在第二次工業革命的高潮期，亨利·福特（Henry Ford）將裝配線引入汽車制造中，這是一項了不起的成就。現在看來，事實并非如此。歷史學家追溯了裝配線的起源，其歷史可以追溯到公元1104年威尼斯兵工廠的建立。

盡管隨著時間的流逝，未來工廠的自動化水平越來越成為人們關注的焦點。

為了降低單價并最大程度地提高利潤，工廠自動化一直以來都在降低制造成本，消除產品質量的差異并快速批量生產商品。為此目的，工廠自動化已經取得了成功，但未來將不再是大規模生產，而將是大規模定制。也就是說，“一刀切”的所有產品，將逐漸讓位于為滿足每個消費者的特定需求而定制的產品。因此，工廠將必須變得極為靈活，同時還要在連通性和能源效率方面取得長足進步，以保持競爭力。今天的工廠自動化與個人計算機革命之前的大型計算機時代相當成熟。值得慶幸的是，許多新興的支持工廠自動化的技術正在涌現，以助推下一個“工業4.0”。

當大多數人想到工廠自動化時，他們就會想到機器人。當今工廠中發現的大多數機器人都是特制的。由于專注于生產，當代的機器人不會挑剔工作的環境，為了保護人類同事的安全，許多機器人被放在籠子后面。由于集成了廣泛的傳感器和基于人工神經網絡的智能，下一代機器人工廠的工人將擁有遠超人類的視覺功能。

來自Rethink Robotics的制造機器人Baxter是工程師為明天的工廠建造的示例。百特的起價為25,000美元，就工業制造機器人而言，其價格極為實惠。可以對這些自適應機器人進行培訓，以執行各種任務，例如機器維護，包裝/拆包，生產線裝載，甚至收拾工作，所有這些都不需要復雜的軟件重寫或硬件更換。例如，只需讓人類訓練員通過一系列所需的動作手動操縱機器人手臂，就可以將百特重新編程為執行不同的功能。換句話說，百特通過執行由動手人類老師教給他的任務來學習，而不是讓工程師進行相當于機器人手術的重新布線和內部編程的學習。

此外，下一代工廠機器人也被從籠子中解放出來，旨在與人類緊密親密合作。這些機器人正在執行繁重的重復工作，因此人類工人可以自由地專注于那些僅需要人類才能提供的靈巧性或分析能力的任務。簡而言之，我們將越來越多地看到在工廠中出現人類/機器人制造團隊。

工廠由許多不同制造商制造的機械組成。諸如可編程邏輯控制器（PLC）和分布式控制系統（DCS）之類的設備代表了工業自動化技術的最大市場領域控制這些機器。還有其他一些較小的解決方案，每個解決方案都具有自己獨特的通信協議。互操作性通常是通過使用協議轉換器來實現的，協議轉換器為工廠的生產線增加了成本和復雜性。此外，機器之間的互連需要長距離使用各種布線配置和連接器的電纜。這意味著重新配置生產線以適應設計或制造技術的變化并非易事，并且這樣做通常需要大量的停機時間。

在協議棧的下方，我們已經看到融合為基于TCP / IP的以太網作為工業互連標準。所謂的工業以太網使用與傳統以太網相同的協議，同時提供更堅固耐用的外殼和連接器，以適應工廠設置中遇到的獨特而惡劣的環境條件（例如溫度，振動，化學物質）。我們還看到更多無線解決方案的采用，因為它們不需要購買昂貴的電纜，也不需要電纜安裝和重新配置所需的勞動力。有趣的是，802.15（藍牙?，基于Zigbee的協議比802.11（WiFi）的采用率更高，因為它們傾向于低功耗。實際上，許多傳感器將通過收集周圍的RF或熱能并將其轉換為電流來供電。無線解決方案使工廠能夠即時靈活地進行配置。這是實現需要更多定制產品而又不會顯著增加成本的市場需求的關鍵要求。

到目前為止，大多數人已經接觸到3D打印機的概念，該概念使工廠能夠使用比銑床中使用的減法方法更有效的增材制造技術。盡管大多數人對3D打印機的接觸僅限于在許多家庭和制造商場所坐在桌面上的低成本塑料打印機的爆炸式增長，但工業3D打印卻要先進得多。總部位于荷蘭的研究小組TNO最近展示了一種增材制造機器，該機器使用100個平臺在轉盤上移動，以沉積各種材料，例如塑料，金屬和陶瓷，從而制成整個產品。

現在，我們經常將流水線的概念與傳送帶聯系起來，傳送帶將原材料從一個工人運送到另一個工人，直到最終產品投產為止。但是，傳送帶系統是固定的，沒有大量額外費用就無法重新配置。輸入便攜式流水線的概念，該流水線用無電池自動駕駛汽車代替傳送帶將正在進行的工作從一個工作站移到另一個工作站。機器人車輛的使用將使制造執行系統（MES）能夠在接到通知后立即重新布置虛擬裝配線，以反映公司的企業資源計劃（ERP）工具收集的實時需求。這將使適應性工廠能夠根據銷售數據精確生產市場需求，從而減少對脆弱的銷售預測的依賴。

納米技術，奇異復合材料和嵌入式MEMS技術將繼續改變工廠的面貌，以便考慮到采用新材料的建筑產品帶來的新制造技術。例如，工程師正在研究替換與當今復合材料制造相關的大型高壓釜的方法。一種有前途的解決方案是結合微波以幫助快速固化大體積或大體積的復合材料組件。微波固化還具有減少能耗和進行部分固化的優勢。這意味著裝配體的不同部分可以以不同的速率固化，從而實現了傳統高壓滅菌器無法實現的新穎裝配技術。

越來越多的制造企業認識到，提高能效是降低管理費用和提高利潤率的關鍵因素。工廠正在尋求通過采用現場可再生能源來減少對電網的依賴。在給定的地理位置上利用最豐富的可再生能源，除了被認為對環境負責外，還將越來越具有經濟意義。特斯拉所謂的Gigafactory，預計將有190萬平方英尺的空間，目前在內華達州正在建設中，由于其利用了地熱，太陽能和風能，預計產生的可再生能源將超過其運營所需的能源。

工廠的另一個巨大機遇將是采用高效電機。工廠消耗世界上產生的電能的40％以上，僅電動機就消耗了近30％。可再生能源和電池技術正在幫助解決能源方程式的供應方問題，而高效電動機則有助于解決需求部分。機器的設計必須便于對電動機進行改造，以最大程度減少與未來升級相關的成本和停機時間。

現代工廠是經過微調的系統，可以通過將原材料轉變為制成品來為我們的經濟創造價值，同時還要與法規遵從性，安全性等競爭力量相抗衡關注，質量保證和保持成本效益。因此，改變生產線并不是一件容易的事，許多工廠經理理所當然地對自己的工業自動化系統進行修補。但是，在建立制造能力障礙的成本直線下降的時代，看到啟動效應影響工廠規模制造并

非不可想象。臺式機制造市場的增長將使情況更加復雜，這將消除大型工業工廠生產低端消費品的需求。盡管從這個角度看似乎是注定要失敗，但精明的工廠經營者將看到擺脫低利潤率業務的千載難逢的機會，轉而尋求可以利用這些新興工廠自動化技術的豐厚機會。

一些技術專家設想到一個世界，在這個世界中，工廠將放棄固定的基礎設施并變得可移動，以便工廠可以搬到最便宜的原材料的位置，而不是將這些資源運到工廠，從而降低了運輸成本，成為單價方程式的一部分。在這種情況下，高度的自動化是至關重要的。由于建立工廠的成本直線下降，其他人看到了本地化工廠的復興。這些所謂的“微型工廠”可以獲取便宜的半成品，并在當地市場進行最終組裝和定制。反過來，這意味著可以減少向消費者的運輸成本，從而降低單價。在這些新的陸上工廠所服務的地區直接提供就業機會也將帶來額外的好處。

無論工廠自動化的未來如何發展，技術將繼續建立在數百年來人類驚人的創新力和創造力之上。明天的工廠無疑將變得更加強大，適應能力強，能源效率高，同時生產出具有成本效益的，高度定制化的產品，以滿足全球客戶的需求。