3D打印分布式智能制造模式分析

劉小榮

摘? ? 要：對于工業生產行業來說，自動化生產模式未來會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現企業產業升級。基于此，本文首先闡述3D打印技術工業應用情況，分析基于3D打印智能制造升級，最后提出3D打印技術下制造企業分布式生產模式。

關鍵詞：3D打印;分布式;智能制造模式;狀況

1? 引言

3D打印技術在我國已經發展了幾十年，并逐漸從實驗室走向了市場，普及率進一步提升。3D打印技術具有民主設計、滿足個性化需求、小批量制造、精度打印等特性，對于制造企業來說，可以讓企業“設計師為核心”理念逐漸轉向“以客戶導向為核心”方向轉變，大規模集中制造模式會逐漸轉向單件、小批量制造模式發展。由此可見，將3D打印技術和生產制造業結合，可以推動制造企業升級和發展，實現3D打印分布式智能制造模式。

2? 3D打印技術工業應用概述

2.1? 3D打印技術相關闡述

3D打印作為一種增材制造的先進工藝技術，在工業領域、消費行業中的應用十分廣泛，部分應用3D打印技術的企業已經在行業市場中取得了領先地位。據不完全調查顯示，在1988年到2010年間，全球3D打印產業年增長速度穩定在25%左右，預計到2020年國際規模將達到百億美元。再加上物聯網、大數據、云計算等技術的支持，可以進一步創新生產管理模式，開發出更能夠滿足消費者需求、以客戶為導向的3D打印分布式智能制造模式。

2.2? 3D打印技術工業應用

在工業應用當中，利用云計算搜集大數據資源，依托于云計算的分布式處理形式，挖掘海量有效的數據信息。物聯網可以通過傳感器等采集設備信息，云計算對這些數據處理后，即可獲得生產所需大數據，從而實現工業生產中，物-物、人-物連接，提升了工業生產控制與管理。還可以借助公共服務平臺，對云智能中樞大數據進行分析，同時掌握市場需求、產品設計、生產制造、產品評價、產品銷售等各個環節，加強企業和市場群眾交流，第一時間掌握市場個性化需求。

而以上所有技術的結合可以實現分布式制造模式，通過不同生產規模、生產力、不同領域制造商構建合作關系，從而快速響應市場需求針對性提供產品、服務。3D打印分布式智能制造模式，可以實現個性化制造、小批量制造、精準制造，優化3D打印各行業資源配置、提升設備利用率、實現制造服務和個性化定制。如3D Systems就是通過分布式制造模式，有社區為單元共用一臺3D打印機，對企業內部資源進行優化，保證了設備利用率，在多年中取得了良好的經營業績。

3? 基于3D打印的智能制造升級

3.1? 社會制造模式

在新技術不斷發展背景下，3D打印、軟件技術發展尤為迅速，人們也進入到了社會制造時代。生產企業通過利用云平臺，實現技術與管理創新，及時為市場提供個性化產品。企業通過大數據獲得市場信息，采用眾包方式獲取網民參與產品創新，消費者通過搜索方式獲得材料以及3D打印企業，通過眾包方式將產品制造業務外包給3D打印企業，并將個人需求告知企業，企業自主制定生產方案，3D打印后的產品直接配送給消費者。Shapeways公司就是采用了該模式。

3.2? 消費者為導向的民主設計模式

在3D打印分布式智能制造模式下，可以通過網絡公共平臺，集中網民的需求，設計人員與網民共同設計符合客戶需求的產品，構建以“消費者為導向”的民主設計方案。如Quirky公司就是采用了該模式，并且在實踐當中獲得了高額的效益。

3.3? 群眾參與產品制造的全價值鏈模式

重新創造3D打印分布式智能制造模式價值鏈，需要提升社會群眾參與產品制造流程，借助云平臺向客戶提供價值鏈解決方案，通過大數據信息分析、公共服務功能等。企業第一時間將市場需求和3D打印領域有機結合，采用搜索、眾包形式讓群眾參與到產品設計、制造、監督、評價過程，實現實時化、個性化生產-消費模式。樹立改進Pareto目標標準，從而實現企業盈利最大化、消費者利益最大化的目標。3D Systems公司采用該模式，并針對社會群體專門構建了參與平臺。

4? 3D打印技術下的制造企業分布式生產模式

4.1? 傳統集中智能制造參照模式

該模式是將云計算技術嵌入到集中制造體系當中，其主要的功能就是實現傳統規模集中制造的智能化升級，企業可以借助云智能平臺將生產資源整合，從而推出符合市場需求的產品，提升企業經營效率、市場競爭力。如航天科工集團就是采用了該模式，將現有資源進行了進一步優化、縮短了復雜產品開發周期，加強了制造資源和制造能力的有機整合，降低了產品制造成本。廣東東莞地區利用了該模式加強了產業集群中小企業間的協作，解決了過去中小企缺乏聯系、信息共享度不高問題，實現了產業結構升級，將整個產業集群的資源進行整合和利用。

但是該模式存在著一定缺陷，由于產品設計與開發依然是以企業為中心，難以精準掌握消費者需求。采用系統化產品物流與倉儲設施，要將產品生產完畢后傳輸到各地，消耗了大量人力資源、財力資源。在產品設計、制造、消費等多個環節企業與客戶交互無足輕重，消費者依然要被動接受產品，無法滿足消費者個人需求。

4.2? 基于全價值鏈下的智能制造模式

通過對現有智能制造模式進一步創新、改進，貫徹全價值鏈的經營理念和方法。采用3D打印分布式制造形式替代大規模制造形式，系統化物流轉變為“最后”產品物流。傳統零部件供應企業、庫存等在此模式下都會消失，通過搜索、眾包方式讓社會群眾參與到企業設計與產品創新當中，滿足市場個性化需求。相比傳統集中智能制造模式來說，該模式通過應用3D打印技術，降低了小批量產品的制造成本。通過群眾參與產品設計與生產，共同設計出符合市場需求的產品，有效銜接了市場需求和企業制造能力。再者，分布式制造模式，能夠解決3D打印技術現有的缺陷，如難以批量生產、打印速度慢等。

4.3? 基于跨界平臺服務的制造模式

在大數據、云計算、物聯網等技術不斷發展，在各個行業中的普及率不斷提升，除了拓寬了企業的經營業務范圍，同時也讓企業間的邊界變得愈加模糊，而這種發展態勢最終會影響企業的制造模式，甚至會推動企業組織結構、企業文化創新與發展。在此背景下，為企業管理者提供了更多跨平臺合作的機會。因此，可以對全價值鏈的智能制造模式進一步改進，提出基于跨界平臺的智能制造模式。該模式相比全價值鏈模式具有的優勢包括：（1）企業“管理決策中心為核心”理念逐漸轉向“虛擬控制決策為核心”方向發展;（2）C2B價值鏈模型會逐漸被兩面市場模型C2B2C所取代;（3）工商一體化產品自制逐漸轉向外包產品制造服務方向發展。

在該模式下，大中型企業逐漸轉向平臺虛擬型企業方向發展，從而實現跨行業經營，否則會因為難以定位業務市場、難以確定消費者目標和競爭者而提升經營難度。中小企業可以利用經營靈活的優勢，通過開放式智能平臺開啟經營模式，降低和同行企業競爭門檻，在機遇中尋求發展。

5? 結束語

綜上所述，在3D打印技術飛速發展背景下，需要企業管理者清楚認識到3D打印分布式智能制造模式核心要素，不斷對現有的制造模式進行創新，逐漸轉向全價值鏈、跨平臺服務模式發展，促進我國制造產業的創新、升級，為推動行業發展提供更多的助力。

參考文獻：

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

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

[3] 吳瑤.3D打印產業鏈的協同創新模式研究[D].

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