3D 打印制造模式與運行框架研究

王燦友，蘇 秦，趙 丁

（1.長安大學(xué)人文學(xué)院，陜西西安 710064；2.西安交通大學(xué)管理學(xué)院，陜西西安 710049)

制造業(yè)作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要驅(qū)動力，是一個國家進(jìn)行經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的主戰(zhàn)場［1-3］。在全球制造業(yè)經(jīng)濟(jì)正在從產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)向知識經(jīng)濟(jì)過渡的背景下，以創(chuàng)新和服務(wù)為基礎(chǔ)的制造業(yè)仍存在挑戰(zhàn)：（1）制造企業(yè)的供應(yīng)鏈競爭過度依賴資源投入［4］。在傳統(tǒng)的制造模式下，制造車間通過流水線作業(yè)，將產(chǎn)品生產(chǎn)出來，而后通過線上、線下的銷售渠道將產(chǎn)品配送各地，整個過程消耗大量的能源、倉儲、交通、人力等資源。（2）傳統(tǒng)的制造模式同質(zhì)化競爭嚴(yán)重，顧客依然被置于產(chǎn)品和服務(wù)的被動接受的地位。比如，以大規(guī)模定制為代表的制造模式在一定程度上實現(xiàn)了個性化定制，但它只是基于產(chǎn)品模塊的改裝和重組，并未實現(xiàn)真正的定制［2-3］。而在這種新的挑戰(zhàn)和形勢下，作為“一項將要改變世界的技術(shù)”——3D 打印技術(shù)，以“個性化定制”和“社會化制造”為鮮明特征，是迎合符合制造業(yè)新一輪變革挑戰(zhàn)的一種先進(jìn)制造模式［5］。

1 制造模式演化趨勢

供求關(guān)系和技術(shù)推動是制造模式發(fā)生根本變化的主要原因。在近200 年的發(fā)展歷程中，制造模式經(jīng)歷了從手工生產(chǎn)和大量生產(chǎn)到大規(guī)模定制的轉(zhuǎn)變，并朝著個性化方向發(fā)展的歷程［6］，如圖1 所示。

圖1 制造模式演化歷程

21 世紀(jì)前后，隨著不斷升級的消費需求與迅猛發(fā)展的生產(chǎn)力迅速交融，大規(guī)模定制以大量生產(chǎn)和個性化需求相結(jié)合的運作模式逐漸成為制造業(yè)的主流生產(chǎn)模式。大規(guī)模定制在兼顧企業(yè)運作效率的同時，滿足了顧客個性化和多樣化需要，但它仍存在缺陷：首先，在大規(guī)模定制生產(chǎn)方式下，企業(yè)一般將過多的精力放在產(chǎn)品的改進(jìn)上，而忽視新產(chǎn)品的研究和開發(fā)，使產(chǎn)品難以有質(zhì)的提高；其次，大規(guī)模定制模式只是基于產(chǎn)品模塊的改裝和重組，并未實現(xiàn)真正的定制，在很多情況下，顧客只能從一定的范圍選擇比較滿意（而不是最滿意）的產(chǎn)品，在某種程度上，顧客僅僅是產(chǎn)品和服務(wù)的被動接受者［6］。

所以，在大規(guī)模定制模式的基礎(chǔ)上，為增強(qiáng)制造企業(yè)競爭力，實現(xiàn)企業(yè)價值增值，學(xué)者提出了“服務(wù)型制造”的概念和模式。服務(wù)型制造以顧客價值理論為基礎(chǔ)、集一般性服務(wù)模式和傳統(tǒng)制造模式為一體。對于服務(wù)型制造模式而言，它強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品與服務(wù)的完美融合，并吸納客戶全程參與理念，從而實現(xiàn)生產(chǎn)性服務(wù)和服務(wù)性生產(chǎn)的完美融合，最終實現(xiàn)分散化制造資源的整合和各自核心競爭力的高度協(xié)同［7-8］。但是，這種制造模式存在不足，最重要的一點就是資金流、物料流、信息流的流動未能脫離供應(yīng)鏈框架。對于“推式生產(chǎn)”或是“拉式生產(chǎn)”制造模式而言，物料、信息總按照一個確定的順序和方向在供應(yīng)鏈中依次流動，每個流程在時間和空間上都有相對清晰的邊界［4］，再制造流程都會對主生產(chǎn)計劃產(chǎn)生重大影響，有形資源交易的約束極大限制了生產(chǎn)靈活性。

此后，有學(xué)者提出“云制造”“網(wǎng)絡(luò)化制造”等制造模式的概念，強(qiáng)調(diào)異地、異構(gòu)制造資源的集聚和整合，試圖通過共享網(wǎng)絡(luò)將分布在不同地理位置的制造資源鏈接起來，進(jìn)而實現(xiàn)制造企業(yè)制造能力和資源的共享［9-10］。但是，如果這種模式不能突破傳統(tǒng)的“減法制造”模式［9-10］，繁瑣冗長的制造過程依然會成為網(wǎng)絡(luò)制造模式發(fā)展的障礙。當(dāng)前的制造網(wǎng)絡(luò)仍然需要具備很強(qiáng)的組織和協(xié)調(diào)生產(chǎn)過程的能力，并且依賴具有清晰界限之分的異構(gòu)制造網(wǎng)絡(luò)，否則無法集成全社會的資源節(jié)點，難以實現(xiàn)自組織協(xié)調(diào)和智能化互連目的［10］。在“減法制造”的約束下，制造過程的泛在網(wǎng)絡(luò)的形成是一個非常困難的過程。當(dāng)前制造網(wǎng)絡(luò)依然需要核心制造企業(yè)有很強(qiáng)的組織與協(xié)調(diào)能力，多節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)化制造勢必會造成繁瑣與冗長的制造流程。更重要的是，部分制造節(jié)點有明顯界限，無法高效地進(jìn)行對接與融合，也就使得不同資源節(jié)點很難實現(xiàn)自我組織與互聯(lián)。所以，在“減法制造”模式的制約下，形成制造過程的泛在網(wǎng)絡(luò)是一個非常困難的過程。

總之，上述制造模式在很大程度上難以適應(yīng)未來制造業(yè)供給端和需求端的碎片化和分散化結(jié)構(gòu)，也難以突破原有的交易成本約束性，以及流通資源在時間和空間上的依賴性。

2 3D 打印及其對制造模式的影響

2.1 3D 打印技術(shù)

3D 打印，又稱“增材制造”，是通過分層處理、層面制造、逐層疊加的方式獲得三維立體產(chǎn)品［11］。相比傳統(tǒng)制造技術(shù)，3D 打印具有快速成型、用材節(jié)約、個性定制和按需制造等特點［11-12］。從20 世紀(jì)80 年代中期概念形成至今，3D 打印技術(shù)采納分為4個階段：快速成型、快速模具、直接制造和家庭制造［11］。特別是在2007 年以后，隨著桌面級設(shè)備（單價低于5 000 美元的設(shè)備）的興起，顧客在家中直接創(chuàng)造產(chǎn)品變?yōu)榱爽F(xiàn)實。

近30 年，3D 打印相關(guān)技術(shù)取得了快速發(fā)展，其制造原理與不同的材料和工藝結(jié)合形成了許多種類的增材制造設(shè)備，這也在汽車、航天航空、醫(yī)療、軍工、電子和創(chuàng)意產(chǎn)品、藝術(shù)設(shè)計、建筑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。3D 打印具有誘人的發(fā)展前景，也存在著巨大的挑戰(zhàn)，諸如材料成本、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)規(guī)模限制等，如表1 所示。

表1 3D 打印技術(shù)的優(yōu)劣勢及其應(yīng)用領(lǐng)域

2.2 3D 打印對制造模式的影響

近些年，陸續(xù)有學(xué)者對3D 打印引發(fā)的制造模式變革進(jìn)行了闡述，研究普遍認(rèn)為，以3D 打印為代表的高端制造技術(shù)和以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的制造形態(tài)將引起現(xiàn)階段制造模式的變革［12-14］。上述觀點闡述的依據(jù)基于制造方法原理的經(jīng)濟(jì)性視角，即3D 打印過程具有3 個鮮明的免費特性：免費多樣性（制造不同的產(chǎn)品與制造同樣的產(chǎn)品無成本差異）、免費復(fù)雜性（打印一個構(gòu)造繁瑣的精密產(chǎn)品與打印一個簡單塑料方塊同樣便宜）和免費柔性（想要在生產(chǎn)過程開始后改變生產(chǎn)的產(chǎn)品僅需對程序進(jìn)行相應(yīng)的改變）［14］。在計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)輔助制造、全息掃描等數(shù)字技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的幫助下，3D 打印將基于這3 個免費特性重構(gòu)現(xiàn)有制造模式。

免費多樣性將有助于釋放消費者個性化需求表達(dá)空間。此特征使得消費者個性化需求可以脫離生產(chǎn)流程與設(shè)備的束縛，并使得企業(yè)在處理個性化需求時可以忽略不計成本差異，任何可以在數(shù)字化虛擬環(huán)境中成功實現(xiàn)的產(chǎn)品都將進(jìn)入顧客選擇的可行域。傳統(tǒng)制造模式的創(chuàng)新設(shè)計環(huán)節(jié)的出發(fā)點和立足點必須顧及后續(xù)制造水平，而3D 打印制造模式突破創(chuàng)新設(shè)計環(huán)節(jié)的束縛，大大擴(kuò)展了工業(yè)設(shè)計的創(chuàng)意空間。

免費復(fù)雜性將最大程度降低生產(chǎn)過程對人員素質(zhì)的要求。人力資源的素質(zhì)所造成的誤差將被徹底從制造系統(tǒng)中移除，極大地提高了系統(tǒng)可靠性。標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的處理過程更是讓傳統(tǒng)制造模式中復(fù)雜生產(chǎn)設(shè)備的檢測和維護(hù)退化成一個單一、固定的操作流程，產(chǎn)品制造過程、人員操作流程、生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)過程都不再以產(chǎn)品復(fù)雜程度為轉(zhuǎn)移，顧客便可承擔(dān)起相應(yīng)的“生產(chǎn)者”或“設(shè)計者”角色，真正融入到價值創(chuàng)造環(huán)節(jié)。

免費柔性將極大提升生產(chǎn)系統(tǒng)對需求變化的響應(yīng)速度。3D 打印制造過程中產(chǎn)品類型的改變只意味著設(shè)計程序的改變，中斷和重啟所需準(zhǔn)備時間和成本損失與傳統(tǒng)制造模式相比均可以忽略不計。基于虛擬技術(shù)的控制機(jī)制，使得制造過程的中斷和重啟不涉及任何對產(chǎn)品本身的操作和處理，所有更改同樣被提前到了制造過程最前端，在制產(chǎn)品本身不必脫離制造系統(tǒng)即可以實現(xiàn)產(chǎn)品類型的更改。制造系統(tǒng)無條件接受市場端的需求變化，并在可以忽略的時間內(nèi)對需求變化作出反應(yīng)，實現(xiàn)柔性程度無限大的制造系統(tǒng)。

2.3 3D 打印對企業(yè)組織變革的影響

互聯(lián)網(wǎng)時代，市場快速發(fā)展、跨界競爭激烈、用戶需求多變和產(chǎn)品快速迭代，加劇了企業(yè)外部環(huán)境的變化進(jìn)程。組織為適應(yīng)外部環(huán)境變化而進(jìn)行的一系列改變就是組織變革的過程［15］。以3D 打印和互聯(lián)網(wǎng)為特征的制造模式，顛覆性改變了以往制造企業(yè)的生產(chǎn)組織方式、資源配置方式和價值創(chuàng)造方式，對組織的戰(zhàn)略、文化、結(jié)構(gòu)和作業(yè)流程等方面產(chǎn)生了巨大影響。制造企業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織方式難以滿足個性化需求，需依據(jù)3D 打印的免費特性和互聯(lián)網(wǎng)特性對企業(yè)組織進(jìn)行重構(gòu)。而組織結(jié)構(gòu)變革是企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型成功的關(guān)鍵，組織邊界的打破與重構(gòu)是其中的關(guān)鍵［16］。

在大規(guī)模生產(chǎn)時代，資產(chǎn)專用性決定企業(yè)邊界，規(guī)模經(jīng)濟(jì)和范圍經(jīng)濟(jì)是主要的經(jīng)濟(jì)運行模式，經(jīng)濟(jì)效率取決于生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品多樣化。此后，在批量定制時代，模塊化技術(shù)突破了企業(yè)邊界，資產(chǎn)專用性下降，垂直一體化企業(yè)被分解，企業(yè)之間的合作生產(chǎn)成為世界制造業(yè)生產(chǎn)組織的主流［15］。當(dāng)今，3D 打印技術(shù)也將影響組織變革：（1）從交易成本理論來看，交易成本影響組織的邊界［15］，傳統(tǒng)制造模式需要改變或裁剪流水線才能完成定制生產(chǎn)，其過程依賴昂貴的設(shè)備投資和長時間的工廠停機(jī)；而3D 打印技術(shù)的免費特性使工廠可以直接創(chuàng)制完全不同的產(chǎn)品，大幅降低交易成本，延伸組織邊界。（2）從制造企業(yè)視角看，由于3D 打印使“現(xiàn)場直接打印”變?yōu)榭赡埽磥淼闹圃炷Ｊ胶芸赡荏w現(xiàn)出“即時性”和“社區(qū)性”的特征，制造企業(yè)可以直接獲取顧客需求信息，再通過由3D 打印設(shè)備組成的3D 打印社區(qū)網(wǎng)絡(luò)及時進(jìn)行就近制造（local fabrication），快速滿足顧客需求［15］，從制造端到市場端的空間和時間間隔都顯著減小。（3）從顧客視角看，3D 打印使顧客得以直接自我設(shè)計、自我制造，顧客的角色逐漸由被動接受者演變?yōu)楫a(chǎn)消者［17］。所以，未來供需雙方可能融為一體，這將激活一個龐大的長尾制造市場，促使更多規(guī)模更小的創(chuàng)業(yè)型組織出現(xiàn)，從而解決開放性創(chuàng)新進(jìn)入制造業(yè)的瓶頸。

在3D 打印制造模式下，顧客需求是未來生產(chǎn)的起點，顧客與企業(yè)因交互而產(chǎn)生的沉淀數(shù)據(jù)是進(jìn)行個性化定制生產(chǎn)和營銷的基礎(chǔ)，也是未來企業(yè)轉(zhuǎn)型的起點。這是進(jìn)行個性化定制生產(chǎn)和營銷的基礎(chǔ)，也是未來企業(yè)轉(zhuǎn)型的起點。組織需要用更加靈活的資源組織形式去匹配顧客需求［18］；需要去除“行政化”，讓位于業(yè)務(wù)單元（比如某個制造社區(qū)）和個人（員工、設(shè)計師、顧客和創(chuàng)客）的主觀能動性。企業(yè)的管理層角色定位于初始資源的分配者、規(guī)則的制定者、秩序的維護(hù)者，任務(wù)是讓本企業(yè)的制造生態(tài)系統(tǒng)更加活躍，從而讓組織生產(chǎn)資源能夠更有效率地對接市場的主體（員工、業(yè)務(wù)單元），并且讓這些主體能夠更加高效地服務(wù)顧客，而不是替代他們作出決策。所以，組織體現(xiàn)一種平臺化的形式：在大量3D 打印機(jī)形成的制造設(shè)備網(wǎng)絡(luò)及其互聯(lián)網(wǎng)社交平臺上，各種交易規(guī)則開放、平等，各個主體之間信息不確定性得到消除，顧客通過基于互聯(lián)網(wǎng)的社會化網(wǎng)絡(luò)平臺參與所需產(chǎn)品的全生命周期生產(chǎn)過程并獲得利潤和價值。在平臺化的基礎(chǔ)上，企業(yè)可大大擴(kuò)充邊界，形成了對接外部的無邊界組織［19］。

3D 打印及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠引發(fā)企業(yè)用戶接口的開放，在顧客需求數(shù)據(jù)的驅(qū)動下實現(xiàn)資源的最有效配置，通過改變各主體之間的信息不對稱，從而實現(xiàn)不斷延伸組織邊界的目的，這就是3D 打印引發(fā)組織變革的技術(shù)機(jī)理。

2.4 3D 打印制造模式概念模型

3D 打印以現(xiàn)有制造技術(shù)為支撐，并不排斥現(xiàn)有制造模式包括的內(nèi)容和實現(xiàn)的形式［20］，反而可以以靈活的方式分解、重組現(xiàn)有制造模式。3D 打印制造模式是為了實現(xiàn)顧客個性化需求和資源最大化利用，通過需求共享、設(shè)計共享、打印眾包、平臺銷售的形式協(xié)同創(chuàng)造企業(yè)價值和顧客價值，實現(xiàn)資源整合、價值增值和知識創(chuàng)新，達(dá)到協(xié)同創(chuàng)新的一種制造模式。它的核心在于“個性化定制”和“社會化制造”。

借助成熟的社交網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)和顧客都積極進(jìn)行需求信息的互動和交流，而顧客的主權(quán)意識和個性化需求促進(jìn)了顧客參與到價值創(chuàng)造全過程，主動參與產(chǎn)品的設(shè)計服務(wù)，甚至是打印服務(wù)。不論是傳統(tǒng)的“推式生產(chǎn)”還是“拉式生產(chǎn)”，都可以成為3D打印制造系統(tǒng)的構(gòu)成框架，組織可兼顧傳統(tǒng)制造模式效率的同時最大程度地考慮顧客的需求，實現(xiàn)真正意義上的個性化定制。

在3D 打印制造模式中，生產(chǎn)批量并不受到機(jī)械模具的限制，可通過數(shù)字化軟件技術(shù)的調(diào)整打印萬物；消費者與企業(yè)可以通過在線網(wǎng)絡(luò)隨時隨地地參與到社會制造流程中，使得社會需求能夠有效匹配社會生產(chǎn)，完成“從想法到產(chǎn)品”目標(biāo)實現(xiàn)，以及生活和產(chǎn)業(yè)中長尾效應(yīng)之常態(tài)化［14］；并且，大批量單一品種生產(chǎn)，或小批量多品種生產(chǎn)，都可成為該制造模式下的常態(tài)。以3D打印為基礎(chǔ)的，人人可參與、更加靈活、所需投入更少的生產(chǎn)方式，是未來社會存在的一種生產(chǎn)方式，即一種社會化制造形態(tài)。

3D 打印制造模式將呈現(xiàn)企業(yè)與顧客高度接觸的特點。顧客的需求通過智能匹配的形式直接呈遞給企業(yè)或設(shè)計師，而企業(yè)可通過分包的形式實現(xiàn)“即時制造”“本地制造”，快速滿足顧客需求。以物聯(lián)網(wǎng)、智能物流為支撐，3D 打印制造模式的集成度將不斷提高，需求服務(wù)、設(shè)計服務(wù)、打印服務(wù)、銷售服務(wù)的過程全部圍繞著顧客進(jìn)行，通過需求共享、設(shè)計共享、打印眾包、就近銷售的形式協(xié)同創(chuàng)造企業(yè)價值和顧客價值。其概念模型如圖2 所示。3D 打印制造模式將顧客全程參與的理念融入到企業(yè)的價值鏈，通過重新定義顧客、設(shè)計師和企業(yè)的角色來實現(xiàn)資源整合、價值增值和知識創(chuàng)新，增強(qiáng)企業(yè)的競爭優(yōu)勢。

圖2 3D 打印制造模式概念模型

3 3D 打印制造模式運行框架及實踐

3.1 3D 打印制造模式運行框架

3D 打印制造模式的運行涉及顧客、設(shè)計師、創(chuàng)客/制造企業(yè)等各個方面。其運行過程源于顧客所需產(chǎn)品和服務(wù)，存在兩個互動方式，一是顧客主動將所需產(chǎn)品信息以文字或數(shù)據(jù)格式的文件提供給設(shè)計師或制造企業(yè)，二是設(shè)計師、創(chuàng)客或企業(yè)敏銳捕捉市場需求信息，與顧客頻繁交流互動并主動提供可選擇的產(chǎn)品設(shè)計信息，整個過程通過需求匹配的途徑來實現(xiàn)產(chǎn)品的個性化要求；經(jīng)過重重篩選的設(shè)計師方案將是在最大程度上滿足顧客需求的產(chǎn)品設(shè)計方案，并最終傳遞給相應(yīng)的制造企業(yè)（甚至是創(chuàng)客個體）進(jìn)行制造匹配，此后企業(yè)將根據(jù)顧客的位置信息和制造需求信息，選擇就近和合適的3D 打印網(wǎng)絡(luò)社區(qū)進(jìn)行制造，實現(xiàn)“社會化制造”過程，最大程度減少或避免供應(yīng)鏈中間環(huán)節(jié)的庫存和配送環(huán)節(jié)；最后，顧客根據(jù)一定的評價標(biāo)準(zhǔn)將信息反饋給企業(yè)，而在產(chǎn)品回收過程中，如果合適，也可交由就近的3D 打印網(wǎng)絡(luò)社區(qū)進(jìn)行重復(fù)利用，實現(xiàn)產(chǎn)品的綠色制造。基于此，本文提出的3D 打印制造模式運行框架如圖3 所示。在未來的發(fā)展中，3D 打印制造模式將以3D 打印網(wǎng)絡(luò)社區(qū)為基本組成單元，通過顧客、設(shè)計師和企業(yè)的不斷交流和匹配，形成大規(guī)模的社會化制造網(wǎng)絡(luò)體系。

圖3 3D 打印制造模式運行框架

與其他制造模式相比，企業(yè)遵循該框架運行其業(yè)務(wù)過程時體現(xiàn)的運行特征有：

（1）延伸創(chuàng)新邊界，各角色將重新定位。由圖2 可知，顧客也可自行設(shè)計，將設(shè)計方案展示在互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計平臺，所以，顧客1 也可以是顧客2 的“設(shè)計師”。而如果顧客擁有3D 打印機(jī)并入駐某一企業(yè)的3D 打印網(wǎng)絡(luò)社區(qū)平臺，且企業(yè)制造需求結(jié)果與之匹配，則顧客可以實現(xiàn)企業(yè)的制造過程外包活動。

（2）產(chǎn)品制造和服務(wù)的高度協(xié)同。傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈、工廠及銷售網(wǎng)絡(luò)的直線型價值組織方式會逐漸聯(lián)網(wǎng)，生產(chǎn)資料提供方不一定需要按照單一的合同供貨方式給特定的工廠供貨，顧客不一定需要從特定的工廠獲得服務(wù)，顧客可以通過一個銷售平臺選擇自己的個性化產(chǎn)品設(shè)計模型，然后制造企業(yè)將根據(jù)各種生產(chǎn)資料及交付地點，通過智能匹配形式實現(xiàn)原材料、生產(chǎn)及銷售過程。

（3）企業(yè)資源高度集成。在3D 打印網(wǎng)絡(luò)社區(qū)平臺的“互聯(lián)工廠”運作下，企業(yè)要實現(xiàn)縱向集成使之具備很強(qiáng)的柔性生產(chǎn)能力，需要整合大量的供應(yīng)鏈資源來提供個性化的產(chǎn)品及服務(wù)，以滿足顧客個性化需求。基于數(shù)據(jù)交流的跨產(chǎn)業(yè)鏈的信息共享可實現(xiàn)高度網(wǎng)絡(luò)化，不同產(chǎn)業(yè)鏈之間可進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互，相互之間的協(xié)同創(chuàng)新能力將大大提升，這樣會產(chǎn)生大量的創(chuàng)新商業(yè)模式，向顧客提供創(chuàng)新的產(chǎn)品解決方案。

（4）大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新。大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展為3D 打印制造模式形成提供了進(jìn)一步可能空間，將有助于3D 打印個性化定制服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)的形成。設(shè)計師、企業(yè)或顧客將各種創(chuàng)新設(shè)計方案展示在平臺上，顧客可自由選擇需要的產(chǎn)品，在打印社區(qū)或家里就近制造，從而實現(xiàn)萬物互聯(lián)、萬物打印。

3.2 3D 打印制造模式產(chǎn)業(yè)實踐——以Shapeways 為例

Shapeways 公司于2007 年成立，是荷蘭的一家創(chuàng)新制造公司，主要提供3D 打印設(shè)計平臺、產(chǎn)品打印和配送服務(wù)。在其“未來工廠”里，大量3D 打印機(jī)組成制造網(wǎng)絡(luò)，通過互聯(lián)網(wǎng)接受客戶的各種產(chǎn)品三維設(shè)計方案，在完成產(chǎn)品生產(chǎn)之后郵寄到顧客手中；用戶（包含顧客和設(shè)計師）還可以通過其提供的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)平臺，分享和出售自己的3D 產(chǎn)品模型或3D 打印產(chǎn)品。截止到2014 年，Shapeways 公司月均訂單已超過18.1 萬件，開設(shè)了23 000 多個設(shè)計師商店，成為全球第一在線3D 打印社區(qū)。

Shapeways 公司3D 打印平臺運行框架如圖4 所示，主要包含三大板塊：第一，商鋪板塊。該板塊包括配件、珠寶、家用裝飾品、玩具、禮物等多個類別。公司鼓勵設(shè)計師在該平臺開設(shè)店鋪，展示并出售3D 打印設(shè)計方案或?qū)嵨锂a(chǎn)品，當(dāng)顧客購買這些3D 打印設(shè)計方案或?qū)嵨锂a(chǎn)品后，公司為店主進(jìn)行3D 打印產(chǎn)品的制作和配送，與設(shè)計者按照一定比例分配產(chǎn)品出售所得。第二，設(shè)計板塊。該板塊主要為設(shè)計師和用戶上傳文件設(shè)置，整個操作流程為作品設(shè)計、作品上傳、通過檢測、上傳成功、對產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)價、進(jìn)入商鋪平臺進(jìn)行售賣。第三，銷售模塊。顧客在此模塊創(chuàng)建自己的商鋪，將作品上傳至商鋪，設(shè)定價格，通過此模塊售賣產(chǎn)品。此外，Shapeways公司還通過建立社交論壇，幫助顧客、設(shè)計師和商家形成良好的交互和反饋機(jī)制，建立一個融合顧客、設(shè)計師、商家的3D 打印生態(tài)系統(tǒng)來培育企業(yè)核心競爭力。

圖4 Shapeways 公司3D 打印平臺運行框架

當(dāng)然，基于技術(shù)等各方面原因，Shapeways 公司的3D 打印平臺還存在諸多不足，比如產(chǎn)品設(shè)計只能局限于有限種類的材料；功能性零件或產(chǎn)品制造生產(chǎn)較少；訂單只能由Shapeways 公司進(jìn)行打印，沒有充分發(fā)揮就近制造優(yōu)勢。但不可否認(rèn)，3D 打印個性化定制與社會化制造統(tǒng)一的制造模式雛形初步形成，必將成為拉動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要驅(qū)動力。

4 結(jié)論

目前，很多國家嘗試啟動“再工業(yè)化”“制造業(yè)回歸”計劃，力求打造新一輪的制造競爭優(yōu)勢。本文探討的3D 打印制造模式以靈活的方式分解、重組現(xiàn)有制造模式，其“個性化定制”和“社會化制造”的特征展示優(yōu)于傳統(tǒng)制造模式的可能空間，體現(xiàn)出未來制造模式演化的重要方向。隨著3D 打印制造模式的日趨成熟，它將不斷推進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略調(diào)整，成為未來經(jīng)濟(jì)的重要增長極。

對政府而言，可從以下3 個方面扶持3D 打印產(chǎn)業(yè)化發(fā)展：（1）加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新培育。首先，完善自主創(chuàng)新平臺建設(shè)，做好基礎(chǔ)研究與共性技術(shù)研究工作，并對應(yīng)用研究與開發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)移搭建溝通渠道；其次，以加大財政支持和人才培育為主要手段，實施重點領(lǐng)域、重點示范、重點專項計劃，以此引導(dǎo)3D 打印技術(shù)走向市場化。（2）激發(fā)潛在市場需求。可從三方面完善措施，包括制定規(guī)則制度與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范市場秩序；完善政府財稅信貸政策，創(chuàng)造利基市場；培育領(lǐng)先市場，形成本地產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。（3）建設(shè)服務(wù)保障體系。在加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)的基礎(chǔ)上，完善金融支持并提供相關(guān)技術(shù)保障等。