卡迪夫大學(xué)商學(xué)院的研究人員正在研究3D打印制造中心如何盡快取代世界上許多人熟悉的多級運輸系統(tǒng)。多級系統(tǒng)是基于外包制造的系統(tǒng)，在很大程度上依賴于分布在多個配送中心的供應(yīng)商層。這種系統(tǒng)是世界上大多數(shù)運輸結(jié)構(gòu)所基于的系統(tǒng)，加的夫研究人員認為3D打印可能只是改變事物的技術(shù)。

卡迪夫大學(xué)商學(xué)院管理科學(xué)專業(yè)的讀者Emrah Demir及其同事制造系統(tǒng)管理高級講師Daniel Eyers和運營管理講師Yuan Huang提出了一種有效的數(shù)學(xué)模型，用于研究各種3D打印集成方案。運輸計劃，以及這可能為交付公司奮力克服具有挑戰(zhàn)性的城市物流帶來的潛在好處。

他們解釋說：“通常，生產(chǎn)和運輸問題是分別解決的。在這項研究中，我們嘗試將履行客戶訂單和按時交貨的重要部分整合在一起，每天和每周查看運輸和生產(chǎn)情況。我們提出了一種簡單而有效的算法，可以解決維持高3D打印機利用率和有效貨車利用率的問題。這樣做，我們提供了一種易于重新配置的基于分數(shù)板的工具，該工具適用于中小企業(yè)運營，并且能夠使用非財務(wù)驅(qū)動程序?！?/span>

UPS送貨卡車。通過UPS拍照。

將3D打印與運輸物流相集成

近年來，3D打印已越來越多地集成到世界各地的運輸系統(tǒng)中，以幫助簡化和改善運輸領(lǐng)域，尤其是城市物流領(lǐng)域。城市物流指的是城市貨運分布，是指在減輕擁堵和其他環(huán)境影響的同時提高效率的策略。

例如，美國海軍已將3D打印納入其業(yè)務(wù)，在某些情況下是在其軍艦上進行的，以快速按需生產(chǎn)備件和原型，從而證明了運輸資源還可以用作響應(yīng)性制造媒介。 Binder jet 3D打印機OEM ExOne最近受命為美國國防部（DoD）開發(fā)便攜式3D打印工廠，其中包含武裝部隊在野外生產(chǎn)零配件所需的一切，無論是陸地，空中還是海上。

在其他地方，亞馬遜在配備3D打印卡車上的專利有可能在未來啟用消費產(chǎn)品的移動制造中心。該專利于2015年提交，描述了3D打印服務(wù)提供商能夠在移動卡車上打印客戶訂單的能力，并且預(yù)計該公司將目光投向這一領(lǐng)域中更為廣泛的商業(yè)模式。

同時，全球運輸和物流提供商UPS也投資了3D打印，在其部分商店中安裝了3D打印機，從而為美國制造商創(chuàng)建了按需打印網(wǎng)絡(luò)。據(jù)報道，UPS試圖通過大幅減少交貨時間和運輸成本來“重新定義備件物流和合同物流”。

其他例子包括全球物流公司DHL對使用無人機提供醫(yī)療產(chǎn)品的包裹直升機的試用，包裹交付品牌DPD與機器人專家Starship合作進行最后一英里的交付以及勞斯萊斯的循環(huán)經(jīng)濟模型以減輕其噴氣發(fā)動機維護的負擔(dān)，通過終身服務(wù)計劃在其中部署一些3D打印組件。

亞馬遜的無人機送貨服務(wù)。通過亞馬遜拍攝。

通過3D打印和城市物流改善醫(yī)療保健分配

在他們的研究中，Demir，Eyers和Huang進行了調(diào)查，研究了如何將3D打印制造中心與城市物流相集成，以將醫(yī)療保健產(chǎn)品分配給位于城市環(huán)境中的客戶。特別是，他們將數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于3D打印生產(chǎn)和運輸計劃相結(jié)合的各種情況下助聽器的分配。他們說：“我們知道確實需要考慮環(huán)境。許多物流公司已經(jīng)開始考慮如何對此做出反應(yīng)。在我們的工作中，我們展示了一種可能的補充方法，其中可以集成緊急需求的定制醫(yī)療設(shè)備的本地生產(chǎn)和分銷。這是一個非常特殊的情況，但我們認為它可以擴展到其他領(lǐng)域?！?/span>

研究人員基于對醫(yī)療行業(yè)中實際案例的調(diào)查，得出的結(jié)論是，建立這些類型的組合3D打印物流設(shè)施“完全合理”，從而確定了許多具備技術(shù)能力的現(xiàn)有商業(yè)機構(gòu)用它來成功做到這一點。本文的研究是在Covid-19大流行之前進行的，研究人員認為，此后在全球范圍內(nèi)看到的隨后的封鎖和供應(yīng)鏈中斷進一步凸顯了更加本地化的物流解決方案的潛在優(yōu)勢。

他們表示：“物流服務(wù)提供商對實施3D打印的需求很大。我們的工作顯示出明顯的商業(yè)機會。對于某些應(yīng)用來說，要克服一些技術(shù)難題，但是我們可以預(yù)見，未來的采用者將采用我們的主張?！?/span>

研究人員每天和每周查看3D打印助聽器的運輸和生產(chǎn)情況，研究人員開發(fā)了一種新穎的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，以期在確保準(zhǔn)時交貨的同時改善客戶訂單的履行情況。該算法生成了一種解決方案，該解決方案可同時保持較高的3D打印機使用率和有效的貨車利用率。然后，他們使用此工具設(shè)計了一種基于記分板的工具，適合中小型企業(yè)使用，以優(yōu)化自己的生產(chǎn)交付過程，可以根據(jù)生產(chǎn)場景輕松地對其進行重新配置。

研究人員繼續(xù)說：“不過，重點是建立制造設(shè)施并將人員和技術(shù)融合在一起。這是一個真正的挑戰(zhàn)，在考慮3D打印時通常會被忽略。重要的是要記住，它不僅僅是技術(shù)。在這種情況下，我們將通過提供分析性決策支持來同時考慮制造技術(shù)和運輸?！?/span>

FedEx Custom Critical卡車，可按需當(dāng)天交付。圖片來自聯(lián)邦快遞

3D打印在物流中的未來潛力

盡管Demir和他的同事們在本研究中專注于3D打印助聽器的生產(chǎn)和交付流程的優(yōu)化，但他們認為3D打印制造中心與城市物流整合的潛力可以在許多其他基于交付的部門中看到，例如零售商店和超市送貨上門。

點評： 我們已經(jīng)知道，超市正在使用調(diào)度算法來決定如何將商品運送到商店或家中。這將為他們提供一個很好的機會，將其業(yè)務(wù)擴展到其他市場。專注于僅用于醫(yī)療設(shè)施的運輸，但是可以與其他零售商合作共享運輸能力是非常有說服力的。這對于提高效率非常有用，并且可能具有良好的環(huán)境效益。制造商有很多機會通過城市物流擴展其報價或與客戶互動。

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