數(shù)字孿生體與增材制造助推個性化定制需求下的消費產(chǎn)業(yè)升級

來源：安世亞太
作者：丁杰

為滿足個性化定制的新消費需求和商業(yè)模式,，需要建立服務(wù)型的制造業(yè)新業(yè)態(tài),。在整合和不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)資源過程中,，基于模型的數(shù)據(jù)和實體交互是關(guān)鍵，數(shù)字孿生體將發(fā)揮巨大作用,。

增材制造-3D打印技術(shù)不僅易于將數(shù)字資產(chǎn)實體化,，提高了各種優(yōu)化應(yīng)用的可行性；而且其全數(shù)字化的制造過程,，也大大豐富了數(shù)字孿生體的數(shù)據(jù)資產(chǎn),，促進數(shù)字孿生體價值的發(fā)揮。這同時也是信息化（向數(shù)字化和智能化的更高階段）和工業(yè)化（增材制造工藝突破）的深度融合,，促進產(chǎn)業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型,。

本期專欄文章，將針對消費品制造領(lǐng)域,，探究如何應(yīng)用數(shù)字孿生體和增材制造技術(shù),，滿足比工業(yè)用戶數(shù)量更為龐大的消費者群體的個性化定制需求，迎接新的消費升級和服務(wù)型制造趨勢,。

消費品定制產(chǎn)業(yè)鏈的組成和特點
消費品和復(fù)雜裝備制造的產(chǎn)業(yè)鏈,，其特點具有顯著不同：

首先是顧客的區(qū)別：買汽車和買鞋的消費者肯定沒有買發(fā)動機的航空公司專業(yè)，他們數(shù)量龐大,，往往不知道自己想要什么,。不同人群的消費需求和習(xí)慣差異大,，比如男人和女人的消費習(xí)慣差異,，肯定大于波音和空客的需求差異,；

然后是購買方式的區(qū)別：大部分的消費者會重復(fù)和定期購買（如超市購物），快速決策,，喜歡偷懶,，易沖動，而且很容易受到朋友和外界影響,，如今電商平臺已經(jīng)成為越來越主要的購買渠道,；

數(shù)量龐大又需求各異的消費者群體（源自盒馬）

供應(yīng)鏈和物流也存在很大不同：因為產(chǎn)品比較簡單、價格敏感,，使供應(yīng)商準入門檻不高,，競爭激烈；大批量的小額訂單,，也使供應(yīng)鏈和物流要同時滿足快速交付,、成本低、不確定性大等特點,；

維保領(lǐng)域凸顯新的商機：傳統(tǒng)上大部分消費品（除汽車）并沒有太多維保需求,，對于廠商來說產(chǎn)品賣給客戶就算完事。但在服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)型過程中,，廠商逐漸發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)品使用過程中與消費者保持聯(lián)系將帶來新商機,。因此在消費品領(lǐng)域“維保”的新含義就是以產(chǎn)品為紐帶,，維護和保持與消費者的聯(lián)系,。例如Nike將運動鞋賣給消費者后，同時還邀請你下載APP入會,，從安排教練培訓(xùn)課程,、組織跑團活動、推薦相關(guān)裝備到參與新品體驗等等,，加強了客戶粘性,、帶來新的商機。

NIKE在電商,、定制化和維保領(lǐng)域APP布局（源自APPLE STORE）

數(shù)字孿生體和增材制造在產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用
1) 市場營銷和電子商務(wù)領(lǐng)域
隨著傳感器增加,、配件逐漸豐富（如可穿戴裝備）和智能化程度（如APP）的不斷提高，手機作為物聯(lián)網(wǎng)的終端將會采集種類越來越多,、時間占比越來越大的消費者信息,。例如越來越多的重度手機依賴者，從起床到睡覺手機都不離身甚至不離手,，手機可能比消費者本人都更了解自己,。

基于大數(shù)據(jù)的消費者精準畫像和營銷（源自李顯紅）

通過消費心理學(xué)等模型構(gòu)建消費者數(shù)字孿生體，將有助于形成更完整和精確的消費者畫像,。消費者數(shù)字孿生體包含多領(lǐng)域的子體,，包括但不限于靜態(tài)信息（如性別,、籍貫、畢業(yè)院校等）和動態(tài)信息（如健康,、社交,、閱讀、出行,、飲食喜好,、支付習(xí)慣、財務(wù)狀況等）,，在各領(lǐng)域子體內(nèi)依據(jù)本領(lǐng)域?qū)�業(yè)模型構(gòu)建,。這些子領(lǐng)域的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用實際往往已經(jīng)比較成熟,。例如健康信息和運動規(guī)劃,、社交網(wǎng)絡(luò)和新友推薦、閱讀偏好和知識付費,、出行習(xí)慣和路徑規(guī)劃等等,。構(gòu)建更高階的數(shù)字孿生體的價值，是對這些模型和數(shù)據(jù)的整合應(yīng)用,。

構(gòu)建的消費者數(shù)字孿生體應(yīng)便于按不同維度進行分類,，同樣類別的消費者，也可能有相同（大概率）或不同的消費心理,。依據(jù)不同消費心理建立評價量表,，通過對消費習(xí)慣的數(shù)據(jù)采集和積累，進行消費習(xí)慣的精準畫像,，可通過優(yōu)化頁面,、定向推送、精準促銷等對消費行為施加影響,。

增材制造技術(shù)促進了設(shè)計師與消費者的互動,。消費者可以參與以創(chuàng)成式設(shè)計驅(qū)動的自動化設(shè)計過程，個性化定制自己的產(chǎn)品,，并通過VR,、AR技術(shù)在線觀察和修改虛擬的產(chǎn)品，設(shè)計確定后可通過3D打印技術(shù)實現(xiàn)快速制造和交付,。

創(chuàng)成式設(shè)計汽車輪轂,、消費者參與的自動設(shè)計

（源自安世亞太）

隨著增材制造設(shè)備的普及，未來的制造可能就在于在社區(qū)進行離散化制造,。在汽車制造領(lǐng)域,，美國加州的創(chuàng)業(yè)公司Hackrod已在探索通過個性化設(shè)計和3D打印徹底改變移動解決方案的生產(chǎn)，西門子為Hackrod提供了數(shù)字創(chuàng)新平臺，這是一個集成的軟件包,，可以順利實現(xiàn)從設(shè)計和開發(fā)到車輛生產(chǎn)的整個過程,。想象一下，消費者不必費力地選擇經(jīng)銷商處的輪輞或座套的顏色,，也不必為不需要的配置買單,。相反,，買家可以在屏幕上自行設(shè)計車身,，底盤或決定車內(nèi)裝飾。為了讓消費者迅速捕捉到這一商業(yè)模式的思路,，Hackrod還為一款名為“LaBandita”的汽車3D打印了一體化的車身結(jié)構(gòu),，在精確的生產(chǎn)軟件控制下，La Bandita車身結(jié)構(gòu)在車庫大小的3D打印機中逐層實現(xiàn),。Hackrod代表了一種全新的工業(yè)制造模式,，提供了在沒有大型生產(chǎn)線的情況下針對客戶需求量身定制的創(chuàng)新汽車推向市場的可能性。

數(shù)字化平臺支持的3D打印個性化汽車（源自3D科學(xué)谷）

2) 供應(yīng)鏈和物流領(lǐng)域
批量定制化的生產(chǎn)模式對供應(yīng)鏈和物流帶來極大挑戰(zhàn),。

產(chǎn)業(yè)向智能化和服務(wù)化轉(zhuǎn)型使供應(yīng)鏈體系向協(xié)同化轉(zhuǎn)變,，由原來相對穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N更大范圍、更靈活,、更多向,、更社會化的協(xié)同體系，加大了管理上的復(fù)雜性,。同時不斷擴展的數(shù)字智能技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù),，也為構(gòu)建其數(shù)字孿生體創(chuàng)造了條件。

建立供應(yīng)鏈和物流的數(shù)字孿生體,，將供應(yīng)鏈進行細分,，可基于模型為每個客戶創(chuàng)建個人資料，評估每個獨特客戶的供應(yīng)鏈流程執(zhí)行情況,，提出物理資源和人力資源的最佳利用方案,。

將數(shù)字孿生體應(yīng)用于供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，將帶來以下方面的優(yōu)勢：實時在線的敏捷性,、通信與協(xié)作的即時性,、參與方信息的一致性、點到點的可視化,、智能優(yōu)化和整體決策模擬等,。

供應(yīng)鏈數(shù)字孿生體各要素的關(guān)系（源自SKF）

確保供應(yīng)鏈有效的基本要素是可控的物流系統(tǒng)。DHL的最新趨勢報告（2019）顯示,，數(shù)字孿生體技術(shù)將在物流領(lǐng)域創(chuàng)造價值,。雖然數(shù)字孿生體尚未在物流領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但許多關(guān)鍵的支持技術(shù)已經(jīng)到位。物流部門已經(jīng)利用傳感器跟蹤貨物,，還應(yīng)用機器學(xué)習(xí)和高級分析技術(shù)來優(yōu)化供應(yīng)鏈,，并從歷史裝運和運營數(shù)據(jù)中獲得新的知識。

供應(yīng)鏈和物流中的數(shù)字孿生體（源自DHL）

增材制造技術(shù)對供應(yīng)鏈和物流的優(yōu)化,，具體表現(xiàn)在三個方面：一是“隨需制造”,，根據(jù)訂單按產(chǎn)品數(shù)模進行生產(chǎn)，將有助于減少實體庫存和資金積壓,；二是“就近制造”,，選擇物流網(wǎng)絡(luò)上最快速和便宜的地點，滿足交付時間和成本的要求,；三是“萬變不離其宗”,，簡化了原材料的種類和物流，如對各種不銹鋼制品零件,，實際只需確保不銹鋼粉末庫存,，而不是保留各種成品庫存，各種材料還可以在增材制造過程中進行混合打印和調(diào)整配方,。

因此增材制造將為供應(yīng)鏈和物流帶來極大變革,。例如UPS和Fast Radius、SAP合建的分布式制造平臺,，旨在滿足全球和國家供應(yīng)鏈不斷變化的需求,，提供按需制造和供應(yīng)鏈解決方案。其核心是提供一個“虛擬庫存”,，可以安全地存儲客戶零件的數(shù)字孿生體（包括數(shù)據(jù)模型和生產(chǎn)工藝等）,，零部件僅在需要且數(shù)量精確時才進行生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝是根據(jù)所選的制造地點和設(shè)備動態(tài)優(yōu)化的,。Fast Radius將增材制造中心設(shè)置在美國肯塔基州路易斯維爾的UPSWorldPort工廠內(nèi),，這種戰(zhàn)略性的“跑道盡頭”位置使Fast Radius最多可以節(jié)約6個小時的生產(chǎn)時間，訂單最快可能在下單的同一天內(nèi)制造完成并發(fā)貨,。

3) 產(chǎn)品使用和維保領(lǐng)域
數(shù)字孿生體對于復(fù)雜裝備（如航空發(fā)動機）的維護保養(yǎng)模式,，也逐步應(yīng)用到消費品上。

例如對于無人駕駛的智能汽車,，構(gòu)建其數(shù)字孿生體可以進一步自我升級,，并加強與道路、網(wǎng)絡(luò),、停車,、加油充電、維保網(wǎng)點等周邊環(huán)境的互動,。

特斯拉公司為其生產(chǎn)和銷售的每一輛電動汽車都建立了數(shù)字孿生體,，相對應(yīng)的模型數(shù)據(jù)都保存在公司數(shù)據(jù)庫,。每輛電動車每天傳輸其日常數(shù)據(jù)，并通過數(shù)字孿生體的模擬程序使用這些數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)可能的異常情況并提供糾正措施,。每輛車都在反饋數(shù)據(jù),，特斯拉每天可獲得相當于160萬英里的駕駛體驗，并在不斷的學(xué)習(xí)過程中反饋給每輛車,。

共享每輛車的孿生數(shù)據(jù)并快速進化（源自特斯拉）

日益增多的智能化消費產(chǎn)品,，雖然維護保養(yǎng)要求不高，但其作為物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集終端,，在使用階段也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),，價值不容忽視。例如以智能手表,、智能眼鏡,、智能運動鞋等為代表的可穿戴產(chǎn)品,，一方面作為消費者數(shù)字孿生體如影隨行的數(shù)據(jù)采集終端,，另一方面產(chǎn)品的智能化和可控程度不斷提高，如4D打印隨形變化的運動鞋,、自適應(yīng)可變度數(shù)眼鏡等也將不斷出現(xiàn),。

增材制造技術(shù)在消費品使用階段的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在個性化改裝和維修領(lǐng)域,，不斷賦予消費品新的面貌和活力,。

福特汽車3D打印改裝賽車進氣歧管（源自3D科學(xué)谷）

通過逆向工程和3D打印修復(fù)百歲高齡Delage -S老爺車（源自南極熊3D打印）

作者簡介
安世亞太戰(zhàn)略合作部副總經(jīng)理,，數(shù)字孿生體實驗室顧問

六西格瑪黑帶,、TOGAF高級認證（2015），美國質(zhì)量協(xié)會ASQ和企業(yè)架構(gòu)聯(lián)盟AEA會員
二十余年制造業(yè)管理咨詢,、信息化規(guī)劃和實施,，三年增材制造生態(tài)圈戰(zhàn)略合作經(jīng)營經(jīng)驗
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