2020年5月5日,中国首飞成功的长征五号B运载火箭上搭载着“3D打印机”,这是中国首次太空3D打印实验,也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。3D打印技术也称为增材制造,是智能制造中最具代表性的技术之一,受到国内外科研领域与产业界的广泛关注。3D打印技术对传统产品的设计、生产模式以及产业链产生了深刻影响,成为制造领域最受关注的颠覆性技术之一。近年来,3D打印不仅被认为是一项用于原型化的技术,更是一种破坏性制造技术。这项技术具有很高的自由度与灵活性,能够实现各类复杂设计,打破了现有制造的局限性,对各行业产生了重要影响,如国际空间、医学领域、航空航天、汽车行业等。此外,3D打印技术的高度灵活与自由性使零部件在客户端生产成为可能,大大降低了运输成本、缩短了前置时间。可以说,采用3D打印技术可以减少传统供应链中的一些环节与步骤,从而使供应链更精简、灵敏且响应度更高。

3D 打印技术的快速发展与广泛应用为智能制造的快速推进提供了重要的技术基础,同时,该技术也有利于供应链效率提升与成本控制,有助于现代供应链的发展。从供应链视角来看,3D打印技术不仅改变了产品的生产过程,更改变了传统的仓储、运输以及服务形式。传统供应链架构将会随着3D打印技术采纳主体的不同而发生变化,由此形成不同的供应链架构模式,这正是智能制造与现代供应链协同发展的产物。新的供应链架构模式会因不同的技术采纳主体特性、行业特征等,在供应链成本、响应时间、顾客满意度等指标方面各有优劣。因此,如何选择“正确的”供应链架构模式成为产业界面临的关键问题。目前,已有研究多关注3D打印技术对传统供应链的影响或描述采用该技术后的供应链形式等,少有研究基于技术采纳主体视角分析不同供应链架构特征并对供应链技术采纳进行优化研究。因此,关键问题是如何识别3D打印技术背景下的不同供应链架构并进行优化研究,从而为选择“正确的”供应链架构提供理论基础与优化方法。

本文从供应链优化视角研究3D 打印技术的引进与采纳问题,首先识别3D 打印技术采纳背景下的不同供应链架构模式, 详细阐释以原始制造商(OEM)为中心的供应链架构、以第三方服务商为中心的供应链架构以及以顾客为中心的供应链架构模式。基于上述识别,本文提出一个考虑系统级成本与顾客满意度的供应链决策优化模型,为3D打印驱动的供应链决策优化问题提供方法基础。为了进一步说明所提出优化方法的可行性与有效性,本文在航空领域零部件供应链背景下,对所提出的决策优化模型进行案例研究