第三次工业革命关键要素——3D打印、大数据和分布式制造

　　现如今，投资界纷纷将目光聚焦在移动互联网应用、互联网金融以及智能穿戴设备等项目，似乎它们将是一批风口上的猪。

　　而笔者将要阐述和挖掘的这座金矿，就是一头能真正能飞起来的猪——以3D打印和大数据为基础的分布式制造。这种制造模式将彻底打通互联网业和制造业，给人类带来深刻的社会变革。

一、新技术下的争议

　　3D打印技术，是先在计算机上设计好CAD三维模型，然后3D打印机将材料逐层叠加，最终生成产品。3D打印技术具有按需制造、减少废弃副产品、材料多种组合、精确实体复制、便携制造等多种优势。这些优势可以降低约50%制造费用，缩短加工周期70%，实现设计制造一体化和复杂制造。

　　目前3D打印技术已广泛应用于国防军工、航空航天、船舶汽车等工业领域，在建筑行业、医疗卫生、人偶玩具、服装服饰、食品加工等民用级行业则刚刚起步。

　　2012年4月，英国《经济学人》刊文认为，3D打印技术是第三次工业革命最具标志性的生产工具，该技术与其他数字化生产模式结合，将会推动第三次工业革命的实现。此论一出，反对的声音层出不穷。

　　最让业界耳熟能详的事例，莫过于富士康科技集团董事长郭台铭的“倒写论”。这位制造业的大鳄尖锐地指出，3D打印只是噱头，如果真的能颠覆产业，“那我的‘郭’字倒过来写”。

　　TCL董事长李东生认为，关于3D打印大部分说法言过其实，他不相信用3D打印技术能够做出一台电视机来，从哪个角度来看都没有可能性，这只是神话色彩。

　　比较温和一点的观点则认为，3D打印技术是现有制造业的补充和创新，而非完全颠覆性的革命。例如塞富亚洲投资基金合伙人阎炎说：“我不认为马上对产业会有革命性、风暴般的影响，但会逐步改变。它不像互联网技术、干细胞技术，深刻改变整个人类生存方式。

　　为什么《经济学人》与这些专家学者的观点有着如此大的反差?

　　单从产生制造工具的角度来看，3D打印技术的确只是制造业的补充，目前还存在一些技术上的缺点。

　　首先是精度不够高。在逐层制造过程中，虽然每个层次会被计算机软件切得很薄，但在一定微观尺度下，仍会形成一定厚度的一级级“台阶”，这就是所谓台阶效应。

　　其次是打印速度慢。3D打印受制于“三次方定律”，即随着体积的增加，打印时间、材料数量都会成三次方增长。如果想要打印两倍于原体积的物体，就需要花费8倍的时间和成本。

　　第三是机械强度差。受材料和成形技术的影响，一些产品的耐久性和可靠性还存问题，在长期应用、耐疲劳等方面是弱项。用于航空航天业、汽车制造业的金属3D打印除外。

　　除了上述主要缺点之外，目前3D打印技术还存在材料种类较少、材料昂贵、机器无法通用等问题。

　　沃顿商学院教授卡尔·乌尔里希(Karl Ulrich)在《华尔街日报》撰写的一篇专栏文章中指出，“3D打印每个材料单位都必须层层叠加。所以，3D打印的速度很慢。”根据乌尔里希的说法，工厂中一台注塑机每15秒就可生产100个完美无缺的塑料勺子，但性能最强大的3D打印机每10分钟只能生产一个勺子，“这样使生产效率降低了4000倍。”由此看来，3D打印技术在批量制造中的确不占优势。

二、3D打印真正的颠覆性力量：与大数据相结合的分布式制造

　　那么，3D打印技术的优势倒底在哪里呢?为什么《经济学人》会认为“3D打印技术是第三次工业革命最具标志性的生产工具”呢?我们先来看看传统制造业的产生、销售模式是怎样的。

　　传统的制造和销售模式，是在工厂里通过流水线作业，将产品生产制造出来，然后通过线上的电商平台、线下的销售渠道(批发商、零售商)将产品发送到世界各地的消费者手中。主要缺点如下：

　　一是在设计阶段，存在大量设计作品浪费。厂家难以准确把握市场的具体需求，但又因为昂贵的开模费用，只得从众多的设计作品中挑选一个来生产，很多优秀的设计作品无法通过生产来实现价值。

　　二是在产品生产与流通过程中，会消耗大量的资源。在生产之前，原材料要通过物流环节运送到工厂;在生产过程中，主要采取模具铸造和机械加工等方法，其造型能力受制于所使用的工具，物体形状越复杂，制造成本越高;产品生产出之后，需要将产品运送到各地，会占用能源、交通、仓储、人力等很多资源。

　　三是在消费端，产品不一定能真正受到用户的喜欢。通过传统制造方式生产的产品，一般具有一定的刚性需求，但在创意、设计方面，却未必受到用户的欢迎。用户能接受，是因为没有更多的选择。特别是用户需要的个性化定制的产品，传统制造方式因为本成原因很难现实。

　　而解决传统制造业这些痼疾的最好方式，就是建立以大数据为支撑的设计师平台，结合3D打印“个性化定制”的优点，打造出遍布世界各地的分布式制造点。其主要思想如下：

　　3D打印目前存在的“打印速度慢、难以批量成品”的问题，可以通过分布式制造来解决。分布式的概念，在《第三次工业革命》的作者，美国经济学家杰里米·里夫金的思想中已有体现，只不过他提出第三次工业革命的代表是分布式能源。笔者认为，分布式制造与分布式能源并不矛盾，只不过一个是未来工业的生产方式，另一个是工来生产的原动力。

　　在分布式制造的基础上，产品生产的单位时间消耗变得无足轻重，1万个分布式制造点生产出单个成品，与1万个成品在1个加工厂制造，其产能一样。而且前者无需仓储、物流的环节。

　　要打造分式制造点，要解决的核心问题之一，就是必须拥有以庞大的设计作品为基础的设计师平台。

　　在这个平台上，任何人即使不具备建模的知识，但只要有产品设计的创意，就可以和设计师及时进行沟通，设计出自己想要的数字模型，然后通过3D打印机来实现;另一方面，这个平台必须能够确保证设计师赢利，设计师的创造力、创意思维才能源源不断地发挥出来。一旦解决了这些问题，互联网与制造业就可以彻底打通。有了完善的设计师平台，在人群聚集的互联网上，创新创新思想就可以得到实现;有了以3D打印机为工具的分布式制造点，可以为制造点周边的普通用户提供个性化定制的产品。

　　这些分布式制造点如何去打造，笔者认为有三种可能。一是传统的小商品店、零售店，就是分布式制造点，比如文具店、灯具店、饰品店、眼镜店、蛋糕店等等，在当下和未来，都可以结合3D打印技术和传统制造方式，完成一些产品的实现，比如创意U盘、笔筒、灯罩等等;二是具有创新能力的“创客”，他们将是未来分布式制造点的一个分支，他们可以完成一些新产品的实现;三是具有一定经济实力的企业，他们能购置价格昂贵的工业级3D打印机，能生产制造出材料多样的汽车配件、建筑、装修、服装、鞋类等产品。

　　这种以创意设计平台与分布式制造的方式，将会形成一种全新的D2U(Designer to User)的商业模式。即线上的设计师直接与用户对接，从而省去大量的中间环节。

　　而3D打印产品本身，如果与大数据平台相对接，会产生更大的价值。下面以笔者团队研发的三维定制鞋为例，简单介绍一下这种产品的优势。

　　以大数据平台为基础的三维定制鞋是3D打印技术在垂直商业领域中的具体落地项目之一。通过对广泛人群的足部特征扫描、采样，将信息汇聚到云计算中心，形成规模庞大、可详尽分析的抽象数据，再结合3D打印定制化生产的特点和传统制造批量生产的优势，将虚拟的数据对象转化为实体成品。

　　精确的市场定位。人类的足部三维数据因地域、人种、个体特征等因素差异较大。传统的制鞋模式只能以尺码进行估计，无法对各类足部疾病，如平足、高足弓、先天性足部缺陷等进行长期的数据跟踪。而三维定制鞋加上大数据的模式，前端精确地对个体的足部形态进行数据采集，后端的分布式存储集群对海量数据进行汇总。用户可以利用大数据平台的查询检索功能，找到真正适合自己的鞋类，实现个性化定制;鞋类厂商则可以根据特殊人群的脚型数据，更加精确地批量生产。