解析“中國制造2025”下的3D打印
2015年5月8日,國務(wù)院正式印發(fā)了《中國制造2025》。這份被認為是中國版的“工業(yè)4.0”發(fā)展規(guī)劃,明確了在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的大背景下,中國主動應(yīng)對全球產(chǎn)業(yè)競爭新格局和未來產(chǎn)業(yè)競爭新挑戰(zhàn)的發(fā)展戰(zhàn)略。為實現(xiàn)中國制造由大到強的轉(zhuǎn)變,提出了9大戰(zhàn)略任務(wù)、5項重點工程、10大戰(zhàn)略領(lǐng)域和若干重大政策舉措,描繪了中國制造梯次推進的路線圖和未來30年建設(shè)制造強國的宏偉藍圖。在該規(guī)劃中,3D打印(增材制造)作為代表性的新興技術(shù)占有重要位置,在全文中共出現(xiàn)6次,貫穿于背景介紹、國家制造業(yè)創(chuàng)新能力提升、信息化與工業(yè)化深度融合、重點領(lǐng)域突破發(fā)展等重要段落,并融入于推動智能制造的主線。這一方面體現(xiàn)出我國對3D打印的重視程度,另一方面也彰顯了在戰(zhàn)略層面我國對制造業(yè)發(fā)展面臨的形勢和環(huán)境的深刻理解。
3D打印首次出現(xiàn)在規(guī)劃的第一部分。在全球制造業(yè)格局分析中,制造業(yè)被認為正面臨重大調(diào)整。隨著新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合,以3D打印、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)將重構(gòu)現(xiàn)有的制造業(yè)技術(shù)體系,推動實現(xiàn)制造生產(chǎn)方式的變革,智能制造將代替重復(fù)和一般技能勞動成為大勢所趨。
在隨后的首個戰(zhàn)略任務(wù)“提高國家制作業(yè)創(chuàng)新能力”中,規(guī)劃提出興建增材制造等一批制造業(yè)創(chuàng)新中心(工業(yè)技術(shù)研究基地),支撐完善國家制造業(yè)創(chuàng)體系構(gòu)建。這些國家創(chuàng)新中心將重點開展行業(yè)基礎(chǔ)和共性關(guān)鍵重大技術(shù)研發(fā)、成果產(chǎn)業(yè)化、人才培訓等工作。在“推進信息化與工業(yè)化深度融合”戰(zhàn)略任務(wù)中,3D打印又被提到2次。在加快發(fā)展智能制造裝備和產(chǎn)品方面,提出組織研發(fā)增材制造等智能制造裝備以及智能化生產(chǎn)線;在推進制造過程智能化方面,提出加快增材制造等技術(shù)和裝備在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。
最后2次出現(xiàn)是在10大重點領(lǐng)域發(fā)展布局中。在高檔數(shù)控機床和機器人領(lǐng)域,提出要加快增材制造等前沿技術(shù)和裝備的研發(fā);在生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械領(lǐng)域中,提出要實現(xiàn)生 物3D打印等新技術(shù)的突破和應(yīng)用。 實際上,在《中國制造2025》出臺以前,2015年我國已有多個3D打印相關(guān)利好政策出爐。
2015年2月份工業(yè)和信息化部(以下簡稱“工信部”)、國家發(fā)展和改革委員會(以下簡稱“發(fā)改委”)、財政部聯(lián)合發(fā)布了《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016年)》,這份經(jīng)過2年精心打造的推進計劃將3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提升到國家戰(zhàn)略層面。
3月份“兩會”期間,李克強總理政府報告提出了“中國制造2025”,“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃,“大眾創(chuàng)業(yè),萬眾創(chuàng)新”3項具體措施,形成了新常態(tài)下推動中國經(jīng)濟發(fā)展的新思路,這3項具體措施均和3D打印密切相關(guān)。
5月份國務(wù)院正式對外公布《中國制造2025》規(guī)劃,其中3D打印成為加快實現(xiàn)智能制造的重要技術(shù)手段;6月份國務(wù)院印發(fā)《大力推進大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新若干政策措施的意見》,其中的第6大領(lǐng)域“建設(shè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺,增強支撐作用”涉及3D打印。
該技術(shù)可使得社會大眾的創(chuàng)意和想法快速轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,使其成為創(chuàng)業(yè)的熱門領(lǐng)域。目前,“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃也正在積極的制定當中。由于3D打印具有的先天互聯(lián)網(wǎng)基因,預(yù)計其也將成為重點關(guān)注的領(lǐng)域。
一、生產(chǎn)模式迎來新變革
在過去的2個世紀中,人類的生產(chǎn)模式發(fā)生了多次的轉(zhuǎn)變,每一次轉(zhuǎn)變都極大地提高了生產(chǎn)力,改變了人類的生活。目前,新一輪的變革正在發(fā)生(見圖1)。在1850年前后,首先出現(xiàn)了“手工制造”時代。其主要標志是技術(shù)嫻熟的工匠根據(jù)客戶的要求逐件的生產(chǎn)產(chǎn)品。這種作坊式的生產(chǎn)模式以小批量和定制化的生產(chǎn)形式為主。但是,生產(chǎn)效率較低,單件產(chǎn)品的質(zhì)量取決于個體工匠的技術(shù)水平和經(jīng)驗智慧。隨著第一次工業(yè)革命的到來,以蒸汽機作為標志的機器逐步代替了手工勞動,極大的提高了生產(chǎn)力。隨后,福特汽車公司革命性的實現(xiàn)了流水線生產(chǎn),人類開始進入到“大規(guī)模制造”時代,并在1955年前后達到頂峰。在這個階段,大規(guī)模生產(chǎn)降低了單個產(chǎn)品的制造成本,但產(chǎn)品的多樣性也隨之減少。
在20世紀80年代后,隨著社會大眾對消費類產(chǎn)品多樣化的需求逐步提高,“大規(guī)模定制”開始興起。這種模式通過組件模塊化和用戶參與,兼顧了低成本生產(chǎn)和客戶需求。這使得產(chǎn)品的種類增加,而單件產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模下降。 2000年以后,全球化進程日益加快,制造業(yè)趨于更加復(fù)雜化和個性化。產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏加快,定制化需求日益旺盛,制造業(yè)的生產(chǎn)模式開始步入到“個性化制造”階段。今天,互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代制造業(yè)正在進行深度融合,3D打印、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技 術(shù)正在推動制造業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向發(fā)展。數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)的融入,使得“物理”意義上的產(chǎn)品攜帶了更多的“信息”功能,其整體性能得到本質(zhì)的提升。
未來制造業(yè)的競爭核心將不再是“物理”意義上的質(zhì) 量,而更多的是產(chǎn)品整體的功能性。這將導(dǎo)致制造業(yè)的生產(chǎn)模式從批量化、規(guī)模化、標準化制造轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄖ苹性化、分布式。新的生產(chǎn)方式將更加靈活,滿足多品種小批量的產(chǎn)品需求,逐步取代大批量生產(chǎn),成為未來制造的主要形式。縱觀制造業(yè)生產(chǎn)模式的發(fā)展歷程,它像畫了一個圓圈一樣又繞回了起始點。
機器的應(yīng)用使得制造業(yè)的生產(chǎn)模式實現(xiàn)了從手工生產(chǎn)到大規(guī)模制造的轉(zhuǎn)變,而以3D打印、機器人為代表的智能化制造技術(shù)將引領(lǐng)個性化定制時代的到來,使得全球制造業(yè)的格局發(fā)生重大革命。在生產(chǎn)模式發(fā)展變化的同時,制造業(yè)的設(shè)計理念,商業(yè)模式,價值鏈也正在隨之變化。產(chǎn)業(yè)價值鏈的重心從生產(chǎn)環(huán)節(jié)逐步轉(zhuǎn)向研發(fā)設(shè)計和品牌營銷等環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致制造業(yè)從生產(chǎn)型向服務(wù)型進行轉(zhuǎn)變。網(wǎng)絡(luò)眾包、協(xié)同設(shè)計、互聯(lián)制造、大數(shù) 據(jù)等互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)也將改變制造業(yè)的價值鏈條,構(gòu)建新體系。
隨著新一代信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展,未來的產(chǎn)品將不斷的智能化、網(wǎng)絡(luò)化。制造業(yè)企業(yè)不單單需要通過工廠內(nèi)部的智能化、信息化來采集大量的生產(chǎn)信息,來提高企業(yè)的運行效率;另一反面還需要透過外部網(wǎng)絡(luò)獲取產(chǎn)品的反饋信息和客戶需求的大數(shù)據(jù),通過對海量數(shù)據(jù)的分析、處理,來快速動態(tài)的配置資源和提供解決方案,形成全新的制造業(yè)企業(yè)管理決策方法。 由于3D打印自身的一些獨特優(yōu)點,使其成為推動制造業(yè)新一輪生產(chǎn)模式變革的重要技術(shù)之一。首先,3D打印將生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設(shè)計環(huán)節(jié)連接到一起,整合成為“精益設(shè)計”模式。作為一種“設(shè)計無限制”的數(shù)字化制造技術(shù),3D打印可以直接制造出形狀高度復(fù)雜的產(chǎn)品。這將大大簡化產(chǎn)品設(shè)計,提高零部件的集成度,加快產(chǎn)品開發(fā)周期。同時,也使得過去受到傳統(tǒng)加工方式約束而無法實現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造變?yōu)榭赡堋?/span>
3D打印還使得制造業(yè)的門檻大幅度降低,“大規(guī)模制造”所需的大型廠房、眾多機器、大量專業(yè)人員等生產(chǎn)要素將不再能夠阻擋制造業(yè)的大眾化。借助互聯(lián)網(wǎng),3D打印可以使任何人都可以通過數(shù)字設(shè)計來實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)制造。因此,制造的重心將由生產(chǎn)向設(shè)計轉(zhuǎn)移,通過精益設(shè)計提高制造的靈活度將成為發(fā)展趨勢。這種變化恰恰迎合了互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)快速發(fā)展,產(chǎn)品微小創(chuàng)新和快速迭代成為新的發(fā)展模式。其次,3D打印還可大大壓縮供應(yīng)鏈,使得傳統(tǒng)的離岸經(jīng)濟模式得以改變。
數(shù)字化文件的共享和交易,將允許在靠近消費區(qū)域的地點進行生產(chǎn)。這將繞過傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈,實現(xiàn) 產(chǎn)品“分布式制造”,顛覆傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中的企業(yè)(見圖2)。最后,3D打印與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合將使得社會大眾有機會直接參與到產(chǎn)品整個生命周期當中。從最初的設(shè)計、到制造、到后期維修,再到相關(guān)服務(wù)。這種模式將釋放整個社會的智慧,構(gòu)建兼具個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù),演化出更加靈活和富有活力的商業(yè)模式,重組產(chǎn)業(yè)鏈分工、創(chuàng)造新的盈利模式和價值鏈體系。通過將改變產(chǎn)品的制造方式,進而改變世界的經(jīng)濟格局,最終改變?nèi)祟惖纳罘绞健?nbsp;
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