2020 年的三大数字化制造趋势

进入 2019 年底，大规模数字化背后的技术丝毫没有放缓。

在未来五年内，预计 85% 的工业公司将在所有关键业务部门实施工业 4.0 技术。这种趋势正在产生实用的数字应用程序，而这些应用程序现在才变得可见。

由于面临无数挑战，制造业在全面数字化方面进展缓慢。少数冒险进入数字化转型前沿的领导者为其他人的追随奠定了基础。

主流方法更多的是“观望”而不是“全力以赴”。结果，产品工程师的期望和制造商的心态之间出现了冲突。

过去，制造商采用新技术的速度很慢，但 2020 年很可能是数字技术广泛采用的一年。火花已见，异常值挑战现状，推动行业向前发展。

麦肯锡 2019 年关于“面向未来的数字制造转型”的报告指出：“随着技术的快速变化，制造商必须确保他们的工业 4.0 转型计划面向未来，否则就有可能落后于竞争对手。”

工程师的核心是对创新和技术持开放态度。同时，流程的性质要求他们在整个供应链的多个层面进行协作，而行业并不总是采用相同的思维方式。对他们来说，制造的数字化意味着他们可以在整个生产过程中嵌入时间、能源和节省金钱的努力。

以下是我们希望在 2020 年看到的三大驱动技术，以及它们将如何为工程师赋能：

在线和点播

在数字平台的帮助下，通过分布式合作伙伴网络促进整个过程，在线制造商在过去一年中一直在试验新材料和创新商业模式。

通过创建由优质制造商组成的生态系统，所有工程师为制造零件所需要做的就是将他们的计算机辅助设计 (CAD)、指定材料、表面光洁度、螺纹孔、公差和交货时间上传到云端。然后平台将确认设计，具有特定部件制造能力的分布式网络成员将承担该项目。

除了塑料和金属的 3D 打印外，在线按需制造公司还提供具有各种工艺的套件，包括计算机数控 (CNC) 加工、钣金生产、注塑成型和聚氨酯铸造​​。由于能够访问这些在线制造方法，按需零件生产成为一种更可行的制造方法。

虽然这个行业仍处于起步阶段，但它为工程师释放的潜力是巨大的。传统上，零件生产因报价审批时间长、国际运输以及对大量最低订单的需求而受到阻碍，所有这些都会增加成本和停机时间。通过减少这些障碍，在线按需制造使工程师能够在不影响设计的情况下交付产品。

在来年，我们预计会有更多工程师转向按需制造 作为解决主要痛点的一种方式。这很可能会导致该行业的竞争加剧，以及全面整合市场领导者。这最终将推动平台采用新材料并吸引更多制造商加入分布式网络，从而为工程师提供更多选择，减少停机时间并降低成本。

更多合作伙伴、合资企业

由于规模庞大、供应链全球化以及缺乏明确的目标，制造商发现很难超越其数字化战略的测试阶段。虽然这种情况开始发生变化，但大型组织在采用真正的数字思维方式方面通常会滞后。决策者意识到这一点，并希望从整个生态系统中引入数字专业知识。

“随着制造商考虑在他们的供应链中建立敏捷性，人们越来越意识到这些努力不能孤立发生，”德勤在 2020 年制造业展望中指出。 “培养强大生态系统的需求已经出现，我们的研究表明，这对制造商来说是一种越来越有效的战略，尤其是因为它与数字动力相关。”

据德勤称，这一趋势可能会在未来一年以两种截然不同的方式呈现。首先，处于数字化转型前沿的智能工厂正在看到跨生态系统合作的好处，以远高于竞争对手的速度为客户创造新的商业模式和价值。不愿搬家的落后者现在希望在自己的公司中复制这种成功。其次，那些推动前沿的人还没有完成，并且可能会继续扩展自己的生态系统，以此来获取他们内部没有的能力。

许多市场领导者正在使用这种策略来推进他们的数字化愿景。但考虑到市场上数字能力的相对溢价，德勤表示，“2020 年更有可能带来合作伙伴关系和合资企业，而不是直接收购。”

获得外部合作伙伴生态系统对于填补许多制造商正在经历的大量人才和能力不足至关重要。因此，我们很可能会看到大公司和创新数字规模企业之间建立一年的合作伙伴关系。工程师将受益于对用户体验、内部沟通和简化客户旅程的日益关注。

3D 打印

最初主要用于原型制作的技术已经发展成为一个行业。 3D 打印被认为是所有工业 4.0 技术中最具颠覆性的技术之一。根据普华永道白皮书，作为这场革命的一个关键要素，“3DP 正在发展成为产品开发和传统制造的可行替代方案” 从去年年底开始。

过去几年，新材料的到来推动了行业向前发展，应用呈爆炸式增长。最初，只有一小部分塑料可用于印刷项目。如今，混凝土、金属和纳米粒子墨水等材料的加入使创新潜力呈指数级增长。

随着更大、更快、更复杂的打印机的出现，工程师有能力以比以前更大的规模构建对象。今年最重要的四幅 3D 打印作品是：

• 第一个 3D 打印的人类心脏, 今年在以色列印刷。特拉维夫大学的研究人员使用患者自己的细胞和生物材料制造了血管化工程心脏。
• 缅因大学最近完成了最大的 3D 打印船，这是一艘 7.5 米长的 2 吨巡洋舰，其中包括有史以来最大的 3D 打印实体部件。
• SpaceX 的 Crew Dragon 引擎完全采用金属 3D 打印技术制造。该飞船旨在成为有史以来最安全的载人航天器，已完成 16 次往返国际空间站的任务。
• 现场 3D 打印整栋房屋的价格已大幅下降至 4,000 美元至 10,000 美元之间，为有需要的人提供安全且负担得起的住房。

虽然过去几年用于金属和混凝土等材料的 3D 打印技术相对昂贵，但持续不断的创新已开始将它们整合到主流生产过程中。

随着打印机本身的快速发展，他们越来越接近行业认为的 3D 打印的圣杯：多材料打印，这将允许工程师使用细丝组合进行设计。

这种打印方法有望释放最大价值 在所有 3D 打印技术中。已采取措施在原型环境中引入多材料打印，该技术有望在未来一两年内进入商业用途。

从长远来看，这些进步将为工程师提供更大的设计自由度，提高原型制作效率，并使交付更有效。材料和机械本身的发展让专家预测，到 2026 年，3D 打印行业的价值将增长到 500 亿美元以上。此外，快速扩张的按需制造行业以及全面建立新合作伙伴关系的可能性，我们开始将 2020 年视为制造业快速数字化进程的基准。

Filemon Schoffer 是 的联合创始人兼 CCO 3D 集线器， 一个在线制造平台。