏈中，隨著(zhù)產(chǎn)(chǎn)品在從制造到銷(xiāo)售的整個(gè)(gè)供應(yīng)鏈中轉(zhuǎn)換，這些交易數(shù)據(jù)可以記錄在永久分散的記錄中——從而減少時(shí)(shí)間延遲、成本和人為錯(cuò)誤。

 

Viant是一家位于以太坊的創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)工作室Consensys的項(xiàng)目，它在許多資金密集型領(lǐng)(lǐng)域?yàn)櫓圃焐譚?wù)。而且Provenance正在建立一個(gè)(gè)材料和產(chǎn)(chǎn)品的可追溯系統(tǒng)，使企業(yè)(yè)能夠在銷(xiāo)售點(diǎn)(diǎn)與消費(fèi)者接觸，從整個(gè)(gè)供應(yīng)鏈的供應(yīng)商處協(xié)(xié)作收集信息。

 

展望未來(lái)(lái)，我們可以期待更多區(qū)塊鏈項(xiàng)目來(lái)(lái)構(gòu)建供應(yīng)鏈管理(SCM)軟件，處理機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)通信和交付，并通過(guò)(guò)縮小公司的數(shù)據(jù)足跡來(lái)(lái)促進(jìn)(jìn)網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)安全。

 

3、操作技術(shù)(shù)：監(jiān)控和機(jī)器數(shù)據(jù)

 

據(jù)推測(cè)，未來(lái)(lái)的制造過(guò)(guò)程最終將看起來(lái)(lái)像一個(gè)(gè)巨大的、自我維持的網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)物理有機(jī)體，只需要間歇性的人工干預(yù)。但在各個(gè)(gè)行業(yè)(yè)要實(shí)(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還有很長(cháng)(zhǎng)的路要走。

 

根據(jù)精益生產(chǎn)(chǎn)指標(biāo)(以整體設(shè)備效率或OEE衡量)，世界一流的制造基地的理論產(chǎn)(chǎn)能達(dá)到85%。但工廠(chǎng)平均只有大約60%，這意味著(zhù)在活動(dòng)(dòng)簡(jiǎn)(jiǎn)化方面有很大的改進(jìn)(jìn)空間。

 

在未來(lái)(lái)20年里，工業(yè)(yè)4.0的成熟首先需要基本的數(shù)字化。

 

最初，我們將看到機(jī)器變得更加數(shù)字化友好。之后，數(shù)字化可以轉(zhuǎn)化為預(yù)測(cè)性維護(hù)和真實(shí)(shí)預(yù)測(cè)性智能。

 

大型產(chǎn)(chǎn)品已經(jīng)(jīng)演變?yōu)?/span>“按小時(shí)(shí)計(jì)算的電力”業(yè)(yè)務(wù)(wù)模式，可確保正常運(yùn)行時(shí)(shí)間。按小時(shí)(shí)供電(或基于性能的合同)現(xiàn)在在制造業(yè)(yè)中相當(dāng)普遍，尤其是在半導(dǎo)體、航空航天和國(guó)防等關(guān)(guān)鍵任務(wù)(wù)領(lǐng)(lǐng)域。

 

這種想法可以追溯到20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)(shí)通用航空( GE Aviation )、勞斯萊斯( Rolls Royce )和普惠( Pratt & Whitney )等噴氣發(fā)(fā)動(dòng)(dòng)機(jī)制造商開(kāi)始銷(xiāo)售“按小時(shí)(shí)付費(fèi)的推力”，而不是一次性發(fā)(fā)動(dòng)(dòng)機(jī)銷(xiāo)售。這使發(fā)(fā)動(dòng)(dòng)機(jī)制造商能夠擺脫商品陷阱，專(zhuān)注于高利潤(rùn)維護(hù)和數(shù)字平臺(tái)。如今，通用會(huì )(huì)積極跟蹤其發(fā)(fā)動(dòng)(dòng)機(jī)的每一個(gè)(gè)細(xì)節(jié)，因?yàn)櫓揮挾?dāng)發(fā)(fā)動(dòng)(dòng)機(jī)工作正常時(shí)(shí)，它才會(huì )(huì)得到報(bào)酬。

 

盡管保證了正常運(yùn)行時(shí)(shí)間，機(jī)器的所有者負(fù)責(zé)優(yōu)(yōu)化使用情況(就像購(gòu)買(mǎi)噴氣發(fā)(fā)動(dòng)(dòng)機(jī)仍然需要保證它們良好運(yùn)行的航空公司一樣)?？傊?，工廠(chǎng)所有者仍然“擁有”機(jī)器鏈之間的輸出風(fēng)(fēng)險(xiǎn)。

 

如果不對(duì)每一步進(jìn)(jìn)行數(shù)字化處理，效率就會(huì )(huì)被留在紙上。

 

然而，現(xiàn)在工廠(chǎng)車(chē)間里通常留有幾十年的舊機(jī)器。除了顯著(zhù)的成本之外，跟蹤溫度和振動(dòng)(dòng)的傳感器并不是在考慮傳統(tǒng)機(jī)器的情況下制造的，也會(huì )(huì)延長(cháng)(zhǎng)了校準(zhǔn)周期和功效。

 

當(dāng)Harley-Davidson的制造工廠(chǎng)經(jīng)(jīng)歷了工業(yè)(yè)物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)(IIoT)傳感器改造后，該公司的總經(jīng)(jīng)理邁克·費(fèi)舍爾( Mike Fisher )表示：傳感器“使設(shè)備更加復(fù)雜，而且它們本身就很復(fù)雜。但隨著(zhù)復(fù)雜性而來(lái)(lái)的是機(jī)遇?！?/span>

 

從基本數(shù)字化到預(yù)測(cè)

 

簡(jiǎn)(jiǎn)而言之，操作技術(shù)(shù)( OT )與傳統(tǒng)IT類(lèi)似，但針對(duì)“未覆蓋區(qū)域”進(jìn)(jìn)行了定制。典型的IT堆棧包括臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦以及用于知識(shí)工作和專(zhuān)有數(shù)據(jù)的連接，OT管理直接控制或監(jiān)測(cè)物理設(shè)備。

 

對(duì)于制造商來(lái)(lái)說(shuō)(shuō)，OT堆棧通常包括：

 

連接的制造設(shè)備(通常配備改裝后的工業(yè)(yè)物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)傳感器)

 

監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)和人機(jī)界面(HMI)，為運(yùn)營(yíng)(yíng)分析人員提供工業(yè)(yè)監(jiān)控

 

可編程的邏輯控制器(PLC)，這是在工廠(chǎng)機(jī)器上抓取數(shù)據(jù)的加固型計(jì)算機(jī)

 

3D打印機(jī)(增材制造)和數(shù)控銑削的機(jī)器

 

從某種意義上說(shuō)(shuō)，IT和OT是同一個(gè)(gè)技術(shù)(shù)堆棧token的兩個(gè)(gè)方面，而且隨著(zhù)制造業(yè)(yè)得到更好的數(shù)字化，邊界將繼續(xù)模糊。

 

如今，大多數(shù)工業(yè)(yè)機(jī)器的“大腦”在可編程邏輯控制器(PLC)中，這是堅(jiān)固耐用的計(jì)算機(jī)。像西門(mén)子，ABB，施耐德和羅克韋爾自動(dòng)(dòng)化等工業(yè)(yè)巨頭都提供高價(jià)(jià)位的PLC，但對(duì)于小型制造公司來(lái)(lái)說(shuō)(shuō)，這些可能是不必要且昂貴的。

 

這為 Oden Technologies等創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司帶來(lái)(lái)了一個(gè)(gè)機(jī)會(huì )(huì)，提供可以直接插入大多數(shù)機(jī)器的現(xiàn)成計(jì)算硬件，或者集成現(xiàn)有的PLC。這反過(guò)(guò)來(lái)(lái)又使中小型企業(yè)(yè)變得更加精簡(jiǎn)(jiǎn)，并實(shí)(shí)時(shí)(shí)分析其效率。

 

隨著(zhù)數(shù)字化變得無(wú)(wú)處不在，技術(shù)(shù)提升效率的下一波浪潮將是預(yù)測(cè)分析。如今圍繞物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)的敘述表明，所有的東西——每個(gè)(gè)傳送帶和機(jī)器人執(zhí)行器——都會(huì )(huì)有一個(gè)(gè)傳感器，但并非所有的工廠(chǎng)功能都具有同等價(jià)(jià)值。

 

但是，將便宜的物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)傳感器應(yīng)用于一切對(duì)象上并不是萬(wàn)(wàn)能的，而且完全有可能通過(guò)(guò)更少數(shù)量的更專(zhuān)業(yè)(yè)、更精確的物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)傳感器創(chuàng )(chuàng)造更多價(jià)(jià)值。舉例來(lái)(lái)說(shuō)(shuō)，Augury使用配備人工智能的傳感器來(lái)(lái)監(jiān)聽(tīng)機(jī)器并預(yù)測(cè)故障。

 

具有成本意識(shí)的工廠(chǎng)業(yè)(yè)主將認(rèn)識(shí)到，高度精確的傳感器，將比不必要的物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)提供更高的投資回報(bào)率。

 

邊緣的新架構(gòu)

 

計(jì)算在“邊緣”完成，或者更接近傳感器，是IIoT體系結(jié)構(gòu)中的一種新趨勢(shì)。

 

A16z公司的彼得·萊文(Peter Levine)在人工智能和智能硬件方面進(jìn)(jìn)行了設(shè)想，他預(yù)計(jì)無(wú)(wú)人車(chē)、無(wú)(wú)人機(jī)和高級(jí)物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)對(duì)象的云計(jì)算將告一段落。

 

在未來(lái)(lái)工廠(chǎng)中，連接的機(jī)器應(yīng)該沒(méi)(méi)有什么不同。

 

像Saguna Networks這樣的公司專(zhuān)門(mén)研究邊緣計(jì)算(接近收集點(diǎn)(diǎn))，而像Foghorn Systems這樣的公司則進(jìn)(jìn)行霧計(jì)算(想象一個(gè)(gè)像LAN一樣在現(xiàn)場(chǎng)(chǎng)完成的低懸云計(jì)算)。這兩種方法都可以讓關(guān)(guān)鍵任務(wù)(wù)設(shè)備安全運(yùn)行，而無(wú)(wú)需將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆?，這一過(guò)(guò)程可以節(jié)省大量帶寬。

 

在不久的將來(lái)(lái)，人工智能和硬件的進(jìn)(jìn)步將允許物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)獨(dú)立存在，因?yàn)槲覀冎浪鼛綴跖c集中式的云無(wú)(wú)關(guān)(guān)。

 

這一點(diǎn)(diǎn)很重要，因?yàn)閺畝唐趤?lái)看，這意味著(zhù)農(nóng)村工廠(chǎng)不需要發(fā)(fā)送一萬(wàn)(wàn)條機(jī)器信息來(lái)(lái)傳遞“我很好”，這會(huì )(huì)花費(fèi)昂貴的帶寬和計(jì)算資源。相反，他們可以將異常情況發(fā)(fā)送給中央服務(wù)(wù)器，并主要處理本地決策。

 

此外，云計(jì)算延遲在制造業(yè)(yè)方面有很大的不利因素。任務(wù)(wù)關(guān)(guān)鍵型系統(tǒng)(如連接的工廠(chǎng))無(wú)(wú)法承受將數(shù)據(jù)包發(fā)(fā)送到離線(xiàn)云數(shù)據(jù)庫(kù)的延遲。

 

從長(cháng)(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)(lái)看，邊緣計(jì)算為自動(dòng)(dòng)化工廠(chǎng)鋪平了道路。支撐邊緣計(jì)算的人工智能軟件將是允許工廠(chǎng)機(jī)器進(jìn)(jìn)行獨(dú)立決策的基礎(chǔ)設(shè)施。

 

總而言之，在網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)邊緣利用更多計(jì)算的設(shè)備將迎來(lái)(lái)新的分散式工廠(chǎng)設(shè)備浪潮。

 

網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)安全是重中之重

 

IIoT的一個(gè)(gè)悖論是，工廠(chǎng)承擔(dān)著(zhù)重大的下行風(fēng)(fēng)險(xiǎn)，但幾乎沒(méi)(méi)有投資于安全防護(hù)上：最近一項(xiàng)調(diào)查中顯示，28%的制造商表示，過(guò)(guò)去一年由于網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)安全攻擊導(dǎo)致收入損失，但只有30%的高管表示他們會(huì )(huì)增加技術(shù)(shù)方面的支出。

 

網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)攻擊可能對(duì)重工業(yè)(yè)造成毀滅性影響，在重工業(yè)(yè)中，網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)物理系統(tǒng)可能會(huì )(huì)受到影響。WannaCry勒索軟件襲擊導(dǎo)致歐洲雷諾日產(chǎn)(chǎn)汽車(chē)工廠(chǎng)關(guān)(guān)閉。2014年，一次復(fù)雜的網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)攻擊導(dǎo)致德國(guó)鋼鐵廠(chǎng)發(fā)(fā)生物理?yè)p壞。

 

因此，關(guān)(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施是網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)安全領(lǐng)(lǐng)域不斷增長(cháng)(zhǎng)的一部分，許多創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司如Bayshore Networks? 正在提供IoT網(wǎng)(wǎng)關(guān)(guān)(連接不同協(xié)(xié)議的連接傳感器)，允許多個(gè)(gè)垂直行業(yè)(yè)的制造商監(jiān)控他們的IIoT網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)。Xage等其他基于網(wǎng)(wǎng)關(guān)(guān)的安全公司甚至采用區(qū)塊鏈的防篡改分類(lèi)賬技術(shù)(shù)，從而保證工業(yè)(yè)傳感器可以安全地共享數(shù)據(jù)。

 

同樣，添加連接的物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)對(duì)象和工業(yè)(yè)控制系統(tǒng)(ICS)傳感器已經(jīng)(jīng)在端點(diǎn)(diǎn)處引發(fā)(fā)了新的漏洞。

 

為了解決這個(gè)(gè)問(wèn)(wèn)題，Mocana和Rubicon Labs等公司正在IP和設(shè)備層面開(kāi)發(fā)(fā)安全通信產(chǎn)(chǎn)品。

 

此外，一些最活躍的企業(yè)(yè)網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)安全投資者是對(duì)OT計(jì)算感興趣的企業(yè)(yè)。戴爾(其中包括工業(yè)(yè)IoT網(wǎng)(wǎng)關(guān)(guān))以及谷歌、通用、三星和英特爾等都是這一領(lǐng)(lǐng)域最活躍的。

 

安全地管理ICS和IIoT系統(tǒng)將繼續(xù)成為一個(gè)(gè)關(guān)(guān)鍵的投資領(lǐng)(lǐng)域，特別是黑客攻擊證明了OT的脆弱性之后。

 

<!--[if !supportLists]-->4、<!--[endif]-->勞動(dòng)(dòng)力增強(qiáng)和管理

最近在一篇關(guān)(guān)于家具制造商Steelcase的生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)的報(bào)道中，稱(chēng)人們的存在只是為了配合自動(dòng)(dòng)化技術(shù)(shù)。Steelcase的“vision tables”是計(jì)算機(jī)化的工作站，一步一步地指導(dǎo)工人，消除組裝家具時(shí)(shí)的人為錯(cuò)誤。主要使用聲音提示和頭頂掃描儀跟蹤裝配，如果步驟不正確，系統(tǒng)將不會(huì )(huì)讓工作人員繼續(xù)工作。掃描儀還允許非現(xiàn)場(chǎng)(chǎng)操作工程師實(shí)(shí)時(shí)(shí)分析進(jìn)(jìn)度。就Steelcase公司的勞動(dòng)(dòng)管理，《紐約客》雜志寫(xiě)道，? “十年前，工業(yè)(yè)機(jī)器人幫助工人完成他們的任?，F(xiàn)在，工人則是幫助機(jī)器人完成任務(wù)(wù)?！?/span>

 

制造業(yè)(yè)看起來(lái)(lái)在短時(shí)(shí)間內(nèi)發(fā)(fā)生了急劇的變化。正如一位退休的西門(mén)子高級(jí)管理人員最近所說(shuō)(shuō)：“車(chē)間對(duì)員工的技能要求更高了?，F(xiàn)在，西門(mén)子基本上沒(méi)(méi)有高中畢業(yè)(yè)生能做的工作了?！?/span>

 

但更好的數(shù)字化和物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)技術(shù)(shù)正在提高工人的效率。以下是AR，可穿戴設(shè)備以及外骨骼衣物等新興技術(shù)(shù)是如何適應(yīng)這一趨勢(shì)的。

 

AR和移動(dòng)(dòng)技術(shù)(shù)正在將操作手冊(cè)數(shù)字化

 

AR將能夠很快地提高工人的技能。

 

除了可以傳遞工廠(chǎng)性能指標(biāo)和分配工作的免提“瀏覽器”之外，AR還可以分析復(fù)雜的機(jī)器環(huán)(huán)境并使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)(jué)來(lái)(lái)繪制機(jī)器的零件，如實(shí)(shí)時(shí)(shí)視覺(jué)(jué)手冊(cè)。這使得諸如現(xiàn)場(chǎng)(chǎng)服務(wù)(wù)之類(lèi)的高技能勞動(dòng)(dòng)力成為一種“可下載的”技能(以一種與The Matrix無(wú)(wú)異的方式)。

 

Daqri和Atheer是專(zhuān)注于工業(yè)(yè)環(huán)(huán)境的、資金雄厚的頭戴設(shè)備制造商。Upskill的Skylight平臺(tái)(下圖)為使用谷歌Glass、Vuzix、ODG和Realwear頭戴設(shè)備的工人提供AR支持。該公司從波音和GE等投資者手中募集了近5000萬(wàn)(wàn)美元的投資。

 

許多AR技術(shù)(shù)的開(kāi)發(fā)(fā)商設(shè)想，這種技術(shù)(shù)像一個(gè)(gè)免提“互聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)瀏覽器”一樣工作，使工作人員能夠看到相關(guān)(guān)信息的實(shí)(shí)時(shí)(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。Realwear的可穿戴顯示器不像Daqri頭戴設(shè)備那樣追求真正的AR，但即使是眼角的小型顯示器也具備相當(dāng)強(qiáng)大的功能。

 

其他像Scope AR這樣的公司使用移動(dòng)(dòng)和iPad攝像頭，在現(xiàn)場(chǎng)(chǎng)服務(wù)(wù)中也采用類(lèi)似的工作方式，使用AR來(lái)(lái)突出顯示工業(yè)(yè)設(shè)備上的部件并實(shí)(shí)時(shí)(shí)連接到支持專(zhuān)家，能夠大大節(jié)省人們修理?yè)p壞設(shè)備的成本。

 

與手機(jī)配合使用的Parsable是一個(gè)(gè)工作流平臺(tái)，可提供任務(wù)(wù)和數(shù)據(jù)收集的數(shù)字化，在工業(yè)(yè)環(huán)(huán)境中，這些工作通常是使用鉛筆和紙張完成的。

 

外骨骼和安全技術(shù)(shù)將成為骯臟和危險(xiǎn)工作的標(biāo)配

 

外骨骼技術(shù)(shù)終于在工廠(chǎng)車(chē)間中成為現(xiàn)實(shí)(shí)，這可以大大減少重復(fù)性工作的身體損傷。這個(gè)(gè)領(lǐng)(lǐng)域的創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司正在制造可穿戴的高科技裝備，幫助工人承載四肢和背部的壓力。

 

如下圖所示，Ekso Bionics公司正在福特汽車(chē)公司的密歇根州裝配工廠(chǎng)測(cè)試其EksoVest套裝，使用該套裝的工人報(bào)告說(shuō)(shuō)，日常工作中頸部的壓力變小了。EksoVest減少了重復(fù)運(yùn)動(dòng)(dòng)帶來(lái)(lái)的損傷，與其他競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)(chǎn)品不同，它不需要電池或機(jī)器人就能提供相應(yīng)的輔助。Ekso的首席技術(shù)(shù)官表示，長(cháng)(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)(lái)看，要在最終使用動(dòng)(dòng)力外骨骼之前讓工人習(xí)慣這種技術(shù)(shù)。

 

Sarcos是另一家知名的外骨骼制造商，從Schlumberger、Caterpillar、微軟、GE投資部門(mén)等投資者那里籌集了資金。Sarcos更專(zhuān)注于遙控機(jī)器人和動(dòng)(dòng)力外骨骼，可以重復(fù)提起200磅的重物。達(dá)美航空公司最近表示，它將使用Sarcos的這項(xiàng)技術(shù)(shù)。

 

該領(lǐng)(lǐng)域還有Strong Arm Technologies公司，該公司生產(chǎn)(chǎn)儀態(tài)(tài)測(cè)量和提升輔助可穿戴設(shè)備。Strong Arm主要的宣傳點(diǎn)(diǎn)是，在受傷或事故風(fēng)(fēng)險(xiǎn)發(fā)(fā)生前進(jìn)(jìn)行干預(yù)的預(yù)測(cè)能力，定位為一個(gè)(gè)以勞動(dòng)(dòng)為中心的風(fēng)(fēng)險(xiǎn)管理平臺(tái)。

 

人類(lèi)仍然需要做一些骯臟和危險(xiǎn)的工作，可穿戴設(shè)備和外骨骼將增強(qiáng)人類(lèi)的工作能力，同時(shí)(shí)也會(huì )(huì)提高安全性。

 

5、加工、生產(chǎn)(chǎn)和裝配

 

自動(dòng)(dòng)化首先會(huì )(huì)出現(xiàn)骯臟、枯燥和危險(xiǎn)的工作場(chǎng)(chǎng)景中。

 

大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)流水線(xiàn)中的許多人類(lèi)工作已經(jīng)(jīng)被自動(dòng)(dòng)化了。像工業(yè)(yè)機(jī)器人和3D打印這樣的網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)系統(tǒng)在現(xiàn)代工廠(chǎng)中越來(lái)(lái)越普遍。機(jī)器人變得更便宜、更準(zhǔn)確、更安全、更普遍。

 

消費(fèi)者的需求也在變化，制造商正試圖跟上日益增長(cháng)(zhǎng)的定制化和多樣化的需求。

 

工業(yè)(yè)4.0的愿景中，有完全智能的工廠(chǎng)，其中聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)的機(jī)器和產(chǎn)(chǎn)品通過(guò)(guò)物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)技術(shù)(shù)進(jìn)(jìn)行通信，不僅僅是制造原型和組裝一系列特定的產(chǎn)(chǎn)品，還會(huì )(huì)基于消費(fèi)者反饋和預(yù)測(cè)信息對(duì)這些產(chǎn)(chǎn)品進(jìn)(jìn)行迭代。

 

模塊化生產(chǎn)(chǎn)支持定制

 

在我們進(jìn)(jìn)入一個(gè)(gè)人類(lèi)基本上與制造業(yè)(yè)無(wú)(wú)關(guān)(guān)的世界之前，模塊化設(shè)計(jì)可以幫助現(xiàn)有工廠(chǎng)變得更加靈活。

 

模塊化使得工廠(chǎng)可以更加流線(xiàn)化地進(jìn)(jìn)行定制，而不是像傳統(tǒng)的流水線(xiàn)一樣。模塊化可以以更小的部件或模塊的形式出現(xiàn)，來(lái)(lái)生產(chǎn)(chǎn)個(gè)(gè)性化更強(qiáng)的產(chǎn)(chǎn)品。它也可能是設(shè)備，比如可以在機(jī)器人和機(jī)器上使用可交換的終端效應(yīng)器，從而可以進(jìn)(jìn)行更多種類(lèi)產(chǎn)(chǎn)品的加工。

 

目前，大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)已經(jīng)(jīng)在為滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)更大定制化和多樣化的需求而進(jìn)(jìn)行重新設(shè)計(jì)。波士頓咨詢(xún)調(diào)查顯示， 90%的汽車(chē)制造商表示，預(yù)計(jì)到2030年，將裝配模塊化生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)。模塊化設(shè)備將允許更多的模型從相同的生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)中脫離出去。

 

創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司也正在利用向模塊化轉(zhuǎn)變的機(jī)會(huì )(huì)。

 

Vention公司可以根據(jù)需求定制工業(yè)(yè)設(shè)備。從Vention的模塊化部件中進(jìn)(jìn)行選擇，一個(gè)(gè)公司只要上傳他們想要的設(shè)備的CAD設(shè)計(jì)就行了，3天后就會(huì )(huì)開(kāi)始交付專(zhuān)門(mén)的工具或機(jī)器人設(shè)備。許多現(xiàn)有的工廠(chǎng)都在通過(guò)(guò)使用簡(jiǎn)(jiǎn)單的協(xié)(xié)作機(jī)器人臂或定制機(jī)器完成的零散工作，隨著(zhù)各地工廠(chǎng)都在尋找提高效率的方法，這些解決方案將獲得增長(cháng)(zhǎng)空間。

 

模塊化生產(chǎn)(chǎn)將影響提供更多產(chǎn)(chǎn)品定制的行業(yè)(yè)。例如，個(gè)(gè)性化醫(yī)療正在推動(dòng)(dòng)滿(mǎn)足更小、更有針對(duì)性的需求。在醫(yī)藥制造業(yè)(yè)中，模塊化使得制造商能夠生產(chǎn)(chǎn)各種產(chǎn)(chǎn)品，并且更快地進(jìn)(jìn)行轉(zhuǎn)換。

 

機(jī)器人將單一化的工作自動(dòng)(dòng)化

 

工業(yè)(yè)機(jī)器人的采用導(dǎo)致了制造業(yè)(yè)工作崗位的減少，制造業(yè)(yè)工作崗位數(shù)十年來(lái)(lái)一直在下降。正如美國(guó)美林銀行的一份報(bào)告所解釋的:“機(jī)器人增多，人類(lèi)減少?！?/span>

 

但最新的機(jī)器人技術(shù)(shù)浪潮，似乎正在幫助人類(lèi)工人更好地完成工作。

 

協(xié)(xié)作機(jī)器人可通過(guò)(guò)輔助運(yùn)動(dòng)(dòng)來(lái)(lái)進(jìn)(jìn)行編程。首先，它們復(fù)制人們的手工向前移動(dòng)(dòng)來(lái)(lái)“學(xué)(xué)習(xí)”。這些機(jī)器人被認(rèn)為是用于協(xié)(xié)作的，因?yàn)樗鼈兛梢院腿祟?lèi)尹S鴯ぷ鰲?/span>

 

這些是真正的合作，還是會(huì )(huì)使人類(lèi)勞動(dòng)(dòng)力變得多余，仍有待觀(guān)察。在田納西州的日產(chǎn)(chǎn)(Nissan)工廠(chǎng)增加了自動(dòng)(dòng)導(dǎo)航車(chē)輛后，沒(méi)(méi)有任何物料搬運(yùn)工因生產(chǎn)(chǎn)率提高而被辭退。歐洲飛機(jī)制造商空中客車(chē)(Airbus)公司也使用移動(dòng)(dòng)機(jī)器人與人類(lèi)一起工作。

 

哪怕是最好的機(jī)器人仍然存在局限性，但經(jīng)(jīng)濟(jì)學(xué)(xué)家擔(dān)心自動(dòng)(dòng)化最終會(huì )(huì)導(dǎo)致勞動(dòng)(dòng)力大規(guī)模重組。

 

由于世界范圍內(nèi)的勞動(dòng)(dòng)力成本上升，機(jī)器人技術(shù)(shù)正在引發(fā)(fā)新一輪的回流——制造業(yè)(yè)回歸美國(guó)。

 

波士頓咨詢(xún)?cè)?/span>2015年進(jìn)(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示，接受調(diào)查的美國(guó)制造商中有24%表示他們正在積極地將生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)從中國(guó)轉(zhuǎn)移回美國(guó)，或者計(jì)劃在未來(lái)(lái)兩年內(nèi)這樣做，這一數(shù)據(jù)在2012年僅為10%。大多數(shù)人認(rèn)為，自動(dòng)(dòng)化成本的降低，使美國(guó)更具競(jìng)爭(zhēng)力。

 

就單一化的工作來(lái)(lái)說(shuō)(shuō)，比如包裝、分揀、重復(fù)提升等，機(jī)器人變得非常有價(jià)(jià)值。協(xié)(xié)作機(jī)器人制造商Universal Robots表示，工廠(chǎng)采用它的一些機(jī)器人手臂，平均在195天內(nèi)就能回本?？傮w而言，平均一個(gè)(gè)協(xié)(xié)同機(jī)器人售價(jià)(jià)為24000美元。

 

之前，我們已經(jīng)(jīng)確定了80多家機(jī)器人創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司，但對(duì)于重型機(jī)械加工而言，ABB，三菱，F(xiàn)anuc和Yaskawa等大型工業(yè)(yè)企業(yè)(yè)仍然占據(jù)了顯著(zhù)的市場(chǎng)(chǎng)份額。

 

在短期內(nèi)，協(xié)(xié)作機(jī)器人的可重新編程特性將使制造公司的定制化程度提高，并與現(xiàn)有設(shè)備和員工并行工作。然而，從更長(cháng)(zhǎng)的時(shí)(shí)間范圍考慮，機(jī)器人將成為向“熄燈”制造邁進(jìn)(jìn)的引擎。

 

3D打印

 

對(duì)于某些大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)的產(chǎn)(chǎn)品，3D打印的運(yùn)用，或許不會(huì )(huì)顛覆注塑成型的規(guī)模經(jīng)(jīng)濟(jì)。但對(duì)于較小規(guī)模的生產(chǎn)(chǎn)，使用3D打印是有意義的。

 

通過(guò)(guò)使用3D打印制造的零部件，通用電氣制造的發(fā)(fā)動(dòng)(dòng)機(jī)所需的燃料比以前的設(shè)計(jì)少了15%。通用電氣表示，它將在2018年開(kāi)始對(duì)這些發(fā)(fā)動(dòng)(dòng)機(jī)進(jìn)(jìn)行潛在的飛行測(cè)試。

 

隨著(zhù)大規(guī)模定制在某些消費(fèi)產(chǎn)(chǎn)品中興起，制造商將越來(lái)(lái)越多地轉(zhuǎn)向3D打印。

 

鞋子已成為一種流行的用例。例如，阿迪達(dá)斯與Carbon合作大規(guī)模定制運(yùn)動(dòng)(dòng)鞋。另外，像Voxel8和Wiiv等其他3D打印服務(wù)(wù)公司已經(jīng)(jīng)專(zhuān)門(mén)用鞋子使用案例來(lái)(lái)定位自己的業(yè)(yè)務(wù)(wù)。

 

僅僅幾年后，在消費(fèi)電子產(chǎn)(chǎn)品、服裝和其他配件中看到大規(guī)模定制的部件可能會(huì )(huì)更加普遍——這些零部件都是通過(guò)(guò)3D打印技術(shù)(shù)生產(chǎn)(chǎn)出來(lái)(lái)的。此外，如果火箭打印創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司Relativity Space有所突破，該技術(shù)(shù)也將用于建設(shè)大規(guī)模工業(yè)(yè)。

 

工業(yè)(yè)3D打印是更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)(lǐng)域中最熱門(mén)的領(lǐng)(lǐng)域，許多創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司都致力于提供包括碳纖維或其他具有奇特屬性的金屬的先進(jìn)(jìn)材料。

 

6、質(zhì)(zhì)量保證

 

隨著(zhù)工廠(chǎng)數(shù)字化，質(zhì)(zhì)量保證將越來(lái)(lái)越多地嵌入到組織的代碼庫(kù)中。機(jī)器學(xué)(xué)習(xí)支持的數(shù)據(jù)平臺(tái)，如Fero，Sight Machine和Uptake等，將能夠?qū)⒕嬪a(chǎn)(chǎn)原理編入系統(tǒng)的內(nèi)部運(yùn)作中。

 

計(jì)算機(jī)視覺(jué)(jué)和區(qū)塊鏈技術(shù)(shù)已經(jīng)(jīng)出現(xiàn)，并提供了一些令人信服的替代方法來(lái)(lái)追蹤生產(chǎn)(chǎn)質(zhì)(zhì)量。

 

計(jì)算機(jī)視覺(jué)(jué)

 

在大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)中，檢查每個(gè)(gè)產(chǎn)(chǎn)品是否符合規(guī)格要求是一項(xiàng)非?？菰锏墓ぷ?，而且還會(huì )(huì)受到人為錯(cuò)誤的限制。相比之下，未來(lái)(lái)的工廠(chǎng)會(huì )(huì)使用機(jī)器視覺(jué)(jué)來(lái)(lái)掃描人眼可能忽略的瑕疵。

 

風(fēng)(fēng)投支持的創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司，如Instrumental正在訓(xùn)練人工智能來(lái)(lái)發(fā)(fā)現(xiàn)制造問(wèn)(wèn)題。著(zhù)名的人工智能專(zhuān)家吳恩達(dá)創(chuàng )(chuàng)立了一個(gè)(gè)以新制造業(yè)(yè)為重心的創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司Landing.ai，該公司已經(jīng)(jīng)與富士康建立了合作關(guān)(guān)系。(以下是 Landing.ai識(shí)別缺陷模塊的一個(gè)(gè)視圖。)

 

電子學(xué)(xué)中，有許多瑕疵甚至對(duì)人眼都看不到。能夠即時(shí)(shí)識(shí)別和分類(lèi)缺陷將使質(zhì)(zhì)量控制自動(dòng)(dòng)化，會(huì )(huì)使工廠(chǎng)更具競(jìng)爭(zhēng)力。

 

區(qū)塊鏈將有助于召回

 

2017年8月，沃爾瑪，?Kroger，雀巢和聯(lián)(lián)合利華等與IBM合作，通過(guò)(guò)加強(qiáng)供應(yīng)鏈跟蹤，利用區(qū)塊鏈來(lái)(lái)改善食品安全。沃爾瑪自2016年以來(lái)(lái)一直與IBM合作，并表示區(qū)塊鏈技術(shù)(shù)有助于將追蹤芒果的出貨時(shí)(shí)間從7天縮短至2.2秒。

 

隨著(zhù)其他9家大型食品供應(yīng)商加入IBM項(xiàng)目，食品行業(yè)(yè)在這種罕見(jiàn)(jiàn)的合作中也可以更好地實(shí)(shí)現(xiàn)安全召回。

 

同樣，使用區(qū)塊鏈或分布式分類(lèi)賬的工廠(chǎng)在召回時(shí)(shí)可以更好地定位。在加工食品或汽車(chē)的工廠(chǎng)中，單一的召回管理系統(tǒng)可以更迅速地找出故障零件或污染批次的來(lái)(lái)源，從而更有效地挽救生命和金錢(qián)。

 

7、倉(cāng)儲(chǔ)

 

“熄燈”倉(cāng)庫(kù)可能比“熄燈”工廠(chǎng)來(lái)(lái)得更快。

 

隨著(zhù)電子商務(wù)(wù)的興起，對(duì)倉(cāng)庫(kù)空間的需求出現(xiàn)了爆炸式的增長(cháng)(zhǎng)。去年，倉(cāng)庫(kù)平均高度與2001年相比增長(cháng)(zhǎng)了21%，2017年10月，新倉(cāng)庫(kù)建設(shè)支出達(dá)到高峰，達(dá)到了23億美元。

 

倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人

 

亞馬遜以7.75億美元的價(jià)(jià)格收購(gòu)了Kiva Systems，引發(fā)(fā)了機(jī)器人制造商之間的軍備競(jìng)賽。借著(zhù)電子商務(wù)(wù)浪潮和全行業(yè)(yè)按時(shí)(shí)交付訂單的壓力，我們目睹了致力于提高效率的機(jī)器人創(chuàng )(chuàng)業(yè)(yè)公司大量涌現(xiàn)。

 

最近，其他類(lèi)似Kiva的公司，包括Fetch Robotics和GreyOrange，也在關(guān)(guān)注倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)(dòng)化的其他領(lǐng)(lǐng)域，如分揀和裝貨。

 

一些初創(chuàng )(chuàng)公司，如Ready Robotics和Locus已經(jīng)(jīng)運(yùn)用傳統(tǒng)的機(jī)器人臂來(lái)(lái)打包電子商務(wù)(wù)訂單中的商品，盡管它們的協(xié)(xié)作特性使其更加適用許多工業(yè)(yè)任務(wù)(wù)。

 

以制造商和硬件為重點(diǎn)(diǎn)的投資者將繼續(xù)尋找下一個(gè)(gè)比現(xiàn)狀要好10倍的機(jī)器人制造商。而更便宜和更靈活的機(jī)器人的經(jīng)(jīng)濟(jì)性可能意味著(zhù)，在短期內(nèi)，我們將看到更多的機(jī)器人和人類(lèi)一起工作。

 

用于掃描的人工智能

 

隨著(zhù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)(jué)融合到企業(yè)(yè)資源規(guī)劃中，在對(duì)產(chǎn)(chǎn)品進(jìn)(jìn)行分類(lèi)、掃描和發(fā)(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)(shí)將需要更少的工人和剪貼板。

 

例如，Aquifi將計(jì)算機(jī)視覺(jué)(jué)技術(shù)(shù)運(yùn)用到了固定的IIoT和手持式掃描儀上，可以測(cè)量產(chǎn)(chǎn)品尺寸，計(jì)算碼垛中箱子的數(shù)量，并檢查箱子的質(zhì)(zhì)量。 目前，這通常是通過(guò)(guò)剪貼板，肉眼和間歇掃描完成的。

 

對(duì)于IIoT來(lái)(lái)說(shuō)(shuō)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)(jué)將會(huì )(huì)變得越來(lái)(lái)越重要，它可以將倉(cāng)庫(kù)中發(fā)(fā)生的事情實(shí)(shí)時(shí)(shí)傳遞出來(lái)(lái)。

 

8、運(yùn)輸和供應(yīng)鏈管理?

 

一旦產(chǎn)(chǎn)品被包裝和碼垛，高效率地把它們運(yùn)送出去是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)(wù)。隨著(zhù)成千上萬(wàn)(wàn)的SKU數(shù)字和訂單的管理，其復(fù)雜程度可以令人震驚——而企業(yè)(yè)資源規(guī)劃(ERP)軟件可能已經(jīng)(jīng)難以應(yīng)對(duì)了。

 

但物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)(shù)仍然能夠使實(shí)(shí)時(shí)(shí)供應(yīng)鏈管理變得更加細(xì)化。

 

卡車(chē)和車(chē)隊(duì)遠(yuǎn)程信息處理物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)

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來(lái)(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)(wǎng)