分析：3D打印是传统制造业的颠覆者

分析：3D打印是传统制造业的颠覆者？

新的3D打印技术是“极限生产力”的一个例子。这种生产方式的分布特点意味着任何人，到了最后所有人，都可以获取生产的方式。这样一来，对越来越多的产品来说，谁应该拥有和控制生产方式的问题会变得越来越无关紧要。与传统的中心式生产方式相比，三维打印主要有以下几个不同特点：首先，除了开发软件之外，三维打印的生产过程基本上没有人力的参与；所有的工作都是由软件来完成，这就是为什么把这个过程称作“info-facture(智造)”［1］要比“manufacture(制造)”更加合适。3D打印的早期实践者付出了很大的努力，以确保用于编程和打印物理属性产品的软件源语言的开放性，这样每个生产型消费者就可以在DIY的兴趣者网络上互相分享新的想法。这种开放设计理念把产品的生产设想成了一个动态的过程，在这个过程中，成千上万，甚至数以百万计的参与者，通过一起制造产品可以互相学习。知识产权保护的消除也极大地降低了产品打印的成本，帮助3D打印企业比传统的制造企业获得了很大的优势，因为后者深陷各种专利的泥淖中。开源的生产模式促进了3D打印行业的指数式的增长。3D打印的生产过程与第一、第二次工业革命的生产过程在组织形式上完全不同。传统的工厂生产是一个去除的过程。首先，原材料被切割开来，然后进行筛选，最后通过组装形成成品。在这个过程中，出现了大量的原材料浪费，而这些浪费的部分再也无法成为成品的一部分。相比之下，三维打印是一个添加的信息化生产过程。被熔化的材料在软件的指挥下一层一层地被打印出来，最终形成一个完整的产品。添加式的信息化生产过程生产同样的产品需要的材料只需要去除式的传统生产方法的十分之一，这样3D打印机就获得了效率和生产力方面的显著优势。预计在2012到2018年期间，3D打印技术将以每年106%的速度发展。3D打印机可以打印出自己的零件，这样就避免了昂贵的重组费用以及重组所浪费的时间。有了3D打印机，客户可以单独定制一件产品，也可以批量定制，而且价格更低。中心式的工厂，由于是资本集约型的规模经济，投入大批量生产需要昂贵的固定生产线投入，这样就缺少了3D产品生产程序的灵活性。而3D打印技术生产一件产品与生产10万件同类产品在每件产品的成本上是一样的。一台家用的3D打印机也可以使用现场的或者附近电力合作社生产的可再生能源发的绿色电力来给自家的打印室供电。中国、欧洲以及其它地方的中小企业已经开始以区域型绿色电力合作社的形式合作，对横向分散式的电力网络予以利用。随着中心式的化石燃料与核能发电的成本不断上涨，优势开始向能用边际成本接近为零的可再生资源为自己供电的中小企业倾斜。在物联网经济模式中，市场成本也会大幅下降。第一、第二次工业革命的中心式通信手段(借助杂志、报纸、广播、电视等)的高成本意味着只有较大的、运作范围遍布全国的制造公司才能够负担得起在全国和全球市场上的广告费用，这就在很大程度上限制了小型制造企业的销售范围。在第三次工业革命中，世界上任何地方的一个小小的3D打印活动都可以在不断增多的互联网市场中推销信息化生产的产品，同时边际成本接近于零。像欧盟一样，中国也在3D打印的发展中起着领头的作用。北京航空航天大学正在使用3D打印技术生产火箭和卫星使用的复杂零件。另外一家中国的公司——盈创，2014年使用廉价的回收材料在24小时内建造了10所房子。这些房子的建造几乎不需要人工劳动，每间房子的造价都不到5000美元。这一成就使得在中国和其它发展中国家以接近为零的边际成本建造数以百万计的廉价房成为可能。太尔时代是中国最大的桌面3D打印机生产商，其产品主要供小型企业和家庭使用。它在2014年推出了最新款3D打印机——UP！这家公司正在与美国的领先3D打印机公司进行着激烈的竞争，希望在未来能够占据大部分的全球市场。欧盟和中国的大多数全球生产企业都会继续兴旺下去，但必然会因制造活动的这种扩散而经历根本性的转型，转型将垂青于具有高新技术的中小型企业。欧洲和中国的制造业巨头将会越来越多地与新一代的中小型3D打印企业通过合作网络开展合作。虽然大多数的生产工作将会由效率和产量更高的中小型企业完成，但是大型企业会越来越多地从聚集、整合以及管理产品的销售和分配中寻找利益点。物联网平台点对点的特点允许数以百万计的截然不同的参与者——中小型企业、社会企业以及个人——能够走到一起，彼此间直接互相生产和交换产品或者服务。这种模式会让第二次工业革命中使边际成本居高不下的中间商失去立足的条件。特别要强调的一点，第二次工业革命向第三次工业革命的过渡不会一夜之间一蹴而就，而是需要三十到四十年的时间。很多今天的跨国公司会成功地管控好这种过渡，方法是通过采纳第三次工业革命的新型分布式与合作式商业模型，同时继续他们传统的第二次工业革命式的商业行为。在未来的岁月中，不同于在纵向一体化的市场中销售零散的产品和服务，资本主义企业将很可能在汇聚和管控横向分散式的网络中发现并获得更多的价值。里夫金：自动化交通和物流互联网成物联网中枢里夫金先生为我们描绘了3D打印的美好未来，它从单纯的技术创新成为颠覆传统生产制造方式的新生力量。然而，从传统的中心式生产到分散式生产方式的转变，仅有3D打印技术能否实现？带着这个疑问，记者对里夫金进行专访。在里夫金看来，自动化交通和物流互联网成为物联网的中枢之一，其崛起也是新型的分散式生产方式得以实现的必要条件。里夫金告诉记者，通信互联网与能源互联网的编制使得构建和发展自动化交通和物流互联网成为可能。而自动化交通和物流互联网，与通信和能源互联网交汇，共同构成了物联网的中枢，使之能够对第三次工业革命经济模式下的产品进行管理、提供动力和运输。他告诉记者，自动化交通和物流互联网由四大基础支柱构成。这四大基础支柱和能源互联网的类似，也必须同步部署方能使系统有效运转。“首先，各地都要建造充电站，使各种车辆能够得到动力补给或者将富余电力回输给基础电网。”里夫金说：“中国在电动汽车销售方面居于世界前列。2014年中国售出了30多万辆迷你电动汽车。而在2016年到2020年的十三五期间，电动汽车的销量预计会急剧攀升。这段时期，政府将会为这个产业出台条件诱人的鼓励发展措施，为汽车购买者提供大量的购车补贴。此举将使得中国成为实现内燃机动力汽车向电动汽车转化的先驱者。”“第二，物流网络中的设备需要安装传感器，以便工厂、仓库、批发商、零售商以及终端用户都能够获得实时的物流动态。”里夫金继续说道：“第三，任何物理属性产品的存储和转移都需要进行标准化管理，从而使之能够有效地被传递到任何节点，能够沿着任何通道进行运输，就像信息在万维网上一样，能够在物流系统中轻松高效地传输。”第四，里夫金补充说，物流通道上所有的操作站都需要汇聚到协作的网络中，使它们全部有用的东西都进入到一个共享的物流空间，利用横向的分散式经济结构来优化货物的运输。比如说，成千上万的仓库和物流中心可以建立合作社来分享未被使用的空间，这就可以允许运输单位使用最高效的路线进行卸货和装货。他告诉记者，物流网的平台会提供货物装载和运输时间表、天气情况、交通情况等与物流有关的实时数据，以及始发地到目的地沿途的仓储容量的最新信息。自动匹配功能将会使用大数据和分析方法开发出算法和应用来优化物流线路的综合效率，并且在减少每一批货物边际成本的同时大幅地提高劳动效率。“到2025年，道路、铁路以及水路至少会有一部分的货物运输由无人驾驶的电动或者燃料电池运输工具承担，这些运输工具的动力来自于近乎零边际成本的可再生能源，而其操作则是通过愈发复杂的分析方法和算法进行的。通过一个智能的自动化交通和物流互联网，无人驾驶的交通工具还会提高生产力，将运输的人力边际成本减少到几乎为零。”里夫金表示。此外，他还告诉记者，长远看来，人们从开自己的车出行向借助于智能道路系统上的无人驾驶车辆出行的转变，将会从根本上改变交通领域的商业模式。虽然世界上的大型汽车生产厂商在未来的30年间将会减少汽车生产，但是他们可能会对自己进行重新定位，成为全球自动化交通和物流互联网上的管理者，对出行服务和物流进行管理。总之，里夫金认为，通信互联网、可再生能源互联网以及自动化交通与物流互联网的汇聚构成了物联网基础设施的中枢。这一新的数字化平台从根本上改变了我们管理和从事经济活动的方式。数字化的物联网平台是第三次工业革命的核心。卢秉恒：3D打印重构社会生产生活方式为应对新一轮科技革命和产业变革，我国制定《中国制造2025》，坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国。在这一过程中，智能制造是主攻方向，也是从制造大国转向制造强国的根本路径。2015年8月23日，中共中央政治局常委、国务院总理李克强主持国务院专题讲座，讨论加快发展先进制造与3D打印，开讲人是中国工程院院士、西安交通大学机械工程学院院长卢秉恒。在进入“工业4.0”时代的今天，信息化广泛而深入地融合到各行业，作为最能体现“工业4.0”特点的3D打印，有何变革意义，我国的3D打印技术在全球处于何种位置，3D打印对普通人的生产、生活有何影响？记者就此相关问题专访了卢秉恒。记者：里夫金提出互联网与新能源的结合引发第三次工业革命，您对第三次工业革命是怎么认识的？卢秉恒：第一次工业革命是发明蒸汽机，劳动变成机器化，体力、畜力劳动让机器代替，从手工业作坊变成工业化生产。第二次工业革命，有了电磁场理论，人们发明了电动机，可以用电力提供动力，机床也发明了，人们能够大批量生产产品，以福特汽车大批量的生产方式为代表，建立了公差、互换性理论，制造的零件可以互换，大批量制造使汽车变得很便宜，形成大批量制造模式。第三次工业革命根本上是信息化广泛而深入地进入各种领域。从数控机床发展到智能机床，生产线也是智能的，可以监控制造过程，发现有问题可以更换刀具、调整机床。信息化可以把人们的消费需求集中起来，做个性化设计，用3D打印、智能软件控制生产出需要的单件产品，用批量生产、交货的成本和交货期生产个性化的商品。形成一种新的生产模式。我认为第三次工业革命的特征是信息与工业技术融合，能够生产个性化东西，机器不但代替了人的体力，而且还代替智力。在此背景下，我国提出“互联网+”的概念是非常适时的。记者：近年来，3D打印成为热词，有哪些具体用途？它的变革意义是什么？卢秉恒：3D打印的用途，一是产品的快速开发，像快速制造模型、模具、首件。二是生产个性化的产品。三是材料节约型制造，这在航空航天领域表现明显，社会价值也比较大。四是用3D打印的观点对我们现有的产品、装备进行再设计，在结构一体化、换热结构的优化等等，可以形成许多设计创新，使人们的创新设计不再受到可制造性的约束。五是用3D打印进行再制造，对某些器件进行修复。如以前飞机发动机叶片磨损了只能整台发动机报废，现在可以用3D打印进行修复，花费很少的材料与工时，使昂贵的发动机再生。3D打印是比较符合工业4.0特征，一是3D打印通过计算机可以把制造过程控制到零件结构的每一个点；二是自动化制造过程中没有中间障碍。目前，在CAD、CAM、数控加工的制造过程中，存在自动化孤岛。把图纸变成驱动数控的程序，首先要对制造产品有工序过程设计，毛坯从哪里来，加工分几道工序，先后顺序如何，要采用什么样的设备，要准备什么样的工装卡具等等，这些东西是很复杂的专门知识，这一系列的路径排列组合，让人们陷入困惑，实现自动化的CAPP是很难的。从863计划开始，我们要做计算机辅助工艺过程设计(CAPP)，直到现在也没有这样商业化的软件，因为问题太复杂了、零件品种、加工工序太多了、排列组合的可能性太多了，人们不可能穷尽和完全掌握它。而3D打印把这些工序过程变成了一个过程，其数据格式是统一的，不存在CAPP自动化、智能化的瓶颈。3D打印消除了自动化孤岛，最能体现“工业4.0”的特点。记者：在“工业4.0”时代，企业的出路和发展方向在哪里？卢秉恒：工业4.0是指工业、信息物理系统融合，现在我们到了信息时代，信息对我们的生活对制造业会产生重大影响，因此我们要把物理系统各个数据接口做好，符合标准。这样一来，我们在自动化、智能化的推进过程中就没有障碍和孤岛了。记者：“互联网+”、3D打印、“工业4.0”对人们的生产生活有什么具体的影响？卢秉恒：它们改变人们的生活和工作模式，人们以后可以不在商场挑商品，可以自己设计自己需要的商品，把自己的需求发布到网上，很多创客进行设计，然后分包组织生产，再进行物理配送。如此一来，它使社会生产模式发生了变化，给创新带来更大的空间。人们不再受单位的约束，设计师可能就是自由职业者，这使得社会生产的组织模式、社会生活的模式发生很大变化。今天你可以设计飞机，明天可以设计时装。个人的创新能力可以最大程度地得到发挥，形成一个真正创新型社会。随着个性化消费时代的到来，大批量的生产如果设计出现偏差，产销不对路，就卖不出去造成浪费。现在海尔跟用户一起设计，体现用户需求，这个产品肯定是用户需求的。个性化、定制化变成可能，是因为信息化提供了个性化设计制造的平台。记者：我国3D打印技术在世界上处于何种位置？未来进一步发展还面临哪些瓶颈？卢秉恒