動(dòng)搖與重塑：工業(yè)4.0與工業(yè)4.1

　　“雖然今天的數(shù)字化制造機(jī)器仍處于起步階段，但已經(jīng)普遍被用來制造(幾乎)任何產(chǎn)品。而這改變了一切?！甭槭±砉W(xué)院比特和原子中心(MIT’s Center for Bits and Atoms)主任尼爾·格申費(fèi)爾德(Neil Gershenfeld)這樣說。

　　自主機(jī)器人、3D打印、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)正在推動(dòng)制造模式的轉(zhuǎn)變。工業(yè)生產(chǎn)的新時(shí)代建立在網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的概念之上。消費(fèi)者有望在這種新模式中發(fā)揮更大作用。

　　從18世紀(jì)末開始，我們的社會(huì)經(jīng)歷了一個(gè)根本轉(zhuǎn)變：從農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)向工業(yè)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變。我們可以把工業(yè)革命分成四個(gè)階段。18世紀(jì)水和蒸汽動(dòng)力催生機(jī)械生產(chǎn)，工業(yè)革命由此拉開序幕;第二階段在20世紀(jì)初，電力產(chǎn)品興起，與亨利·福特(Henry Ford)和弗雷德里克·泰勒(Frederick Taylor)等人緊密相關(guān);上世紀(jì)70年代見證了電子工具和IT系統(tǒng)在生產(chǎn)車間的廣泛應(yīng)用，及其對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)化造成的影響，被認(rèn)為是工業(yè)革命第三階段。

　　今天，我們正面臨著第四階段的到來。自主機(jī)器人、3D打印、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)是當(dāng)前幾個(gè)推動(dòng)制造模式轉(zhuǎn)變的主力。工業(yè)生產(chǎn)的新時(shí)代(通常被稱為工業(yè)4.0)建立在網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的概念上?，F(xiàn)實(shí)和虛擬世界之間的深刻互動(dòng)是制造過程的核心。產(chǎn)業(yè)4.0依賴于復(fù)雜的物體虛擬網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠收集、處理、分析來自物理世界的各種數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析和交換能夠使對(duì)象彼此交互并自主地執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。

　　第四階段的工業(yè)革命使得產(chǎn)品和服務(wù)的邊界越來越模糊，并為所謂“服務(wù)制造業(yè)”鋪平了道路。無人駕駛汽車就是有名的例子。傳感器和軟件的結(jié)合使汽車能夠在現(xiàn)實(shí)世界中自我定位，并與交通燈、其他車輛、人、道路標(biāo)線、標(biāo)志等對(duì)象進(jìn)行交互。今天，互相連接的智能對(duì)象已經(jīng)比世界上的人還多，而這僅僅是個(gè)開始。未來幾年內(nèi)，將有超過500億的物體相互連接，從恒溫器、鞋子，到醫(yī)療設(shè)備。

　　通過互聯(lián)網(wǎng)，這些對(duì)象之間的相互作用可以預(yù)防車禍、遠(yuǎn)程就醫(yī)并減少能源浪費(fèi)，同時(shí)還為用戶更好地管理時(shí)間和資源提供了可能。例如，移動(dòng)應(yīng)用Waze可以通過分析所有連接到應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，來幫助用戶躲避交通擁堵。打開應(yīng)用程序，用戶就會(huì)被動(dòng)地提供交通和道路數(shù)據(jù)，幫助機(jī)器實(shí)時(shí)分析并推薦快捷路線。

　　工業(yè)生產(chǎn)過程也變得更加智能和高效。事實(shí)上，工廠中機(jī)器對(duì)機(jī)器的通信已使設(shè)備能夠自動(dòng)配置、調(diào)整并預(yù)測(cè)故障，無需人工輔助。通過機(jī)器上的傳感器，可以監(jiān)測(cè)執(zhí)行了哪些任務(wù)、機(jī)器工作了多久以及何時(shí)需要日常維護(hù)。另一方面，通過物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行反饋，企業(yè)能夠巧妙地調(diào)節(jié)產(chǎn)品功能，提供個(gè)性化服務(wù)。

　　思科公司預(yù)計(jì)，制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模在2022年將達(dá)4萬億美元，用于減少各種形式的浪費(fèi)(包括時(shí)間)以及獲得員工和顧客行為數(shù)據(jù)。進(jìn)一步的收益將來自資產(chǎn)管理水平的提高——尤其是通過更智能的維護(hù)。

　　工業(yè)4.0的概念依賴于機(jī)器在理解和與物理世界自主互動(dòng)中的核心地位，并為智能工業(yè)流程、新商業(yè)模式和新產(chǎn)品服務(wù)的開發(fā)提供了巨大機(jī)會(huì)。然而，處理機(jī)器間自主交互，技術(shù)創(chuàng)新的最新浪潮還為制造也提供了其他更大的想象空間。隨著第四階段工業(yè)革命的展開，3D打印技術(shù)的普及為用戶積極參與生產(chǎn)過程提供了機(jī)會(huì)。這代表了消費(fèi)者角色的決定性改變。工業(yè)4.0是在智能對(duì)象的復(fù)雜互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，顧客被動(dòng)提供數(shù)據(jù)信息來更貼近企業(yè)，它的進(jìn)一步發(fā)展——“工業(yè)4.1”——將使消費(fèi)者在生產(chǎn)過程中重新發(fā)揮核心作用。

　　最新的3D打印技術(shù)和數(shù)字3D打印平臺(tái)使消費(fèi)者在制造過程中發(fā)揮積極甚至主導(dǎo)作用。用戶以工業(yè)革命以來從未有過的程度促進(jìn)制造工藝。3D打印讓人們從數(shù)字模型開始創(chuàng)建三維對(duì)象。三維原型被數(shù)字化分割，超薄材料連續(xù)逐層堆疊，直到固體形態(tài)形成。這種“增材”制造與傳統(tǒng)制造工藝正相反，從根本上避免了鑄造、模制、成型、機(jī)械加工和組合過程中的材料浪費(fèi)。這種特性跟規(guī)模經(jīng)濟(jì)性不相干，從而非常適合定制化生產(chǎn)，滿足個(gè)體的獨(dú)特特點(diǎn)或偏好。

　　從“為消費(fèi)者定制”到“消費(fèi)者參與”

　　鞋業(yè)市場(chǎng)就是這種“量身定制”的好例子，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。很多應(yīng)用軟件都能將蘋果手機(jī)變成一個(gè)移動(dòng)3D掃描儀，將用戶拍攝的足部照片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)確的3D模型，最后3D打印出符合要求的鞋子。3D打印擁有巨大想象空間，幾乎能顛覆所有產(chǎn)品的商業(yè)模式——只要這種“量身定制”能夠提供給消費(fèi)者新的附加值。一些平臺(tái)如Twikit(一個(gè)3D定制平臺(tái))就提供訂制珠寶、服裝、臺(tái)燈以及其他日常物品。許多公司也在醫(yī)藥領(lǐng)域開展了“量身定制”——比利時(shí)公司Materialise就能3D打印患者的假肢。

　　消費(fèi)者還能在本地社區(qū)創(chuàng)建與企業(yè)互動(dòng)的公司。事實(shí)上，“增材”制造系統(tǒng)的成本要遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)制造。很多初創(chuàng)企業(yè)都是按客戶要求生產(chǎn)小批量產(chǎn)品，途徑都是一對(duì)一的個(gè)人性接觸。

　　在這點(diǎn)上，有必要提一提如今火遍全球的“開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”(又名FabLabs)。在這些空間，任何人都可以使用所提供的設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化建造(包括使用3D打印機(jī))，并有專業(yè)人士支持進(jìn)行原型制作。雖然概念較新，但全球已經(jīng)有上千個(gè)FabLabs投入使用，鼓勵(lì)所有人參與數(shù)字化建造中，不論是否對(duì)這項(xiàng)技術(shù)有所了解。消費(fèi)者也能得到幫助自己制作產(chǎn)品，租賃甚至買下一臺(tái)3D打印機(jī)在家里進(jìn)行創(chuàng)作。

　　“生產(chǎn)型消費(fèi)者”的概念——同時(shí)參與消費(fèi)和制造的用戶——并非最近才被提出的，尤其在服務(wù)業(yè)，比如用戶線上登記入住酒店并打印入住單，或者使用網(wǎng)銀自己完成轉(zhuǎn)賬。然而直到最近，這種情況才出現(xiàn)在制造業(yè)，傳統(tǒng)模式是將消費(fèi)者與生產(chǎn)流程分開，有了3D打印技術(shù)后，生產(chǎn)型消費(fèi)者必將大量出現(xiàn)。消費(fèi)者們不再簡(jiǎn)單地只是客戶，他們也將為生產(chǎn)流程做出貢獻(xiàn)，和企業(yè)共同創(chuàng)造產(chǎn)品。

　　現(xiàn)在，我們只能夠推測(cè)這種在生產(chǎn)流程中由科技輔助的消費(fèi)者參與將怎樣改變工業(yè)。但傳統(tǒng)制造業(yè)的整體性并不會(huì)因此被打破。相反，隨著企業(yè)重構(gòu)自身生產(chǎn)流程，并鼓勵(lì)消費(fèi)者們更大程度的參與，從而抓住那些由數(shù)字化制造提供的眾多新機(jī)遇，我們極可能會(huì)見證一些產(chǎn)品的制造過程發(fā)生大幅改變。這可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)介于傳統(tǒng)制造與附加制造之間的“混合型”制造業(yè)的產(chǎn)生，它將促使網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生某種更深層次的聯(lián)系。