貿(mào)易戰(zhàn)，制造業(yè)回歸西方，這些“惱人”的話題似乎揮之不去的在增加人們的危機(jī)感。殊不知，長(zhǎng)久以來(lái)，西方國(guó)家呼吁的制造回歸，此制造非彼制造，那些曾經(jīng)流出去的低附加值制造他們未曾挽留，也無(wú)心收回。而另外一場(chǎng)制造回歸，關(guān)于附加值創(chuàng)造的制造，正在進(jìn)一步升級(jí)國(guó)家與國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)。面對(duì)新的全球制造業(yè)變遷，我們國(guó)家將如何認(rèn)清其中的規(guī)律？我們國(guó)家是否具備自身的核心優(yōu)勢(shì)？我們應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)以抓住機(jī)遇？

     這篇文章中，讓我們開(kāi)啟一場(chǎng)不同尋常的旅程，這個(gè)旅程有兩條主線，一條是圍繞著每一次制造中心的轉(zhuǎn)移過(guò)程，產(chǎn)品附加值變遷這條主線。另外一條主線是3D打印如何在產(chǎn)品生命周期的整個(gè)范圍內(nèi)深化產(chǎn)品附加值的升級(jí)。最后這兩條主線將相交在一起，我們來(lái)感受附加值創(chuàng)造這條主線將如何深度影響制造業(yè)的變遷規(guī)律。

制造變遷

      借助《智能制造》的網(wǎng)絡(luò)資料，我們先來(lái)看全球制造業(yè)的變遷背后的產(chǎn)品附加值創(chuàng)造的國(guó)家間的轉(zhuǎn)移。第一次制造業(yè)大遷移發(fā)生在20世紀(jì)初，由美國(guó)接棒英國(guó)承接全球制造業(yè)。第二次制造業(yè)大遷移發(fā)生在20世紀(jì)50年代，由日本接棒美國(guó)承接全球制造業(yè)。（在美國(guó)的支持下，日本的制造業(yè)以年均13.2%的速度發(fā)展，這個(gè)速度是德國(guó)和法國(guó)的2倍，英國(guó)和美國(guó)的3倍。）第三次制造業(yè)大遷移發(fā)生在20世紀(jì)70年代，由亞洲四小龍接棒日本承接全球制造業(yè)。（韓國(guó)成為世界上造船業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家；臺(tái)灣承接了美日相當(dāng)一部分勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)，逐漸成為電子代工業(yè)的巨頭；香港的紡織業(yè)、塑膠、鐘表、燈泡等制造業(yè)得到快速發(fā)展；新加坡快速成為全球集成電路、芯片和磁盤(pán)的重要生產(chǎn)基地，同時(shí)也是世界第三大的煉油中心。）第四次制造業(yè)大遷移發(fā)生在20世紀(jì)90年代，由中國(guó)接棒亞洲四小龍承接全球制造業(yè)。

圖片：美國(guó)、英國(guó)、非洲的貿(mào)易三角形中的價(jià)值流動(dòng)。英國(guó)生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品換取美國(guó)大量的低附加值資源類(lèi)商品，并將槍支、服裝等商品貿(mào)易到非洲換取大量的資源類(lèi)商品。非洲大量的奴隸被貿(mào)易到美國(guó)用來(lái)進(jìn)行體力勞動(dòng)以滿足英國(guó)當(dāng)時(shí)對(duì)美國(guó)的榨取需求。

     制造業(yè)附加值，指在產(chǎn)品的原有價(jià)值的基礎(chǔ)上，通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程中的有效勞動(dòng)新創(chuàng)造的價(jià)值，即附加在產(chǎn)品原有價(jià)值上的新價(jià)值。

而制造轉(zhuǎn)移創(chuàng)造了今天的制造業(yè)附加值全球格局：

英國(guó)在航空、汽車(chē)和芯片等行業(yè)占據(jù)全球前三的地位，著名品牌如勞斯萊斯汽車(chē)、ARM芯片。

1980年到現(xiàn)在，美國(guó)將大部分的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)都外包出去，僅保留價(jià)值鏈高端的制造業(yè)如汽車(chē)、航天航空、芯片等，而信息技術(shù)和金融作為新的增長(zhǎng)點(diǎn)占GDP的比重越來(lái)越高。以制造業(yè)附加值來(lái)看，美國(guó)目前仍是世界第一，并且在汽車(chē)、航空航天、醫(yī)療器械、芯片、制藥、工程機(jī)械等處于絕對(duì)領(lǐng)先位置，著名品牌有福特、波音、英特爾等。

日本除了汽車(chē)，在打印機(jī)、數(shù)據(jù)相機(jī)領(lǐng)域也占據(jù)領(lǐng)先地位，佳能在全球數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)市場(chǎng)分別占據(jù)30%和27%的份額。在某些看不見(jiàn)的地方日本的制造業(yè)也能做到極致，比如圖像傳感器，軸承等一些關(guān)鍵配件其他國(guó)家都要依賴(lài)日本進(jìn)口。

     根據(jù)《智能制造》，中國(guó)目前面臨的形勢(shì)較嚴(yán)峻的是，一方面勞動(dòng)密集型制造業(yè)的訂單被印度、越南、印尼等人工更低的國(guó)家搶走，一方面機(jī)器人和自動(dòng)化發(fā)展速度很快，歐美和日本等國(guó)家開(kāi)始讓制造業(yè)回歸本土。

不管是主動(dòng)還是被動(dòng)，我們從模仿西方國(guó)家的產(chǎn)品設(shè)計(jì)也走到了一個(gè)走向高層次的民族創(chuàng)新和正向設(shè)計(jì)的路口。所以說(shuō)是新的發(fā)展模式和發(fā)展機(jī)遇降臨了，只是我們還未曾熟悉，這或許是恐懼的來(lái)源，但也是希望的新起點(diǎn)。

 價(jià)值與賦能邏輯

        3D打印的確給中國(guó)帶來(lái)了歷史機(jī)遇。為什么這么說(shuō)呢？首先我們來(lái)了解3D打印的賦能邏輯。“關(guān)于3D打印領(lǐng)域的五大賦能邏輯: 3D打印賦能產(chǎn)品性能提升；材料賦能3D打印應(yīng)用場(chǎng)景與發(fā)展?jié)摿Γ卉浖�賦能3D打印產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能3D打印制造、商業(yè)和發(fā)展模式重塑；工業(yè)正向設(shè)計(jì)賦能3D打印發(fā)展前景。— 《3D打印與工業(yè)制造》”目前社會(huì)上絕大多數(shù)人一看到3D打印就以為是一種快速制造工具，而沒(méi)有看清這個(gè)技術(shù)的顛覆價(jià)值不僅僅在于快速制造(無(wú)模具)，更在于以（Functional-driven design）功能導(dǎo)向的產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，制造傳統(tǒng)加工工藝無(wú)法制造的產(chǎn)品，這正是產(chǎn)品附加值的核心。

圖片：以熱交換器的案例來(lái)說(shuō)明3D打印使得以功能導(dǎo)向的產(chǎn)品設(shè)計(jì)為制造業(yè)附加值賦能，來(lái)源:3D科學(xué)谷。

“在人類(lèi)探索太空的發(fā)展歷程中，一邊是引爆行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的可回收、低成本火箭，一邊是起到四兩撥千斤效果的3D打印技術(shù)，這其中的競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則，值得深思。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

這其中，NASA于2012年就啟動(dòng)了AMDE-Additive Manufacturing Demonstrator Engine增材制造驗(yàn)證機(jī)的計(jì)劃，NASA認(rèn)為3D打印在制造液態(tài)氫火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方面頗具潛力。在3年內(nèi)，團(tuán)隊(duì)通過(guò)增材制造出100多個(gè)零件,并設(shè)計(jì)了一個(gè)可以通過(guò)3D打印來(lái)完成的發(fā)動(dòng)機(jī)原型。而通過(guò)3D打印，零件的數(shù)量可以減少80%，并且僅僅需要30處焊接。

當(dāng)然，根據(jù)3D科學(xué)谷，3D 打印并非是一座孤島，而必須與其他傳統(tǒng)制造工藝相融合，才能成為創(chuàng)造制造業(yè)附加值的“利器”。

“3D打印只是制造的一環(huán)，將與其他工藝充分融合在一起，無(wú)縫銜接在制造流程環(huán)節(jié)中，將是3D打印進(jìn)入制造業(yè)產(chǎn)業(yè)化的主旋律。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

圖片：德馬吉森精機(jī)的CELOS系統(tǒng)所集成的OPTOMET軟件，這個(gè)軟件的智能化程度很高，只需要輸入粉末的參數(shù)和加工要求，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)優(yōu)化加工參數(shù)，這節(jié)約了大約4周的人工設(shè)置參數(shù)時(shí)間，并且避免了人工設(shè)置參數(shù)導(dǎo)致的大量報(bào)廢零件產(chǎn)生。

     其實(shí)不僅僅是3D打印與其他工藝將要發(fā)生融合，根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，機(jī)加工環(huán)節(jié)也在發(fā)生變化。拿歐特克公司的PowerMill Additive軟件來(lái)說(shuō)，將以往需要人工編程的CAM過(guò)程變得“自動(dòng)化”，這使得混合增材制造過(guò)程3D打印與機(jī)加工的銜接更加順暢，使得“增材”與“減材”成為融合在一起的解決方案。

“對(duì)于工業(yè)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，并非要完全放棄傳統(tǒng)制造工藝而采用3D打印直接制造最終產(chǎn)品，將3D 打印引入制造流程與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)的一條道路。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

而這個(gè)融合的過(guò)程，使得更多的“賦能”邏輯發(fā)生作用。在3D科學(xué)谷看來(lái)，抓住3D打印帶來(lái)的制造業(yè)附加值創(chuàng)造機(jī)遇，必須深刻理解其中的“賦能”邏輯，必須將3D打印放在制造的一個(gè)環(huán)節(jié)中從全制造流程的角度去理解。

 價(jià)值臺(tái)階

“3D打印對(duì)所占用的材料成本更加敏感，而對(duì)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性并不敏感，也就是說(shuō)3D打印適合制造復(fù)雜形狀的產(chǎn)品，包括一體化結(jié)構(gòu)、仿生學(xué)設(shè)計(jì)、異形結(jié)構(gòu)、輕量化點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)、梯度合金、復(fù)合材料、超材料等。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

3D打印/增材制造工藝的好處可以從兩個(gè)方向來(lái)理解-一個(gè)是生產(chǎn)效益，另一個(gè)是綜合效益。生產(chǎn)效益專(zhuān)注于制造過(guò)程，包括減少材料消耗，縮短交貨時(shí)間，最小的模具成本，降低裝配成本和自動(dòng)化的影響。而綜合效益是指在使用通過(guò)增材制造出來(lái)的產(chǎn)品的過(guò)程中，來(lái)自如減輕重量帶來(lái)的燃油效益，更高的性能和可靠性，更長(zhǎng)的壽命收益，更快的新產(chǎn)品推出，市場(chǎng)相應(yīng)速度，減少庫(kù)存以及更好的適應(yīng)性和更具吸引力的產(chǎn)品附加值等等。

圖片：3D打印/增材制造的價(jià)值臺(tái)階

而通常在談到增材制造的時(shí)候，不論是制造業(yè)還是增材制造行業(yè)本身都容易過(guò)于關(guān)注生產(chǎn)效益，而忽略了綜合效益。而增材制造的價(jià)值臺(tái)階：原型與模具，備品備件，復(fù)雜零件，創(chuàng)新產(chǎn)品，在不同的臺(tái)階中生產(chǎn)效益的價(jià)值或許相似，然而綜合效益的價(jià)值卻是隨著臺(tái)階的升高而越來(lái)越大。

圖：空客與歐特克的The Living設(shè)計(jì)工作室合作，為空客A320飛機(jī)開(kāi)發(fā)了一個(gè)大尺寸的“仿生”機(jī)艙隔離結(jié)構(gòu)。新型隔離艙不僅更輕，而且更強(qiáng)。比原來(lái)的結(jié)構(gòu)輕55磅，由于重量減輕效率，考慮到每家飛機(jī)的服役情況，這將累計(jì)帶來(lái)高達(dá)96000噸的二氧化碳排放量的減少。而如果未來(lái)將該結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到整個(gè)機(jī)艙，其節(jié)約將更為驚人，相當(dāng)于每年減少465,000噸的二氧化碳排放量，好比陸地上減少了96,000輛汽車(chē)對(duì)大氣的污染。所以說(shuō)，新型隔離艙結(jié)構(gòu)的價(jià)值不僅僅在于自身對(duì)材料的節(jié)約，更在于對(duì)能源的節(jié)約和環(huán)保的影響。

“我們總是陷入將3D打印與傳統(tǒng)制造方法一對(duì)一（apple to apple）比較的誤區(qū)，原因在于我們很容易忽略3D打印不是在生產(chǎn)和原來(lái)一樣的零件，而是生產(chǎn)不一樣的零件，不一樣的形狀，不一樣的材料，不一樣的性能。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

“如果說(shuō)工業(yè)4.0將工廠的效率以數(shù)倍的方式提升，那么3D打印則在航空制造領(lǐng)域以創(chuàng)新零件的方式打開(kāi)下一代火箭和飛機(jī)的設(shè)計(jì)與制造模式。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

“我們衡量3D打印的價(jià)值需要跳出單件加工效率、單件成本這些思維局限，應(yīng)該站在產(chǎn)品的生命周期的角度來(lái)評(píng)估。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

“3D打印對(duì)產(chǎn)品的重塑，不僅包括外觀，還包括性能的提升。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

制造業(yè)附加值與民族復(fù)興

由以上所述，我們可以很清晰的看到由于分布式制造模式的發(fā)展，以往的“水往低處流”的制造向低生產(chǎn)成本要素的國(guó)家和區(qū)域積聚的方式將被極大的稀釋。在3D科學(xué)谷看來(lái)，3D打印作為提升制造業(yè)附加值創(chuàng)造的“利器”，將引導(dǎo)“水逆勢(shì)而流”，即開(kāi)辟全球競(jìng)爭(zhēng)的新賽道，在這條賽道上，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以功能實(shí)現(xiàn)為導(dǎo)向，這將是整個(gè)價(jià)值創(chuàng)造的核心。

在3D科學(xué)谷看來(lái)，以往，一個(gè)產(chǎn)品類(lèi)別下的一百家企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品或許十分雷同；而將來(lái)，一個(gè)產(chǎn)品類(lèi)別下的一百家企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品將大相徑庭，誰(shuí)能最終贏得市場(chǎng)，這與制造業(yè)附加值的創(chuàng)造極大相關(guān)，與是否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能為導(dǎo)向極大相關(guān)。

“3D打印將使得制造向高成本生產(chǎn)要素的國(guó)家和區(qū)域流動(dòng)，這里的高成本生產(chǎn)要素指的是能夠駕馭得了3D打印技術(shù)精華之所在，能夠?qū)崿F(xiàn)高附加值產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、仿真、正向創(chuàng)造與制造的高級(jí)人才聚集地。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

圖片：3D打印國(guó)家指數(shù)，中國(guó)處于第二梯隊(duì)，在將3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)轉(zhuǎn)化方面存在這躋身于第一梯隊(duì)的機(jī)會(huì)。

正如微軟的現(xiàn)任CEO薩提亞在《刷新》一書(shū)中提到的“真正創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)的是使用技術(shù)的強(qiáng)度，而不是單純獲得技術(shù)。國(guó)家究竟是將技術(shù)束之高閣，還是對(duì)勞動(dòng)力展開(kāi)有針對(duì)性的培訓(xùn)，讓他們創(chuàng)造最大的生產(chǎn)率？這就是強(qiáng)度。問(wèn)題不只是技術(shù)何時(shí)到來(lái)，還在于使用技術(shù)的強(qiáng)度。”

的確，雖然我國(guó)對(duì)3D打印的戰(zhàn)略地位給予了充分的肯定和重視，但不足之處是目前還停留在偏重?fù)碛屑夹g(shù)的層面上，此外，目前科研院所前期投資了大量資金購(gòu)買(mǎi)的3D打印設(shè)備，又面臨著束之高閣之痛。我國(guó)需要給予對(duì)3D打印技術(shù)的運(yùn)用強(qiáng)度方面充分的重視，在推動(dòng)3D打印發(fā)展方面需要在應(yīng)用領(lǐng)域加大力度，因?yàn)槊總�(gè)產(chǎn)業(yè)化的機(jī)會(huì)背后都蘊(yùn)含著多年的探索實(shí)驗(yàn)這樣的“厚積”階段的技術(shù)積累，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)使用技術(shù)的強(qiáng)度。

無(wú)論3D打印具備多大的顛覆潛力，都需要懂得拓?fù)鋬?yōu)化、創(chuàng)成式設(shè)計(jì)、仿真方面的人才，無(wú)疑對(duì)于3D打印這個(gè)寶藏來(lái)說(shuō)，人才是打開(kāi)寶藏大門(mén)的鑰匙。

“除了拓?fù)鋬?yōu)化這樣的”睡美人“被3D打印喚醒之外，還有一項(xiàng)頗具顛覆潛力的設(shè)計(jì)方法叫做創(chuàng)成式設(shè)計(jì)（Generative Design），創(chuàng)成式設(shè)計(jì)被認(rèn)為是面向未來(lái)設(shè)計(jì)的主流技術(shù)，正在攜手3D打印演繹讓人驚嘆的產(chǎn)品重塑能力。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

“人工智能技術(shù)將為3D打印的物理過(guò)程和數(shù)字模擬過(guò)程搭建起一座橋梁，將來(lái)自傳感器和設(shè)備的數(shù)據(jù)與分析模型以及材料科學(xué)相結(jié)合，不斷改進(jìn)零部件的打印質(zhì)量，乃至整個(gè)制造流程的數(shù)字化管理，這個(gè)過(guò)程就像人的學(xué)習(xí)過(guò)程，從過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，然后變得更聰明。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

“從技術(shù)本身來(lái)說(shuō)，3 D打印技術(shù)所涉及的并非僅包括那些以逐層疊加的方式進(jìn)行材料成型的設(shè)備，更是涵蓋了從仿真技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)、打印過(guò)程質(zhì)量控制、檢測(cè)、后處理工藝等等多種技術(shù)與工藝組合。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

“從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)分布式制造，從消費(fèi)者，到3D打印過(guò)程、后處理、分布式制造中心都需要并入網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)管理制造需求與制造過(guò)程。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

“3D打印進(jìn)入快速發(fā)展期，為我國(guó)企業(yè)帶來(lái)前所未有的機(jī)遇，同時(shí)也伴隨著相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)企業(yè)所面臨的風(fēng)險(xiǎn)不僅僅是技術(shù)問(wèn)題，還有商業(yè)模式和戰(zhàn)略能力方面的挑戰(zhàn)。— 《3D打印與工業(yè)制造》”

“我國(guó)若要在3D打印領(lǐng)域取得突破，一定不能忽視基礎(chǔ)，一定要正視現(xiàn)實(shí)，補(bǔ)齊短板，可謂任重而道遠(yuǎn)。—《3D打印與工業(yè)制造》”

圖片：3D打印當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)化前景，來(lái)源3D科學(xué)谷。

     值得欣喜的是，我們國(guó)家在制造業(yè)大國(guó)的發(fā)展道路上走了多年的歷程，這個(gè)歷程中積累了大量的人才，這些領(lǐng)域的公司與人才無(wú)疑是我們國(guó)家贏得經(jīng)濟(jì)崛起競(jìng)爭(zhēng)中的瑰寶。長(zhǎng)久以來(lái)，手握附加值創(chuàng)造能力的高地，一部分在軍工領(lǐng)域，隨著軍民融合的推動(dòng)，我們將發(fā)現(xiàn)，我們國(guó)家發(fā)生的附加值創(chuàng)造能力的升級(jí)。最后，中華民族的偉大復(fù)興不是一句空話，我們或許每天都需要問(wèn)自己，有沒(méi)有看到未來(lái)發(fā)展的方向？有沒(méi)有為此做出戰(zhàn)略層面和行動(dòng)力層面的準(zhǔn)備？《3D打印與工業(yè)制造》這本書(shū)是如何正確駕馭3D打印技術(shù)的指南。正如馬云曾提到的，“未來(lái)的制造將不分made in China, 或者是made in America,而是made in internet”。3D打印將以一場(chǎng)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化工業(yè)革命的新型態(tài)，深刻改變制造與我們的生活。

(責(zé)任編輯：admin)

• 3D打印市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，
• 工信部：去年全球3D打印產(chǎn)
• 2020年，全球3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)
• 工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備占主流，
• 3D打印，制造業(yè)的未來(lái)
• 三年后市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)56億，

• ·3D打印市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，機(jī)械航天領(lǐng)域
• ·工信部：去年全球3D打印產(chǎn)值增33.5% 真
• ·2020年，全球3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)千億人民
• ·工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備占主流，光固化設(shè)備受
• ·3D打印，制造業(yè)的未來(lái)
• ·三年后市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)56億，3D打印市場(chǎng)正
• ·3D打印是脊柱植入技術(shù)的未來(lái)？Nexxt Sp
• ·航天器結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來(lái)展望