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3D打印技术已经掀起制造业供应链的变革浪潮?

2017/12/19    来源:e-works    作者:e-works  田耘      
关键字:3D打印  供应链变革  
虽然3D打印技术在制造业已有诸多的应用,但是这种影响力相对于整个制造业来说还很小,目前主要集中在航空航天、汽车以及医疗等小规模高端的定制化产品领域。
    在制造行业,企业之间的竞争更多的是供应链之间的竞争。谁能更好地满足消费需求,带来更好的消费体验,谁就能在市场竞争中取得优势。
 
    传统的供应链模式,企业需要从外部供应商购买原材料,然后在特定的工厂集中进行大批量生产,再通过仓储以及分销网络配送到客户手中。企业不仅需要投入大量的资金用于厂房建设、设备购买以及人员配置,还使得整个供应链变得复杂冗长,给企业管理的带来了巨大挑战。
供应链的网链结构模型
图1 供应链的网链结构模型
 
    这几年3D打印技术逐渐在制造行业兴起,与传统的切削加工“做减法”不同,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的增材制造技术。相比于传统的生产工艺,具有以下有点:
  •     产品多样化且不增加成本;
  •     无须组装、即时交付;
  •     设计空间无限,可以做很复杂的结构;
  •     不占空间、便携制造;
  •     材料无限组合,减少废弃副产品;
  •     精确的实体复制。
 
    鉴于3D打印的这些优点,很多企业已经开始尝试应用此项技术,通过改变传统的生产制造模式,来优化企业的订单管理、生产制造以及物流配送等环节,从而提升整个企业的供应链管理水平。
 
    1.在供应链订单管理环节
 
    一般来说,企业所有的供应链活动都是围绕订单履行展开的,客户订单的准确性将直接影响企业的运营成本和客户满意度,重要性毋庸置疑。3D打印技术的应用,可以改变传统的订单收集模式,使定制化成为可能。一方面,3D打印带来的原料供应以及生产工艺变革,缩短了订单提前期,企业更加容易面对这种市场的不确定性,不需要对未来做较长时间的销售预测;另外一方面,3D打印使用户参与产品设计成为可能,增加了最终用户和制造企业的互动,使订单的类型和数量需求更加准确,有效遏制供应链“牛鞭效应”带来的不利影响。
 
    美国Shapeways公司位于纽约的未来工厂拥有50台工业级3D打印机,通过Facebook和Twitter等社会媒体收集需求,同时接受客户的各种产品的三维设计方案,在数天内完成订单,然后寄送给客户。Make Time 的商业模式与滴滴打车类似,都是解决用户与服务承接方之间的信息不对称问题,用户在线上传所需要生产的产品设计图纸,MakeTime自动查找到合适的接单工厂,并进行零件生产和交付。
 
    2.供应链的生产制造环节
 
    3D打印能够促进成本、质量以及生产周期的优化,特别是在离散制造行业,可以大大简化复杂的零部件供应环节。3D打印使用的原材料种类相对较少,许多零部件被几种基本的材料代替,供应商相对固定,原材料的品质和交期管控相对容易。相比之下,用传统的注塑成型等工艺来生产零部件不但需要开发额外的工具和模具,而且会造成大量的材料浪费和库存堆积。
 
    3D打印适合一些小规模制造,尤其是高端的定制化产品,比如汽车以及飞机零部件制造。美国戴勒姆(Daimler)利用3D打印的汽车零部件已经接近1000个,其中普通零部件780个,备用零部件150个。空客公司利用3D打印技术,成功完成了1000多个飞机零部件的制造,并且全部成功应用在A350XWB这款机型上。
3D打印汽车零部件
图2 3D打印汽车零部件(图片来源于网络)
 
    3.供应链物流配送环节
 
    传统的产品供应链分销环节,制造端通常远离消费市场,需要构建CDC(central distribution center,中央配送中心 )和RDC(regional distribution center,区域配送中心)进行配送,不仅投资成本大,运距高,日常运营也比较复杂。由于3D打印可以采用微型工厂的模式,使得在产品消费地周边布局生产成为可能,最大限度地减少长途运输的成本,缩短了供应链的长度。
 
    美国Local Motors公司是一家自主和开源车辆制造商,通过利用3D打印技术,将车辆的生产最大程度的限制在当地的微型工厂,简化了物流配送环节,以低成本高效率的满足当地需求。美国军队利用3D打印机快速制造所需的零部件,例如损坏的收音机塑料外壳,可以在几个小时之内即可完成。而如果按照传统方式,将需求反馈给千里之外的供应站,再将零件运输到战区当中,则需要几天时间,甚至是更长的时间。
 
    虽然3D打印技术在制造业已有诸多的应用,部分产品的供应链环节确实得到了优化,但是这种影响力相对于整个制造业来说还很小,目前主要集中在航空航天、汽车以及医疗等小规模高端的定制化产品领域。从整个大的应用市场来讲,3D打印的还处于从设计环节的原型制作到定制化工具的生产制造的过渡阶段,要实现批量生产零部件尚有一段距离。
 
    3D打印技术如果需要在制造业普及开来,实现大规模生产产品,就必须克服以下限制。
  •     应用技术难度高;   
  •     使用成本高;   
  •     打印的材料比较单一;
  •     产品性能的存在诸多不足。
 
    在e-works看来,目前3D打印的应用程度还不足以带来制造业供应链的变革,但是它作为一项新的增材制造技术,以其高度的加工制造柔性与广泛的材料适用性,可作为传统生产工艺的补充,为多品种、小批量以及个性化的生产模式的实现带来了诸多可能。同时,它降低了成本,提高了交货速率,为客户带来更高的服务体验。相信随着技术的不断发展,3D打印的诸多限制将被克服,会越来越多的介入制造业供应链环节,必将会引领供应链的新一轮变革。
责任编辑:田耘
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