人類文明的發(fā)展離不開制造技術(shù)的進(jìn)步。隨著制造技術(shù)的不斷革新，人類的工作、生活水平才得以不斷提高。與此同時(shí)，任何制造系統(tǒng)都包含兩個(gè)尺度，即制造技術(shù)系統(tǒng)和伴隨制造技術(shù)系統(tǒng)的制造模式系統(tǒng)。
制造技術(shù)系統(tǒng)是制造技術(shù)的集合，推動(dòng)著生產(chǎn)力不斷向前發(fā)展，而制造模式系統(tǒng)則影響著技術(shù)投入的種類、轉(zhuǎn)換過程的性質(zhì)和系統(tǒng)的產(chǎn)出。制造模式系統(tǒng)決定著技術(shù)利用的有效性和效率，如果簡單地試圖使技術(shù)系統(tǒng)最優(yōu)化，則可能使社會(huì)制造的總效能降低。
當(dāng)前，以物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)為代表的信息技術(shù)、以綠色能源為代表的新能源技術(shù)、以3D打印技術(shù)為代表的數(shù)字化智能制造等技術(shù)系統(tǒng)正協(xié)同創(chuàng)新，將柔性化、智能化、敏捷化、精益化、全球化和人性化融為一體，改變著制造業(yè)的生產(chǎn)模式和全球經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，引領(lǐng)人們的生活走向智能化時(shí)代。
在制造技術(shù)嬗變的基礎(chǔ)上，理解制造模式的嬗變，將為我們帶來重塑物理世界的新契機(jī)。
從單件小批制造到大規(guī)模生產(chǎn)
制造模式是制造業(yè)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、市場競爭力、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)速度，以完成特定的生產(chǎn)任務(wù)而采取的一種有效的生產(chǎn)方式和生產(chǎn)組織形式。從制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程來看，不同社會(huì)發(fā)展時(shí)期決定了不同的制造思想、生產(chǎn)組織方式和管理理念，它們相互作用、共同決定了特定時(shí)期的制造模式。
單件小批制造是工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的起點(diǎn)。單件小批制造范式的是生產(chǎn)完全按照不同客戶的個(gè)性化要求進(jìn)行，技術(shù)工人使用通用機(jī)械，每次生產(chǎn)只能完成一件或幾件非標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。產(chǎn)品質(zhì)量主要依賴手工匠的技藝，也使得其成本較高、生產(chǎn)批量小，零部件的質(zhì)量可控性和兼容性比較差。
19世紀(jì)末期，這種制造范式的應(yīng)用范圍和技術(shù)復(fù)雜度達(dá)到頂峰。彼時(shí)，歐洲和美國大量的馬車生產(chǎn)商開始轉(zhuǎn)向汽車的生產(chǎn)。然而，由于零部件的生產(chǎn)高度依賴于工匠個(gè)人的技能，因此汽車零部件的生產(chǎn)、車體制造和組裝都大量分散在配備了通用機(jī)床的手工作坊中。
在這種制造范式下，廠商的基本商業(yè)模式是：首先，提供擬向客戶提供的汽車設(shè)計(jì)概念，客戶選擇設(shè)計(jì)概念后與廠商簽訂訂單；隨后，廠商根據(jù)設(shè)計(jì)概念和客戶要求進(jìn)行詳細(xì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)；最后，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)并提供產(chǎn)品。銷售、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)的高度個(gè)性化，使得手工生產(chǎn)的產(chǎn)量非常有限。到19世紀(jì)末期，整個(gè)歐洲每年的汽車產(chǎn)量也僅有約1000臺。
大規(guī)模生產(chǎn)是推進(jìn)工業(yè)社會(huì)發(fā)展最重要的加速器之一，它伴隨著“第一次工業(yè)革命”的成果不斷普及。因此，以專業(yè)化機(jī)械、可更換零部件、組織化的工廠、科學(xué)管理的工序?yàn)樘攸c(diǎn)的批量生產(chǎn)方式也日益普及，成為了第二次工業(yè)革命的重要特點(diǎn)。
大規(guī)模生產(chǎn)的專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，不僅充分利用了生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，從而顯著降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也大大提高了產(chǎn)品的精度。大規(guī)模生產(chǎn)的強(qiáng)大經(jīng)濟(jì)生命力在于，它通過降低生產(chǎn)成本擴(kuò)大了市場需求，擴(kuò)大了的市場需求反過來又為大規(guī)模生產(chǎn)提供了更大的空間，從而形成市場需求和生產(chǎn)規(guī)模相互增強(qiáng)的機(jī)制。
“大規(guī)模、少品種”是大規(guī)模生產(chǎn)方式的重要特點(diǎn)。比如，在福特推出流水線生產(chǎn)方式后的13年里，其產(chǎn)量迅速由4萬輛增長到200萬輛。截至1955年，通用、福特和克萊斯勒的僅6款車型的產(chǎn)量就占到了全美汽車銷量的80%。由此可見，大規(guī)模生產(chǎn)大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
通過用流水線替代過去的并行生產(chǎn)方式，福特公司將平均單個(gè)工人花在一輛車上的直接勞動(dòng)時(shí)間由9小時(shí)降到了2.3分鐘。從福特的T型車流水線出現(xiàn)直到20世紀(jì)80年代，大規(guī)模生產(chǎn)都是主導(dǎo)的工業(yè)生產(chǎn)方式。
與單件制造生產(chǎn)方式不同，大規(guī)模制造范式下的商業(yè)模式具有典型的生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)特征，即企業(yè)首先設(shè)計(jì)出可以通過大規(guī)模生產(chǎn)方式制造出來的產(chǎn)品，假定所有生產(chǎn)的產(chǎn)品都有市場，最后將產(chǎn)品盡可能銷售給顧客。由于大規(guī)模生產(chǎn)提高了生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性以及工作標(biāo)準(zhǔn)化帶來的管理的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性，工業(yè)社會(huì)開始步入大企業(yè)主導(dǎo)的時(shí)代。
制造模式走向大規(guī)模定制
過去的大規(guī)模生產(chǎn)使工業(yè)產(chǎn)能和供給能力爆發(fā)式增長，“買方市場”成為市場經(jīng)濟(jì)的常態(tài)。當(dāng)大部分傳統(tǒng)工業(yè)的市場趨于飽和時(shí)，消費(fèi)者對產(chǎn)品差異性的要求變得越來越高。想要適應(yīng)這種社會(huì)性的需要，企業(yè)必須能夠提供更加豐富的產(chǎn)品選擇，大規(guī)模定制生產(chǎn)方式應(yīng)運(yùn)而生。
大規(guī)模定制通過產(chǎn)品架構(gòu)和制造流程的重構(gòu)，以及運(yùn)用現(xiàn)代化的信息新材料柔性制造等新技術(shù)把產(chǎn)品的定制生產(chǎn)問題全部或者部分轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)，這就為小批量、多品種市場提供低成本的產(chǎn)品。產(chǎn)品模塊化是大規(guī)模定制之所以能夠以足夠低的價(jià)格向消費(fèi)者提供豐富的產(chǎn)品選擇的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
產(chǎn)品模塊化，一方面可以通過不同模塊的替代和匹配形成多樣化的產(chǎn)品組合；另一方面，雖然產(chǎn)品種類增加，因而無法像大規(guī)模生產(chǎn)那樣在產(chǎn)品層次實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。但由于多樣化的產(chǎn)品共用大部分的模塊，因此可以在模塊層次利用生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，從而很好地解決了大規(guī)模生產(chǎn)范式下規(guī)模經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)品差異化之間的矛盾。
時(shí)下，以物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)為代表的信息技術(shù)、以綠色能源為代表的新能源技術(shù)、以3D打印技術(shù)為代表的數(shù)字化智能制造等技術(shù)系統(tǒng)正協(xié)同創(chuàng)新，進(jìn)一步帶來了網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸以及智能化生產(chǎn)的制造模式的嬗變。
從網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同來看，企業(yè)借助互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和工業(yè)云平臺，發(fā)展企業(yè)間協(xié)同研發(fā)、眾包設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈協(xié)同等新模式，將能有效降低資源獲取成本，大幅延伸資源利用范圍，打破封閉疆界，加速從單打獨(dú)斗向產(chǎn)業(yè)協(xié)同轉(zhuǎn)變，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)整體競爭力提升。
從個(gè)性化定制來看，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算、算法和柔性化生產(chǎn)能力與水平提升，推動(dòng)個(gè)性化定制迅速發(fā)展。個(gè)性化定制通過利用互聯(lián)網(wǎng)平臺和智能工廠，將用戶需求直接轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)排單，實(shí)現(xiàn)以用戶為中心的個(gè)性定制與按需生產(chǎn)，有效滿足市場多樣化需求，解決制造業(yè)長期存在的庫存和產(chǎn)能問題，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷動(dòng)態(tài)平衡。
比如，在以3D打印為代表的個(gè)性化制造系統(tǒng)中，消費(fèi)者不再被動(dòng)接受或僅僅從企業(yè)給出的產(chǎn)品清單中選擇自己喜好的產(chǎn)品，而是親身參與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，并直接成為產(chǎn)品生產(chǎn)者。
服務(wù)化延伸則是企業(yè)通過在產(chǎn)品上添加智能模塊，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品聯(lián)網(wǎng)與運(yùn)行數(shù)據(jù)采集，并利用大數(shù)據(jù)分析提供多樣化智能服務(wù)，實(shí)現(xiàn)由賣產(chǎn)品向賣服務(wù)拓展，有效延伸價(jià)值鏈條，擴(kuò)展利潤空間。構(gòu)建智能化服務(wù)平臺和智能化服務(wù)將成為新的業(yè)務(wù)核心，以擺脫對資源、能源等要素的投入，更好地滿足用戶需求、增加附加價(jià)值、提高綜合競爭力。
最后，智能化生產(chǎn)是利用先進(jìn)制造工具和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對生產(chǎn)流程進(jìn)行智能化改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨系統(tǒng)流動(dòng)、采集、分析與優(yōu)化，最終完成設(shè)備性能感知、過程優(yōu)化、智能排產(chǎn)等智能化生產(chǎn)方式。智能生產(chǎn)模式是智能制造模式的關(guān)鍵。
對于過去，想要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的單件制造，生產(chǎn)是困難的，尤其是還要面對復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性問題。如今，依托于智能制造，將很大程度上解決復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性，推動(dòng)制造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
總的來說，由于網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸以及智能化生產(chǎn)下的大規(guī)模定制強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的多樣性。因此，整個(gè)供應(yīng)鏈的效率和靈活性成為決定產(chǎn)品和企業(yè)競爭力的關(guān)鍵。產(chǎn)業(yè)的垂直組織結(jié)構(gòu)成為決定產(chǎn)業(yè)整體效率和競爭力的主要因素。
制造技術(shù)的嬗變帶來了制造模式的嬗變。在全球化制造范式下，產(chǎn)品架構(gòu)、能夠兼容各種模塊的技術(shù)界面以及個(gè)性化產(chǎn)品的類型和功能等要素，都必須納入企業(yè)的戰(zhàn)略決策。
全球化制造范式對產(chǎn)業(yè)組織的影響，不僅促進(jìn)了市場結(jié)構(gòu)由線性向網(wǎng)絡(luò)和生態(tài)化的轉(zhuǎn)變，而且超越了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的邊界，重新定義了供給和需求、廠商和消費(fèi)者之間的關(guān)系。重塑物理世界的新契機(jī)，正在加速到來。
