Авторы: Сбоева И.А., Бородин Ю.Н. Ключевые слова: Аддитивное производство, Слайсер, 3D-принтер, техпроцесс 3D-печати, 3D-модель Некоторые экономические аспекты аддитивного производства Аддитивное производство предназначено для использования группы технологий, применимых для соединения материала слой за слоем для производства геометрически сложной продукции в одиночном постоянно контролируемом процессе по шагам, полностью без пресс-форм, штампов или другой оснастки. Аддитивное производство – «параллельный» подход к производству, допускающий одновременное производство из множественных, потенциально не связанных, компонентов или материалов. Данная диссертация способствует пониманию экономических аспектов использования аддитивных технологий через анализа эффекта параллельной природы аддитивного производства в экономике и измерении экологических эффектов. В дальнейшем, эта работа оценивает способность аддитивного производства эффективно изготавливать составные компоненты или продукцию. Для вышеназванных целей, данная работа применяет методологию для количественного анализа сложной формы на выходе аддитивного производства. Более того, данная работа развивает и внедряет методологию для составной оценки времени строительства, технологических потоков энергии и финансовых затрат. Ключевой вызов, встающий перед данной техникой оценки состоит в том, что результаты выводятся на основе технически эффективной работы аддитивного производства. Данные показывают, что по крайней мере для технологии электронно-лучевой плавки, сложная форма может быть реализована при нулевом предельном потреблении энергии и стоимости. В дальнейшем, комбинированная оценка времени сборки, энергопотребления и стоимости предполагает, что эффективность процесса аддитивного производства не зависит от объема производства. Скорее, эта работа утверждает, что ключ к эффективной работе аддитивного производства лежит в способности пользователя превзойти существующие технологии производства 2.1.2. Текущее развитие промышленности и роль в нём аддитивного производства Исследование Хейга (2004 г.) предлагает обзор широких альтернатив в будущем производства Соединённого Королевства. Три «Жизнеспособные модели будущего производства Соединённого Королевства» определены и обсуждаются в свеет возможного широкомасштабного внедрения аддитивных технологий. Первая альтернатива основывается на традиционных методах массового производства, зависящего от капиталовложении и затрат труда для создания эффекта масштаба с осознанием высокого уровня продуктивности. Однако, данный вид продукции ограничен производством, которое принимает, стандартизирует продукцию, в которой распространены жёсткие узлы (Уттербак, 1993). В дальнейшем, традиционное массовое производство выпускает узкие продуктовые линейки и предполагает использование низкоквалифицированного труда (Милгром и Робертс, 1995г.). Как результат, акцент на применение низкоквалифицированного труда в массовом производстве, этот стиль производства в значительной степени отличается от экономики, где стоимость рабочей силы высока, как в Соединённом Королевстве. Для стимулирования производственного сектора в Соединённом Королевстве, процесс производственных инноваций основан на высокой трудоёмкости научного поиска. Применительно к способности аддитивного производства снижать вложения низкоквалифицированного и квалифицированного труда в производство продукции, аддитивное производство видится как жизнеспособный вариант в странах со сравнительно высоким уровнем заработной платы в производстве (Хейг, 2004). В прямой конкуренции с обычным массовым производством, однако, аддитивное производство показывает недостатки неспособности предложить экономию от масштаба, доступную для обычных производственных процессов. Как предполагает Руффо (2006), эта экономия на масштабе может быть результатом от использования специальной оснастки в обычных условиях производства. Например процессы литья под давлением, в которых объемы производства высоки, а конструкции совместимы с обычными методами массового производства. Вторая альтернатива, предложенная в Гааге (2004), описывает ситуацию, в которой производство Соединённого Королевства концентрируется на производстве сложной, высококачественной продукции в относительно низких объёмах.. Здесь, компании собирают технологически продвинутую продукцию при помощи обширных исследований и разработок с затратами, эффективно повышающими добавленную стоимость их продукции на стадиях конструирования и проектирования. Для определения жизнеспособности данного сценария, полезно определить уровни исследований и разработок в бизнесе, затрачиваемые в странах с высокой и низкой оплатой труда. Вслед за Пателем и Павиттом (1995), большинство осуществленных расходов в исследования и разработки обслуживают потребности частного сектора либо связаны к прикладным исследованиям рынка, исследованиями или прямыми тратами, производимыми для продвижения востребованных на рынке продуктов. Следовательно, инвестиции бизнеса в исследования и разработки могут быть рассмотрены как предпосылки для высокой стоимости конструкторского моделирования и, таким образом, могут быть использованы в качестве базового показателя конкурентоспособности Великобритании в производстве продукции с высокой добавленной стоимостью. Однако, данные об инвестициях бизнеса в исследования и разработки в выбранных странах (по данным Организации экономического сотрудничества и развития, 2007, Поттельсберг*1) показывают, что данный тип затрат может не быть низким при низкой зарплате в экономиках таких стран, как Китай, по крайней мере, если измерять их как долю в валовом внутреннем продукте (ВВП). Более того, инвестиции компаний в исследования и разработки демонстрируют тенденцию к снижению в Соединённом Королевстве (по данным Организации экономического сотрудничества и развития, 2007). Гаага признаёт, что развивающиеся экономики, такие как Китай, которые находятся на которые находятся в конце цепочки аутсорсинга производства Великобритании, теперь имеют финансовую систему, опирающуюся на поддержку частного сектора. Поттелсберг в 2008 году прокомментировал, что китайский бизнес вкладывает в НИОКР в настоящее время больше, чем бизнес в Европейском Союзе (0,82 % - среднее значение). Хейг приходит к выводу, что этот сценарий, который может включать в себя обширное использование аддитивного производства для создания дифференцированных и сложных продуктов, было бы опасно для производства Великобритании. Третий альтернативный сценарий, обсуждаемый Хейгом, называется сценарий "массовой настройки‟. Это название несколько вводит в заблуждение: подход, известный как массовый – кастомизация, технически является одной из форм модульности, задерживающей дифференциацию конечного продукта до последней возможной точки в цепи поставок (Тук и другие, 2007). Это создает квазиперсонализированные характеристики продукта через индивидуальные комбинации готовых (и традиционно серийно выпускаемых) компонентов. Тем не менее, экономия на масштабе и необходимость нести расходы по выплате зарплат делают подход массовой кастомизации склонным к похожим к тем же явлениям аутсорсинга, что подтверждается обычным массовым производством в Великобритании (Хейг, 2004). Потому что массовая кастомизация не основана на базовых технологиях производственных инноваций, она потенциально может рассматриваться как организационная (или логистическая) инновация, дополняющие традиционные технологии массового производства. Тем не менее, Хейг утверждает, что аддитивное производство может быть принято для истинная настройка установок, в которых каждый произведенный узел отличается тем, чтобы соответствовать требования к конечного потребителя. Из-за того, что только освободившись от влияния трудовых затрат, внедрители аддитивных технологий в Великобритании не будут находиться в невыгодных конкурентных условиях по сравнению с производителями в странах с низкой стоимостью рабочей силы. Примечания: 1. Бруно Дж. М. Т. Ван-Поттельсберг де ла Поттери бельгийский экономист. Он является профессором на постоянной основе в Школе экономики и управления им. Сольвея в Брюсселе, Брюссель, Бельгия, деканом которой он был с 2011 по 2017 год, и старшим научным сотрудником аналитического центра Bruegel в Брюсселе. 2.1.3 Прикладная экономика Сборка и т.д. (2007) обсуждение способности аддитивных производств собирать суть адаптации. Это условие описывает изготовление изделий на выходе, которые созданы по индивидуальному заказу для соответствия требованиям потребителей и в связи с этим результат имеет беспрецедентный уровень различий. Это включает в себя бизнес-модели, которые сосредоточены на производстве изделий, тщательно сосредоточенных на потребностях и запросах частных пользователей. Покупатели в целом ощущают рождение больших потребительских свойств от товаров, которые адаптированы к их персональным вкусам и потребностям из доступных продуктов, соответствующих лучшим стандартам (Piller, 2004). Обычный алгоритм производства, представленный Хагуе Hague (2004) особо подчеркивает способность аддитивного производства составлять подобные различия. Должно быть указано, однако, что это различие не должно быть связано с индивидуальными вкусами и предпочтениями. Продукция аддитивного производства также может быть адаптировано к требованиям, которые также сделаны по индивидуальному заказу для направления к цели или выполнения функций. Постоянно улучшаемые комплектующие (см., для примера, Кристен и Кларбринг, 2009) могут быть спроектированы для противопоставления особых механических блоков, в то же время уменьшая массу изделия. Вонг и другие. (2008) создают способность модели аддитивного производства создавать настраиваемые изделия и обсуждают применение модели Хотеллинга (Хотеллинг, 1929) в данном контексте. Модель Хотеллинга – это стандартная модель в инструментарии микроэкономики (Мартин, 25 2001). Это также относится к режиму влияния горизонтальных различий в распространении новых технологий (Стонеман, 2002). Вонг и другие. (2008) используют их модель для сравнительной оценки аддитивного производства, ставящего один подход против двух других подходов. Во-первых, это соответствует обычному подходу к массовому производству продукции, как было представлено в предыдущем пункте 2.1.2. Во-вторых, это сравнивается с замедлением доступности отличий. Это особенно интересно как соответствие замедленной доступности отличий тем, которые Тук и другие (2007) описывают как „модульное проектирование‟: Настройка конечных изделий из стандартизованных модулей, которые замедляются так долго как возможно. Вонг и другие обращаются к аддитивному производству как „изготовление продукции на заказ‟ и альтернативной тотальной адаптации. Модель Хотеллинга была изобретена в 1929 для демонстрации различий в трехмерных моделях продуктов, моделирующих эффект географического положения продавца на бизнес. Эта модель в повседневной жизни объясняет использование примера одного или нескольких продавцов мороженного на пляже (Кабрал, 2000; Вонг и другие., 2008). Рисунок 6: Пляж Хотеллинга, адоптированный от Вонга и других (2008) Этот пляж, указанный на рисунке 6, отображен как линия с длиной равной 1, на которой покупатели мороженного равномерно распределены. Покупатели стремятся к расслаблению и таким образом навлекают на себя эффект от обезвоживание при путешествии до продавца из их собственного местоположения. Подверженность к обезвоживанию смоделирована как непредвиденные траты для покупателей, когда они путешествуют к продавцу. Например, это смоделировано как линейная функция пройденного расстояния. Цены на мороженное принимаются постоянными (и равными среди всех продавцов если их здесь присутствует более одного). Продавец выбирает положение на пляже, держа в уме что покупатели должны заплатить дополнительную цена за расстояние путешествия. Если здесь имеется более чем один продавец, покупатели не заботятся о том, у какого продавца они купят, они заботятся только о расстоянии путешествия. Например: одиночный продавец расположен на точке [0,1]. Тогда покупатели достигают этого продавца со стоимостью пути Х, тогда как покупатели справа покупают по цене (1-х). Поэтому, если продавец будет заинтересован в уменьшении стоимости путешествия покупателей, он установит местонахождение в середине пляжа (в местоположении 0.5). Схематически, модель Хотеллинга приведена на рисунке 7. Рисунок 7: версия Диаграммы Пляжа Хотеллинга Источник изображения: собственная разработка Упрощённо, предположение делается о том, что продавец не несёт никаких затрат. Цена на резервирование r является для покупателя максимальной ценой, которую покупатель готов заплатить. Это одинаково для всех покупателей и также равноценно настоящей ценности для покупателя мороженого. В ситуации, описываемой на рисунке 7, покупатели сталкиваются с общими издержками (цена мороженого + стоимость транспортировки) показанной на маршруте ABC. Покупатели покидают точку A, и покупатели не будут покупать мороженное в точке С, т.к. общие издержки превышают их цену право покупателей на пункт C , потому что общая стоимость превышает их заказную цену. Уместность этой модели к аддитивному производству, как воспроизвели Вонг и другие. (2008), заключается в том, что пространственная дифференциация продукта - это только одна возможная форма дифференцирования продукта. Пространственная дифференциация выбрана, потому что стоимость путешествия может использоваться как доступная метафора вреда в связи с недостаточностью "соответствия" продукта, как проанализировано у Пиллера (2004). В действительности, этот тип модели может использоваться для любой разновидности горизонтальной дифференциации продукта (Мартин, 2001). В модели, построенной Вонгом и другими, непрерывная оценка "предпочтения" используется, чтобы смоделировать все мыслимые возможности дифференцирования в пространстве продукта [0,1]. По аналогии с примером мороженого, для любого отклонения от покупательских предпочтений степени дифференцирования, покупатель подвергается пагубности, смоделированной как дополнительные затраты. Этот размер затрат зависит, как в основной модели Хотелинга, линейно величине отклонения. Умозаключения, приведшие к модели, представленной Вонгом и другими, позволяют по-особому интерпретировать технологии аддитивного производства: Вонг и другие. подразумевают, что используя аддитивное производство, продавцы не должны делать выбор в пользу частных характеристик дифференциации и могут предложить продукты, которые точно соответствуют предпочтению покупателя. Следовательно, с аддитивным производством покупатели не несут затрат на отклонение от их идеального предпочтения. Вонг и другие заявляют, что это происходит из-за отсутствия набора инструментов в аддитивном производстве и способности техники воспроизвести геометрическую сложность высоких уровней. Эта оценка преимуществ аддитивного производства повторена в общедоступной литературе (Гаага и другие, 2004; Вохлер, 2011; Гебхард, 2008). Примечательно, тем не менее, что модель, обсужденная Вонгом и другими, является просто теоретической работой; опытного подтверждения не представлено. Наряду со способностью аддитивных производств произвести дифференциацию, рассматривают другие факторы, такие как производственная скорость и рассчитанные затраты на хранение. Вонг и другие приходят к заключению, что множество факторов могут препятствовать коммерческой жизнеспособности индустрии аддитивного производства, под предлогом высоких затрат производства (по-видимому аппелируя к высокой средней стоимости за произведенную единицу) и долгое производственное время на выполнение заказа. Предположение о времени производства при выполнении заказа, отрицательно воздействующем на конкурентоспособность аддитивного производства, противоречит расхожему мнению, что аддитивное производство особо "быстрый" процесс (Вохлерс, 2011). Применение модели Хотеллинга к аддитивному производству демонстрирует, что степень, до которой дифференциация продукта важна для покупателей, отображает полную перспективу успешного технологического принятия аддитивного производства. После обоснования, представленного Вонгом и другими, аддитивное производство особенно применимо там, где покупатели затронуты отрицательно отклонениями от их реальных предпочтений. Кроме того, если оговоренная цена достаточно высока, чтобы сделать индустрию аддитивного производства выгодной (например, в производстве протезных вставок), у аддитивного производства может быть хороший шанс того, чтобы быть коммерчески успешным. В других областях, где штраф за отклонение от предпочтения покупателя не является существенным (например в производстве бумаги для печатающих устройств), перспективы коммерциализации AM могут быть меньшими. 2.1.4 Теория товаров длительного пользования Анализ соответствующей второстепенной литературы для этой диссертации был бы неполным без обзора Теории товаров длительного пользования. Это происходит из-за двух причин: во-первых, оборудование аддитивного производства AM - самостоятельное капитальное оборудование, создающее надёжные товары. Во-вторых, в большинстве случаев продуктами, произведенными в аддитивном производстве, также будут надёжные товары различных видов, как утверждает Вохлер (2011) в представлении текущего коммерческого применения аддитивного производства. Таким образом фирма, занятая аддитивным производством, вероятно, выйдет на рынки товаров длительного пользования, и на входе и на выходе (прим.переводчика производственных процессов). Вольдман (2003) отмечает, что в большей части литературы по товарам длительного пользования рассматривается покупка данных товаров потребителями. Подчеркнуто, что проблемы, с которыми сталкиваются фирмы, продающие товары длительного пользования в качестве полуфабрикатов другим фирмам (что является нормальным для аддитивного производства), являются схожими. Согласно Вольдману, особенность определения длительной пользы в данном контексте - это то, что товар не обеспечивает свою полезность мгновенно, но вместо этого обеспечивает набор (поток) услуг, полезных для пользователя в течение времени. Эта практика представляет понятия, введенные Вольдманом, которые непосредственно применимы или к производителям оборудования аддитивного производства, или к совокупно произведенным продуктам. Первоначально, "непоследовательность" проблемы кажется относящейся к экономике аддитивного производства. Непоследовательность основана на идее, что товары длительного пользования, проданные в будущем, затрагивают будущую ценность единиц, проданных в настоящем. В рассуждении, развитом Булау (1982), покупатели товаров длительного пользования, такие как оборудование аддитивного производства, возможно, не готовы заплатить особую цену, установленную единственным продавцом на рынке (цена монополии), потому что они ожидают, что продавец уменьшит свою цену в будущем. Относительно определение цены капитального оборудования, такого как система LS, эта идея тривиальна. Однако, как указывает Вольдман, проблема непоследовательности относится не только к стратегии ценообразования, но также и любым другим будущим действиям, совершённым продавцом. Они могли быть, например, взглядами на научные исследования, введение норм и стандартов, или введение политики обратной покупки оборудования. Поскольку аддитивное производство основано на относительно молодых процессах (Леви и другие, 2003) с быстрым и продолжающимся технологическим развитием (см., например, Вохлера, 2011), эти проблемы может очень относиться к пониманию принятых технологических решений, предпринятых разработчиками аддитивных производств. Вольдман также утверждает, что там, где товары длительного пользования продаются влиятельными фирмами (например, имеющими патенты на специальные процессы), предоставление товаров длительного пользования с сроком полезного использования, ниже чем оптимальная длительность - общая проблема. Однако, после разъяснений, предложенных Сваном (1970, 1971), Вольдман привёл случай, в котором оптимальная длительность пользования продукта не учитывается фирмами, обладающими такими рыночными возможностями. Этот результат оптимальной длительности пользования, критикуется Вольдманом на двух основаниях: во-первых, теория Свана основывается на условии, что "некоторое число используемых единиц - это прекрасная замена для новой единицы" (Вольдман, 2003). Как Вольдман утверждает, это не реалистическое предположение. Второе слабое место, выявленное Вольдманом в теории Свана - то, что это не приспособлено к рынкам подержанных продуктов. Это может быть особенно важно для экономики аддитивного производства. Согласно Вохлеру (2011), выпуск адаптированных товаров - важное применение на продукции аддитивного производства. Из-за природы отлично адаптированные товары, как описано Вонгом и другими (2008), не существует рынка подержанных товаров для этих продуктов. Третье утверждение, описанное Вольдманом, которое применимо к индустрии аддитивного производства, является стимулом для производителей оборудования аддитивного производства уменьшить доступность используемых станков. Не является необычным для производителей оборудования аддитивного производства покупать обратно используемые станки. После обновления станок может быть перепродан за значительные суммы. Эта стратегия наблюдается на рынках товаров длительного пользования; в интерпретации Вольдмана, этого тесно связано с анализом долговременного выбора. Предложенное объяснение то, что доступность более древних моделей, которые могут быть потенциальной замененной новых станков аддитивного производства, уменьшает цены, которые изготовители могут взимать за новые станки. Следовательно, производители оборудования аддитивного производства могут быть мотивированы к удалению более старые станки с рынка, приводящему к более высоким ценам за новые единицы. Более крайняя версия этой стратегии - стратегия обратной-покупки-иутилизации, которая диктует, что более старые единицы выкупается с рынка и уничтожаются, для стимулирования более высоких цен, достигнутыми для новых единиц. Альтернативный способ устранить рынки подержанного оборудование принятие лизинговой стратегии. В данном случае, поставщики отказываются от продажи продукции; вместо этого, доход создаётся через стратегию эффективной сдачи в аренду оборудования аддитивного производства. Четвертый, наконец, вопрос, который поднимает Вольдман для применения в экономике аддитивного производства, который может быть применен к экономике AM, является практика монополизации рынка послепродажного обслуживания. Рынки послепродажного обслуживания определены как рынки для дополнительных товаров и услуг, к товарам длительного пользования, также называемые рынком факторов производства. Документация, сделанная доступной NCP Leasing Inc., коммерческой фирмой, специализирующейся в финансировании системы аддитивного производства, предлагает некоторое понимание практики, касающейся рынков послепродажного обслуживания для аддитивной технологии (NCP Leasing Inc., 2010). Для аддитивных технологий некоторые рынки сырья, по-видимому, монополизированы производителями оборудования. NCP Leasing Inc. отмечает, что “системы, у которых есть ограниченное число типов материалов и те, для которых материалы доступны только от изготовителя систем, вероятно, пострадают по сравнению с более универсальными платформами”. Кроме того, на рынках для технического обслуживания и сменных частей, совместные соглашения на эксплуатацию заводов и независимые соглашения об обслуживании, кажется, существуют. Степень, до которой у производителей аддитивного оборудования есть власть "захватить разработчиков технологий, остается неясной. Согласно Вольдману, распространённая практика, когда продавцы, работающие на рынках послепродажного обслуживания, должны сначала исключить независимые фирмы из этого рынка, эффективно монополизировать, и затем поднять цены до монополистических уровней. Покупатели могут быть не в состоянии признать стоимость обслуживания при принятии своего первоначального технологического решения, особенно если приобретение такой информации дорогостоящее (Вольдман, 2003). Заключительная проблема, поднятая NCP Leasing Inc., - то, что лицензионное программное обеспечение, может повлиять на совокупную ликвидационную стоимость станка. Предустановленное программное обеспечение необходимо, чтобы управлять станком аддитивного производства. Однако, лицензии на программное обеспечение не может быть передано покупателям вторичного оборудования. Как следствие - то, что используемые станки могут пострадать от строго уменьшенных ликвидационных стоимостей, так как повторное лицензирование системы может производиться по усмотрению производителя оборудования
