增材制造與數(shù)字孿生體完美搭檔,，迎接個性化定制時代

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(jìn)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(jìn)產(chǎn)業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型,。

南極熊 將通過“由虛向?qū)崱?與“由實向虛” 兩個方向,，剖析增材制造如何成為數(shù)字孿生體的完美搭檔，并與數(shù)字孿生體共同促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型,，迎接個性化定制時代的到來,。

個性化定制時代到來
在產(chǎn)品極大豐富的今天，消費者完全掌握了話語權(quán),�,！拔乙�與眾不同”的理念已經(jīng)逐漸成為了新時代消費觀念的主流，個性化的消費時代已經(jīng)悄然來臨,。以滿足個性化小群體（如網(wǎng)紅粉絲群）乃至個體（私人訂制）的DTC（Direct To Consumer）品牌不斷出現(xiàn),，DTC營銷模式也將日益成為主流。

然而要滿足消費者的個性化需求并不容易,。例如風(fēng)靡電商行業(yè)的網(wǎng)紅電商,，擁有流量和用戶入口，可以與顧客實時互動,，挖掘和激發(fā)需求,，甚至通過商品預(yù)發(fā)布讓用戶參與產(chǎn)品設(shè)計。但往往缺乏設(shè)計能力,，也難以建立自己的供應(yīng)鏈體系,。而對制造商和供應(yīng)商來說，網(wǎng)紅經(jīng)濟(jì)的“快閃”特色也對供應(yīng)鏈和生產(chǎn)的柔性化和及時性帶來極高要求,。今天還是流行時尚,，一周后可能就是庫存垃圾。

▲DTC 產(chǎn)品營銷特色和對供應(yīng)鏈及數(shù)據(jù)的要求

來源：飛馬旅創(chuàng)投

面對個性化定制的產(chǎn)業(yè)模式,，需要依據(jù)精準(zhǔn)營銷和供應(yīng)鏈模型,，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)交互、銷量預(yù)測和供應(yīng)鏈優(yōu)化決策,，以及實現(xiàn)突破傳統(tǒng)思維的產(chǎn)品設(shè)計,、柔性化制造等需求，數(shù)字孿生體和增材制造等技術(shù)將提供重要支撐,。


數(shù)字孿生體在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
數(shù)字孿生體作為與實體世界對應(yīng)的數(shù)字化表達(dá)方式,，相對于數(shù)字孿生，其“體”的含義突出了系統(tǒng)和體系,。比如一臺復(fù)雜裝備,、一條產(chǎn)業(yè)鏈或者一個經(jīng)濟(jì)體，都可以認(rèn)為是系統(tǒng)或體系的實體,，需要有一個“數(shù)字孿生體”與之對應(yīng),。

數(shù)字孿生體在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域由點及面，包含以下三個主要的層面：

-構(gòu)建產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字孿生體：加快產(chǎn)品研發(fā)和迭代升級

這方面已經(jīng)有很多成熟應(yīng)用和案例，不再贅述,。

-構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字孿生體：促進(jìn)產(chǎn)業(yè)向“服務(wù)型制造”轉(zhuǎn)型

服務(wù)型制造是制造與服務(wù)融合發(fā)展的新型數(shù)字化產(chǎn)業(yè)形態(tài),，是未來制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的重要方向。

定制化生產(chǎn)是“服務(wù)型制造”的典型方式之一,，主動將顧客引進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計,、制造、應(yīng)用服務(wù)過程,，主動發(fā)現(xiàn)顧客需求,，展開針對性服務(wù)。企業(yè)間基于平臺合作,，主動實現(xiàn)為上下游客戶提供生產(chǎn)性服務(wù)和服務(wù)性生產(chǎn),，協(xié)同創(chuàng)造價值。

構(gòu)建從顧客,、市場需求,、供應(yīng)鏈和物流體系、維護(hù)保障等全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字孿生體,，基于各領(lǐng)域數(shù)字模型的系統(tǒng)工程整合,，有助于促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向定制化生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)更為敏捷和柔性（JIT）的商業(yè)模式,。

例如在消費品行業(yè),，Adidas等制鞋領(lǐng)軍企業(yè)實現(xiàn)DTC定制化生產(chǎn)運動鞋，從賣鞋子延伸至運動產(chǎn)業(yè)和大健康產(chǎn)業(yè),。

▲《發(fā)展服務(wù)型制造專項行動指南》

來源：中國工控網(wǎng)

-構(gòu)建實體經(jīng)濟(jì)的數(shù)字孿生體：促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展

數(shù)字經(jīng)濟(jì)在推動產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,、提高勞動生產(chǎn)率、培育新市場和產(chǎn)業(yè)新增長點,、實現(xiàn)包容性增長和可持續(xù)增長等諸多方面,，都發(fā)揮著重要作用。

數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)的核心在于“數(shù)據(jù)驅(qū)動發(fā)展”,，而不像工業(yè)經(jīng)濟(jì)是“石油”和“機械”驅(qū)動發(fā)展,。通過建立實體經(jīng)濟(jì)的數(shù)字孿生體，對“數(shù)據(jù)”和“數(shù)字”進(jìn)行資產(chǎn)化,，并建立一整套金融服務(wù)體系,。模擬決策，引導(dǎo),、實現(xiàn)資源的快速優(yōu)化配置與再生,，可以極大地降低社會交易成本，提高資源優(yōu)化配置效率,，提高產(chǎn)品,、企業(yè),、產(chǎn)業(yè)附加值，推動社會生產(chǎn)力快速發(fā)展,。

例如阿里巴巴構(gòu)建了聚集消費者,、供應(yīng)鏈和制造商的網(wǎng)絡(luò)電商平臺，成為一個超過世界80%國家GDP的經(jīng)濟(jì)體,，同時也是一個完全數(shù)字化的數(shù)字孿生體。每個個體都是一個數(shù)字孿生子體,，精準(zhǔn)畫像,，并以此建立信用和個性化金融服務(wù)等服務(wù)產(chǎn)品。

增材制造是數(shù)字孿生體
在虛實雙向轉(zhuǎn)化上的完美搭檔

增材制造是近30年發(fā)展起來的一種微積分式的制造方式,，在設(shè)計階段將數(shù)模切片微分,，制造階段則在微米級通過精確控制材料積分成型。因此可實現(xiàn)全新的產(chǎn)品設(shè)計,，使設(shè)計師突破傳統(tǒng)制造工藝的束縛,。

▲增材制造突破傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計的限制

來源：盧秉恒院士

從而在實現(xiàn)產(chǎn)品減重（如航天領(lǐng)域）、私人定制（如醫(yī)療和制鞋領(lǐng)域）以及全新產(chǎn)品設(shè)計（如混合梯度材料設(shè)計,、嵌入傳感器的智能產(chǎn)品）等領(lǐng)域,，為設(shè)計師拓展了無窮的空間。

▲增材制造突破傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計的限制

來源：網(wǎng)絡(luò)資料

-由虛向?qū)�,，快速簡便實現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)的實體制造


增材制造由于不用開模,，實現(xiàn)單件生產(chǎn)和批量生產(chǎn)，成本上相差無幾,，特別適合個性化定制的生產(chǎn)模式,。

基于增材思維的產(chǎn)品設(shè)計，極大的簡化了供應(yīng)鏈,、制造過程和運維保障,。例如整體化設(shè)計，減少了供應(yīng)商和庫存,，原材料也變得更簡單（粉末或絲材）,；增減材一體化的制造設(shè)備，有助于實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的分布式制造,，以及支撐設(shè)計工作室的蓬勃發(fā)展,；對于大型裝備的現(xiàn)場修復(fù)以及通過現(xiàn)場制造，簡化備件保障服務(wù)也極具價值,。

因此,，增材制造是實現(xiàn)定制化生產(chǎn)柔性和及時性（JIT）的重要支撐。

▲增材制造技術(shù)對產(chǎn)業(yè)的影響

來源：安世亞太

-由實向虛,，全數(shù)字化制造為數(shù)字孿生體提供寶貴的過程數(shù)據(jù)資產(chǎn)

增材制造是一個全數(shù)字化的制造過程,，數(shù)字化是增材制造技術(shù)的天然屬性,，沒有數(shù)字化就無法實現(xiàn)增材制造。

而且增材制造的數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)侨�過程的,，從產(chǎn)品設(shè)計,、仿真優(yōu)化、工藝參數(shù),、加工制造,、包裝檢測及全生命周期的維護(hù)保障是全數(shù)字化過程實現(xiàn)。因此,，每一個增材制造的產(chǎn)品,，天然就是一個數(shù)據(jù)孿生體，包含全生命周期信息,。

▲全數(shù)字化的增材制造全過程

來源：安世亞太和德勤

增材制造全過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和算法是核心的數(shù)據(jù)資產(chǎn),，如在線積累的增材工藝數(shù)據(jù)包、基于材料在線優(yōu)化的增材工控算法等,。增材工藝仿真優(yōu)化算法與設(shè)備可以相對分離,，新的增材工藝數(shù)據(jù)和基于材料的優(yōu)化算法，通過在線升級可使工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量得到持續(xù)優(yōu)化和提升,。

由于產(chǎn)品是在工藝參數(shù)包的控制下積分制造出來的,，因而可以嚴(yán)格控制和記錄產(chǎn)品的成型過程和質(zhì)量，而這些數(shù)據(jù)對于運維保障及產(chǎn)品迭代升級都極具價值,。

—作者—
丁杰
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(rèn)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)管理咨詢和信息化規(guī)劃，三年增材制造生態(tài)圈BD合作經(jīng)驗,。