Что такое аддитивные технологии или 3D-печать? | Почему необходимо принимать во внимание аддитивные технологии уже сейчас? | Сдерживающие факторы развития аддитивных технологий | Новые возможности для вашего бизнеса
Слишком много слухов и противоречивых суждений рождается вокруг возможностей 3D-печати, слишком много ожиданий в плане влияния технологии на бизнес. Это мешает бизнесменам трезво оценивать реальные возможности аддитивных технологий и сроки, в течение которых необходимо принять судьбоносное для компании решение о внедрении технологии или выборе нового направления. 3D-печать относится к разряду так называемых «взрывных» технологий (Christensen, 2007), которые не просто улучшают отдельные технологические процессы, а в корне меняют подход к производству и бизнесу, создавая новые продукты и новые рынки. Это именно тот случай, когда конкуренция может перейти из фазы конкуренции ресурсами или конечным продуктом в фазу конкуренции бизнес-моделями.
Главные преимущества 3D-печати – снижение затрат и сроков изготовления, повышение качества и необычайная гибкость производства
Чтобы оценить текущую ситуацию с точки зрения выгод для бизнеса и ответить на вопрос в заголовке статьи, необходимо разобраться с тремя исходными составляющими, на основе которых можно выявить устойчивые причинно-следственные связи для принятия решений:
- Зачем производственной компании нужны аддитивные технологии и в чем состоит веская причина рассматривать 3D-печать всерьез?
- Как аддитивные технологии меняют подход к производству продукта в моей компании или в чем заключается «крутизна» применения 3D-печати: как компания сможет по-другому настроить операционные и производственные процессы?
- Какие возможности для бизнеса откроются в связи с этими изменениями или что я получу в результате: изменение скорости роста, конкурентное преимущество, рост прибыли, повышение ценности для клиентов, изменение источников прибыли за счет изменения бизнес-модели и т.д.
Что такое аддитивные технологии или 3D-печать?
Говоря коротко, аддитивное производство – это процесс изготовления детали или объекта путем послойного соединения материалов на основе исходной цифровой 3D-модели. Именно поэтому аддитивные технологии часто называют 3D-печатью. В действительности, аддитивное производство не что-то одно, а комплекс технологий, которые работают с разными материалами и устройствами, используют множество принципов, решают большой спектр задач. Ключевое слово «аддитивные» означает послойное соединение вещества, что является прямой противоположностью традиционным «субтрактивным» методам обработки материалов, отсюда и следует ряд преимуществ: снижение затрат и сроков изготовления, повышение качества и необычайная гибкость производства.
Почему необходимо принимать во внимание аддитивные технологии уже сейчас?
Несмотря на то, что 3D-печать впервые была коммерчески использована еще в 1987 году, только наработки последних семи лет позволили получить разнообразие коммерческих приложений, позволяющих извлекать серьезные операционные, экономические и эмоциональные выгоды в реальной производственной практике. Это подчеркивается ускорением темпов адаптации технологии, рост которых идет по экспоненте.
Еще один фактор, который подтверждает необходимость безотлагательно рассматривать возможности применения аддитивных технологий, заключается в том, что 3D-печать уже проникает в большинство ключевых промышленных сегментов как для создания оснастки, так и для производства конечного продукта. Она активно используется в авиакосмической, автомобильной, нефтегазовой промышленности, в металлообработке, машиностроении, медицине и ювелирном производстве. Что еще более важно, технология начинает прочно обосновываться в образовании.
Следует также отметить, что в последние 2-3 года ряд факторов, сдерживающих развитие технологии, постепенно преодолевается.
Сдерживающие факторы развития аддитивных технологий (3D-печати)
Основными факторами, сдерживающими темпы проникновения аддитивных технологий в секторы промышленного производства, являются:
- ограничение в размерах изделия;
- ограничения скорости выпуска изделий;
- относительно узкий выбор материалов и высокая стоимость;
- ограниченные возможности работать сразу с несколькими материалами одновременно;
- стабильность качества изделий.
Развитие практических приложений как совокупности оборудования, технологии и материала идет чрезвычайно быстро, снимая одно ограничение за другим. На диаграмме ниже представлены основные стадии разработки материалов для 3D-печати, что определяет скорость внедрения в различные сегменты производства и то, какие переломные моменты нас могут ожидать в ближайшем будущем.
Сегодня 3D-печать может не просто использовать широчайший диапазон материалов от титана до человеческих хрящей, но и формировать полнофункциональные компоненты – сложные механизмы, батареи, транзисторы и светодиоды. Более того, возможности оборудования и материалов быстро эволюционируют в сторону большего размера продукции, более высокой точности и разрешения, при больших скоростях и низких затратах.
Такие впечатляющие достижения привели технологию к переломному моменту в ее развитии – она стала достаточно зрелой для того, чтобы выйти за рамки нишевого использования и стать реальной альтернативой традиционным способам производства во все более возрастающем количестве приложений.
Согласно исследованиям McKinsey (2013 г.), более 30% из числа 300 крупнейших глобальных брендов уже используют или рассматривают возможность 3D-печати для прототипирования или производства того, что они продают. Более 200 университетов уже включили курсы по 3D-печати, сканированию и дизайну в свои учебные планы. По мнению многих экспертов, развитие технологии, существующей уже около 25 лет, наконец-то достигло своего переломного момента. Возможно, этот факт обусловлен простой причиной – появлением недорогих настольных 3D-принтеров, которые доступны не только крупным корпорациям, а практически всем, что повлияло на образовательный тренд. «Мы достигли критической массы людей, которые, думая о том, как вещи сделаны, думают совсем по-другому. Они мыслят в 3D» (McCue, 2015).
Доступность материалов частично отвечает на вопрос: как аддитивные технологии могут применяться в вашей производственной компании исходя из необходимости производства прототипов, специализированной оснастки, частей и деталей, а также конечного продукта. Для оценки использования аддитивных технологий на различных этапах производственного цикла может помочь диаграмма, приведенная ниже.
Коренной перелом на последних двух стадиях происходит с расширением диапазона объемов выпуска продукции, при котором себестоимость единицы продукции, созданной аддитивным способом, становится равной или сопоставимой единице продукции, произведенной традиционными способами.
При пересечении данной точки, для конкретного решения/сегмента, это может означать начало эпохи массовой кастомизации и персонализации продукции (то, что принято называть Manufacturing 3.0). В свою очередь, это означает снятие множества экономических, технологических и логистических ограничений, доступности новых рынков для построения множества новых бизнес-моделей.
Подобный перелом уже десятилетие переживает печатная индустрия с появлением цифровой печати и интернета, что коренным образом изменяет принципы массовой персонализированной печатной коммуникации, рождая большое количество новых источников извлечения прибыли и новых бизнес-моделей.
Какие новые возможности для вашего бизнеса могут открыться в связи с внедрением аддитивных технологий и как эти изменения могут трансформировать бизнес-модель?
Точка зрения экспертов Deloitte (Deloitte, 2014) заключается в том, что аддитивное производство является инновационной технологией, которая значительно влияет не только на сам продукт, но и на способы его создания и дистрибуции, что так или иначе ведет к изменению бизнес-модели компании.
Deloitte выделяет 4 основных стадии эволюции бизнеса, связанной с внедрением аддитивных технологий в нашу жизнь:
1. Период застоя, когда аддитивные технологии использовались в основном для прототипирования, изготовления оснастки и подстраховки производства. На этой стадии практически отсутствуют какие-либо изменения как в самом продукте, так и в цепочке поставки.
2. Эволюция цепочки поставки (Supply Chain) предусматривает организацию производства ближе к месту использования конечного продукта, сокращение сроков реакции на запрос покупателя, управление непредсказуемостью спроса, сокращение складских запасов и др.
3. Эволюция продукта предусматривает возможность кастомизации и персонализации под потребности заказчика, расширение эффективности и функциональности продукта, фактически без роста затрат при росте сложности самого конечного продукта.
4. Эволюция бизнес-модели предусматривает массовую кастомизацию продукта под новые потребности клиентов, производство непосредственно в месте использования конечного продукта, сокращение цепочки поставки и исключение посредников, вовлечение клиентов в процесс разработки и создания продукта. Все это ведет к появлению новых источников прибыли, изменению схем монетизации, изменению структуры затрат и т.д.
McKinsey выделяет 5 основных последствий массового использования 3D-печати, к которым следует готовиться и которые могут в корне изменить бизнес-среду, что, в конечном итоге, изменит конкурентный ландшафт любой индустрии и вызовет необходимость в разработке новых и/или адаптации существующих бизнес-моделей:
1. Ускоренный цикл разработки продукта (от прототипа до производства финального продукта, без необходимости в специальном оборудовании и/или оснастки), что открывает возможность быстрого изготовления версий для определения потребительских предпочтений, с сокращением рисков и времени вывода продукта на рынок.
2. Новые производственные стратегии и их последствия. Производство конечного продукта растет со скоростью 60% в год, что является наиболее быстрорастущим сегментом индустрии AM. Рост возможностей с одновременным снижением себестоимости расширяют количество приложений драматическим образом. Boeing к настоящему моменту производит в 3D более 200 артикулов частей для 10 типов самолетов. Цифровая природа технологии также определяет возможность организации производства ближе к конечному потребителю. С развитием стандартов используемых материалов стоимость самих материалов будет все более и более прогнозируемой.
3. Миграция источников прибыли. Аддитивные технологии могут изменить способы, с помощью которых компании создают добавленную ценность для своих продуктов и услуг, а также дифференцировать продукты и услуги иным образом. Например, снижение необходимости в громоздких производственных мощностях для серийного производства тысяч идентичных товаров создает массовую возможность кастомизированного дизайна по сниженной себестоимости, и, как следствие, расширение диапазона потребителей. Производство индивидуализированных ортодонтических брекетов является одним из примеров потенциального использования технологии. Комбинация массовой кастомизации и новые возможности дизайна повышают ставки для многих компаний, оставаясь не сильно заметными для конечного потребителя. Ключевым вызовом послепродажного рынка, например, является управление цепочкой поставки запасных частей. Изготовление их «по требованию и прямо на месте» по цифровым данным, поставляемым производителем, особенно для более старых продуктов, может в корне изменить экономику и структуру некоторых индустрий. Такая модель бизнеса создает как угрозы, так и новые возможности для производителей (если они, к примеру, владеют оборудованием или дизайном, или тем и другим вместе).
4. Новые возможности. Дизайн по своей сути неразрывно связан с методами производства. Архитекторы не могут проектировать здания без учета технологии строительства и особенностей строительных материалов, а инженеры не могут конструировать машины без учета преимуществ и ограничений литья, ковки, фрезерования, токарной обработки и сварки. Сегодня существуют громадные знания и опыт в области дизайна, рассчитанного на традиционное производство, и значительно в меньшей степени доступны знания, касающиеся дизайна для 3D-печати. Большинство управленцев в производственных компаниях знают об этом разрыве. Чтобы использовать преимущества аддитивных технологий, приходится сталкиваться с такими техническими задачами:
- установка параметров окружающей среды для предотвращения искажений формы;
- оптимизация скорости печати;
- регулировка/доводка свойств новых материалов (пластики, металлы, суспензии, глины, гели, живые ткани и др.).
Наиболее успешные игроки преодолевают такие вызовы и уже создают центры передового опыта (centres of excellence).
5. «Прорывные» конкуренты. Преимущества 3D-печати могут существенно снизить порог входа на рынок для многих новых игроков. Например, снижение потребности в производственном оборудовании и оснастке для механической обработки удешевляет начало производства даже небольших объемов или обслуживание неширокого сегмента. Прямое производство конечного продукта сильно упрощает работу дизайнера, которому нужно сделать просто перенести цифровую модель в сферу коммерческой доступности. Новые бизнесы уже растут как грибы, предлагая высококастомизированные или совместно созданные продукты. Ряд компаний действует в качестве платформы для производства и дистрибуции продуктов, созданных и проданных онлайн своими клиентами (например, 3dhubs.com). Такие компании лучше и быстрее чувствуют вкусы потребителей, быстрее выстраивают взаимоотношения, что значительно сложнее для уже состоявшихся бизнесов. Вначале новые игроки будут нишевыми, работая там, где потребители желают платить больше за уникальный/заказной дизайн, сложную геометрию или быструю поставку. Однако позже они смогут трансформировать многие отрасли довольно непредсказуемым образом, смещая источник конкурентного преимущества с возможности производить большие объемы продукции с низкой себестоимостью в сторону других зон цепочки создания ценности – таких, как дизайн или доступ к клиентам. За последние пару лет на известном краудфандинговом ресурсе Kickstarter было запущено более 300 3D-проектов, и многие из них достигли финансирования на уровне миллионов долларов.
Естественно, возможности и угрозы аддитивных технологий для вашего бизнеса необходимо рассматривать в приложении к конкретному бизнес-кейсу. Эксперты iQB Technologies на сотнях практических примеров разработали методологию оценки возможностей и рисков внедрения аддитивных технологий для вашего бизнеса, которая позволяет рассмотреть как производственные, так и бизнес-аспекты их применения на самых ранних этапах принятия стратегических решений и разработать пошаговый план действий для эффективного перехода на новую технологию и трансформации бизнес-модели. Это также важно для оценки необходимых ресурсов и возможного возврата на инвестиции в виде экономических, операционных и эмоциональных выгод, которые вы можете получить.
Статья опубликована 24.04.2017 , обновлена 04.03.2022
