分析:3D打印將是下一場制造業的顛覆式革命

論文類別:計算機論文 > 互聯網研究論文
論文標簽:制造業經濟論文 中國制造經濟論文
上傳時間:2015/11/17 6:35:00

  (免費論文下載中心訊)2014年初PwC公司進行的相關調查已預示革命的到來,參加調查的100多家制造企業中,有11%已經大規模采用3D打印技術生產配件或產品。根據蓋特納(Gartner)公司的分析,當一種技術的采用比例達到20%時,它就已經成為主流。  

  如今許多企業開始利用3D打印技術提高生產力,其中有著幾個業界巨頭的身影:通用電氣(GE)用3D打印制造噴氣式引擎、醫療器材和家用電器零件,洛克希德·馬丁(Lockheed Martin)和波音(Boeing)將其用於航空航天與國防,極光飛行科學公司(Aurora Flight Sciences)運用3D打印制造無人飛行器,隱適美(Invisalign)用於口腔設備生產,谷歌用其制造消費性電子產品,荷蘭公司LUXeXcel將其用於LED燈透鏡。有鑒於此,麥肯錫最近發布報告稱,3D打印“即將從狹窄的利基市場冉冉上升,在越來越多的方面成為傳統的一個可行替代選項”。2014年工業級3D打印機在美國的銷量已達到工業自動化機器總銷量的三分之一。部分預測顯示,該比例到2020年會上漲到42%。 

  踟躕不前者終將被3D打印的顯著經濟效益打動。雖然運用新方法和新材料往往使得商品直接成本升高,但技術(additive manufacturing)帶來的高度靈活性可以讓總成本降低。

分析:3D打印将是下一场制造业的颠覆式革命

  革命性轉變已然發端,管理者須關註三個層面的戰略性問題:

  其一,實體產品銷售方須探尋產品改進之法,若不思進取,改進產品的便是競爭對手。將電子“藍圖”下載到打印機,層層打印出成品,這種制造方法不僅為客戶定制提供了無限可能,也為更加復雜精細的設計提供了空間。  

  其二,工業企業必須重新審視公司運營。產品和原件如何、何時、在何處制造?建制怎樣的供應鏈網絡最理想?怎樣結合新舊生產流程?增材制造帶來了無數新的選項。  

  其三,以3D打印這一新現實為中心開始形成一整套商業生態系統,領導者須考慮這一圖景的戰略內涵。不少人看到3D打印有潛力將龐大制造業分裂為不計其數的小“制造者”,但這樣的預見使他們忽略了另一種更必然、更重要的發展——要讓設計師、制造者和貨物運輸方的活動相互融合銜接,必須建立電子平臺。平臺運營之初便可實現“即時設計,即時制造”,亦可讓人們得以分享並便捷地下載設計師作品。用不了多久,平臺就會響應需求的變化,配置上打印機操作和質量管理,並對打印機網絡進行實時優化,以及提供產能交換等各項功能。平臺提供方若能制定標準,提供一個讓這套復雜生態系統得以回應市場需求的環境,那麽將會大獲成功。這樣的平臺崛起會影響到所有企業。業內元老與行業新秀之間將會展開明爭暗鬥,爭奪3D打印這一新技術創造出的巨大價值。 

  增材制造的優勢

  增材制造毫無規模經濟效益可言,然而卻避免了標準化生產的劣勢——缺乏靈活性。生產出的每個組件都是獨立制造,因此增材制造具有可以為適應特殊需求,方便進行調整的特性,甚至可以說,其特性是方便改進且可適應多變的時尚潮流。與標準化制造相比,建立增材制造產品體系的初期要容易得多,因為涉及的步驟要少得多。這正是3D打印適於制作單個產品如樣機、稀有備件的原因。如今增材制造也逐漸在較大規模的生產中發揮作用。買方可選擇各種不同形狀、尺寸和顏色組合,而制造方不必為這樣的定制付出高昂成本,哪怕訂單數量達到批量生產水平也無甚損失。  

  增材制造的一大優勢在於,過去各自成型再行組裝的多個零部件如今可以做為一件產品一次性完成。舉個簡單的例子,3D打印制作的太陽鏡質地輕巧,可用不同材料制作鏡架的不同配件:鏡腿柔軟可彎折,托舉鏡片的鼻托則質地堅硬,且全然無需組裝。  

  增材制造法可用於組合元件,亦可實現精微復雜的內部構造。通用電氣航空集團(GE Aviation)轉而使用3D打印制造某些引擎的燃料噴嘴。同款的噴嘴一年要生產4.5萬余個,人們也許認為傳統制造法更適用於這種情況,但3D打印技術可以讓過去用20個零件組裝而成的噴嘴一次成型。通用集團表示,這將節約75%的制造費用。

  另一極具魅力的特點是可免除組裝工作。這使增材制造設備得到了前所未有的發展。除此之外,增材制造還可用於醫療設備、交通設施、航空航天器材、測量設備和電信基礎設施等諸多高精尖領域。

  3D時代新戰略

  以上關於增材制造優勢的簡要討論表明,各大企業皆對這項技術翹首以待,而該技術又能削減倉儲、運輸和設備成本,士氣魅力倍增。顯而易見,各行各業公司管理者都應考慮自己的企業如何在上文提到的三個戰略層面進行調適。  

  產品的重新設計。產品戰略回答的是商業最基本問題“我們賣什麽”。企業須設想如何在增材制造時代更好地服務客戶。有哪些以前無法實現的設計和特色如今成為可能?制約因素和運輸造成的延遲消除後,哪些方面有了改進空間?  

  在其他領域,運用增材制造技術生產更為定制化、演進速度更快的產品,這將影響到產品營銷的方方面面。傳統制造業的升級換代是劇烈的跨越式的,並需要花費模具成本和安裝時間,而3D打印的產品升級換代則是通過打印技術的逐漸變化是漸進式升級。如果產品升級換代的方式發生了轉變,那麽產品換代的概念也將隨之改變,那麽新產上市前的宣傳攻勢自然會發生改變。想象一下,在不久的將來,增材制造技術利用基於雲端的人工智能進一步發展,無須改換設備便可修改或增加產品。產品戰略如產品組合與設計將可實現實時修改。變化如此之快,品牌承諾的核心新優勢又該如何確定?市場營銷部門如何在不減少銷量的同時避免品牌走偏?  

  運營的重新優化。運營戰略囊括了關於公司如何購買、制造、運輸和銷售商品全程的所有問題。有了增材制造,答案將大不相同。目標始終是提高運營效率,但實現的途徑有很多種。如今考慮使用增材制造技術的公司大半在為更換3D打印設備的時機和能夠減少直接成本的設計方案做著錙銖必較的財務分析。倘若這些公司能拓寬分析視野,想想總的制造成本和總開銷,就會有更多收獲。  

  省去組裝步驟能省下多少錢?按需生產,又能省去倉儲費用?變更銷售渠道,比如通過能讓客戶指定各種產品配置的界面直接進行銷售,能省下多少渠道費用?當今新舊制造方法共存,制造方有許多選擇,必須有所取舍,決定從何種元件或產品入手以何種順序轉向增材制造。 

  設施選址方面也會產生其他問題。應當靠近哪些客戶?與客戶的適宜距離?如何像制造產品一樣便捷地運輸高度定制化產品?打印應當集中在廠房進行,還是分散至經銷商、零售店、移動銷售點乃至客戶所在地的各個打印機?或許這些地點都可以。以上問題的答案會隨著匯率、人工費用、打印效率及能力、材料成本、能源成本和運輸成本上的變化而隨時變化。  

  產品或部件運輸距離短,不僅節省資金,也能節約時間。如果你曾被迫將自己的車留在汽修店等待配件,你就能理解這一點。在汽車制造商中,寶馬和本田率先使用增材制造在工廠和經銷店加工工程設備和汽車配件,特別是在新金屬、復合塑料和碳纖維材料可用作打印材料後,許多設備及配件皆可通過3D打印制造。許多行業分銷商都在留意,迫切希望幫助商務客戶將這種新的效率轉為資本。

  的確,高度集成的增材制造有著如此之多的潛在優勢,也許業務流程管理將成為最重要的相關能力。一些精於此道的公司會建立專用協調系統,保住自身競爭優勢。其他公司會在調整適應的同時,盡力完善大型軟件公司制作的標準流程套組。  

  生態系統的重新配置。最後是企業在何處、如何適應更廣大商業生態環境的問題。管理者在這個層面面對著“我們是誰”和“我們需要具備什麽素質來成為自己”的謎題。有了增材制造,企業可擁有能制造多種產品的打印機,亦可將閑置生產力轉讓給其他生產不同產品的公司,在這種情況下,以上兩個問題的答案越發不清晰。設想你的廠房配備了多臺打印機,今天生產汽車零部件,明天生產軍事裝備,後天生產玩具,那麽你究竟屬於哪個行業?傳統的行業邊界會變得模糊。管理者需對企業定位保有清晰的認識,並以此為基礎做出資產投資或放棄的決定。  

  或許管理者會發現自己的組織正朝著截然不同的方向演進。企業一旦脫離標準化制造業那種繁雜後勤需求的束縛,就不得不重新審視自身生產力和其他資產的價值,重新思考自身價值如何與其他企業的價值相互補益或相互競爭。

  得平臺者得天下

  在已然成型的新型商業生態系統中占得一席之地,將來必能掌握核心控制力。eBay、IBM、歐特克(Autodesk)、PTC、Materialise、Stratasys和3D Systems公司,這些增材制造業的最大玩家的管理團隊都深諳這一點。它們爭相研發互聯平臺,因為它們知道,平臺提供方這一角色是自己所能角逐的最大戰略目標,花落誰家還未可知。  

  互聯平臺是21世紀高度電子化市場的顯著特征,增材制造市場也不例外。平臺所有者較為強勢,因為產品本身會隨著時間而變得不那麽重要。已有一些公司開始著手搭建契約性質的“打印機農場”,這會促使按需制造產品的有效商業化。就連對於可打印商品最具價值的設計也不能例外,因為設計稿是純電子版,易於分享,而且3D掃描設施將能夠掃描產品獲取其設計信息。  

  在這個平臺上,有產品正在生產,有儲存的藍圖在不斷改進,原材料供應通過平臺追蹤和購買,客戶通過平臺下達訂單——平臺存續對身在其中的每個人而言都利害攸關。這個電子生態系統的管控方則坐享其成,在海量交易中收集有價值的信息並進行銷售。他們可以將工作外包給可信賴的團體,或是適時指派給內部人員。他們將在世界各地做打印機生產力和產品設計的交易,通過控制或重新定向“交易流”來影響價格。他們會像商品套利者一樣,利用自己單方面從平臺上數百萬宗交易中得來的信息資助貿易,或是低價買入再高價賣出。  

  那麽從本質上講,依托打印機的制造資產所有者將與信息所有者展開競爭,爭奪這一商業生態系統產生的利潤。權力會在極短時間內從制造方轉移到設立品牌平臺、制定通用標準以協調和支持系統的大型系統整合方。整合方會開源並將達到較高質量水平的小企業並購或與之聯合,以此促進。小企業大概可以繼續嘗試有趣的新方式以在邊緣求生,但我們需要大型組織來對嘗試進行監督,並協助推動小企業走上可操作、可擴大的方向。

  重演因特網歷史

  看著正在演進中的增材制造革命,我們很難不聯想到另一項偉大的變革性技術——因特網。放在因特網的發展歷程中,增材制造目前尚處於1995年。那一年因特網被炒得火熱,但沒有人能預料到經濟與生活在之後10年中會因為無線網絡、智能手機和雲計算而發生了怎樣的變化。那時幾乎沒有人預料到基於網絡的人工智能和軟件系統,能夠比人類更好地運營工廠乃至城市基礎設施。  

  增材制造的發展也會帶來相似的轉變,站在未來回頭看看也許是環環相扣,但在今日尚無法估量。生產力極高的新型打印機取代高級技工,使得整個企業乃至整個制造業大國的工業生產中人工減少。在“機器組織”裏,人類的作用或許只是為打印機服務。  

  這樣的未來並不遙遠。企業一旦涉足增材制造,嘗到靈活性的甜頭,就會越走越遠。材料科學研發出更多可打印材料,更多的制造商和更多的產品必然接踵而至。Local Motors汽車公司近日宣布,他們可以在48小時內打印出一輛漂亮的跑車,包括輪胎、底盤、車身、車頂、車內座位和儀表盤,只不過還沒有動力系統。這輛跑車若裝好動力系統上市銷售,定價會在2萬美元左右。3D打印使得設備和材料的生產成本降低,傳統制造方式僅存的規模經濟優勢便隨之成為次要因素。  

  我們可以充滿信心地預測,接下來5年內會出現全自動、速度快、可大批量生產的增材制造體系,用於生產標準化配件亦可節約成本。由於增材制造體系的靈活性,多種產品的定制化、多元化將應運而生,使得傳統大規模生產產品的市場份額進一步減少。  

  英明的商業領導者不會坐看形勢自行發展。他們能夠清楚地預見到,增材制造發展下去將會改變產品的設計、制造、銷售和運輸方式。他們嘗試在重新設計制造體系的路上邁出第一步。他們正考慮著要把賭註押在這新生商業生態系統的何處。他們在制定多種分層決策,以期能在在3D打印新世界中為自己的企業錦上添花。(來源:哈佛商業評論 文/理查德·達韋尼 編選:中國電子商務研究中心)

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