增材制造+数字化:下一代工业革命的驱动引擎

增材制造和数字化都是具有生产革命意义的新一代制造方式,也是工业4.0生态系统的核心要件。两种前沿技术理念结合,会对传统产业发展产生什么样的影响,碰撞出怎样的火花呢?西门子咨询团队立足专业洞察,结合国内外增材制造典型实践和最新研究动态,剖析增材制造技术在数字化时代背景下的应用趋势。

西门子一直走在世界数字化转型实践前列,增材制造也是西门子14项战略核心技术之一。西门子咨询团队在数字化与增材制造领域积累了丰富的经验,在覆盖企业全价值链的数字化转型、增材制造技术研发、产品创新、运营管理、业务拓展等领域持续提供深入洞见。

 增材制造:褪去新兴概念外衣,迎来产业布局良机


工业4.0时代,技术升级成为企业制胜未来的关键动能。增材制造是决定未来经济的12大颠覆技术之一,当前发展环境利好,市场前景明朗。

在增材制造概念兴起的早期,新兴技术优势明显导致期望值过高,市场热情高涨,大量资源快速进场,但市场及应用定位模糊不清,打印成本较高,未实现大规模产业化。于是前期投机资源离场,市场逐步趋于理性。

 当前增材制造主要技术持续进步:光固化、材料喷射等高分子打印主流技术已实现部分行业的产业化应用;金属薄片层叠技术等技术不断成熟,可提高打印的效率,降低打印成本;直接能量沉积、粉末床熔融等金属打印主流技术的市场应用定位不断修正和明确,伴随相关设备及材料成本的下降,更多的工业产业化应用步入试验探索期。

总的来说,增材制造行业应用逐步细化落地和打开,市场前景看好。并且自2013年以来,我国密集出台增材制造相关政策,体系化增材制造推进政策已经确立,政策红利逐步显现。现在正处增材制造产业化应用初期,是大型企业开始进场布局的最佳时机。

   数字化赋能增材制造,拥抱产业转型升级浪潮

企业良好的盈利能力既来源于创新的增材技术,更离不开系统的流程管理和先进的数字化解决方案。当前对增材制造过程的人工管控手段低效且不稳定,许多企业缺少对增材制造原材料制备、打印过程和后处理的全过程数据管控数字化手段。众多国内增材制造行业的厂商在良品率上的表现说明,保证产品质量仍是一个艰巨的任务。

增材制造是全新的智能制造实践,数字化是贯通增材制造从产品设计与仿真、制造准备、制造执行、制造后处理全流程的关键载体。数字化赋能增材制造全生命周期管理,助力企业增材制造规模化应用稳步推进。

将不同的软硬件通过通讯协议和智能设备进行有效连接,让增材制造模型与数据在整个数字主线中进行传输,可建立整个产品工艺链中真正意义上的数字孪生。将所建立的数字孪生利用人工智能、边缘计算、工业5G通讯乃至区块链技术与云端物联网进行快速、安全、高效的协同,在相关机理模型和大量工艺链数据融合驱动下,利用特定的基于物联网的应用程序形成能够自洽运行的有机体,保证增材制造的效率和产品质量稳定性。

增材制造+数字化:高效重塑产品、重组制造、重构业务

增材制造是工业4.0的核心,是具有深刻变革意义的新型生产方式。依托数字化解决方案,增材制造可帮助优化和提升整个制造产业的创新和运营效率,帮助制造业企业实现产业升级目标。相较于传统的“减材制造”,增材制造的主要优势在于重塑产品设计、改良制造过程和优化供应链。企业因此将拥有更灵活的新产品供给、更富时效的生产活动、更低的运营成本,同时促进绿色生产、安全生产。

作为一种创新技术,增材制造具备快速化、定制化和复杂产品的生产能力,目前广泛应用于原型制造、快速生产、快速维修、备品备件等领域,覆盖了通用机械、模具、汽车、航空航天、消费品、电子器件和医疗健康等主要行业。

✔在原型制造领域适用于新设计的早期验证、批量生产前的特性测试、快速迭代测试与开发,减少开发时间;

✔在快速生产领域适用于结构复杂的工业产品、定制化小批量零部件,减少全套设备制造时间;

✔在快速维修领域适用于及时就地维修、更新关键零部件的功能设计和结构,减少关键部件维修时间;

✔在备品备件领域适用于定制化备品备件、保证关键备件可获得性、保证系统可用性,减少交货时间。

未来挑战

目前,增材制造仍处于产业化准备阶段,增材制造技术先行于行业应用,增材制造企业需要与终端客户共同探索应用场景,推动增材技术产业化发展。

宏观经济下行压力与技术的不成熟导致未来市场需求不明朗,客户目前的接受意愿较低,服务市场尚未打开局面。特定应用行业的严格监管和缺乏整合的产业链也给中国增材制造发展带来一定挑战。

随着增材制造技术和产业的发展,增材制造领域近年来不断取得突破,表现为新的增材制造工艺的开发、增材制造专用材料种类的增多以及增材制造装备性能的升级。随之而来的应用面扩大、技术的升级迭代加快与不同技术之间的竞争加剧将给行业内厂商的技术创新和新产品开发带来重大挑战。

若无法把握行业竞争的关键点,紧跟国际前沿技术的发展趋势,不断开发出新的更高品质的满足客户需求的产品,将面临竞争力下降,后继发展乏力的风险。需要以系统的业务管理体系和先进的技术与数字化解决方案为持续保持竞争力提供支撑。

   前景展望

数字化与增材制造已成为抢抓新一轮科技革命与产业变革机遇、抢占先进制造业发展制高点的竞争焦点之一。布局增材制造业务,统筹规划数字化蓝图,稳步推进增材制造产业化,将是对企业生产经营模式的一场重大而关键的变革,是引领企业智能制造与创新发展的重要方式,是企业制胜工业4.0时代的重要法宝。

中国增材制造市场发展前景看好。作为仅次于美国的第二大增材制造市场,未来的市场规模增长潜力巨大。随着要素驱动向创新驱动转型,中国制造业的高端化智能化发展正在提速迈步, 增材制造应用市场前景广阔。

增材制造与数字化技术的应用推广与业务开拓非一日之功,需要企业充分了解市场现状与趋势、明确自身优势与定位,才能充分发掘潜力,为企业提供个性化的解决方案,实现企业创新升级,创造显著的经济价值。

   企业是否做好了增材制造技术应用或业务拓展的准备?

● 是否充分了解增材制造产业链构成、市场现状与行业发展趋势,明确企业发展增材制造业务的前景与可行性?

● 是否充分清楚企业在增材制造产业价值链中的定位以及需要优先发展的业务领域?

● 是否充分掌握客户的需求,并设计了相应的增材制造市场进入策略与盈利模式?

● 是否充分了解如何从业务、运营和技术几个层面联合推进增材制造在企业的应用推广?

● 是否拥有完善的增材制造技术发展路线和人员能力培养方案?

● 是否拥有系统的面向增材制造全价值链的数字化解决方案?

西门子咨询团队是助力企业通向工业4.0之路的专业合作伙伴

西门子咨询团队遵循系统化架构评估企业发展增材业务的前景与可行性,并立足企业自身特点,定义业务策略与设计商业模式。通过试点项目推进业务建设,系统推进销售渠道搭建、技术与研发能力培养、核心业务流程规划、组织与人员建设、数字化蓝图规划,保障业务的平稳发展与运行。

西门子管理咨询-运营咨询提供覆盖全价值链的广泛的方法和专业的经验,提供产品生命周期管理、创新转型与服务管理、工程项目与风险管理、端到端的数字化规划与转型等咨询服务。持续提升制造业的运营效率和质量,助力客户进行产品与技术的自主创新、工程项目管理和服务业务优化,用数字化手段优化运营效率,提升客户价值。

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