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让制造业DX成为现实的智能工厂

大规模定制改变的制造业商业模式

毫不夸张地说,当今富裕的生活和先进的社会是建立在能够实现大量生产的工业技术之上的。近代工业一直被作为通过借助机器的力量追求大量生产来实现先进产品的低成本和高质量的手段。即使是相同规格的产品,生产得越多,每件产品的成本就越低,而且对生产方式的熟练程度也越高。通过不断改进用于大量生产家用电器、汽车、半导体、电容器等电子元件以及构成它们的材料的技术,应用和市场已经逐步扩大。

什么是高效生产消费者需要的特有产品的大规模定制?

然而,近年来,一种被称为“大规模定制”的新生产体制引起了人们的关注,它能高效地分别生产每个消费者所需规格的工业产品(图1)。这种新的产品制造形式只有智能工厂才能实现。

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图1 少品种大量生产、变种变量生产与大规模定制的区别

在陶器和装饰品中,有些产品是工匠费时费力打造的“特有的产品”,不存在第二件相同规格的产品 。这些特有的物品正如文字所表述的那样,具有特有的价值,但并非所有人都能使用它们,因为它们的生产成本相当高。此外,由于是手工制作,无法像机械一样稳定生产。另一方面,大规模定制同时利用生产机械控制技术(Operation Technology:OT)、人工智能和大数据分析等信息技术(Information Technology:IT),力争以低成本制造出高质量的特有的产品。可以说,这是对变种变量生产进行的一种更进一步的尝试。

大规模定制引发的商业模式创新

如果能够实现大规模定制,就有可能提供正好符合消费者需求的产品。

理想产品的规格会因每个人的喜好、体型、体质、性格、使用场所和时间的区别而发生很大变化的产品可以说是大规模定制的完美应用对象。具体来说,食品、医药品、化妆品等被称为“三品产业”的产品、服装、鞋子、服饰等人类穿戴的产品、工匠使用的工具、道具、在工作机中支撑物品的夹具、高尔夫俱乐部中的工具类就是这样的例子。

而且,通过开发和生产满足个性化需求的产品,可以将制造业的商业模式从销售商品转变为提供服务。消费者将不再是从推荐的商品中选择购买接近理想的产品,而是能够切实获得理想的产品。因此,它是一项客户满意度非常高的高附加值业务。

用于实现大规模定制的要素技术正在不断完善

实现大规模定制需要与迄今为止的工业产品开发和生产不同的技术和方法论。但是,实现大规模生产所必需的要素、“客户需求数据化”、“设计/生产条件策定自动化”、“高效地分别生产所开发的产品”使用的技术几乎都在不断完善(图2)。

实现大规模定制所使用的技术图片
图2 实现大规模定制所使用的技术

在客户需求数字化中,利用人工智等能根据过去的销售和营销数据来推断和策定满足需求的产品规格的信息处理技术正在不断取得进步。在产品设计领域,符合所需规格的产品形状的自动设计技术已在飞机等需要高可靠性的领域中得到实际应用。 

此外,作为根据产品规格快速、正确地策定生产条件的技术,人们正在尝试应用CPS(Cyber-Physical System)。而且,随着用软件定制电子功能的技术和基于设计数据自动生产各种形状的物体的3D打印机等的进步,现在已经能够高效地分别制作各种产品。

大规模定制的先进事例已经出现

人们对大规模定制的未来期待很高,现在已经出现了将其付诸实践并开展为消费者提供新价值的业务的企业。

德国运动器材制造商已经开始提供一项服务,将消费者的脚型数据直接发送到工厂,并使用机器人进行自动化生产,在短短几小时到几天的时间内交付与消费者的脚完全吻合的鞋子。这是一项让普通消费者能够像专业运动选手那样购买定制鞋的服务。它是通过将脚的形状转换为数据的捕捉技术和使用3D打印机创建与用户的脚形状匹配的鞋底的技术实现的。

此外,美国医疗器械制造商已在销售与每个人完全吻合的咬合式牙齿矫正器具。它是一种通过定期依次更换形状逐渐改变的牙套来矫正牙齿排列。使用3D 扫描仪获取牙齿轮廓数据,并根据数据使用3维CAD 自动设计必要的牙套。然后通过将设计数据输入到加工机来自动加工出所需形状的牙套。

大规模定制是制造业商业模式由造物向谋事转变的重要方法。为了振兴只依靠追求大量生产的传统方法往往容易停滞不前的业务,今后,在各个行业中的举措必定会得到进一步推进。

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