混合自主制造涉及自动化系统，这些系统利用多种工具和技术，按需制造高质量部件。
专家们正致力于开发一套自动化工具组合，能够完成制造各类部件的全部步骤。
该方法融合多种工艺，无需人工干预，可用于制造治疗骨折患者的材料。
一位冶金工程教授撰文指出，企业已开始采用自主制造所需的相关技术。
工厂中一台机器故障即可导致其停工。生产中断每天可造成数百万美元的损失。部件故障可能使工厂、发电厂和战场装备陷入瘫痪。
为恢复运行，技术熟练的技师需动用工具包中的全部工具——机加工、弯折、焊接和表面处理，尽可能快速、准确地制作出恰好所需的零件。但存在一个具备合适技能的技术人员数量正在减少，而手工制作零件的质量又取决于制作当天工匠的技艺和状态。
人工智能机器人技师有望不久后解决这两个问题。这些系统能够进行测量；使用各类工具对零件进行成型、切割或焊接；将零件传送至专用设备；甚至采购所需材料——全部无需人工干预。这一被称为混合自主制造的工艺，涉及自动化系统，能够无缝地运用多种工具和技术，在需要之处、需要之时制造高质量部件。
我是一名冶金工程教授。我和同事们设计制造材料和部件的配方，使其具备恰到好处的内部结构，从而获得强度和抗断裂性等性能。通过与俄亥俄州立大学及其他高校同事组成的网络，我一直在制定计划，以期催生这些自主工匠。
物品是如何制造的
部件要么是批量生产的，要么是定制制造的。
人们日常接触的大多数物品都是批量生产的。质量保障依靠成熟的工艺，即通过对大量零件进行测试和监控，并确保每次的加工过程完全一致。
定制制造——即按需制造部件——往往必不可少，有时是为了符合患者特定的解剖结构，或是为了替换已锻造且不再生产的飞机起落架。金属零件的制造工艺——材料去除、沉积、变形、相变、检测——均可使用小型工具、以渐进式操作完成，而非批量生产中通常使用的大型工具和模具所进行的整体式加工。
自动化长期以来一直是批量生产的一部分，其中包括在汽车装配线上搬运零件并进行焊接的精密机器人。增材制造（通常称为3D打印）正越来越多地用于多种材料的部件制造。
目前正在研发的有机器人锻造师——即能够通过锤击将金属零件锻打成型，而非通过切割、堆积或模压成型的机器人。
自动化定制——并非自相矛盾
为实现定制制造的自动化，我和同事们正在开发一套自动化工具组合，能够在无人工干预的情况下，通过多种工艺完成制造各类部件的全部步骤。传感器也将是混合自主制造的核心，用于控制工艺并保持和保障质量。
此类自主制造系统将做出制造具备合适强度、尺寸和表面光洁度的部件所需的无数决策。人工智能将用于处理材料、机器设置和工艺顺序方面的海量选择。这些自主制造系统不会寻找一种批量生产配方并永不偏离，而是会从极为庞大的可能配方集合中进行选择来制造零件，并具备智能以确保所选路径能生产出具有恰当材料性能的部件。
机器人既可以将小型工具定位到已加工部件上，也可以将部件从一台设备转移到另一台设备。完全自主的系统可以借助一套多功能工具制造多种产品。这些系统可以采购材料，甚至可能将工作外包给专业的切割和变形工具，正如人类工匠所做的那样。
此类系统的生产速率无法与批量生产相媲美，但由于机器人可以连续工作，其生产效率可能高于人类技师。来自传感器的数据可提供所有步骤和工艺的数字记录，包括关键温度、机器设置甚至图像。例如，这一记录可以确保材料的变形量恰当，并确保加工过程中未产生裂纹且未被掩盖，从而保障质量。
世界经济论坛在第四次工业革命方面正在开展哪些工作？
前沿技术与创新中心汇聚科学家、政策制定者和商界领袖，共同厘清新兴技术及其现实影响。
通过促进合作与实验，该中心帮助合作伙伴将研究中的创新转化为实际应用，以应对全球共同面临的挑战。
在手术室内或其附近进行制造，是混合自主制造可以实现的一个工艺示例。骨折患者接受创伤手术时，通常需要用各种形状的金属接骨板将骨骼固定在一起以促进愈合。这些接骨板通常在手术室内制作，外科医生会根据患者情况弯折接骨板，有时会以根据患者医学影像制作的3D打印模型作为模具，使金属贴合其上进行弯折。
手工弯折既缓慢又不精确，若在错误位置施加应力，还可能导致接骨板断裂。机器人技师可以在手术前完成接骨板的切割、弯折和精加工。如果患者在医院的时间更短，其治疗效果更好，费用也更省。
通往机器人工匠之路
众多企业正在展示自主制造的发展方向，其中包括三家获得风险投资的初创企业。FormLogic正在开发自动化的高质量机械车间。Path Robotics正在将焊工的技能植入机器人。而Machina Labs则致力于打造机器人锻造师。其他企业正在开发用于实现设计和物流自动化的系统。
混合化——即以多种工具以不同方式完成不同任务的能力——是下一步。混合自主制造的关键组成部分现已存在，全自主系统可能在十年内普及。采用这一定制制造方法的企业，将需要依靠新一代具备整合这些技术技能的学生。
拟议中的投资见于《美国创新与竞争法案》已由参议院于2021年6月8日通过，以及拜登政府提议的《美国就业计划》中的投资，均可支持这类先进制造技术的开发。用于先进制造技术及相关技能基础开发的资金，可以提升美国制造业的竞争力。
