随着机器人的价格越来越低、自主机器人需要的编程越来越少以及增材制造允许后期更改，自动化定制正越来越接近现实。成本已经大幅下降。例如，在 2000 年代中期，根据西门子数字工业公司数字企业副总裁 Alastair Orchard 的说法，一个机器人的价格为 100,000 美元。现在，他指出，它们的运行成本约为 10,000 美元。
编程也是如此，在过去，这需要有人带着笔记本电脑到车间并对机器人的所有动作进行重新编码。 Orchard 说，如果机器人只执行重复性任务，这不是问题，但通常情况并非如此。
“近年来，作为西门子和其他公司深入研究的主题，自主机器人需要 less 和较少的直接指导，”Orchard 继续说道。 “他们有远见。他们可以自己和一起弄清楚该做什么。”
蒙特利尔大学研究主席兼副教授 Tsz Ho Kwok 表示，除了更好的机器人，增材制造还可以满足定制自动化的一些需求-位于康科迪亚大学的机械、工业和航空航天工程系。
4D 打印初具规模
Alastair Orchard，Siemens Digital Industries 数字企业副总裁展望未来，四维打印—— Kwok 说，又名生物打印或形状变形系统——将允许制造商在过程的最后确定最终形状。额外的维度是时间。使用智能材料并在最后添加另一个步骤，3D 打印结构将 int 转换为o 随着时间的推移，随着环境刺激（如热、光或热水）的输入而形成不同的形状。
这可以加快生产速度，因为制造从 2D 的几层开始，然后转换为 3D，Kwok 说。他解释说，这种方法在运输过程中节省了货物空间，因为组件和最终产品可以在转换前以紧凑的形状存储。成品质量更好，因为 3D 打印中的阶梯效应被最小化了。应用包括航空航天、汽车、电子、时尚和机械。
“我们试图推迟最终定型阶段，”Kwok 说。 “直到最后一步才最终确定形状。我们可能会在客户来时形成最终形状。如果我们在工厂进行，我们会使用软体机器人来应对定制的变化。”
定制
Orchard 确定了定制的三个级别，难度越来越大。最简单的是替代将产品的一种属性与另一种属性进行对比，特别是颜色等对产品制造方式没有影响的特性。
“如果您制造的是配方产品，除了您告诉选择一种材料而不是另一种材料的配料操作，”Orchard 说。 “如果你有一个组装好的产品，你可以将蓝色组件换成相同的绿色组件。这对操作本身没有影响，因为机器除了选择蓝色的东西而不是绿色的东西之外没有做任何不同的事情。”
其他轻松获胜涉及最后阶段的自定义，例如打印客户的姓名他补充说，在一个包装上，或者稍微困难一点，在一个包装中创建定制的商品组合，例如剃须刀、剃须膏和除臭剂。
“由于商品的随机性任务，任务必须在专用仓库中手动执行，”Orchard 说。 “随着服务的增长Orchard 解释说，第二个困难阶段是调整整体流程中的操作，例如粘上一个组件而不是焊接。 “这需要将这两个东西连接在一起的机器以完全不同的方式运行，”他说。
“同样，这就是机器人的用武之地。它们非常适合灵活地适应个人变化操作，”他继续说道。 “它们几乎可以以任何方式移动，这取决于它们有多少轴。我们现在拥有九轴机器人，它们几乎可以以任何方式进行关节活动，并且可以做人类可以做的任何事情。机器人确实是为生产流程中的单个操作增加灵活性的完美方式。”
定制的第三个层次是修改整个生产体验，就像在西门子的安贝格电子厂所做的那样(EWA) 在德国。 “根据 Orchard 的说法，传统上这是一种高度侵入性的修改。 “大多数工厂都有一个硬编码的顺序，有人按下一个按钮，工厂就会经过 10 个步骤来制造这种产品。”
灵活性的提高使制造商对客户的响应速度更快，这使得Orchard 说，更容易满足欧盟关于生产和生产后二氧化碳排放的工业排放指令 (IED)。例如，不是一家消费品包装公司在不同国家生产产品——在法国生产液体肥皂，在德国生产洗发水，在波兰生产洗手液——然后将产品运往欧洲各地，公司可以重新设计每个现有的工厂来生产多种产品，从而减少运输。
“对于一家公司来说，其 91% 的二氧化碳是在制造后产生的，”Orchard 说。 “他们别无选择，只能投资在这些灵活的工厂中。”
Alastair Orchard 讨论弥合制造能力所在与需求所在之间的差距。增材制造的作用
增材制造可以满足一些Kwok 表示，定制自动化的需求。
“这不像‘我有一台 3D 打印机’那么简单，”他补充道。 “挑战在于将 3D 打印迁移到其他流程。”
在许多情况下，制造业客户强烈希望渐进式变革，而不是彻底改造。 “如果我们改变某些东西，总会有风险，”郭说。 “你不知道市场会如何反应。您不知道这是否是您将永远保留的功能。您想要测试该功能，看看它是否会带来好处。制造商说，‘我们仍然需要确保这是我们客户需要的东西。’归根结底，我们总是希望逐渐改变。”
一开始，最终客户甚至可能不知道他们想要什么。 Kwok 说，在他们的第一个需求得到满足后，客户通常会意识到他们还想要什么。
费用是一项重大挑战，也是低成本、批量生产商品的限制因素。 “我们非常了解定制，”Kwok 说。 “但由于定制成本非常高，它只会用于高端应用，”他继续说道。 “我们还没有实现大规模定制。如果我们能够实现大规模定制的自动化，使用相同的技术而无需更改任何东西，那么每个人都将能够享受到这种好处。”
迎接挑战
郭慈浩，研究主席兼副教授在康考迪亚大学机械、工业和航空航天工程系工作时，Kwok 确定了其他几个挑战，包括：
满足日益多样化的客户需求；
开发便携且高效的扫描技术；
设计自由形式的形状而不是固定的几何形状；
快速满足这些需求。
Kwok 的 Concordia 研究团队开发了一种定制工具 DesignForFab，据说可以将设计时间从几天缩短到仅五分钟。更重要的是，根据 Kwok 的说法，后者可以由一名工程专业的学生来实现，而不是需要一位经验丰富的设计师来五分钟。一个要求是参考模型由高质量网格表示。
大规模定制不仅仅是一回事，Kwok 指出。他解释说，这不仅是制造商的问题，还涉及客户、扫描、计算机化、可视化和计算机图形.它需要规划、管理、工程、功能，然后是自动化和经济学。此外，Kwok 强调，“扫描技术需要便携且高效。”
柔性工厂
理想的最终状态是将航空航天制造的柔性特性与Orchard 认为，汽车制造的效率。
“汽车工厂非常高效，但不灵活，”Orchard 说。 “它不能从汽车转向卡车再转向个人踏板车。建造这样的工厂需要花费数亿美元，而且你必须确定能够年复一年地制造这样的汽车，以偿还对工厂的投资。如果你的工厂还清一半的钱，但没人再要你的车了，因为他们想要一辆滑板车，你可能会破产。”
与此同时，飞机/航空航天工厂是高度定制化的，但不是作为效率古代，果园说。 “每一方都带着恐惧看着对方的模型，”他说。 “但这两种类型的商业模式都需要在中间相遇。你只需要一家公司来解决这个问题。”
西门子的 EWA 工厂每月生产 100 万件（每秒一件），经过重新设计以实现第三级定制。截至 2010 年，工厂的自动化水平从 25% 增加了两倍，达到 75%。该公司声称，生产率提高了 1,400%，生产质量现在达到 99.9988%。
工厂的工人和机器人制造了 9,800 个开关装置、可编程逻辑控制器 (PLC) 和人机界面 (HMI)在一套设备上，Orchard 说。 Orchard 指出，这些不同系列的产品传统上不是在同一条生产线上生产的，甚至不是在同一家工厂生产的。
这种多样性是可能的，因为它不是按顺序从一个站点到另一个站点进行的就像在汽车工厂中一样，根据当时可用的规格和设备，每种产品在工厂中都有一段独特的旅程。 Orchard 说，该流程的设计使得每件产品都可以在制造流程的每一步查询工厂内的站点。
例如，液体产品告诉系统它需要在特定的时间混合温度和数量促使可用的、合格的工业搅拌机基本上举手并注意它们是打开的。自动导引车 (AGV) 将产品运送到正确的站点。
“工厂不是为生产这种产品而设计的，”Orchard 说。 “产品经过精心设计，可以利用灵活的工厂自行制造。”
根据 Orchard 的说法，美国在这波新的定制浪潮中比欧洲处于更有利的位置。 “在过去的几年里，欧洲工厂通过高度自动化将自己逼入绝境。进程。他们非常有效率。但是给这些工厂注入灵活性是非常困难的。在美国，许多工厂不是在 1950 年代建造的，而是在 1850 年代建造的。这提供了一个很好的机会，有点像从未有过固定电话网络而直接使用移动网络的非洲国家。”
展望未来，机器人可以发挥更大的作用。
“在我们实验室的极端情况下，如果你给机器人一个 CAD 文件，它会自行解决如何移动以完成工作，”Orchard 说。 “它有远见。它可以在 XYZ 空间中找到零件本身。一个机器人可以拿起一个零件并将其交给另一个机器人。这就是机器人技术的未来。这并不是说机器人可以实现更多的定制化，而是它在灵活性上更加自主。”
