增材制造與數(shù)字孿生體完美搭檔,，迎接個(gè)性化定制時(shí)代

來源：安世亞太
作者：丁杰

為滿足個(gè)性化定制的新消費(fèi)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(shí)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(shí)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(jià)值的發(fā)揮,。這同時(shí)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(shí)向虛” 兩個(gè)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(gè)性化定制時(shí)代的到來。

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

然而要滿足消費(fèi)者的個(gè)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(shí)時(shí)互動(dòng),，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(jì),。但往往缺乏設(shè)計(jì)能力,，也難以建立自己的供應(yīng)鏈體系。而對(duì)制造商和供應(yīng)商來說,，網(wǎng)紅經(jīng)濟(jì)的“快閃”特色也對(duì)供應(yīng)鏈和生產(chǎn)的柔性化和及時(shí)性帶來極高要求,。今天還是流行時(shí)尚，一周后可能就是庫存垃圾,。

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

來源：飛馬旅創(chuàng)投

面對(duì)個(gè)性化定制的產(chǎn)業(yè)模式,，需要依據(jù)精準(zhǔn)營(yíng)銷和供應(yīng)鏈模型，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)交互,、銷量預(yù)測(cè)和供應(yīng)鏈優(yōu)化決策,，以及實(shí)現(xiàn)突破傳統(tǒng)思維的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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(shí)體世界對(duì)應(yīng)的數(shù)字化表達(dá)方式，相對(duì)于數(shù)字孿生,，其“體”的含義突出了系統(tǒng)和體系,。比如一臺(tái)復(fù)雜裝備、一條產(chǎn)業(yè)鏈或者一個(gè)經(jīng)濟(jì)體,，都可以認(rèn)為是系統(tǒng)或體系的實(shí)體,，需要有一個(gè)“數(shù)字孿生體”與之對(duì)應(yīng)。

數(shù)字孿生體在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域由點(diǎn)及面,，包含以下三個(gè)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(jí)

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(jí)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(dòng)將顧客引進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造,、應(yīng)用服務(wù)過程,，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)顧客需求，展開針對(duì)性服務(wù),。企業(yè)間基于平臺(tái)合作,，主動(dòng)實(shí)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(jià)值,。

構(gòu)建從顧客,、市場(chǎng)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(shí)現(xiàn)更為敏捷和柔性（JIT）的商業(yè)模式。

例如在消費(fèi)品行業(yè),，Adidas等制鞋領(lǐng)軍企業(yè)實(shí)現(xiàn)DTC定制化生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)鞋,，從賣鞋子延伸至運(yùn)動(dòng)產(chǎn)業(yè)和大健康產(chǎn)業(yè)。

▲《發(fā)展服務(wù)型制造專項(xiàng)行動(dòng)指南》

來源：中國(guó)工控網(wǎng)

-構(gòu)建實(shí)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(dòng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,、培育新市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)新增長(zhǎng)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)包容性增長(zhǎng)和可持續(xù)增長(zhǎng)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(dòng)發(fā)展”，而不像工業(yè)經(jīng)濟(jì)是“石油”和“機(jī)械”驅(qū)動(dòng)發(fā)展,。通過建立實(shí)體經(jīng)濟(jì)的數(shù)字孿生體,，對(duì)“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(shí)現(xiàn)資源的快速優(yōu)化配置與再生,，可以極大地降低社會(huì)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(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力快速發(fā)展,。

例如阿里巴巴構(gòu)建了聚集消費(fèi)者,、供應(yīng)鏈和制造商的網(wǎng)絡(luò)電商平臺(tái)，成為一個(gè)超過世界80%國(guó)家GDP的經(jīng)濟(jì)體，同時(shí)也是一個(gè)完全數(shù)字化的數(shù)字孿生體,。每個(gè)個(gè)體都是一個(gè)數(shù)字孿生子體,，精準(zhǔn)畫像，并以此建立信用和個(gè)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(shí)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(jì)階段將數(shù)模切片微分，制造階段則在微米級(jí)通過精確控制材料積分成型,。因此可實(shí)現(xiàn)全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì),，使設(shè)計(jì)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(jì)的限制

來源：盧秉恒院士

從而在實(shí)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(jì)（如混合梯度材料設(shè)計(jì),、嵌入傳感器的智能產(chǎn)品）等領(lǐng)域，為設(shè)計(jì)師拓展了無窮的空間,。

▲增材制造突破傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的限制

來源：網(wǎng)絡(luò)資料

-由虛向?qū)�,，快速�?jiǎn)便實(shí)現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)的實(shí)體制造


增材制造由于不用開模，實(shí)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(gè)性化定制的生產(chǎn)模式。

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

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

▲增材制造技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)的影響

來源：安世亞太

-由實(shí)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(gè)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(shí)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(jì),、仿真優(yōu)化,、工藝參數(shù),、加工制造、包裝檢測(cè)及全生命周期的維護(hù)保障是全數(shù)字化過程實(shí)現(xiàn),。因此,，每一個(gè)增材制造的產(chǎn)品，天然就是一個(gè)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(duì)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(jí)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(duì)于運(yùn)維保障及產(chǎn)品迭代升級(jí)都極具價(jià)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(shí)驗(yàn)室顧問,。六西格瑪黑帶,、TOGAF高級(jí)認(rèn)證（2015），美國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)ASQ和企業(yè)架構(gòu)聯(lián)盟AEA會(huì)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(yàn)。