3D打印分布式智能制造模式分析
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摘 要：对于工业生产行业来说，自动化生产模式未来会逐渐被智能制造模式所取代，而3D打印分布式智能制造模式能够有效实现企业产业升级。基于此，本文首先阐述3D打印技术工业应用情况，分析基于3D打印智能制造升级，最后提出3D打印技术下制造企业分布式生产模式。
关键词：3D打印;分布式;智能制造模式;状况
1 引言
3D打印技术在我国已经发展了几十年，并逐渐从实验室走向了市场，普及率进一步提升。3D打印技术具有民主设计、满足个性化需求、小批量制造、精度打印等特性，对于制造企业来说，可以让企业“设计师为核心”理念逐渐转向“以客户导向为核心”方向转变，大规模集中制造模式会逐渐转向单件、小批量制造模式发展。由此可见，将3D打印技术和生产制造业结合，可以推动制造企业升级和发展，实现3D打印分布式智能制造模式。
2 3D打印技术工业应用概述
2.1 3D打印技术相关阐述
3D打印作为一种增材制造的先进工艺技术，在工业领域、消费行业中的应用十分广泛，部分应用3D打印技术的企业已经在行业市场中取得了领先地位。据不完全调查显示，在1988年到2010年间，全球3D打印产业年增长速度稳定在25%左右，预计到2020年国际规模将达到百亿美元。再加上物联网、大数据、云计算等技术的支持，可以进一步创新生产管理模式，开发出更能够满足消费者需求、以客户为导向的3D打印分布式智能制造模式。
2.2 3D打印技术工业应用
在工业应用当中，利用云计算搜集大数据资源，依托于云计算的分布式处理形式，挖掘海量有效的数据信息。物联网可以通过传感器等采集设备信息，云计算对这些数据处理后，即可获得生产所需大数据，从而实现工业生产中，物-物、人-物连接，提升了工业生产控制与管理。还可以借助公共服务平台，对云智能中枢大数据进行分析，同时掌握市场需求、产品设计、生产制造、产品评价、产品销售等各个环节，加强企业和市场群众交流，第一时间掌握市场个性化需求。
而以上所有技术的结合可以实现分布式制造模式，通过不同生产规模、生产力、不同领域制造商构建合作关系，从而快速响应市场需求针对性提供产品、服务。3D打印分布式智能制造模式，可以实现个性化制造、小批量制造、精准制造，优化3D打印各行业资源配置、提升设备利用率、实现制造服务和个性化定制。如3D Systems就是通过分布式制造模式，有社区为单元共用一台3D打印机，对企业内部资源进行优化，保证了设备利用率，在多年中取得了良好的经营业绩。
3 基于3D打印的智能制造升级
3.1 社会制造模式
在新技术不断发展背景下，3D打印、软件技术发展尤为迅速，人们也进入到了社会制造时代。生产企业通过利用云平台，实现技术与管理创新，及时为市场提供个性化产品。企业通过大数据获得市场信息，采用众包方式获取网民参与产品创新，消费者通过搜索方式获得材料以及3D打印企业，通过众包方式将产品制造业务外包给3D打印企业，并将个人需求告知企业，企业自主制定生产方案，3D打印后的产品直接配送给消费者。Shapeways公司就是采用了该模式。
3.2 消费者为导向的民主设计模式
在3D打印分布式智能制造模式下，可以通过网络公共平台，集中网民的需求，设计人员与网民共同设计符合客户需求的产品，构建以“消费者为导向”的民主设计方案。如Quirky公司就是采用了该模式，并且在实践当中获得了高额的效益。
3.3 群众参与产品制造的全价值链模式
重新创造3D打印分布式智能制造模式价值链，需要提升社会群众参与产品制造流程，借助云平台向客户提供价值链解决方案，通过大数据信息分析、公共服务功能等。企业第一时间将市场需求和3D打印领域有机结合，采用搜索、众包形式让群众参与到产品设计、制造、监督、评价过程，实现实时化、个性化生产-消费模式。树立改进Pareto目标标准，从而实现企业盈利最大化、消费者利益最大化的目标。3D Systems公司采用该模式，并针对社会群体专门构建了参与平台。
4 3D打印技术下的制造企业分布式生产模式
4.1 传统集中智能制造参照模式
该模式是将云计算技术嵌入到集中制造体系当中，其主要的功能就是实现传统规模集中制造的智能化升级，企业可以借助云智能平台将生产资源整合，从而推出符合市场需求的产品，提升企业经营效率、市场竞争力。如航天科工集团就是采用了该模式，将现有资源进行了进一步优化、缩短了复杂产品开发周期，加强了制造资源和制造能力的有机整合，降低了产品制造成本。广东东莞地区利用了该模式加强了产业集群中小企业间的协作，解决了过去中小企缺乏联系、信息共享度不高问题，实现了产业结构升级，将整个产业集群的资源进行整合和利用。
但是该模式存在着一定缺陷，由于产品设计与开发依然是以企业为中心，难以精准掌握消费者需求。采用系统化产品物流与仓储设施，要将产品生产完毕后传输到各地，消耗了大量人力资源、财力资源。在产品设计、制造、消费等多个环节企业与客户交互无足轻重，消费者依然要被动接受产品，无法满足消费者个人需求。
4.2 基于全价值链下的智能制造模式
通过对现有智能制造模式进一步创新、改进，贯彻全价值链的经营理念和方法。采用3D打印分布式制造形式替代大规模制造形式，系统化物流转变为“最后”产品物流。传统零部件供应企业、库存等在此模式下都会消失，通过搜索、众包方式让社会群众参与到企业设计与产品创新当中，满足市场个性化需求。相比传统集中智能制造模式来说，该模式通过应用3D打印技术，降低了小批量产品的制造成本。通过群众参与产品设计与生产，共同设计出符合市场需求的产品，有效衔接了市场需求和企业制造能力。再者，分布式制造模式，能够解决3D打印技术现有的缺陷，如难以批量生产、打印速度慢等。
4.3 基于跨界平台服务的制造模式
在大数据、云计算、物联网等技术不断发展，在各个行业中的普及率不断提升，除了拓宽了企业的经营业务范围，同时也让企业间的边界變得愈加模糊，而这种发展态势最终会影响企业的制造模式，甚至会推动企业组织结构、企业文化创新与发展。在此背景下，为企业管理者提供了更多跨平台合作的机会。因此，可以对全价值链的智能制造模式进一步改进，提出基于跨界平台的智能制造模式。该模式相比全价值链模式具有的优势包括：（1）企业“管理决策中心为核心”理念逐渐转向“虚拟控制决策为核心”方向发展;（2）C2B价值链模型会逐渐被两面市场模型C2B2C所取代;（3）工商一体化产品自制逐渐转向外包产品制造服务方向发展。
在该模式下，大中型企业逐渐转向平台虚拟型企业方向发展，从而实现跨行业经营，否则会因为难以定位业务市场、难以确定消费者目标和竞争者而提升经营难度。中小企业可以利用经营灵活的优势，通过开放式智能平台开启经营模式，降低和同行企业竞争门槛，在机遇中寻求发展。
5 结束语
综上所述，在3D打印技术飞速发展背景下，需要企业管理者清楚认识到3D打印分布式智能制造模式核心要素，不断对现有的制造模式进行创新，逐渐转向全价值链、跨平台服务模式发展，促进我国制造产业的创新、升级，为推动行业发展提供更多的助力。
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