全球製造業(ye) 正在經曆著一場蛻變，也就是媒體(ti) 經常提到的工業(ye) 4.0。導致這種轉變的就是不斷湧現的新的製造技術，例如人工智能（AI）、工業(ye) 物聯網（IIoT）、3D打印和基於(yu) 雲(yun) 的平台。預計到2023年在智能製造技術上的支出將增加近3,000億(yi) 美元，年複合增長率達到12%。

簡單地添加AI等高級技術和工具可實現不了“智能工廠”，它絕非想象中那麽(me) 簡單而且成本巨大。在過去的幾十年中，製造業(ye) 企業(ye) 花費了數十億(yi) 美元來部署敏捷方法論、企業(ye) 資源管理（ERP）和其他類型的IT係統，目的是改進流程、提高透明度並落實低成本、可執行的按需製造計劃。不過這類投資的收益並不是立竿見影的，工廠的持續優(you) 化和效率提升絕非一朝一夕之事。

業(ye) 務層和管理層的領導者互相製衡又共同決(jue) 策，是製造業(ye) 麵臨(lin) 的眾(zhong) 多挑戰之一。他們(men) 在不同的供應商生態係統中運作，高級管理人員會(hui) 收到顧問和其他專(zhuan) 業(ye) 服務公司的建議；然而運營負責人與(yu) 工業(ye) 技術供應商打交道。傳(chuan) 統製造業(ye) 注重成本、營收等眼前考核指標的現狀必須改變，才能解放工廠的生產(chan) 力，使智能技術方案得到更多的應用從(cong) 而推進向工業(ye) 4.0化升級。

有了這樣的基礎之後，工業(ye) 4.0解決(jue) 方案將通過提供更高的運營透明度，以及預測問題和控製結果的能力，幫助工廠和供應鏈大幅度提升效率。在5G網絡普及之後，工業(ye) 物聯網IIoT設備和傳(chuan) 感器將大量部署並成為(wei) 工廠大數據的源頭；IIoT生態係統生成的數據將由AI進行快速處理，生成機器人流程自動化（RPA）的優(you) 化方案。這樣一來可以預測、發現工廠內(nei) 的效率瓶頸，大幅度改進流程，提高生產(chan) 效率。

精細化和使用新的製造工藝仍然是工業(ye) 4.0的重要組成部分。研究表明，全麵實施精細化生產(chan) 和工業(ye) 4.0計劃時，能夠以較低的成本獲得更多的協同效應，而不是將生產(chan) 環節孤立化。最近的一項全球調查報告稱，如果AI消除了繁瑣的任務並改善了決(jue) 策，那麽(me) 將近三分之二的員工將對此表示歡迎；然而五分之三的雇主甚至尚未與(yu) 其員工討論AI的重要作用。因此高層的決(jue) 策在很大程度上也將影響製造業(ye) 變革的進程。

數字化的製造技術將逐漸改變傳(chuan) 統的集中式大規模生產(chan) 製造的現有模型，從(cong) 而實現更加分布式的模型。傳(chuan) 統的製造模式著重於(yu) 集中化、低成本的批量生產(chan) 以降低產(chan) 品成本並獲得勞動力優(you) 勢，而分布式模型則依賴於(yu) 數字化網絡所連接的更小、靈活和可擴展的生產(chan) 能力。分布式製造的模式減少了供應鏈的長度、複雜性和成本，並允許快速定製產(chan) 品和增強本地市場響應能力。

安永全球增材製造主管弗蘭(lan) 克·瑟森說：“從(cong) 數量和成本的角度來看，3D打印仍無法取代傳(chuan) 統的大規模生產(chan) ，但在重新設計零件以實現附加功能方麵，或者將一組零件集成到一個(ge) 更複雜的零件方麵，3D打印有獨到的優(you) 勢，從(cong) 而進一步推廣量身定製的零件或應用。 ”

3D打印不會(hui) 取代現有的傳(chuan) 統製造技術，但它將成為(wei) 與(yu) 傳(chuan) 統減材製造方式並駕齊驅的新工藝。靈活的產(chan) 品定製能力更適合不斷變化的消費者需求、更低的庫存和物流成本需求，並且具備更接近需求的生產(chan) 能力以及更短的交貨時間。而這些隻是分分布式生產(chan) 環境所提供的部分好處。

客戶、投資者、員工和其他利益相關(guan) 者越來越希望製造商使用能夠減少環境影響，節約能源和自然資源，並證明生產(chan) 過程對於(yu) 居民社區的安全性。而世界各地的製造商都在投資於(yu) 可持續性的生產(chan) 實踐和產(chan) 品，以取代傳(chuan) 統的物理加工、高溫加工等舊技術。這些更具可持續性的投資在成本節省和創收方麵將創造大約20億(yi) 美元的價(jia) 值。

清潔材料革命是其中的一部分。諸如碳之類的豐(feng) 富能源的作用正在被納米級工程減弱，以創造出諸如石墨烯之類的新材料，這些新材料可以替代稀缺而昂貴的金屬。用石墨烯製成的超輕型飛機可以降低燃料成本。硼烯材料是各種結晶結構的硼原子，按照單一層的結構組成的新材料，有可能作為(wei) 陽極材料用於(yu) 製造更強大的鋰離子電池，以及作為(wei) 傳(chuan) 感器檢測微觀的原子和分子。

超薄材料（其中一些可以在熱、光或電的作用下發生變化或演化）可以延長電池壽命，使太陽能電池更高效，並使海水淡化。自愈材料可以延長產(chan) 品的使用壽命，使它們(men) 從(cong) 廢棄物中轉移出來。隨著混凝土產(chan) 量占全球二氧化碳排放量的7％，實驗室科學家致力於(yu) 處理納米級顆粒或利用水泥中產(chan) 生石灰石的細菌來製造更耐用、資源消耗更少的產(chan) 品。

有一些研究表明，也許有一天我們(men) 可以操縱原子和分子，以達到原子級別的精度，構造更大、更複雜的物體(ti) ，這是分子製造的夢想。在較高的層次上，分子製造的概念設想分子在特定的指令或環境下自組裝、定位和生成分子的納米級工具。

一些研究人員正在使用自組裝技術來創造新穎的材料，並探索使用可編程納米機器人進行分子操縱和合成。例如法國Femto-ST研究所的研究人員最近使用納米機器人製造係統在光纖末端建造了一個(ge) 僅(jin) 20微米的小房子。在曼徹斯特大學，科學家建造了由150個(ge) 碳、氫、氧和氮原子組成的納米機器人，可以對它們(men) 進行編程從(cong) 而使用微小的機械臂來移動和操縱單個(ge) 分子。相關(guan) 發明使得分子機器人將在10到20年內(nei) 開始使用，在分子工廠的裝配線上構建分子和材料。

製造業(ye) 升級和工業(ye) 4.0的推進是一項係統級的工程，而人工智能AI、工業(ye) 物聯網IIoT、大數據、3D打印、新材料、新型電池、納米技術、分子製造等一係列新技術將逐漸成熟化、市場化，進入工廠和車間。傳(chuan) 統製造業(ye) 不會(hui) 消失，而是更高效、更清潔、可持續、按需地生產(chan) 我們(men) 所需要的商品。