3D打印 下一场颠覆式革命

2015-05-26 01:32:09 来源:哈佛商业评论

    2014年初PwC公司进行的相关调查已预示3D打印革命的到来,参加调查的100多家制造企业中,有11%已经大规模采用3D打印技术生产配件或产品。根据盖特纳(Gartner)公司的分析,当一种技术的采用比例达到20%时,它就已经成为主流。  

    如今许多企业开始利用3D打印技术提高生产力,其中有着几个业界巨头的身影:通用电气(GE)用3D打印制造喷气式引擎、医疗器材和家用电器零件,洛克希德路马丁(Lockheed Martin)和波音(Boeing)将其用于航空航天与国防,极光飞行科学公司(Aurora Flight Sciences)运用3D打印制造无人飞行器,隐适美(Invisalign)用于口腔设备生产,谷歌用其制造消费性电子产品,荷兰公司LUXeXcel将其用于LED灯透镜。有鉴于此,麦肯锡最近发布报告称,3D打印“即将从狭窄的利基市场冉冉上升,在越来越多的方面成为传统制造业的一个可行替代选项”。2014年工业级3D打印机在美国的销量已达到工业自动化机器总销量的三分之一。部分预测显示,该比例到2020年会上涨到42%。 

    踟蹰不前者终将被3D打印的显著经济效益打动。虽然运用新方法和新材料往往使得商品直接成本升高,但增材制造技术(additive manufacturing)带来的高度灵活性可以让总成本降低。

    革命性转变已然发端,管理者须关注三个层面的战略性问题:

    其一,实体产品销售方须探寻产品改进之法,若不思进取,改进产品的便是竞争对手。将电子“蓝图”下载到打印机,层层打印出成品,这种制造方法不仅为客户定制提供了无限可能,也为更加复杂精细的设计提供了空间。  

    其二,工业企业必须重新审视公司运营。产品和原件如何、何时、在何处制造?建制怎样的供应链网络最理想?怎样结合新旧生产流程?增材制造带来了无数新的选项。  

    其三,以3D打印这一新现实为中心开始形成一整套商业生态系统,领导者须考虑这一图景的战略内涵。不少人看到3D打印有潜力将庞大制造业分裂为不计其数的小“制造者”,但这样的预见使他们忽略了另一种更必然、更重要的发展——要让设计师、制造者和货物运输方的活动相互融合衔接,必须建立电子平台。平台运营之初便可实现“即时设计,即时制造”,亦可让人们得以分享并便捷地下载设计师作品。用不了多久,平台就会响应需求的变化,配置上打印机操作和质量管理,并对打印机网络进行实时优化,以及提供产能交换等各项功能。平台提供方若能制定标准,提供一个让这套复杂生态系统得以回应市场需求的环境,那么将会大获成功。这样的平台崛起会影响到所有企业。业内元老与行业新秀之间将会展开明争暗斗,争夺3D打印这一新技术创造出的巨大价值。 

    增材制造的优势

    增材制造毫无规模经济效益可言,然而却避免了标准化生产的劣势——缺乏灵活性。生产出的每个组件都是独立制造,因此增材制造具有可以为适应特殊需求,方便进行调整的特性,甚至可以说,其特性是方便改进且可适应多变的时尚潮流。与标准化制造相比,建立增材制造产品体系的初期要容易得多,因为涉及的步骤要少得多。这正是3D打印适于制作单个产品如样机、稀有备件的原因。如今增材制造也逐渐在较大规模的生产中发挥作用。买方可选择各种不同形状、尺寸和颜色组合,而制造方不必为这样的定制付出高昂成本,哪怕订单数量达到批量生产水平也无甚损失。  

    增材制造的一大优势在于,过去各自成型再行组装的多个零部件如今可以做为一件产品一次性完成。举个简单的例子,3D打印制作的太阳镜质地轻巧,可用不同材料制作镜架的不同配件:镜腿柔软可弯折,托举镜片的鼻托则质地坚硬,且全然无需组装。  

    增材制造法可用于组合元件,亦可实现精微复杂的内部构造。通用电气航空集团(GE Aviation)转而使用3D打印制造某些引擎的燃料喷嘴。同款的喷嘴一年要生产4.5万余个,人们也许认为传统制造法更适用于这种情况,但3D打印技术可以让过去用20个零件组装而成的喷嘴一次成型。通用集团表示,这将节约75%的制造费用。

    另一极具魅力的特点是可免除组装工作。这使增材制造设备得到了前所未有的发展。除此之外,增材制造还可用于医疗设备、交通设施、航空航天器材、测量设备和电信基础设施等诸多高精尖领域。

    3D时代新战略

    以上关于增材制造优势的简要讨论表明,各大企业皆对这项技术翘首以待,而该技术又能削减仓储、运输和设备成本,士气魅力倍增。显而易见,各行各业公司管理者都应考虑自己的企业如何在上文提到的三个战略层面进行调适。  

    产品的重新设计。产品战略回答的是商业最基本问题“我们卖什么”。企业须设想如何在增材制造时代更好地服务客户。有哪些以前无法实现的设计和特色如今成为可能?制约因素和运输造成的延迟消除后,哪些方面有了改进空间?  

    在其他领域,运用增材制造技术生产更为定制化、演进速度更快的产品,这将影响到产品营销的方方面面。传统制造业的升级换代是剧烈的跨越式的,并需要花费模具成本和安装时间,而3D打印的产品升级换代则是通过打印技术的逐渐变化是渐进式升级。如果产品升级换代的方式发生了转变,那么产品换代的概念也将随之改变,那么新产上市前的宣传攻势自然会发生改变。想象一下,在不久的将来,增材制造技术利用基于云端的人工智能进一步发展,无须改换设备便可修改或增加产品。产品战略如产品组合与设计将可实现实时修改。变化如此之快,品牌承诺的核心新优势又该如何确定?市场营销部门如何在不减少销量的同时避免品牌走偏?  

    运营的重新优化。运营战略囊括了关于公司如何购买、制造、运输和销售商品全程的所有问题。有了增材制造,答案将大不相同。目标始终是提高运营效率,但实现的途径有很多种。如今考虑使用增材制造技术的公司大半在为更换3D打印设备的时机和能够减少直接成本的设计方案做着锱铢必较的财务分析。倘若这些公司能拓宽分析视野,想想总的制造成本和总开销,就会有更多收获。  

    省去组装步骤能省下多少钱?按需生产,又能省去仓储费用?变更销售渠道,比如通过能让客户指定各种产品配置的界面直接进行销售,能省下多少渠道费用?当今新旧制造方法共存,制造方有许多选择,必须有所取舍,决定从何种元件或产品入手以何种顺序转向增材制造。 

    设施选址方面也会产生其他问题。应当靠近哪些客户?与客户的适宜距离?如何像制造产品一样便捷地运输高度定制化产品?打印应当集中在厂房进行,还是分散至经销商、零售店、移动销售点乃至客户所在地的各个打印机?或许这些地点都可以。以上问题的答案会随着汇率、人工费用、打印效率及能力、材料成本、能源成本和运输成本上的变化而随时变化。  

    产品或部件运输距离短,不仅节省资金,也能节约时间。如果你曾被迫将自己的车留在汽修店等待配件,你就能理解这一点。在汽车制造商中,宝马和本田率先使用增材制造在工厂和经销店加工工程设备和汽车配件,特别是在新金属、复合塑料和碳纤维材料可用作打印材料后,许多设备及配件皆可通过3D打印制造。许多行业分销商都在留意,迫切希望帮助商务客户将这种新的效率转为资本。

    的确,高度集成的增材制造有着如此之多的潜在优势,也许业务流程管理将成为最重要的相关能力。一些精于此道的公司会建立专用协调系统,保住自身竞争优势。其他公司会在调整适应的同时,尽力完善大型软件公司制作的标准流程套组。  

    生态系统的重新配置。最后是企业在何处、如何适应更广大商业生态环境的问题。管理者在这个层面面对着“我们是谁”和“我们需要具备什么素质来成为自己”的谜题。有了增材制造,企业可拥有能制造多种产品的打印机,亦可将闲置生产力转让给其他生产不同产品的公司,在这种情况下,以上两个问题的答案越发不清晰。设想你的厂房配备了多台打印机,今天生产汽车零部件,明天生产军事装备,后天生产玩具,那么你究竟属于哪个行业?传统的行业边界会变得模糊。管理者需对企业定位保有清晰的认识,并以此为基础做出资产投资或放弃的决定。  

    或许管理者会发现自己的组织正朝着截然不同的方向演进。企业一旦脱离标准化制造业那种繁杂后勤需求的束缚,就不得不重新审视自身生产力和其他资产的价值,重新思考自身价值如何与其他企业的价值相互补益或相互竞争。

    得平台者得天下

    在已然成型的新型商业生态系统中占得一席之地,将来必能掌握核心控制力。eBay、IBM、欧特克(Autodesk)、PTC、Materialise、Stratasys和3D Systems公司,这些增材制造业的最大玩家的管理团队都深谙这一点。它们争相研发互联平台,因为它们知道,平台提供方这一角色是自己所能角逐的最大战略目标,花落谁家还未可知。  

    互联平台是21世纪高度电子化市场的显著特征,增材制造市场也不例外。平台所有者较为强势,因为产品本身会随着时间而变得不那么重要。已有一些公司开始着手搭建契约性质的“打印机农场”,这会促使按需制造产品的有效商业化。就连对于可打印商品最具价值的设计也不能例外,因为设计稿是纯电子版,易于分享,而且3D扫描设施将能够扫描产品获取其设计信息。  

    在这个平台上,有产品正在生产,有储存的蓝图在不断改进,原材料供应通过平台追踪和购买,客户通过平台下达订单——平台存续对身在其中的每个人而言都利害攸关。这个电子生态系统的管控方则坐享其成,在海量交易中收集有价值的信息并进行销售。他们可以将工作外包给可信赖的团体,或是适时指派给内部人员。他们将在世界各地做打印机生产力和产品设计的交易,通过控制或重新定向“交易流”来影响价格。他们会像商品套利者一样,利用自己单方面从平台上数百万宗交易中得来的信息资助贸易,或是低价买入再高价卖出。  

    那么从本质上讲,依托打印机的制造资产所有者将与信息所有者展开竞争,争夺这一商业生态系统产生的利润。权力会在极短时间内从制造方转移到设立品牌平台、制定通用标准以协调和支持系统的大型系统整合方。整合方会开源并将达到较高质量水平的小企业并购或与之联合,以此促进创新。小企业大概可以继续尝试有趣的新方式以在边缘求生,但我们需要大型组织来对尝试进行监督,并协助推动小企业走上可操作、可扩大的方向。

    重演因特网历史

    看着正在演进中的增材制造革命,我们很难不联想到另一项伟大的变革性技术——因特网。放在因特网的发展历程中,增材制造目前尚处于1995年。那一年因特网被炒得火热,但没有人能预料到经济与生活在之后10年中会因为无线网络、智能手机和云计算而发生了怎样的变化。那时几乎没有人预料到基于网络的人工智能和软件系统,能够比人类更好地运营工厂乃至城市基础设施。  

    增材制造的发展也会带来相似的转变,站在未来回头看看也许是环环相扣,但在今日尚无法估量。生产力极高的新型打印机取代高级技工,使得整个企业乃至整个制造业大国的工业生产中人工减少。在“机器组织”里,人类的作用或许只是为打印机服务。  

    这样的未来并不遥远。企业一旦涉足增材制造,尝到灵活性的甜头,就会越走越远。材料科学研发出更多可打印材料,更多的制造商和更多的产品必然接踵而至。Local Motors汽车公司近日宣布,他们可以在48小时内打印出一辆漂亮的跑车,包括轮胎、底盘、车身、车顶、车内座位和仪表盘,只不过还没有动力系统。这辆跑车若装好动力系统上市销售,定价会在2万美元左右。3D打印使得设备和材料的生产成本降低,传统制造方式仅存的规模经济优势便随之成为次要因素。  

    我们可以充满信心地预测,接下来5年内会出现全自动、速度快、可大批量生产的增材制造体系,用于生产标准化配件亦可节约成本。由于增材制造体系的灵活性,多种产品的定制化、多元化将应运而生,使得传统大规模生产产品的市场份额进一步减少。  

    英明的商业领导者不会坐看形势自行发展。他们能够清楚地预见到,增材制造发展下去将会改变产品的设计、制造、销售和运输方式。他们尝试在重新设计制造体系的路上迈出第一步。他们正考虑着要把赌注押在这新生商业生态系统的何处。他们在制定多种分层决策,以期能在在3D打印新世界中为自己的企业锦上添花。

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