3D打印分布式智能制造模式分析

劉小榮

摘? ? 要：對于工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)來說，自動(dòng)化生產(chǎn)模式未來會(huì)逐漸被智能制造模式所取代，而3D打印分布式智能制造模式能夠有效實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級?；诖?，本文首先闡述3D打印技術(shù)工業(yè)應(yīng)用情況，分析基于3D打印智能制造升級，最后提出3D打印技術(shù)下制造企業(yè)分布式生產(chǎn)模式。

關(guān)鍵詞：3D打印;分布式;智能制造模式;狀況

1? 引言

3D打印技術(shù)在我國已經(jīng)發(fā)展了幾十年，并逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向了市場，普及率進(jìn)一步提升。3D打印技術(shù)具有民主設(shè)計(jì)、滿足個(gè)性化需求、小批量制造、精度打印等特性，對于制造企業(yè)來說，可以讓企業(yè)“設(shè)計(jì)師為核心”理念逐漸轉(zhuǎn)向“以客戶導(dǎo)向?yàn)楹诵摹狈较蜣D(zhuǎn)變，大規(guī)模集中制造模式會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向單件、小批量制造模式發(fā)展。由此可見，將3D打印技術(shù)和生產(chǎn)制造業(yè)結(jié)合，可以推動(dòng)制造企業(yè)升級和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)3D打印分布式智能制造模式。

2? 3D打印技術(shù)工業(yè)應(yīng)用概述

2.1? 3D打印技術(shù)相關(guān)闡述

3D打印作為一種增材制造的先進(jìn)工藝技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域、消費(fèi)行業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，部分應(yīng)用3D打印技術(shù)的企業(yè)已經(jīng)在行業(yè)市場中取得了領(lǐng)先地位。據(jù)不完全調(diào)查顯示，在1988年到2010年間，全球3D打印產(chǎn)業(yè)年增長速度穩(wěn)定在25%左右，預(yù)計(jì)到2020年國際規(guī)模將達(dá)到百億美元。再加上物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的支持，可以進(jìn)一步創(chuàng)新生產(chǎn)管理模式，開發(fā)出更能夠滿足消費(fèi)者需求、以客戶為導(dǎo)向的3D打印分布式智能制造模式。

2.2? 3D打印技術(shù)工業(yè)應(yīng)用

在工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，利用云計(jì)算搜集大數(shù)據(jù)資源，依托于云計(jì)算的分布式處理形式，挖掘海量有效的數(shù)據(jù)信息。物聯(lián)網(wǎng)可以通過傳感器等采集設(shè)備信息，云計(jì)算對這些數(shù)據(jù)處理后，即可獲得生產(chǎn)所需大數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中，物-物、人-物連接，提升了工業(yè)生產(chǎn)控制與管理。還可以借助公共服務(wù)平臺(tái)，對云智能中樞大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)掌握市場需求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品評價(jià)、產(chǎn)品銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)企業(yè)和市場群眾交流，第一時(shí)間掌握市場個(gè)性化需求。

而以上所有技術(shù)的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)分布式制造模式，通過不同生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)力、不同領(lǐng)域制造商構(gòu)建合作關(guān)系，從而快速響應(yīng)市場需求針對性提供產(chǎn)品、服務(wù)。3D打印分布式智能制造模式，可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化制造、小批量制造、精準(zhǔn)制造，優(yōu)化3D打印各行業(yè)資源配置、提升設(shè)備利用率、實(shí)現(xiàn)制造服務(wù)和個(gè)性化定制。如3D Systems就是通過分布式制造模式，有社區(qū)為單元共用一臺(tái)3D打印機(jī)，對企業(yè)內(nèi)部資源進(jìn)行優(yōu)化，保證了設(shè)備利用率，在多年中取得了良好的經(jīng)營業(yè)績。

3? 基于3D打印的智能制造升級

3.1? 社會(huì)制造模式

在新技術(shù)不斷發(fā)展背景下，3D打印、軟件技術(shù)發(fā)展尤為迅速，人們也進(jìn)入到了社會(huì)制造時(shí)代。生產(chǎn)企業(yè)通過利用云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與管理創(chuàng)新，及時(shí)為市場提供個(gè)性化產(chǎn)品。企業(yè)通過大數(shù)據(jù)獲得市場信息，采用眾包方式獲取網(wǎng)民參與產(chǎn)品創(chuàng)新，消費(fèi)者通過搜索方式獲得材料以及3D打印企業(yè)，通過眾包方式將產(chǎn)品制造業(yè)務(wù)外包給3D打印企業(yè)，并將個(gè)人需求告知企業(yè)，企業(yè)自主制定生產(chǎn)方案，3D打印后的產(chǎn)品直接配送給消費(fèi)者。Shapeways公司就是采用了該模式。

3.2? 消費(fèi)者為導(dǎo)向的民主設(shè)計(jì)模式

在3D打印分布式智能制造模式下，可以通過網(wǎng)絡(luò)公共平臺(tái)，集中網(wǎng)民的需求，設(shè)計(jì)人員與網(wǎng)民共同設(shè)計(jì)符合客戶需求的產(chǎn)品，構(gòu)建以“消費(fèi)者為導(dǎo)向”的民主設(shè)計(jì)方案。如Quirky公司就是采用了該模式，并且在實(shí)踐當(dāng)中獲得了高額的效益。

3.3? 群眾參與產(chǎn)品制造的全價(jià)值鏈模式

重新創(chuàng)造3D打印分布式智能制造模式價(jià)值鏈，需要提升社會(huì)群眾參與產(chǎn)品制造流程，借助云平臺(tái)向客戶提供價(jià)值鏈解決方案，通過大數(shù)據(jù)信息分析、公共服務(wù)功能等。企業(yè)第一時(shí)間將市場需求和3D打印領(lǐng)域有機(jī)結(jié)合，采用搜索、眾包形式讓群眾參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、監(jiān)督、評價(jià)過程，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化、個(gè)性化生產(chǎn)-消費(fèi)模式。樹立改進(jìn)Pareto目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)盈利最大化、消費(fèi)者利益最大化的目標(biāo)。3D Systems公司采用該模式，并針對社會(huì)群體專門構(gòu)建了參與平臺(tái)。

4? 3D打印技術(shù)下的制造企業(yè)分布式生產(chǎn)模式

4.1? 傳統(tǒng)集中智能制造參照模式

該模式是將云計(jì)算技術(shù)嵌入到集中制造體系當(dāng)中，其主要的功能就是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)規(guī)模集中制造的智能化升級，企業(yè)可以借助云智能平臺(tái)將生產(chǎn)資源整合，從而推出符合市場需求的產(chǎn)品，提升企業(yè)經(jīng)營效率、市場競爭力。如航天科工集團(tuán)就是采用了該模式，將現(xiàn)有資源進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化、縮短了復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)周期，加強(qiáng)了制造資源和制造能力的有機(jī)整合，降低了產(chǎn)品制造成本。廣東東莞地區(qū)利用了該模式加強(qiáng)了產(chǎn)業(yè)集群中小企業(yè)間的協(xié)作，解決了過去中小企缺乏聯(lián)系、信息共享度不高問題，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，將整個(gè)產(chǎn)業(yè)集群的資源進(jìn)行整合和利用。

但是該模式存在著一定缺陷，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)依然是以企業(yè)為中心，難以精準(zhǔn)掌握消費(fèi)者需求。采用系統(tǒng)化產(chǎn)品物流與倉儲(chǔ)設(shè)施，要將產(chǎn)品生產(chǎn)完畢后傳輸?shù)礁鞯?，消耗了大量人力資源、財(cái)力資源。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、消費(fèi)等多個(gè)環(huán)節(jié)企業(yè)與客戶交互無足輕重，消費(fèi)者依然要被動(dòng)接受產(chǎn)品，無法滿足消費(fèi)者個(gè)人需求。

4.2? 基于全價(jià)值鏈下的智能制造模式

通過對現(xiàn)有智能制造模式進(jìn)一步創(chuàng)新、改進(jìn)，貫徹全價(jià)值鏈的經(jīng)營理念和方法。采用3D打印分布式制造形式替代大規(guī)模制造形式，系統(tǒng)化物流轉(zhuǎn)變?yōu)椤白詈蟆碑a(chǎn)品物流。傳統(tǒng)零部件供應(yīng)企業(yè)、庫存等在此模式下都會(huì)消失，通過搜索、眾包方式讓社會(huì)群眾參與到企業(yè)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品創(chuàng)新當(dāng)中，滿足市場個(gè)性化需求。相比傳統(tǒng)集中智能制造模式來說，該模式通過應(yīng)用3D打印技術(shù)，降低了小批量產(chǎn)品的制造成本。通過群眾參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，共同設(shè)計(jì)出符合市場需求的產(chǎn)品，有效銜接了市場需求和企業(yè)制造能力。再者，分布式制造模式，能夠解決3D打印技術(shù)現(xiàn)有的缺陷，如難以批量生產(chǎn)、打印速度慢等。

4.3? 基于跨界平臺(tái)服務(wù)的制造模式

在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)不斷發(fā)展，在各個(gè)行業(yè)中的普及率不斷提升，除了拓寬了企業(yè)的經(jīng)營業(yè)務(wù)范圍，同時(shí)也讓企業(yè)間的邊界變得愈加模糊，而這種發(fā)展態(tài)勢最終會(huì)影響企業(yè)的制造模式，甚至?xí)苿?dòng)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、企業(yè)文化創(chuàng)新與發(fā)展。在此背景下，為企業(yè)管理者提供了更多跨平臺(tái)合作的機(jī)會(huì)。因此，可以對全價(jià)值鏈的智能制造模式進(jìn)一步改進(jìn)，提出基于跨界平臺(tái)的智能制造模式。該模式相比全價(jià)值鏈模式具有的優(yōu)勢包括：（1）企業(yè)“管理決策中心為核心”理念逐漸轉(zhuǎn)向“虛擬控制決策為核心”方向發(fā)展;（2）C2B價(jià)值鏈模型會(huì)逐漸被兩面市場模型C2B2C所取代;（3）工商一體化產(chǎn)品自制逐漸轉(zhuǎn)向外包產(chǎn)品制造服務(wù)方向發(fā)展。

在該模式下，大中型企業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向平臺(tái)虛擬型企業(yè)方向發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)經(jīng)營，否則會(huì)因?yàn)殡y以定位業(yè)務(wù)市場、難以確定消費(fèi)者目標(biāo)和競爭者而提升經(jīng)營難度。中小企業(yè)可以利用經(jīng)營靈活的優(yōu)勢，通過開放式智能平臺(tái)開啟經(jīng)營模式，降低和同行企業(yè)競爭門檻，在機(jī)遇中尋求發(fā)展。

5? 結(jié)束語

綜上所述，在3D打印技術(shù)飛速發(fā)展背景下，需要企業(yè)管理者清楚認(rèn)識(shí)到3D打印分布式智能制造模式核心要素，不斷對現(xiàn)有的制造模式進(jìn)行創(chuàng)新，逐漸轉(zhuǎn)向全價(jià)值鏈、跨平臺(tái)服務(wù)模式發(fā)展，促進(jìn)我國制造產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新、升級，為推動(dòng)行業(yè)發(fā)展提供更多的助力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孟炯，郭春霞.3D打印分布式智能制造模式創(chuàng)新[J].軟科學(xué)， 2017（1）：633～635.

[2] 趙志宇，孫北寧，梅志春. 3D打印電力行業(yè)分布式智造[J].電子技術(shù)與軟件工程， 2016（1）：166～167.

[3] 吳瑤.3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新模式研究[D].

[4] 馬思超.從分布式計(jì)算到分布式制造：3D打印模式帶來的制造業(yè)革命[J]. 新材料產(chǎn)業(yè)，2013（2）：48～50.