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3D打印对物流产业的影响及对策创新研究

作者:优质期刊论文发表网  来源:www.yzqkw.com  发布时间:2016/6/23 10:16:44  

一、引言

3D 打印(Three dimensional printing,3D printing),也称为增材制造(Additive manufacturing),起源于美国,属于快速成形技术的一种。它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状塑料或金属等可粘合材料,通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术国际贸易。在拥有了3D 打印的设计文件和原料的前提下,这种技术可以让我们在家中、在办公室里、在厂房车间等地点通过3D打印机即时打印输出我们需要的消费品或者零部件。打印一份冰激凌、一套时装、一款运动鞋、一个苹果手机壳、一个飞机零部件、一幢楼房、甚至一个心脏、一辆汽车等等在目前都得以实现[2-5]。《经济学人》杂志认为,3D 打印技术代表制造业发展新趋势,它将与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命教育。3D 打印改变了人类以往对生产与消费的认知,定制和小批量将成为制造业的未来,分布式生产和实体经济虚拟化将成为时代发展的方向教育。这种改变必然对现行商业模式和业务领域产生重大影响。其中,物流业就被认为是最先受到重大影响的领域。物流被认为是企业的第三利润源,它是企业降本增效、提高客户服务水平、强化核心竞争力的重要途径。

那么,3D 打印到底会对传统物流业产生哪些具体影响,未来的物流产业有何对策呢?显然,以往学者在这方面的研究还十分缺乏。仅见到Dehue(2013),Simranpreet Singh(2013) 经济,物流技术编辑部(2013)等对这一内容进行过零散解读。鉴于此,文章将在分析3D 打印的技术特征基础上,系统性地论述3D 打印对物流产业的全方位影响,并提出创新性对策。

二、3D 打印的发展态势与典型特征

1. 3D 打印的发展态势

(1) 市场规模高速扩张,业务潜力巨大。随着新的技术改进、从高分子材料到活组织等一系列各种各样材料的出现、新法律法规的出台、政府基金的支持以及广阔性的新市场开发,全球3D 打印市场从2013 年到2020 年复合年增长率将为23%,在2020 年达到84.1 亿美元国际贸易。在2014 年,全球性的选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)技术专利的到期更将进一步推动3D 打印市场爆炸性的增长。

(2) 打印材料不断丰富,应用领域逐步拓展。3D 打印的突破关键在于原材料经济。近些年,3D 打印的原料种类取得了诸多突破,目前,已经涵盖热塑性塑料、金属、尼龙、亚克力、石膏、合金、陶瓷、蜡、砂石、纸、橡胶、可食用材料等100多种经济。原料类型的不断充实促使了更多领域可以应用3D 打印技术。目前,3D 打印已经应用在制造业、服务业、教育业、科学研究等诸多领域,而且在汽车、服装、医疗、食品、航空航天、教学、建筑、饰品、模型、珠宝、艺术品、日用消费品等领域均生产出了实物产品[7,8]。

2. 3D 打印的典型特征

(1) 技术多样,逐步成熟。3D 打印本身存在多种技术,其不同之处在于采用不同材料,并以不同层构建创建部件。有些技术利用熔化或软化可塑性材料的方法来制造打印的“墨水”,例如选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)和熔融沉积式(Fused Deposition Modeling,FDM),还有一些技术是用液体材料作为打印的“墨水”的,例如:立体平板印刷(Stereo lithography,SLA)、分层实体制造(Laminated Object Manufa-cturing,LOM)。此外,还有直接金属激光烧结(Direct Metal Laser Sintering,DMLS)、数字光处理(Digital Light Processing,DLP)、熔丝制造(FusedFilament Fabrication,FFF)、融化压模式(Melted and ExtrusionModeling,MEM)、电子束熔化成型(Electron beam melting,EBM)、选择性热烧结(Selective heat sintering,SHS)、粉末层喷头3D 打印(en:Powder bed and inkjet head 3d printing,PP)等几种方式。每种技术都有各自的优缺点,但总体上正在逐步成熟国际贸易。

(2) 制造复杂物品和多样化产品不增加成本。3D 打印的增材打印生产工艺决定了无论是生产复杂物品还是多样化产品,都不会产生多余的浪费,而且是一次成型,对于3D 打印而言,没有复杂与简单之分,只有时间长短、原料种类的基本问题,不会增加额外成本。

(3) 产品设计空间无限,满足个性化需求。3D 打印的基本流程就是3D 文件设计和3D 打印生产经济。生产只是一个过程,它只是一个执行者。而在以市场为导向的今天,消费者的需求才是企业生存王道,3D 打印恰恰可以实现这一切。设计师可以完全按照客户的需求来设计和修改产品,直到客户满意为止,然后打印生产即可。当然,设计师也可以发挥创造能力,设计出能激发消费者消费的创新产品,引导消费。这一切使得3D打印的产品设计空间无限,同时迎合了消费者个性化的需求。

三、3D 打印对物流产业的影响

3D 打印对物流产业的影响是多方面、全方位的。结合3D打印的特征,其影响将主要体现在以下各方面:

1. 全球性物流量将减少,物流网络面临战略性收缩

近年来,伴随国际贸易的全球化趋势,物流企业的触角也不断延伸至世界各地。然而未来,受到3D 打印的影响,生产基地将更加接近消费目的地。因此,很多之前从中国或者其他亚洲国家采购的货物将就近在北美和欧洲采购,出现了制造业回流发达国家的现象。也即全球海运和空运的货物量将大为减少,物流资产势必过剩,全球性物流企业的业务模式恐将发生变革。最大的可能是目前还在快速扩张的全球物流网络将面临战略性收缩。

2. 传统物流企业同质化竞争进一步加剧

物流产业本身是一类服务型产业———无论是生产性服务业还是消费性服务业。因此,本质性的科技创新涉及较少,专利持有量也不多,理念与服务模式创新才是其生存的要领。然而,此类创新很容易被竞争对手抄袭、模仿甚至超越。随之而来的就是同质化竞争的不断上演,利润空间被挤压。中国快递物流行业利润率从2005 年的20%下降到目前的不足5%,物流同质化竞争难辞其咎。3D 打印背景下的物流企业如果仅仅依靠为客户储存和配送3D 打印耗材,那么,物流企业间之就很难实现差异化运营,必然面临更加惨烈的竞争厮杀,导致很多没有强大核心竞争力的此类物流企业终将退出历史舞台。

3. 物流业务模式简单化,利润空间进一步缩小

传统物流业是一个多渠道获利产业。第一,通过降低的物流成本,使企业实现利润的获得;第二,通过高质量的物流服务赢得消费者的满意度,从而使企业获得相关利润增值;第三,通过物流本身的运输、仓储、包装、流通加工等业务为企业赚取利润;第四,作为供应链中最重要的职能环节之一,高效和通畅的物流运作也是时代发展的必然需要,它自然也就成为了这种潜在价值的推动者和创造者。在3D 打印时代,没有了复杂的JIT 配送,也没有了复杂的原料或者产品品类管理,高难度的全球性物流调度也就越来越少,因此,传统物流所剩下的主营业务可能只剩下简单性的仓储和配送业务。同时,由于增值服务的减少,加之同质化竞争的恶化,物流业的利润空间将进一步缩小。

4. 零部件物流业面临生死抉择

受到3D 打印的影响,零部件物流行业(无论是备货型生产还是订单型生产模式) 要么进行变革,要么就将被迅速摧毁。传统上,类似于汽车、电脑、电视和手机等企业需要花费大量的资金用于零部件库存储备。在某些情况下,为了使零部件能够在极短的时间内满足生产需要,大量的冗余库存往往被置于供应链之中,从而产生了大量额外成本。现在随着越来越多小型3D 打印机的入市,远程异地操作将变得日趋流行,不难想象,如果未来的零部件工程师仅仅需要从在线数据库中下载设计文件,或者从电脑中调出以往原有部件的3D 扫描备份文件,然后用3D 打印机在一个很短的时间窗口就可以将其打印出来并且安装好,这显然将为制造企业带来巨大的时间效益和经济效益,这也将使遍布全球的零部件仓库变得毫无必要,零部件物流业务将大幅减少。因此,从事零部件业务的物流企业必须迎接挑战,进行变革,探求新的发展路径。

5. 仓储职能弱化,装卸搬运等环节效率提高

未来,当商品都是按照订单进行3D 打印生产(3D PrintingMake to Order,3DP-MTO)的时候,按需生产的产品将使商品的库存水平得到大幅降低,各类供应链企业也将对应减少对库存的依赖。因此,链接供应链节点的物流企业的仓储职能必将弱化。与此同时,由于物流业务复杂性的降低,装卸、包装和搬运等环节的效率将显著提高。

6. 供应链上游物流业务缩减,下游模式发生变革

在3D 打印时代,物流企业供应商将很少获得机会参与到制造企业的上游供应链,因为制造流程将越来越多的在一个集成化的生产工厂内完成。以往多层的零部件供应商就此退出历史舞台,一些产业集群、产业园将受到重大影响,传统的供应商管理库存(VMI)模式也将发生变革;供应链下游的物流企业也将受到影响。定制生产战略将从根本上影响到制造商与批发商和零售商之间的关系。在不久的将来,购物体验也将大为不同。在某些行业,零售商将退出市场,或者成为制造商的商品展厅,它们不需要持有任何库存。所有的订单都是由制造商直接生产完成,然后把产品发送到客户的需求地。

7. 第四方物流公司强劲发展

受到3D 打印的影响,不断变革中的供应链将催生类似于第四方物流(4PL)公司或者服务管理公司等的蓬勃发展。这些企业的业务将是软件开发、运输服务、伙伴关系管理、合同管理和智囊服务的有机融合经济。这些新的物流公司将为客户提供需求规划、制造、运输、市场监控、零部件管理、回收与逆向物流服务等业务。本质上它们有别于传统第三方物流的业务专业型服务企业,并且将变为产品生命周期管理的“一站式”服务提供商。

8. 3D 打印原料业务将成为物流业的新宠儿

从市场需求角度来看,随着3D 打印机成本的降低,公众的接受程度正在不断提高,由此必将激发家庭3D 打印的消费潜力,3D 打印耗材需求也将扩大。同时,在工业领域,随着未来规模化3D 打印的逐步可行,对3D 打印耗材的需求将明显增加;从材料领域本身来看,伴随3D 打印技术的持续普及,现有的钢铁、化纤、陶瓷、石膏、水泥和石材等上游大宗原材料生产企业,其相当比例的业务将用来生产3D 打印所需的各种耗材。综上所述,物流产业在未来必将涌现出一个重要的新兴业务领域—储存和配送3D 打印原材料。知名调查公司IDTechEx(2013)在其《3D 打印原料2014-2025:态势、机遇和预测》中指出,在2015 年前,类似塑料和金属这样的3D 打印原料产值将高达2.44 亿美元,2025 年之前3D 打印材料市场产值将超过6.15 亿美元经济,显然进一步印证了物流业发展3D 原料相关业务的潜力。

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