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近日,波音公司和諾斯羅普·格魯門公司宣布加入美國政府支持的 增材製造前沿(Additive Manufacturing Forward,AMF)計劃。
這項計劃是在今年5月,由美國總統拜登攜領GE航空、西門子能源、雷神技術、霍尼韋爾和洛克希德·馬丁共5家美國大型製造商一起宣布啟動的。
而今,波音和諾格的加入,讓這一計劃囊括了此前早讀中頻頻出現的美國防務行業「五巨頭」。而白宮與「五巨頭」均出席的重大「牌面」,也反過來凸顯了這一計劃的分量之重。
白宮網站發布的公告《利用增材製造提高供應鏈彈性並支持中小型企業》,宣布美國正式啟動增材製造前沿計劃。
根據公開信息,美國這一增材製造前沿計劃是由非營利性機構美國應用科學與技術研究組織(ASTRO America)組織發起的,是美國大型製造商(也稱為OEM原始設備製造商)之間的一個自願性的契約,任何一家OEM都可以參與,只要它願意公開承諾支持其供應商採用增材製造能力,就能得到ASTRO的支持。
因此,啟動增材製造前沿計劃的最主要目的,是推動美國數以萬計的中小型供應商們增加對「增材製造」(AM)的使用。
拜登政府的製造業和經濟發展特別助理伊莉莎白·雷諾茲表示,增材製造技術將與機器人技術、人工智慧一起成為「21世紀現代製造業的基礎」。
難推廣,中小供應商為什麼不用?
「增材製造」就是我們日常所謂的3D列印。
在過去十餘年裡經歷了一輪又一輪炒作後,近些年的增材製造已經實現了巨大的技術進步,從「高高在上」的科研攻關階段,正式落實到生產應用階段——上述美國防務產業「五巨頭」等大型製造商,都已經開展了對增材製造的有效應用。
比如,白宮在此次啟動計劃的官方公告中就提到了一項應用案例:
GE航空在發動機製造中使用增材製造來「列印」燃料噴嘴。
增材製造技術的引入,使得生產該部件不再像過去那樣需要使用20個單獨部件,能夠節省30%的成本,減重25%,並且耐用性提高了五倍。
GE航空用增材製造技術生產的LEAP發動機燃料噴嘴。
但這些OEM廠商下游的中小型供應商,雖然也有部分企業已經使增材製造技術來生產零部件,但整體來說應用率並不高,尤其是應用意願嚴重不足。
這是因為它們的客戶(也就是上游的OEM廠商)在需求上存在不確定性,並未給出明確的「需求信號」(未下單或給出承諾)。
所以中小型供應商如果貿然投資該技術,將面臨上游需求的不確定性和盲目投資導致破產的雙重風險。
對於中小型供應商來說,投資增材製造的資金壓力很大:設備價格高昂,而融資、貸款難度很大;在需求端也沒有明確的需求,即便有,上游OEM在支付貨款時也一貫存在拖延情況。
對於這些中小型供應商來說,不論是3D印表機、計算機建模硬體與軟體等相關設備的引進,還是必要的廠房現代化升級、技術人員的招募與技能培訓等環節,任何一項改進所需的投資,都意味著「一著不慎滿盤皆輸」,隨時可令其背上債務風險。
因此,中小型供應商投資增材製造技術,與其說是一場技術升級,更不如說是像一場賭局——如果拆掉舊產線、買來3D印表機卻丟了上遊客戶的訂單,那無異於一場「自殺」。
所以,美國中小供應商對增材製造技術「敬而遠之」、保持觀望,是再正常不過的現象。
相對於中小型供應商,洛馬等這些巨頭在增材製造上的投入則可謂是爭先恐後、生怕落伍,無不將增材製造視作先進位造業升級轉型的重點工作。
白宮決定率先「扶一把」
在這樣的背景下,已經宣布加入「增材製造前沿計劃」的7家美國頭部OEM陸續公布了就增材製造技術對中小供應商的「扶持」措施:
向下游釋放更為明確的需求信號、公布從中小供應商處採購增材零部件的份額、簡化增材製造零部件的招標採購流程、為之提供技術支持和指導、對中小型供應商的工人進行技術培訓、提供設備採購上的資金支持、幫助它們提高增材製造零部件的產能、加速產品標準的制定與資格認證等工作。
具體來看,各家的承諾有所不同:
- GE航空 表示其增材製造零件外部採購總額的30%將向美國中小供應商傾斜;
- 雷神技術 稱美國鼓勵中小供應商參與其增材製造產品的競標,並承諾簡化並加速採購流程;
- 洛馬 將與中小型供應商就增材製造對金屬鑄造、鍛造的替代應用展開合作,加強相關工藝技術的研發,擴大相關人才的培養和發展;
- 霍尼韋爾 將就零件設計、數據生成、機器操作、後處理、零件檢驗和質量管理等環節為中小型供應商提供技術支持;
- 西門子能源 將拿出增材製造零部件的20%至40%份額給中小型供應商;
- 而新近加入的 波音 和 諾格 也都表示,將全方位支持中小型供應商參與合同競標,提供技術指導來幫助更多企業成為該公司的供應商。尤其是, 波音 稱將幫助合格的中小型供應商未來在產能上提升30%。
在雷神技術的增材製造工藝和能力中心,這台小型渦輪噴氣發動機的主要結構部件就來自增材製造技術。
作為公布在白宮網站的、被拜登政府寄予厚望的「美國製造業復興新藍圖」,在上述巨頭們給出的口惠之外,對「增材製造前沿計劃」,美國的多個官方機構也表示要「扶一把」中小型供應商:
美國勞工部、小企業管理局、能源部的橡樹嶺國家實驗室、504貸款計劃、小企業投資公司(SBIC)計劃等將為這些中小供應商在增材製造設備的採購上提供資金支持、融資渠道,並開發人員培訓課程、制定學徒計劃,提供技能培訓廠所和試點示範設施等。
對於增材製造的車間廠房和生產過程中,人員該具備何種的人身安全防護措施、產品質量適用何種標準等問題,都需要多個部門的參與、指導與標準制定。
而且,由於增材製造畢竟不同於以往的傳統工藝,所以對應的產品質量標準、廠房設施建設標準、工作人員生產安全的保障標準等都需要重新制定。
對此,美國商務部、國防部製造技術計劃辦公室、ASTM國際、國家標準與技術研究所、美國機械工程師協會、美國製造研究所、美國國家標準與技術研究院等機構都表示,正著手展開相關標準的制定工作。
增材製造能否重塑供應鏈?
那麼上述自願加入這一計劃的OEM,為何要如此賣力地幫中小型供應商早日用上增材製造呢?一個合理的解釋便是早讀系列中老生常談的話題:供應鏈。
解決供應鏈危機的方式,不僅僅在於建造港口,還在於讓零部件的製造回歸美國本土中小企業,
ASTRO America的執行長尼爾·奧林格這樣說道。
造成當前美國供應鏈危機的部分原因在於物流的中斷:海外供應商運來的零部件積壓在港口、堵在路上。再溯其根源,則是美國本土中小型供應商無法生產,或是產能不足。
按照白宮的設想,理論上增材製造的大規模應用將為美國的中小型供應商帶來美好的將來:生產速度和產量顯著提高、交貨時間縮短、生產更靈活、能夠快速響應上游需求、能夠做到按需生產、降低庫存(減少資金積壓)等。
因此,用上了增材製造技術的中小型供應商,會構成一個OEM理想中的供應鏈: 可靠、高效、多產,且能做到彈性生產。
波音公司負責增材製造的副總裁表示:「包括波音在內的美國工業基地的競爭力,其實依賴於廣泛的供應商生產和交付處理關鍵航空零部件的能力。」換言之,當前供應鏈出了問題,波音也就無法保證新機的按期下線交付。圖為波音和Thermwood測試的、用增材製造技術生產的3.6米長的大型航空零部件。
如果此次美國政府牽頭的「增材製造前沿計劃」最終執行徹底、成果顯著,那麼實現能力跨越的將不只是美國的中小型企業,這些OEM也將再次收穫紅利。
反之,如果這一計劃沒有整體統籌、協調合作,只有其中某一家或幾家OEM單打獨鬥、給自家供應鏈上的中小型供應商「輸血」,最終還是會因「溢出效應」讓其他家搭了便車、而自身利益受損。
而這種「為他人作嫁衣」的顧慮也是此前行業巨頭們遲遲不願投資供應鏈中下游的中小型供應商,不願意主動推進增材製造技術廣泛應用的原因。
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有了增材製造技術,一些幾年以後才需要更換一次的備件也就不需要囤太多了,即便停產了也不怕,需要的時候直接3D列印出來。像美國C-5運輸機上要花1萬美元才能換個馬桶圈的「悲劇」就不會再有了,3D列印只需300美元。
白宮和紐約時報的願景
拜登政府對於增材製造的發展,最終也同樣落腳在「供應鏈」這一關鍵詞上。
白宮網站的公告文章《利用增材製造提高供應鏈彈性並支持中小型企業》在最後總結道:
正如最近發布的《總統2022年經濟報告》所闡明的那樣,美國的供應鏈正在變得脆弱,並拖累了經濟發展。隨著對供應鏈中斷成本的認識不斷提高,企業正在採取行動提高其供應鏈彈性和恢復能力。
增材製造前沿計劃代表了一種有用的新模式,因為它促進了OEM/供應商的協作、通過增材製造技術顯著地縮短了交付時間。通過在供應鏈內部和跨供應鏈之間進行協調,這種夥伴關係也將提高旨在促進對這些尖端技術投資的政府計劃的有效性。
發展增材製造的好處都有啥?提高供應鏈彈性、支持中小型企業,為美國製造業再創蓬勃發展的機遇。
《紐約時報》在相關報道中也進一步補充:
增材製造是一種高科技數字製造工藝,它發揮了美國在軟體方面的實力,將使美國製造業減少對海外尤其是中國在鑄造和金屬加工方面的依賴。增材製造還將帶來環境紅利,它遠比傳統製造業的鑄造、鍛造和切削所造成的浪費要少得多。
對於某些金屬部件的生產,增材製造可以將材料成本降低90%、降低一半的能源消耗。如果能夠快速、高效地進行大批量生產,又可大幅降低製造專用零件的總成本。
新老總統不同的製造業「藥方」
如上述所述,瀏覽白宮公告、媒體報道等相關資料,自然會對拜登政府這一「增材製造前沿計劃」產生一種「分析行業痛點,頂層設計新賽道,聚焦創建新生態,以組合拳賦能中小型供應商」的感覺。
但是這一劑「新藥方」,能否真能如拜登政府所期待的,在未來幾年內徹底解決當前困擾美國製造業的供應鏈等問題,並讓美國製造業「回歸偉大」(Great Again)?
不過,筆者在檢索白宮網站的文檔時,意外「穿越」到了歐巴馬時代。
新聞中,時任美國總統歐巴馬在2011年6月發起了先進位造業合作夥伴關係(AMP)計劃,「要將工業、大學和聯邦政府聯合起來,投資新興技術和技能,以支持充滿活力的國內先進位造業,創造高質量的就業機會並鼓勵公司在美國投資。」
不僅如此,在2012年8月,美國國家增材製造創新研究所(現在為「America Makes」)在俄亥俄州揚斯敦成立,歐巴馬更進一步表示增材製造技術「能夠避免未來的製造業工作在中國或印度等地紮根,而保證其在美國紮根。這是我們讓更多人重返工作崗位並建立持久經濟的方式。」
站在今日,回顧歐巴馬當日的「豪言壯語」,這一企圖重振美國製造業的藍圖顯然沒有成真。
那麼,已從歐巴馬時代的副總統「轉正」的拜登,這次以增材製造為突破口的新計劃會有何效果?深陷供應鏈危局的美國製造業巨頭們,能否如數兌現承諾,緊緊圍繞著白宮的計劃,抱團攜手?
我們將繼續在早讀系列中靜觀。
排版:張博蓉
策劃 | 文案: 鄭宇航
編審 | 監製:武晨、王蘭
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