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精益设计打造新型制造业

企业对制造及设计(制造的前提)的认识即将发生重大变化,由于3D打印技术的出现,制造及设计将被整合成一种精益的设计模式,装配和制造过程的复杂性会降至最低。因此,管理者需要反思,他们的企业是否已经准备好迎接3D打印技术,是否已经将必要步骤准备就绪,以便使企业的设计战略进化到更高层次。

通用电气(GE)是采用3D技术的成功案例之一。2012年,GE在肯塔基州拥有55年历史的电器园开设了第一间新型装配厂。在GeoSpring热水器家电的生产过程中,产品的零件数量减少20%,材料成本降低25%,设备投资降低30%,开发时间缩短了一半,这都得益于公司在精益设计上的投资。与海外代工厂商相比,新型制造方式的产品成本可降低20%。

这种新兴模式的首要特征是“增材制造”(采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术,相对于传统的材料去除和切削加工技术——译者注),它是指基于3D技术的集成技术环境。整套技术包括3D打印、高分辨率3D扫描和计算机辅助设计系统,可以实现快速的原型设计和制造。

虽然增材技术平台适用于单独项目制作、样品成型,以及实验环境的建设,但只有精益设计模式才能充分发挥它的力量。这种精益设计模式包含了“面向制造的设计”(简称DFM)与“面向装配的设计”(简称DFA),两者的目的都是要在提高设计灵活性的同时,降低设计的复杂性。通过减少产品设计中所涉及部件的复杂性,以及制造工艺本身的步骤数量,DFA与DFM可大大降低劳动成本。

GE这样规模的公司可以在世界任何地方建厂生产,然而引人注意的是,他们选择了肯塔基州。这样做有三点优势。首先,由于迭代样品制作的周期大幅缩短,设计者和生产者之间的联系更加密切。对于瞬息万变市场中快速变化的消费者需求;以及在新兴市场中获得先发优势而言,这种做法的好处尤为显著。其次,定制生产的成本相对较低。第三,受益于交货时间的减少和物流成本的降低,GE这样的制造企业可以更加接近目标市场。

我们研究了70多家回迁美国、以期更接近国内市场的公司,参加了400多场小组会议,目的在于寻找一种创新机制,帮助制造企业更好地理解3D技术系统和精益设计模式。

我们发现,在转变的进程中,以下三个阶段是至关重要的,可为企业提供有益的指导。

第一阶段:改变心态:

向精益设计转型的前提是转变企业的文化。为此,企业需要做两件事:

树立设计导向心态

为了树立设计思维,企业的领导者需要认可这种战略意图,并用语言将它表述出来。例如,(GE的董事长兼首席执行官杰夫·伊梅尔特(Jeff Immelt)清晰地指出,3D打印“是采用高科技材料,在很短的时间内制造出独特的形状,值得公司进行时间和资金上的投入。”在阐述上述观点的同时,他表示,2020年,将有超过10万个喷气发动机内部零件是通过3D打印制作出来的。他向股东和整个公司发出了明确的信号,希望人们认识到增材制造的重要性,并对这种设计模式进行思考。

树立创客心态

创新设计思维方式的形成需要采取“怀疑一切”的态度,并将关注重点转向创新设计。发展的理念一直是马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)等创新者所倡导的,他们积极劝导员工放弃传统线性的、正式的开发模式(该模式的宗旨是在很长一段时间内,使产品的每一个方面“日臻完美”,以期将风险降低到零),代之以“创客之道”:

“创客之道是持续进步和创新之道。创客永远相信更好,没有什么是完美的。当人们持怀疑态度或满足于现状时,创客却在进行持续的改进。与其为一个新想法的可能性或最好方式争论不休,还不如做出样品,看看它是否好用。”

通过人们所说的“创客空间”,创客心态可以得到蓬勃发展。企业也可以支持当地的创客空间,在那里,更广泛的社区成员能够就一些项目展开协作……

罗伯特· 普兰特是迈阿密大学商学院计算机信息系统副教授。全文详见《精益设计打造新型制造业