在過去，傳統的產品生產和銷售一直遵循這樣的流程：發現消費者需求——企業設計圖紙——制作原型——設計制造產品所需的工藝裝備——進行大規模生產——推向市場。

大規模機械化使得工廠在極短的時間內，即可制造出大量的產品，并改變了數十億人的工作與生活。但傳統產品生產存在著諸如研發成本高、生產周期長、原材料利用率不足、產品可能會大量積壓等一系列問題。

圖: PHD Ventures, Inc.

今天，隨著互聯網與制造部門、消費者的深度融合，一切都在發生翻天覆地的變化：

一方面，企業獲取消費者信息的渠道更加簡單快捷，得以更快地了解消費者需求及市場變化。

另一方面，物聯網、傳感器、3D打印、機器人、人工智能等技術的應用，使工廠的生產、管理與運營更加智能化、自動化。

因此，產品從設計到大規模生產的流程正在因新技術的應用而發生變化，而以下三大變化將為制造業帶來根本性的變革：大規模定制、開放式創新與智能化工廠。這些變化也將是工業4.0最直接的體現。

大規模定制

因成本問題，個性化和定制化一直是傳統制造業難以施展的領域。而3D打印、人工智能、新材料等新技術的融合將使企業可以規模化地生產個性化定制產品。

3D打印將使得我們直接從設計轉到生產，并具有更強的適應性，得以加速數量級生產。

3D打印也將成為大規模定制化生產的最大驅動力，而通過結合大量的消費者數據以及人工智能技術，定制化產品可以快速滿足市場需求。

通過這一技術，并借助新的設計軟件，我們可以定制符合解剖學標準的醫用支架、個性化牙科產品、改裝飛機和汽車零部件，并可以制造諸如傳感器、藥物輸送系統和實驗室芯片應用領域的微型產品。

然而，3D打印技術并非該40米長的橋梁的唯一新技術。為確保這座橋梁的安全性和優化性能，3D打印鋼結構還配備了一系列傳感器，可以監控自己的健康狀況，記錄下走過它的人數和速度，并測量空氣中污染物等數據，還能將收集的數據創建成一個數字橋梁模型，為以后的設計提供數據參考。

3D打印的應用還遠不止于此。在一個更微型的領域，也就是電子領域，3D打印同樣在開啟一個定制化和按需電子的新時代。

過去，電子產品生產時，需要手動嵌入電路。然而，通過3D打印技術，我們可以將導電油墨直接在產品中打印成電路，一次就可以完成。

通過3D打印技術打印出來的電路熱穩定性高，厚度僅有幾微米，所以不斷發展的導電油墨有可能為硬件生產帶來革命性變化。

總之，3D打印拋棄了冗長的設計環節、多階段原型設計、昂貴的工具和統一化的生產，從而可以大幅度降低生產成本，并將徹底改變傳統工業制造的生產流程。

傳統制造企業一般都遠離都市，在設計和研發產品方面費時耗力，且為了安全起見，只能在企業內部自行研發。

而隨著創新工廠、孵化器、制造設備實驗室的興起，城市正在成為傳統制造業的創新來源。無論是內部研發還是外包，從產品設計到生產技術，任何人都可以介入其中并參與發明。

在過去，我們談論“開放式創新”已經很多年，不少企業也已經通過這一模式獲得了可觀的成果。但受制于技術、社區等限制，開放式創新并未在更大范圍實現。而現在，真正的“開放式創新”正在到來。

在制造業中，當可訪問的用戶界面出現時，借助類CAD設計軟件和易用的界面，每個人都可以成為發明家和技術創新者。技術開發也將真正呈現出指數級增長，“開放”將成為制造業的關鍵詞。

隨著分布式制造和自動化制造成本的下降，未來開放式創新設計與研發將出現爆炸式增長，而傳統制造商的產品研發模式將受到非常大的挑戰。

智能化工廠

對于一家成熟的制造企業，工業物聯網、人工智能、協作機器人和Li-Fi將是走向未來制造業必須具備的前沿技術。

智能傳感器可以轉換數據，實現與制造設備間的通信，并在性能或安全受到威脅時關閉設備。工業物聯網也使得我們能夠分析生產配額，進行預測性維護并遠程輸入設計。

對于大型制造商而言，產品召回是最昂貴最可怕的災難，而人工智能的應用，則可以將產品召回的風險降到最低。

美國工業物聯網解決方案提供商Augury開發了一套完整的傳感器套件，通過工業物聯網分析機器的聲音變化，以此發現機器的異常情況。

隨著云連接、協作機器人能夠實現自主管理，未來的工廠將實現全自動化運行。

美國無人值守3D打印工廠Voodoo Manufacturing擁有世界首個功能齊全的、機器人操作的3D打印機群——Project Skywalker。這一系統通過專業軟件，將9臺3D打印機和一個機械臂組合在一起。

該系統可以自動移除和更換一臺3D打印機的構建板，然后繼續打印過程。而傳統生產中，移除和更換構建板需要占用員工約15％的時間。

這一系統還可以實現24小時自動運行，無需人員監控。而通過大規模部署Skywalker，其位于布魯克林的工廠產能提高了400％。

這樣的技術與模式將徹底打亂傳統制造業的生產模式。