制造业第四次浪潮的五大趋势互联网+
能够进行自动化和机器人设计的工人，自动化意味着能够在对人类来说不安全的环境中进行产品生产，使用一台机器便能够无缝生产各种有形产品。
第八期 
现如今，全球商界领袖正在见证传统产品类别的消逝，各公司也正着力进军前几年从未想过的全新业务领域。为此，他们已从根本上改变了原有的生产模式。
欢迎迈入“工业4.0”时代。“工业4.0”这一概念率先是由德国国家科学与工程院院长Henning Kagermann在2011年提出的。第一次工业革命出现在十八世纪末，第二次工业革命出现在二十世纪初，第三次工业革命出现在第二次世界大战后。继此之后，由智能制造、机器人、人工智能、物联网等技术驱动的第四次工业革命浪潮，将极大地提高行业领导企业的工作效率，并给予产品设计师更多把控的权力。
伟创力全球运营及元件业务总裁François Barbier认为，这种转变同时还将进一步推动人们对于智能自动化的需求。伟创力作为在设计、工程与制造领域的全球领导者，清楚地了解各家公司使用物联网解决方案的情况。Barbier表示：“与一百五十年前的三次工业革命相比，现在的生产工艺更好、更快、质量更高。不仅如此，与问世的第一辆汽车相比，现如今高质量的汽车不但拉动了消费者们更多的需求及消费，同时也在全球范围内为人们提供了更多的就业机会。”
自计算机问世以来，大规模生产的管理方式从未经历过如此巨变。正如大数据专家Bernard Marr在《福布斯》上撰文写道的那样，在 “工业4.0” 时代， “计算机和自动化将以全新方式结合在一起。计算机系统将配备机器学习算法，通过实现与机器人的远程连接，从而不再需要过多人工干预便能够学习并控制机器人。 ‘工业4.0’催生了所谓的由信息物理系统监测工厂的物理过程并进行分散决策的‘智能工厂’。”
放眼全球，无论是汽车，消费类产品，还是化学药品，都已逐步把物联网纳入到整个制造业当中，并已经呈现了其成本效益。塔塔咨询服务公司开展的一项调查显示，2014年使用物联网解决方案的工业制造商的收入与2013年相比平均增长了28.5%。机器人、人工智能、智能传感器、云计算、数据分析等领域的创新不仅提升了工作效率，还大大提高了大规模定制。《Strategy + Business》杂志刊登的一篇专题文章对这种系统的工作方式进行了描述： “在 ‘工业4.0’模式下，产品设计和开发使用的是数字制造模型大都是在模拟实验室中进行的。只有在解决了大部分的设计和工程问题之后，产品才算真正成型。造就了工业社会的机器网络，现已成为由高级柔性化技术组成的超意识系统，它不仅能够对人类指令做出快速反应，而且能够对它们自己的感知和自我引导做出快速响应。”
爱普生、通用汽车、IBM、英特尔、洛克希德·马丁、微软等跨国公司都加大了对于这方面的投资，其目的是让制造过程变得更加智能。来自BI Intelligence的一份报告显示，直到2020年，从2015年以来投入使用的2.37亿部智能设备有望增加至9.23亿部，物联网领域有望从制造商那里筹到2670亿美元的资金。当前，供应链体系主要由市场营销、产品开发、产品制造、产品分销这几个相互独立的环节组成，智能制造能够精简每个环节需要投入的时间、精力和沟通，从而让服务变得更加快速可靠。
当然，对于很多公司来说，这种新型开展业务运营的方式需要获得更多的支持。Barbier表示：“现如今，我们的产品设计方式和信息获取方式发生着巨大变化。由于客户的不同，我们在产品设计过程中所依赖的数据可能更加具有规范性，也可能不会。”他解释称，伟创力的一些传统客户极具规范性，例如思科、惠普和诺基亚，它们会详细列出方方面面的要求，其中包括产品设计。伟创力负责向这些公司提供产品和材料制造服务，然后再将这些产品交给客户。“但是现在，我们也吸引了一些新的客户。它们会向我们提供产品理念，并由我们进行产品设计。这对于我们来说，不仅推动了全新的工作方式，也实现了全新的制造过程。”
那么，要想在“工业4.0”时代取得成功，制造业领导企业需要掌握哪些技能呢?
1、三百六十度无死角
新工具让公司可以在虚拟世界中创造并测试各种情形。它们可以在实际产品生产出来之前对设计过程和装配线进行模拟。虚拟现实由于能够改变设计和生产方式，因此受到越来越多的青睐。通过对产品生产阶段进行模拟，制造商能够缩短制造时间，且让产品更加符合公司要求。福特汽车公司和BAE系统公司目前都在尝试使用虚拟现实技术。福特正在使用虚拟现实技术模拟人类如何与车辆进行交互，而BAE系统公司正在使用虚拟现实技术对潜艇的建造过程进行规划。与之类似的是，增强现实工具在制造过程中也能够发挥重要作用。例如，Atheer基于AiR计算数字信息的智能AiR眼镜能够提供非常宝贵的连通性，为运营、维护和培训提供支持。伟创力正在使用类似的增强现实解决方案为远程技术提供援助，让相距较远的用户可以通过实时视图来实现相互连接。得益于此项技术，位于中国的工程师将可以就技术问题向位于美国的工程师进行咨询，并通过可穿戴式增强现实眼镜获得实时反馈。有了这种实时的技术支持，就无需派人前往现场，从而大幅降低差旅成本。去年，《首席信息官》杂志报道称，通过在试点项目中使用谷歌眼镜，波音将复杂线程生产的装配时间减少了25%，也将出错率降低了一半。
2、以3D视角看待第四次浪潮
在制造领域大显身手的还有3D打印技术，使用一台机器便能够无缝生产各种有形产品。Barbier表示，这是“一次根本性的改变。通过增添材料，能够在零部件设计方面提供更多的可能性。对于通常需要六个零部件的产品来说，3D打印能够一次成型，无需焊接、拧紧等额外步骤。”此外，3D打印不仅能够帮助塑料回收利用，减少浪费，缩短备件运输的等待时间，还能对大规模生产有多种多样的影响，例如推动玩具及医疗设备生产的技术进步。除了这些整合和回收的好处之外，增材制造还能够提供很多其他好处，其中包括使材料放置更精准和大幅度地节省时间和成本，以及通过让服务更加接近终端市场从而实现基础零部件制造的分散化。这些都能够帮助伟创力在业务运营过程中打造垂直整合的供应链。
3、实现先进制造的自动化
自动化是行业未来发展的另一个重要组成部分。据Barbier介绍，现如今伟创力大部分的制造过程已经全部实现了全自动化。对于伟创力而言，自动化意味着能够在对人类来说不安全的环境中进行产品生产，并提供人类无法达到的精度和耐力。新一代机器人不仅更易于编程，而且能够通过借助语音或图像识别功能与人类共同工作，重建复杂的人工任务，从而更具备用户友好性。Barbier表示，这些即插即用的机器人 “正变得更易于使用，更具协作性。机器人将严格遵循指令，不会多做，也不会少做。现在，很多新技术都将触觉、光学或X光传感器作为发展的基础。由于机器人能够看到或感知到，所以知道什么时候应该停下来，因此能够预防事故的发生。好消息就是，我们现在能够更多地将机器人集成到生产线中，与人类并肩工作。”
这些人机界面(HMI)能够提供工人安全和简单的关于性能的反馈信息。IBM已经看到了人机界面(HMI)所带来的好处。去年，IBM在其物联网博客上评论，“如果一个机器人停止工作了的话，人机界面(HMI)就能立即向我们显示这个机器人的位置，告知我们可能的出错原因，然后远程切断这个机器人的电源，以确保其安全性。通过与工程师建立视频连接，便能够与用户分享并注释记录文件，以协作的方式指出需要检查什么，从而减少代价昂贵的停机时间。”
据《华尔街日报》报道，更加敏捷、熟练、廉价、安全的新型机器人能够降低劳动力成本，并将制造过程从墨西哥和中国带回美国等高收入国家。“工厂中使用的和实验室中开发的最新型机器人不同于以往的机器人。它们可以与人类并肩工作，不会威胁到人身安全，而且还能够帮助装配各种产品，大到飞机发动机，小到智能手机。不久，一些机器人将很容易进行编程和部署，不再需要专家监工。”
4、在云端建造智能工厂
除了机器人、增强现实和虚拟现实技术之外，工厂对云计算和智能传感器也更加了解，着手利用智能传感器改造老旧设备，并将它们安装在新型机器当中。这些传感器可以执行各种任务，例如将数据转换成不同的计量单位，与其他机器进行沟通，记录统计数据和反馈信息，在出现安全或性能问题时关停设备等。物联网功能可以跟踪和分析生产定额，整合控制室，创建预测维护模型。机器越来越能够自我报告问题，提高效率、改善洞察，生成产品功能和消费者使用方面的反馈信息。市场研究公司IoT Analytics去年十二月发布的一份报告显示，在不久的将来，工业分析的三大应用将分别是机器的预见性和规范性维护、消费者营销相关分析、以及产品实地使用分析。此外，该报告还发现，使用这些分析的公司增加了收入，提升了客户满意度，提高了产品质量，优化了供应链。运营数字化能够让它们在产品水平较低时提供自动订单履约，甚至能够将意外服务降到最低。
Barbier表示： “针对制造环境中任何想要实现理想附加值的过程，都需要对很多方面进行管理。我们所谓的 ‘智能’或 ‘物联网’，只是需要实时管理的一个方面。” 他指出，物联网让我们能够在正确的时间获得正确的信息，从而做出正确的决定，就像速度计一样。显示的是当时的驾驶速度，而不是一天前的速度。云计算的目的就是为了让公司能够提取和分析影响生产线的信息。
真正实用的并不是所收集数据的数量，而是所收集数据的质量。Barbier认为“深度”数据最为重要，并指出“只收集数据而不采取行动是毫无意义的。收集数据很重要，但更加重要的是收集正确的数据，从而采取正确的行动。”深度数据不但可以提供消费者洞察，增加地区产量，还可以按地区将多个工厂连接起来，分享可动资产，从而实现节省时间和减少浪费的目的。实时灵活性有望节约能源，而智能电网则能够根据需求旺季和淡季创建生产计划。增强现实和虚拟现实的相关数据以及充分的客户反馈信息能够对研发产生重要影响，他可以帮助制造商以更快速度为消费者提供所需的产品，并降低成本，最终推动创新。
5、由人类负责管理的更多机器人
在使用智能设备或通过增强现实和虚拟现实、机器人以及数据分析打造更好制造业时，自然而然会遇到的一个重要的问题：“工业4.0”时代的劳动力将是什么样的?虽然未来依旧面临着一些重要挑战，虽然人们会担心被机器人抢了饭碗，但是前景还算乐观。去年，视觉引导工业车辆公司Seegrid首席执行官Jim Rock在TechCrunch上写道，“绝大多数自动化技术不但不会彻底取代人类，还会让人类的工作变得更加高效。”他补充道，自动化还能够带来更好的客户服务，并创造新的需求。“这些新需求将为极具竞争力的美国公司在未来的繁荣发展中保驾护航，即便是世界格局变得大为不同。”
Barbier对此表示赞同。他指出，大部分自动化技术将被用于不安全、不精确或人类无法胜任的工作环境，例如涉及有毒气体、极端温度或精确度要求较高的工作环境。
这使得机器人成为了人类工人的补充品，而不是替代品。他表示，有了机器人，“我们能够增加产出。自动化技术所接管的工作将通过额外的产量和产品类别得到补充。我们需要员工对这些新出现的业务运营进行管理，对机器人进行管理、编程和维护。以前的体力工人将变成脑力工人。我们需要对自动化设备的信息进行妥善处理，尽可能对信息进行解释。我相信，我们在自动化技术上的设计、建造和使用方面，将需要很多不同类型的专家和熟练工人。”
就像二十世纪初人们由田间劳作向工厂劳作转变一样，几乎每个行业都需要新型工人：能够打造软硬件和固件的工人，能够进行自动化和机器人设计的工人，能够适应并维护新设备的工人等。Rock在其TechCrunch文章中还指出，“客户支持、会计、税务筹划、网页设计、计算机编程、数据输入、研发和法律服务——现在经常外包的这些服务——将受益于快速发展的自动化技术，让工作变得更加高效。”
“工业4.0”时代的两个关键角色很可能是算法专家和软件架构师，这对于供应链的稳定和业务运营的同步来说都是必需的。工程电子公司博世管理董事会副主席 Siegfried Dais在接受麦肯锡公司采访时表示： “要想真正推动发展，两种能力必须相互结合。首先，我们需要认识到，我们所运用 ‘新’技术能够实现变革潜能、价值创造和成本节约……其次，我们需要找到能够设计强劲算法的人才，从而让系统具有用户友好性，让在日常工作中使用这些系统的人们能够立即发现问题并知道如何做出回应，而不是在相互依存的网络中纠缠不清。”
要想在数字制造时代取得成功，就需要设计能够对信息进行收集、处理、解释和预测的有用算法和软件。伟创力已经在美国境内外用上了这些复杂工具。这种变革需要实施全新的培训和教育项目。不过，由于物联网已经对医药、商业等领域的企业造成了影响，我们不难想象，未来的制造商肯定会让工人为挑战做好准备。
展望未来
与任何重大转变一样，“工业4.0”在全球范围内真正站稳脚跟之前也面临着几大障碍。对于在制造业进行创新的公司来说，安全漏洞可谓是一大担忧，而跟上收集大量数据的安全要求绝非易事。咨询公司普华永道2016年针对 “工业4.0” 开展的一项调查显示，40%的受访者表示，数据丢失的责任风险是他们在数据安全方面的主要担忧。
智能制造基础设施——包括硬件、软件、算法、维护和培训——也很可能发生重大变化。《Strategy + Business》杂志刊登的一篇标题为 “一位战略家的‘工业4.0’指南”的专题文章报道称，“要想‘工业4.0’真正发挥作用，就需要在组织实践和结构方面做出重大改变，这包括采用新型信息技术基础设施和数据管理，以全新方式应对监管和税务合规，建立全新组织结构等。最为重要的是，要打造一种面向数字的全新文化，就要将数据分析作为一种核心能力。”不过，就目前的成功案例和整合情况来说，业界似乎仍面临着挑战。
随着效率的不断提升、以及就业岗位和利润的不断增加，美国制造业的前景可谓是一片光明。美国能源部能量效率与可再生能源办公室前任助理秘书David Friedman在2016年6月接受KPCC电台采访时表示，智能制造 “能够让我们的企业实现成本节约，转换成更多利润和更多就业岗位，也让制造业实现强劲发展。” 而这种理念在任何政府执政期都会适用。随着我们的机器变得更加复杂，我们的工人和产品也需要以更加复杂的姿态，共同进入全新的生产时代。
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