制造業(yè)的六大技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展都會(huì)給制造業(yè)帶來重大的變革。而在同一時(shí)期，這六大技術(shù)同時(shí)取得跨越式發(fā)展，都交相輝映，協(xié)同應(yīng)用，因此，制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)偉大的大變革時(shí)代。
　　
　　首先是一系列關(guān)鍵技術(shù)的蓬勃發(fā)展和國際主流公司的高度關(guān)注。
　　
　　增材制造（三維打印）。相關(guān)廠商開始進(jìn)軍該領(lǐng)域，例如惠普推出能夠打印真彩色和多種材料的多射流熔融(Multi-Jet Fusion)技術(shù)的3D打印機(jī)（型號(hào)分別是3200和4200），宣稱打印速度比其他三維打印機(jī)快十倍；歐特克推出基于DLP技術(shù)（數(shù)字光處理，Digital Light Processing）的Ember三維打印機(jī)和開放的Spark三維打印平臺(tái)，該平臺(tái)已與Windows10操作系統(tǒng)進(jìn)行了集成。2016年9月6日，GE出資6.85億美元收購瑞典**工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)制造商Arcam公司，Arcam公司擁有電子束熔融（EBM）金屬3D打印技術(shù)，是全球**的金屬3D打印設(shè)備供應(yīng)商之一。GE在美國匹茲堡設(shè)立了增材制造工廠，西門子則在瑞典設(shè)立了增材制造工廠。最近，由華中科技大學(xué)張海鷗教授主導(dǎo)研發(fā)的“鑄鍛銑一體化”金屬3D打印技術(shù)，成功制造出了世界首批3D打印鍛件。運(yùn)用該技術(shù)生產(chǎn)零件，其精細(xì)程度比激光3D打印提高50%。同時(shí)，零件的形狀尺寸和組織性能可控，大大縮小產(chǎn)品周期。該技術(shù)以金屬絲材為原料，材料利用率達(dá)到80%以上，而絲材料價(jià)格成本僅為目前普遍使用材料的十分之一左右。在熱源方面，因使用**廉價(jià)的電弧，成本也只需進(jìn)口激光器的十分之一。
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。此在次西門子產(chǎn)業(yè)分析師大會(huì)上，西門子重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了Mindshpere，該平臺(tái)的定位是開放的工業(yè)云平臺(tái)，可以接入各種傳感器的信息，制造企業(yè)可將其作為數(shù)字化服務(wù)，例如預(yù)測(cè)性維護(hù)、能源數(shù)據(jù)管理以及工廠資源優(yōu)化的基礎(chǔ)。Mindsphere的定位類似GE的Predix，是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)接入平臺(tái)，PTC于2016年2月并購的Kepware也屬于類似的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與接入平臺(tái)。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)方面，PTC已經(jīng)先行一步，形成了以ThingWorx為基礎(chǔ)的整體解決方案，可以用于開發(fā)各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。IBM、微軟、INTEL、ORACLE、SAP等主流IT廠商也紛紛將物聯(lián)網(wǎng)作為主攻方向，ANSYS也推出了支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的仿真解決方案，中國電信也于近期發(fā)布了物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略。華為在今年的漢諾威工業(yè)展上也展出了車聯(lián)網(wǎng)解決方案。通過實(shí)現(xiàn)對(duì)各種移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析與行業(yè)應(yīng)用，在智能家居、智能交通、智慧醫(yī)療和智能服務(wù)等領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)有非常廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景和發(fā)展空間。
　　
　　三維可視化技術(shù)。西門子、PTC和達(dá)索系統(tǒng)三大PLM主流廠商紛紛強(qiáng)調(diào)Digital Twin（數(shù)字映射）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)際產(chǎn)品和數(shù)字產(chǎn)品模型的虛實(shí)融合，實(shí)際車間與數(shù)字化車間的虛實(shí)融合。沈陽機(jī)床集團(tuán)的i5機(jī)床實(shí)現(xiàn)了加工中心的真實(shí)加工過程和數(shù)字模擬的加工過程的虛實(shí)融合，通過手機(jī)掃描二維碼，可以在加工中心進(jìn)行實(shí)際產(chǎn)品加工時(shí)，在手機(jī)上看到對(duì)產(chǎn)品三維模型的加工仿真過程。產(chǎn)品的虛實(shí)融合技術(shù)使企業(yè)可以將從實(shí)際產(chǎn)品中，通過傳感器和物聯(lián)網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)字產(chǎn)品模型進(jìn)行仿真分析，從而實(shí)現(xiàn)不僅知其然，而且可以知其所以然；車間的虛實(shí)融合技術(shù)將車間的三維數(shù)字模型與MES系統(tǒng)反饋的設(shè)備狀態(tài)等實(shí)時(shí)信息結(jié)合起來，從而可以展示出車間的實(shí)時(shí)狀態(tài)，為企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)提供了新的途徑。另一方面，達(dá)索系統(tǒng)一直將虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）作為重要的發(fā)展方向，達(dá)索系統(tǒng)在2014年就曾幫助東風(fēng)汽車?yán)�用AR技術(shù)發(fā)布新車；PTC公司通過并購增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)平臺(tái)Vuforia，幫助企業(yè)快速構(gòu)建AR應(yīng)用。輕量化三維模型則可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的無紙化。天河軟件幫助海爾膠州工廠實(shí)現(xiàn)了虛實(shí)融合應(yīng)用，深圳華龍迅達(dá)科技公司幫助多家煙草企業(yè)實(shí)現(xiàn)了車間生產(chǎn)的虛擬仿真，武漢創(chuàng)景可視技術(shù)公司則幫助東莞勁勝實(shí)現(xiàn)了虛擬智能工廠的應(yīng)用。
　　
　　協(xié)作機(jī)器人（COBOT）。以往的工業(yè)機(jī)器人都是與人隔開，孤立地工作。近兩年來，ABB推出雙臂的14軸協(xié)作機(jī)器人YUMI，可以幫助電子工業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)小件裝配的自動(dòng)化應(yīng)用，將人與機(jī)器人并肩合作變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。博世推出協(xié)作機(jī)器人APAS，它是協(xié)作機(jī)器人中**獲得認(rèn)證的助理系統(tǒng)，可以協(xié)助人類工作，且無需任何額外的防護(hù)，機(jī)器人的保護(hù)皮衣是觸覺檢測(cè)裝置，當(dāng)檢測(cè)到人靠得太近時(shí)，其會(huì)自動(dòng)降低運(yùn)行速度，相當(dāng)于隱形的防護(hù)網(wǎng),在人離開該區(qū)域后，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常速度。優(yōu)傲發(fā)布的最輕便的協(xié)作機(jī)器人UR3，自重僅為24.3磅，但是**負(fù)載卻高達(dá)6.6磅，所有腕關(guān)節(jié)均可360度旋轉(zhuǎn)，而末端關(guān)節(jié)可作無限旋轉(zhuǎn)。這些獨(dú)特的功能使得UR3成為現(xiàn)今市場(chǎng)上最靈活輕便、并且可與工人一起肩并肩工作的臺(tái)式機(jī)器人。人機(jī)協(xié)作，已成為現(xiàn)實(shí)。
　　
　　材料創(chuàng)新。世界材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值以每年約30%的速度增長(zhǎng)，化工新材料、微電子、光電子、新能源是研究最活躍、發(fā)展**的新材料領(lǐng)域，復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣闊。圍繞著材料創(chuàng)新，國內(nèi)外都在開展產(chǎn)學(xué)研的協(xié)作。復(fù)合材料的制造工藝與傳統(tǒng)的金屬材料制作工藝和制造裝備差別很大。既能夠保持材料的強(qiáng)度，又能夠減輕重量，是復(fù)合材料的一大優(yōu)勢(shì)。眾所周知，波音787飛機(jī)復(fù)合材料的使用率已經(jīng)達(dá)到了50%。CIMDATA已經(jīng)將材料工程作為產(chǎn)品創(chuàng)新平臺(tái)的核心組成部分。在美國國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，已建成的九個(gè)研究所，就包括了輕型現(xiàn)代金屬制造業(yè)創(chuàng)新研究所、復(fù)合材料制造創(chuàng)新研究所、革命性纖維和紡織品創(chuàng)新制造研究所等與材料創(chuàng)新直接相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)，足以說明美國對(duì)材料創(chuàng)新的重視。在新能源領(lǐng)域，石墨烯材料的應(yīng)用也被寄予厚望。
　　
　　人工智能技術(shù)。IBM Watson的認(rèn)知計(jì)算技術(shù)正應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)。在今年的漢諾威工業(yè)展上，IBM展出了認(rèn)知計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的應(yīng)用。IBM研究院**研究員王健博士在e-works承辦的首屆工業(yè)軟件與制造業(yè)融合發(fā)展高峰論壇上演講時(shí)，介紹了一個(gè)通過認(rèn)知計(jì)算提高產(chǎn)品質(zhì)量的案例。首先通過物聯(lián)網(wǎng)對(duì)生產(chǎn)過程設(shè)備工況工藝參數(shù)等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，再對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷進(jìn)行檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)；然后，在離線狀態(tài)下，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)挖掘產(chǎn)品缺陷與物聯(lián)網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，形成控制規(guī)則；接下來，在在線狀態(tài)下，通過增強(qiáng)學(xué)習(xí)技術(shù)和實(shí)時(shí)反饋，控制生產(chǎn)過程減少產(chǎn)品缺陷；**集成專家經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)學(xué)習(xí)結(jié)果。另外，語音識(shí)別技術(shù)在制造業(yè)也開始得到應(yīng)用，例如Honeywell推出了語音揀貨技術(shù)。華中科技大學(xué)李德群院士開發(fā)的智能注塑機(jī)，也采用了人工智能技術(shù)來計(jì)算**化的工藝參數(shù)，從而大大提高產(chǎn)品的合格率，顯著減低能耗。
　　
　　其次，制造業(yè)新技術(shù)之間的協(xié)同應(yīng)用，取得了顯著**。
　　
　　例如，增材制造技術(shù)與機(jī)器人加工、CAE分析、拓?fù)鋬?yōu)化、材料創(chuàng)新，以及傳統(tǒng)的切削加工結(jié)合起來，提高制造效率、提升制造精度、顯著降低零件重量、明顯提升零件強(qiáng)度，大幅度降低制造成本。在此次全球產(chǎn)業(yè)分析師會(huì)議上，西門子也提到了Generative Design（衍生設(shè)計(jì)）。這是歐特克非常強(qiáng)調(diào)的技術(shù)，其核心就是將增材制造技術(shù)與拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)集成應(yīng)用。西門子也展示了將機(jī)器人加工與增材制造集成應(yīng)用的典型案例。下圖是展示的案例和制造的碳纖維材料的實(shí)物零件。
　　
　　又如，一家創(chuàng)業(yè)公司Yooshu，將三維掃描、逆向工程、機(jī)器人加工等技術(shù)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了沙灘鞋的個(gè)性化定制。
　　
　　基于增材制造方法，可以對(duì)產(chǎn)品可以再設(shè)計(jì)。意外由于可制造性的限制，需要將多個(gè)零件進(jìn)行裝配或者焊接成一個(gè)部件，基于增材制造可以簡(jiǎn)化為一個(gè)零件。國外對(duì)增材制造技術(shù)的研究與應(yīng)用非常關(guān)注應(yīng)用中的實(shí)際問題，例如打印大型構(gòu)件時(shí)，需要分解為多個(gè)小構(gòu)件，制造完成后再進(jìn)行焊接或鉚接。
　　
　　以上分析的六項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，每項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展都會(huì)給制造業(yè)帶來重大的變革。而在同一時(shí)期，這六大技術(shù)同時(shí)取得跨越式發(fā)展，而且都交相輝映，協(xié)同應(yīng)用，因此，制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)偉大的大變革時(shí)代。這個(gè)時(shí)代對(duì)創(chuàng)新者會(huì)帶來極大的機(jī)遇，而保守者可能會(huì)加速退出歷史舞臺(tái)。
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