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　　全球制造業新趨勢

　　國際金屬加工網

　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業典型研討會

在下一輪制造業革命中，3D打印、機器人等科技將改變工廠生產的方式，而企業也將重新考慮其產品以及生產基地。小批量、高度個性化的產品將在流水線完成組裝，產品之精良就好比高科技版的傳統手工藝品。制造業革命即將到來；未來五至十年內，所有行業的制造企業都將卷入一場爭奪戰，力爭根據客戶需求有效地進行生產。客戶需要時就可以把定制的產品送到客戶手中，以滿足客戶不同的喜好。企業必須作出戰略選擇以維持較強的競爭力，投資科技以確保能夠持續分析客戶偏好和購買習慣相關數據，從而迅速應對市場變化。工廠規模越來越小，交付周期將縮至最短，價值鏈也將變得更短。制造企業將實行分權式管理，簡化縮短供應鏈，大幅拉近與客戶的距離。

盡管科技使這一新的制造模式成為可能，但落實這一模式的推動力來自客戶。在新興市場以及發達地區，客戶越發希望產品能夠迎合當地的文化偏好，而非同質化的全球品牌及B2B服務。早在20世紀80年代，汽車行業就成為本地化模式的領導者，日本車企以定制服務打開美國市場。然而，其他行業直到最近才采用這一模式，冰箱、牙膏、家具、服裝以及軟件行業開始根據各個地區的市場調整自身的產品設計。電子商務的普及改變了客戶的體驗，人們可以更加了解有關產品及其競爭者產品的信息、定價詳情，并通過同業評論獲悉產品質量。史 無 前 例地，客戶可以合理要求大規模的廠商為其提供本地化的產品。

　　受益于按需生產模式(point-of-demandmodel)，靈活應變的制造企業會賺得盆滿缽滿。隨著供應系統的反應能力不斷提升，當地客戶需求也更加清晰，庫存管理效率有所提高，大批量倉庫產品的運輸成本也將隨之降低。供應鏈管理及生產計劃的相關費用也將有所削減。在客戶需要時，企業若能為客戶量身定制最符合其需要的產品，就會收獲更高的銷售回報。相反，隨著按需制造逐漸盛行，擁有全球工廠網絡和大型集中的工廠，并采用傳統運營系統、組 織結構與流程進行管理的企業，可能會發現他們的商業模式已經過時了。

　　放眼全球，本地制造

一家小型的美國初創公司LocalMotors揭示了未來制造業引人入勝的一面。該公司在全球有五家微型工廠，主要使用3D打印設備生產一款名為Olli的無人駕駛班車，由IBMWatson人工智能技術支持，通過智能手機app叫車，支持聲控；一架可載貨的空中客車無人駕駛飛機Zelator；全球首輛3D打印汽車Strati，誕生于國際制造科技展上，且僅需44個小時。該車即使不能和跑車媲美，也適于駕駛。

不過，LocalMotors的3D打印不過是這家公司業務模式中值得研究的冰山一角。該公司還在一個全球網絡平臺上利用眾包征集產品設計，參與者會在公開的論壇上提出對于集體消費的看法。在Olli的征集活動中，獲勝的設計師是一個從未做過工業產品設計的24歲哥倫比亞青年，他不僅獲得一筆小額現金獎勵和銷售提成，還有機會在LocalMotors制造團隊中繼續工作、學習。

　　LocalMotors的生產布局計劃也同樣引人注目。隨著微型工廠的概念不斷發展，LocalMotors將在客戶所在地建立新工廠，所生產的每件產品在同類中都是獨 一 無 二、完全符合各地客戶的喜好與要求。在3D微工廠中，占主導地位的不再是生產規模，而是從工程、設計、零件、勞動及效率上節省的潛在資金。LocalMotors稱之為“在視野內創造收益”，即公司為工廠所在地的客戶提供實用的、有吸引力的定制產品，定價也十分符合產品的獨特價值。

LocalMotors的業務仍處在萌芽階段，日后的成敗還難以預料，但它的核心價值在于推動了行業內生產法則的重大轉變，這是各類規模的制造企業在未來數年內不得不考慮的問題。幾十年來為了追求更低的生產成本，實現規模經濟，制造企業不斷擴大工廠布局、使供應鏈延伸到新興市場，通過復雜物流網絡在世界各地大量分銷產品。而今，制造企業發現他們的全球化戰略已經喪失了活力。尤其是他們的集中式管理結構、冗長的供應鏈、缺乏多樣性的產品，以及耗時的產品運輸。這些都影響著制造企業的區域靈活性，在某些情況下，還會讓他們在本地競爭中處于劣勢。

相反，對于成功的制造企業來說，新的戰略原型將基于一個相對簡單的想法：最具效益的制造模式是能夠準確把握產量，滿足客戶需求，留有足夠的空間進行本地和個人定制。這一理念的實現很大一部分緣于科技的進步，包括3D打印、工廠創新、電子商務、數據分析、物聯網等等。即使市場需求變幻莫測，有了科技的助力，企業總能把握客戶興趣—新興市場的中產階級正不斷壯大—和客戶對特定產品的需求。雖然一些產品的定制化程度將高于其他類別的產品，但鑒于產品質量改善，市場反應加速，工廠規模縮小，交付周期縮至最短，供應鏈協作得到加強，分權式管理得以實施，總的來說制造企業與客戶之間的距離將大大縮短。

另外，按需生產模式的影響將超出企業對消費者的領域。B2B領域的供應商也將面臨壓力，需要提升自身的應對能力，縮短供應鏈，更積極地服務終端客戶，這也是他們的客戶(制造企業)完成戰略轉型的一部分。

　　這意味著一些企業的運營存在問題：當下大量投資擁有眾多大型集中式工廠的全球工廠網絡，通過傳統運營系統、組 織機構與流程進行管理的制造企業發現他們運營模式被淘汰的速度超過了預期。但是應變能力最強的制造企業從新模式中收益頗豐。當供應系統更加靈活多變，客戶需求越發清晰，庫存管理將得以提升，大批量倉儲拋棄滯銷的存貨，產品的運輸成本也隨之下降。此外，耗資巨大的長期生產計劃以及供應鏈管理的減少，也將為企業節省費用與資源。企業如果能超越競爭對手，生產出最切合客戶需求的產品—在關鍵時刻提供客戶所需的產品—其銷售利潤將會大幅增長。

　　態度轉變

過去數十年中，全球制造業形成一種定式：通過傳統的大批量生產計劃實現成本削減目標。在區域中心(通常在制造企業本國市場以外的發展中國家)建立工廠，成為削減勞動力成本，與區域內低成本供應商結成聯盟的一個途徑；只要在新興國家投資經營所享受的優惠政策足夠克服物流低效以及產品上市時間方面的困難，這一途徑便有利可圖且意義重大。

但在各種趨勢的共同影響下，這一戰略模式過時了，價值創造從生產轉移至下游的客戶與產品定制。原因之一是，新興國家工資上漲和對能源價格波動的擔憂削弱了跨國公司通過海外市場獲得的競爭優勢。因此，眾多大型工業企業改變戰略，選擇遷回美國及歐洲本土市場，終結產品在海外生產后轉運回母國的模式。自2010年起，(當年美國制造業的就業率跌落至當代最低點)先前從海外為美國制造企業供應物資的企業通過回流或外商直接投資為美國創造超過33.8萬個就業崗位(圖一)。

最近，政治波動對跨國公司的制造產業布局和供應鏈決策產生了影響。英美兩國的新政府提出了保護主義，釋放出全球貿易再度放緩的信號，而過去幾年全球貿易一直在走下坡路。部分原因來自貿易自由化進度放緩而對于匯率波動、新關稅或其他以貿易為基礎的稅收的擔憂與日俱增。基于上述現狀，選擇在產品銷售地進行生產更為經濟可行，而企業也都采用了這一模式。例如，英國脫歐公投后，英鎊應聲暴跌，導致企業對外貿易費用上漲，英國食品公司轉而與國內供應商合作，力求降低成本。“產地直銷”這一理念在汽車行業越來越舉足輕重，雷諾-日產首席執行官CarlosGhosn對路透社表示：“毫無疑問，我們必須順應時勢。”

　　然而，最重要的是，制造企業與客戶之間瞬息萬變的關系正是按需生產戰略變革的核心推動力，且對變革有著長期的影響。在所有地區的市場，尤其是需求不斷增長、中產階級持續壯大的新興國家，客戶越來越希望得到能夠迎合當地文化偏好的產品，而非同質化的全球品牌及B2B服務。

尼爾森近期針對61個國家3萬名消費者開展的一項調查顯示，四分之三的受訪者購買產品意向主要基于該產品是否在本地生產。亞太地區、非洲及中東地區的民眾更是如此。在對全球企業的調查中，企業也持相同意見，這也加速了產品定制化的進程；從冰箱到牙膏、薯片到軟件，所有的產品都根據各個地區的偏好重新設計。尤其是電子商務及其許多在移動互聯網上涉及更簡單透明交易的分支領域，都顛覆了客戶體驗，使消費者能夠了解更多的有關產品及其潛在競爭者產品的信息、定價詳情，并通過同業評論了解產品質量。史 無 前 例地，客戶可合理要求主流制造企業為其提供本地化的產品。當企業通過定制化服務滿足了客戶需求，客戶忠誠度也隨之提高。

　　技術促進

　　毋庸置疑，經濟與消費趨勢助力銷售地制造成為大勢的同時，其本身也是股不可阻擋的力量。但若沒有科技方面的顯著突破—按需生產的核心、激發其潛能的關鍵，經濟與消費趨勢也就無法發揮其作用，或至少使企業喪失采取對應措施的能力。

這一系列新興科技可大幅簡化供應鏈，縮短產品從工廠送達至客戶的路徑，也令小批量生產及產品定制化變得更為經濟可行。盡管仍然處在起步階段，但科技已深刻改變了制造業格局，為小規模競爭者開放準入市場；拓展新途徑，使企業可以更高效、低成本地為客戶提供更優質的定制產品；促使成熟企業培育一系列可持續的本地化制造能力、應用創新生產模式。制造企業制定按需生產框架時可應用的先進科技有以下幾類：

　　■客戶導向型軟件

這一類先進軟件應用技術的形式很簡單，最佳代表是蘋果公司iPhone的研發以及全球發售的模式。蘋果公司只是將iPhone定位為一般硬件裝置，可通過程序及應用程式實現個性化設置與持續升級，從而滿足個人用戶的喜好；蘋果公司相信定制化軟件將為其產品帶來可持續性的價值。在實際中，每位iPhone用戶通過蘋果公司提供的平臺，裝載各自所需的第三方開發的針對各區域需求的應用程序，自行完成最終產品的配置，實現用戶定制化。

蘋果公司的這一模式，其他通訊與計算機公司也在采用。這樣的模式是客戶導向按需服務的相對基礎應用，很少涉及軟件更深層的技術領域。談及和按需生產相比更超前卻同樣可能成真的概念，不得不提及區塊鏈在制造業的影響。(區塊鏈已成為金融服務領域常見的軟件機制，用于保證安全的點對點交互，無需第三方中間人介入及驗證交易。)在生產領域應用這一技術后，制造企業、供應商及客戶可通過區塊鏈網絡迅速找到對方，不管是提交1件甚至10萬件商品的即時需求，都可建立數字化交易關系。有能力在緊迫交付時間內完成任務的供應商與制造企業(在某些情況下將涉及多個生產者)將共同合作實現客戶的需求。

　　■數字化工廠

　　配備先進生產硬件與軟件的全數字化工廠可完成制造流程與足跡的本地化與自動化，從而簡化與縮短供應鏈。這些高度自動化、重度依賴科技的工廠實質上是新型統包工廠范本，可在任何區域迅速投入使用。自動化可減少對于當地技術型勞動力與培訓的需求，同時保證質量穩定性。制造企業在向當地工廠轉移更多價值的同時，獲得更多的靈活性、有能力提供產品定制化服務將成為可能。

為更好地滿足中國、非洲以及中東地區客戶對于短項目計劃周期的要求，美國一家工業設備制造企業擬定并執行了一項生產計劃，此計劃勾勒了數字化工廠的藍圖。該公司作出這一決策是由于發現有些客戶在啟動新工廠項目之前只預留了有限的時間，因此通常會購買符合工廠需求的任何市面上銷售的工業機器設備，完全不在意品牌。這意味著這些地區的工業設備制造企業只需要將其產品交付周期縮短兩周，便可明顯提升在當地的市場份額。基于這一發現，該公司執行了一項生產計劃：僅在美國生產工業設備的精簡框架，而后利用聯網計算機輔助設計與數字工程工具，在毗鄰其新興市場客戶的定制化中心完成產品的最終裝配，如安裝附加配件或根據當地客戶需求作改動。

通過評估企業收集到的大量有關目前運營情況的數據：各區域市場對于自身產品的需求、客戶對于產品的使用情況、庫存水平、產品性能(通過B2B領域制造并鑲嵌在產品中的傳感器獲取)，以及供應鏈活動，先進的分析技術可深度開發數字工廠及數字按需制造的潛在價值。這些分析成為反映企業生產與供應鏈近況及其應對客戶需求能力的窗口。故此，這些寶貴的數字信息存儲(有時也稱為智能可視化為彈性靈活的制造足跡奠定了基礎，企業可根據不同區域市場的多變需求作出動態應變的生產決策。

制藥行業是積極探索如何利用數據分析與數字化工廠的領先行業之一。已有一家大型制藥企業以及眾多制藥研究團隊投身于研究如何運用智能可視化快速建立便捷式制造軟件套件，從而提供滿足特定區域市場需求的定制化產品。初始的這類制藥工廠仍然處在試運行階段或正在等待監管審批，但制藥企業希望這一模式可幫助減少庫存、更好地應對當地需求以及縮短工廠停工期。西門子也采納類似的應用，將智能可視化與模擬軟件結合，在為工業客戶建立工廠前通過數字化精密調整工廠工程設計、質量控制、產能利用、設備運行、自動化與生產流程。在這一模擬藍圖的幫助下，西門子協助其客戶快速建立高成本效益、高效率的按需生產的工廠，根據輸出類型、產量及其他地區要求量身打造。

　　■制造創新

數十年來眾多生產方式中最新穎的當屬3D打印，它將小型或大型零部件及最終產品的生產直接交由工廠完成，不論工廠位于何處，也無需負責產品的運輸；應用3D打印—通過建立三維元件層生產產品，因而也稱作增材生產—可將制造過程中的附加價值引流至當地制造活動中。因此，實施增材制造計劃的汽車制造企業可利用3D打印機在幾分鐘內根據客戶的選擇制造出特別設計的車前燈，不再需要耗費數周等待供應商的生產與交付。制造企業因此有能力采取更靈活的方式回應客戶需求，也更愿意在產品設計與定制化中大膽嘗試。

目前3D打印的工業應用處于相對基礎的層面，在探索增材制造將如何影響(并從多方面引領)按需生產的革命方面也只是管中窺豹。在為國際生產工程學院2015年制造工程智能計算大會(IntelligentComputationinManufacturingEngineeringconference)準備的論文中，三位歐洲學者提出一個觀點：3D打印將會使云端生產成為必然。在此場景下，供應商將不再生產實物產品，而是向制造企業出售定制化產品數據，隨后制造企業利用3D打印在分散式、本地化的工廠中生產產品。

　　戰略框架

　　制造業風云萬變，因此企業需要保持自身的靈活性，迅速應對實時變化，尋找最佳途徑建立更加客戶導向型、更高效的生產模式。我們認為，所有形態的制造企業都必須重新審視自身的供應鏈，并決定應如何綜合利用下文所述的三大生產戰略，從而憑借優勢搶占市場高地，從容應對按需生產模式的激烈競爭。

　　■產品定制化

隨著批量制造逐漸被定制化生產所取代，眾多企業對新型模式持試探性態度。標準產品根據客戶實際訂單在需求地進行配置，這是產品定制化目前最為保守的形式，產品定制化也因此被認為是開給顧客的空頭支票。這一模式涉及的標準產品數量往往有限，且定制化程度較低，例如吉他或手機殼有六種顏色可選，這一現象在很多行業中比較普遍。由于在產品設計上畏手畏腳，企業即使采用這一模式，也不會在按需生產模式中作出更為大膽的創新，因此不可能收獲大量的實際利益。

　　現今對生產者而言更可取的是至少成長為成熟的產品裝配中心，提供相對多元化的按需制造，為客戶提供廣泛的選擇，而不僅僅是屈指可數的產品種類。很多企業紛紛以不同有趣的形式將這一理念延伸并融入生產運營中。例如，運動鞋品牌商阿迪達斯近期在德國與美國建立Speedfactory，工廠內的工作完全由機器人執行，可迅速生產運動鞋，并在顏色、鞋帶、材質、足托、圖案刺繡以及品牌標志等方面提供多種定制化方案。

IOPscience在印度尼西亞發布了一項有關大規模定制化前景的研究，該研究發現在2014年，德國企業設立了470個基于Web的產品裝配系統，美國有超過332個，其他國家的企業也設立了大約200個。

然而，這些都不是完全意義上的定制化制造；定制化制造是按需生產模式的終 極目標，因為產品的設計不可能完全由個人單獨完成。迄今為止，僅有少數類似LocalMotors這樣進行小批量生產的企業在該意義深遠的制造領域中積極探索。要實現這一目標，成為真正意義上的按需制造企業，企業必須全面改革并重新制定其產品生產與設計流程。隨著生產日益趨向小批量產出、所需要的運營開支不斷減少、效率不斷提高，市場上極有可能出現大眾市場價格的定制化汽車等產品。

　　■科技驅動型生產

　　推動按需制造的科技應用包括工廠模擬、傳感器、云端程序、物聯網以及3D打印。但真正促進這些應用的，是成熟完善且嚴謹設計的數據系統，這些系統可生成深度分析，從而支持高效的產品定制化、預測客戶喜好。在按需生產環境中，企業網絡必須具備迅速連接數以萬計客戶的能力，自動獲取客戶訂單與需求(無論是生產單個產品，還是按時分批交付)。成功捕捉信息后，這些數據必須直接導入生產系統，系統中的自動生產流程便立刻開始生產。

西門子首席執行官JoeKaeser稱，西門子的最終目標是利用客戶數據分析—回應客戶需求的預測程序、追蹤以往訂單及具體喜好、用于維護上市產品的傳感器—優化價值鏈。Kaeser如此說道：“從數據中獲得的信息可縮短價值鏈。生產會變得更快、耗費的成本會更低、靈活性也會更高。企業可大規模地生產某一產品，也可刪減價值鏈中低價值的某些環節。”

　　■精益制造的升級

基本的精益原則在按需制造時代依然具有重要意義，但必須與新興科技聯手以增強精益方法與成效。在新環境下，制造與供應鏈的靈活性以及模塊化產品設計尤為關鍵，但會對傳統精益模式帶來的規模經濟效益造成一定的威脅。要克服一次性或小批量制造可能產生的低效，數據分析、傳感器、機器人技術、聯網技術、制造設備(包括但不限于3D打印)以及云端編程等領域應取得突破以加速定制化生產進程與系統發展，從而保障精益概念，即注重質量、效率、工廠績效與生產力。

　　在精益領域中，人類在工廠中的地位將不可避免地面對按需制造的考驗。傳統上，企業采用精益方法來調整與優化流程、規范人員在工廠中的行為與日常活動，最終的目的是杜絕浪費與制程變異。但這一思維將被摒棄，原因在于機器人流程自動化—尤其設計、工程或信息處理等基于軟件的活動—能夠包容一定程度的低效，這是因為其強大的計算能力可以杜絕輕微浪費或能夠更高效工作。換言之，在機器人工廠中，制程變異這個關鍵的精益指標，將因為流程自動化迎刃而解。

然而，即使在新的精益模式下，人類在價值鏈的上游依然發揮極其重要的作用。確切來說，既然按需制造依賴高效生產系統以完成定制化生產，那么設計全新的流程、管理流程的執行以及敦促流程的持續完善必然需要人類智慧，即使越來越多的重復性工作將由人交付給機器人與人工智能。要想在建立按需制造工廠后占據優勢地位，制造企業必須能夠創造性地運用精益原則，讓效率更上一層樓：按需制造環境下的成功不僅包括重復性任務的生產力提高，還體現在產品的靈活性與定制化程度隨著制造流程處理訂單數量的增加而不斷提高。在此模式中，人才資源將專攻如何持續改進、微調與創新定制化生產，以及對于簡單或復雜客戶需求的靈活快速反應。

　　結論

現代制造業必然會走向產品定制化，對此企業早已深諳于心。確實，為營造定制化程度更高的制造與服務環境、更好地回應客戶需求，企業所倡導的大規模定制化可以說是早期甚至是原始的概念。例如，車主可從某種程度上定制自己的愛車：可自主選擇顏色、引擎規格及傳動方式等等。這一體系并不是十分完善，但由于科技的步伐趕不上定制化宏圖的發展，在沒有完全構建新生產模式的情況下，制造企業即可涉足大量定制化領域。

但現在情況已完全不同。科技進步與數字化發展正在興起并迅速影響整個制造環境，令按需生產模式在幾乎所有行業中成為必然趨勢；而實際上，各行業已經在執行相關應用。最終，大膽創新的客戶將可以自主設計LocalMotors甚至豐田、本田及通用這樣的大企業生產的汽車，并通過3D打印機制造出來。客戶在享受真正產品定制化的成果后將會提出更高的要求，為具備定制化能力的企業帶來更多收益，也迫使所有想要繼續生存的制造企業培養這方面的能力。對按需制造趨勢有所準備的企業終將蓬勃發展。但企業必須現在就行動起來，重新審視自身的長期制造戰略，采用優化流程、系統與先進科技，制定生產決策，全面變革與客戶互動方式，直面行業中的競爭與挑戰。

　　( 文章來源：互聯網 )

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