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第四次工業革命已經到來，隨之而來的將是前所未有的變革和機遇。
作為此次革命的核心驅動力——數字技術正在變得越來越快捷和經濟，帶給更多人看得見、摸得著的切實利益。隨著人工智能 (AI)、機器學習、生成式設計和大數據等新興技術正在加速各行各業的發展， 3D 打印技術也正在一步一步地顛覆傳統制造業。
數字化轉型帶來的深遠影響是不可估量的，這一點無可厚非。但工業4.0時代不僅需要新的技術，還需要新的技能和新的思維與工作方式。
對許多企業來說，這一變革非同小可，因為這意味著要注入新的投資、實施組織變革和提升員工技能。而為了增強客戶關系和吸納新業務，這種變革是必須的。企業必須作出積極轉變，擁抱工業 4.0。
解鎖新的可能性，需要思維上的轉變
以 3D 打印為例：3D打印技術，即增材制造技術，可以通過不斷疊加和粘合材料層，從無到有地構建出一個完整的功能部件，而無需建造注塑模具。這一轉變對制造流程和產品形態所產生的影響是巨大的。3D打印帶來了整體效率的提升——不但縮短了設計周期，降低了總生產成本，還縮短了從生產到交付的時間。
影響還不僅于此：3D打印技術還改變了設計師和制造商的工作方式，他們所采用的技術以及所需的培訓也完全不同以往。
首先，3D打印技術可以說為設計師和工程師們打開了一扇全新的大門，讓他們有充分的自由空間，發揮自己的創意靈感，擺脫以往的限制和束縛。
因為無需再使用注塑成型的模具，即使是為大批量生產而設計，設計師也不再需要考慮拔模角度或接縫的問題。簡而言之，他們需要摒棄種種來自傳統制造業的桎梏。工業4.0時代需要的是全新的思維模式、設計思路和技能，因為增材制造可以允許設計師創造出更復雜、甚至前所未有的新部件，固守傳統的設計思維會漸落人后。
其次，不同于傳統制造業的線性工作流程，3D 打印要求設計師和工程師在流程的每個節點都要更緊密地協作。傳統的制造流程中，設計師和工程師之間的互動十分有限，設計師完成產品設計后，交由工程師開展原型構建和測試工作，之后再構建注塑成型的摸具并進行批量生產。然而，這也意味著針對功能方面的考量僅僅出現在開發周期的后半階段，包括材料性能、結構完整性和設計耐用性等。
而 3D 打印生態系統則鼓勵構建一個集成度更高、互動性更強的流程。設計師必須從設計周期伊始就考慮一個零部件是如何制造出來的。全新的 CAD 技術（即計算機輔助設計技術）已經可以支持在設計視覺構建期間就將功能因素也納入考量，因此工程師也必須在設計初期就參與進來。
新的數字技術帶來新的機遇
3D打印還為設計師和制造商帶來了學習和應用新技術的機會。生成式設計和機器學習這兩大創新技術是促成這個機遇的關鍵。
隨著數字化制造的普及，CAD技術也在不斷發展和更新。現在的 CAD 軟件已經可以與虛擬現實 (VR) 或增強現實 (AR) 技術結合使用，支持設計師將計算機生成的任一圖像疊加到真實場景中。而且 CAD 軟件的操作也變得更加簡單易懂，有些甚至是專為非專業程序員打造的。這些趨勢正在推制造業的大眾化，讓每一個具有設計創造力的人都有機會成為一個制造者。
自動化的生成式設計軟件能支持設計師快速查看零部件設計，并基于所選材料、生產方法和成本約束等數據參數生成多種設計排列方式。工程設計領域的領導者歐特克(Autodesk)提出，AI 系統可通過應用生成式設計原則，從單一設計中自動生成多種高性能的產品選擇。這對設計師來說大有裨益，因為他們可以舉一反三，在AI系統生成的成百上千個更多的設計作品中挑選出一個最符合其重要標準的設計。此外，原始三維設計文件還能夠直接連接到 3D 打印機，計算出精確的材料使用量并快速地進行原型構建，避免浪費。
企業如何幫助員工更從容地應對轉變
面對眾多可供選擇的新工具和新技術，如何打造合適的工作環境和員工支持系統是企業邁向數字化制造轉型的關鍵一步。
首先是鼓勵工程師接觸新技術并進行積極嘗試。這些工程師們已經習慣于傳統的注塑成型工作流程，在面臨學習新技能時可能會感到有些挑戰。但在嘗試新工具、學習新技能的過程中，他們會體驗到全新的設計力量。探索新功能，發現自身局限，將有助于激發新的思維方式。
在工程師嘗試熟悉 3D 打印技術時，持續性的培訓必不可少。在惠普，30％ 的 Indigo 打印機工程師都接受了增材制造設計 (DFAM) 培訓。從麻省理工學院到南洋理工大學，一些世界知名的高校也推出了在線課程和短期課堂培訓，向處于職業生涯中期的工程師介紹 3D 打印的基礎知識、應用和商業意義。
惠普還為處于數字化轉型的客戶提供諸多幫助。為了更好地了解客戶的需求及其當前的制造方式，我們從生產線入手，去查看生產線上的不同組件，了解每個零部件的應用和標準。這樣，我們可以識別出能用3D打印技術更優化、更快捷地生產的部件，從而最大限度地降低成本或減少對現有生產周期的影響。以這樣的方式，我們與各個公司合作，幫助他們確定在制造流程中哪些零部件的生產可以用3D打印技術替換。
讓下一代做好迎接數字化制造的準備
隨著工程和設計變得越來越密不可分，混合高等教育課程也將在下一代工程師中越來越普及。帝國理工學院和賓夕法尼亞州立大學等高校已分別開始提供設計工程綜合碩士學位和增材制造與設計工程碩士學位。惠普去年 10 月推出的 HP-NTU 企業實驗室也將專注于開發關于增材制造設計的教育課程，涵蓋數據管理、安全性、用戶體驗和業務模式等領域。
這些課程將設計思維、工程知識和實踐相結合，能夠為畢業生提供促進數字化制造發展所需的技能。在短短幾年內，他們將成為加速和規范數字化制造的主力軍。
行業的發展日新月異，如果制造商能夠采用正確的工具和技術并激勵員工探索創造性解決方案來應對業務挑戰，那我們將有機會解鎖無數嶄新的商機。
