2020年塑造数字化制造的三大核心趋势

2019年接近尾声，大规模数字化背后技术丝毫未放缓。

未来五年内，预计85%工业公司将在所有关键业务部门实施工业4.0技术。趋势产生的实用数字应用才刚刚显现。

因无数挑战，制造业采纳全面数字化步履蹒跚。少数冲向数字化转型前沿的领军者，为其他人铺平道路。

主流路径更多是“观望”而非“全速前进”。结果是产品工程师期望与制造商心态发生冲突。

制造商过去采纳新技术缓慢，但2020年可能成大规模数字采纳之年。火种已燃，异类挑战现状推动行业前行。

“技术快速变化下，制造商必须为工业4.0转型计划做好未来防护，否则将落后于竞争对手，”麦肯锡2019年《面向未来的数字化制造转型》报告称。

工程师骨子里开放创新技术。同时过程本质要求他们跨供应链多层级协作，与未必同心态的行业打交道。对他们，制造数字化意味着能在整个生产过程中嵌入节省时间、能源、金钱的努力。

趋势一：在线按需制造

借助促进全流程的数字平台，通过分布式合作伙伴网络，在线制造商过去一年尝试新材料和创新商业模式。

工程师只需上传计算机辅助设计（CAD），指定材料、表面处理、螺纹孔、公差、交期至云端。平台确认设计，分布式网络中具备该特定零件制造能力的成员将接手项目。

除3D打印塑料金属，在线按需制造公司提供套件工艺：CNC加工、钣金生产、注塑成型、聚氨酯铸造。能在线按需获取这些制造方法，按需零件生产成为更可行制造方式。

虽行业仍处萌芽，但为工程师解锁的潜力巨大。传统零件生产受阻于报价审批长交期、国际运输、高最小起订量，皆增本增停工期。降低这些壁垒，在线按需制造让工程师交付不妥协设计。

来年我们预期更多工程师转向按需制造解决主要痛点。这可能导致行业竞争加剧、市场领导者整合。最终驱动平台采纳新材料、吸引更多制造商入网，为工程师带来更多选择、更少停工、更低成本。

趋势二：更多伙伴关系与合资企业

制造商因规模庞大、供应链全球化、缺乏清晰目标，难超越数字化战略测试阶段。虽开始改变，大组织在全员采纳真正数字化心态上通常滞后。决策者意识到此点，寻求从生态系统引入数字专长。

“制造商思考如何构建供应链敏捷性时，日益意识到这些努力不能孤立发生，”德勤《2020制造业展望》称。“培育强大生态系统是涌现趋势，研究显示对制造商而言是日益有效策略，尤其关乎数字化势头。”

德勤称，此趋势明年将以两种方式演绎。一、智能工厂——数字化转型前沿者——跨生态系统伙伴关系获益，以显著高于竞争对手速率创造新商业模式和客户价值。观望落后者现寻求复制此成功。二、推动前沿者未止步，可能继续扩展自有生态系统以获取内部缺失能力。

许多市场领导者用此策略推进数字愿景。但鉴于市场上数字化能力相对溢价，德勤建议：“2020年更可能带来伙伴关系和合资企业，而非彻底收购。”

接入外部合作伙伴生态系统对填补许多制造商面临的巨大人才能力赤字至关重要。因此明年可能见证大公司与创新数字规模企业间伙伴关系之年。工程师将受益于用户体验、内部沟通、精简客户旅程的日益聚焦。

趋势三：3D打印

始于主要用于原型制作的技术，已演变为独立产业。3D打印被视为所有工业4.0技术中最具颠覆性之一。作为那场革命关键元素，“3DP正演变为产品开发和传统制造的可行替代方案，”据PwC去年晚期白皮书。

过去几年新材料到来推动行业前行，应用爆发。最初仅少量塑料可用打印。今日，混凝土、金属、纳米颗粒墨水等材料加入，指数级扩展创新潜力。

随更大、更快、更精密打印机到来，工程师有能力构建比以往大得多规模的物体。今年四大最显著3D打印：

• 首个3D打印人类心脏，以色列完成。特拉维夫大学研究者用患者自身细胞和生物材料打印血管化工程心脏。
• 缅因大学最近完成最大3D打印船只，2吨、7.5米巡航艇，含最大3D打印实体部件。
• SpaceX载人龙飞船发动机完全用金属3D打印制造。设计为有史以来最安全载人航天器，已完成16次往返国际空间站任务。
• 现场3D打印整房价格大幅降至4000-10000美元，为有需要者提供安全负担得起住房。

金属混凝土等材料3D打印技术过去几年相对昂贵，但持续创新流开始将其整合进主流生产流程。

随打印机高速进化，它们逼近业界视为3D打印圣杯的多材料打印：允许工程师用丝材组合设计。

这种打印方式有望解锁所有3D打印技术中最大价值。已采取步骤在原型环境引入多材料打印，技术看来将在未来一两年推进商业化应用。

长远看，这些进步将给工程师更大设计自由、提升原型生产力、让交付更有效。材料演进和机器本身演进令专家预测3D打印产业价值将达500亿美元以上至2026年。加上快速扩张的按需制造行业和全面新伙伴关系可能性，我们开始看到2020年作为制造业快速数字化进程基线。

作者：Filemon Schoffer，3D Hubs联合创始人兼CCO，一个在线制造平台。