2017年5月19日 星期五

.分析未來 3D 列印技術對城市空間的影響

3D Printing of Kawasaki City: A Smart City's Interactive Landscape




來源: 南極熊 薛暉 程德月



3D列印技術以令人驚嘆的速度發展起來,3D汽車、3D器官、3D食物等等,都將會深刻地影響我們日常生活。

雖然3D列印技術現在並不完善,但是一旦邁過這個技術門檻,絕對會給我們的世界帶來巨大的變革。與此對應的,城市也將會迎來新的發展機會和變化,最突出的表現一定是反映在城市空間上。

下面小編和大家一起來分析探討,3D列印技術對未來變革性的基礎上,預測城市空間有可能產生的變化和應對。


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1. 3D列印的變革性力量  
2014年9月15日,世界上第一輛3D列印汽車面世。這輛汽車名為Strati,是美國亞利桑那州Local Motors公司,透過3D列印技術,在為期6天的2014年國際製造技術展覽會上製造的,列印零組件和組裝共花費44個小時,遠小於傳統汽車製造所花費的時間。

它僅僅只有40個零組件,整體看來外形優美,極具魅力,Strati的最高時速可達56公里,電池可支持其跑200公里左右。 


3D列印近兩年正在快速映入人們的眼簾,應用越來越廣泛,不僅僅是工業產品,航天航太等軍工產業,也開始用3D列印生產零組件,甚至在火星上的NASA自主探測機器人,也配備有一台3D列印機,實現超遠端生產製造修補能力。

除了上述高端精準級別的3D列印機之外,民用3D列印機也開始深入我們的日常生活。

本人就曾經有幸在學校,用3D列印機列印了一個建築模型,雖然很簡單也很粗糙,甚至還有列印出,黏滯在上面的材料殘渣,但是看到自己設計的成果,就這樣一點一點地被「列印」出來,感覺實在是難以名狀。當時就覺得3D列印技術絕對將會和互聯網的出現一樣,深深改變我們的生活。  

不過,簡單的技術原理,卻蘊含著無與倫比的創造力,它摒棄了傳統製造業中笨重、繁瑣的模具、車床、鑽頭等等工具,不需要工廠和工人的裝配,只需要輸入藍圖,就可以一次成型,簡單靈活。

如今已經出現了3D列印的建築,3D列印的食物,3D列印的器官……我們有足夠的理由,預見在不遠的未來,3D列印最終會變得優質廉價,無所不在。

3D列印技術在未來,將會得到空前巨大的發展和利用,技術水平得以完善,其所生產出的產品,可以傳統製造出的產品相媲美,覆蓋到人們生活的方方面面。  


毫無疑問,如此巨大的變革,將會對城市空間結構,產生翻天覆地的變化。我們縱觀歷史可以發現,每一次技術革新,都會帶來城市自身的變革。農業的出現,城市得以誕生。工業的發展,城市得以擴張。如今到了新的一輪技術革新,數位化、智慧化的革新,城市又將會面臨怎樣的變化呢?

2. 3D列印更快更好更便宜  
從根本上來說,城市的每一項變革,其背後的動力根源,都是人類的需求。人類需求的變化,自然而然會帶來城市空間的變化,這和人類改變自然環境,適應自身發展道理是一樣的。

人類需要提高生產技術,改善生活水平,在這種需求下,人們的生產生活方式,都發生變化,新的技術得以運用,新的生產方式得以組織。

於是我們不禁要問,第三次產業革命,3D列印技術的出現,人類會產生怎樣的需求?社會的關係結構又會有什麼變化?只有搞清楚了這點,預測城市空間的變化才是有跡可循的。 


對此,本人認為,需求的變化無非從三個方向出發:更快、更好、更便宜!  當今製造業多是透過工廠和生產線,大規模生產同樣的商品獲得利潤。這種大規模生產方式,之所以較傳統手工業有利可圖,核心在於規模經濟這一條基本規律。

在規模經濟的作用下,企業降低了生產產品的成本,如此既降低了產品的價格,也擴大了利潤的空間。但是,這一切都是以犧牲產品的多樣性為代價的。

為了獲取規模經濟收益,企業在改變產品設計的時候,必須慎之又慎,每一次小小的升級或變化,都可能導致慘痛的代價。從這個意義上來說,大規模生產的產品遠不夠好。相比起來,這一點傳統的手工生產方式要好得多。

不需要考慮規模經濟效益,工匠可以盡情地嘗試,所損失的無非只是一份材料費,而且可以很快地改善自己的設計,避免了大規模錯誤引起的損失。  


那麼,有沒有可能將兩者結合,真正地做到更快、更好、更便宜?答案是有的,3D 列印技術的出現,為融合兩者提供了一種新的方式。3D列印可以一次性成型,減少了零件組裝的時間成本,而且不需要長距離運輸,也減少了運輸的時間成本,故而可以更快!

3D列印不需要提前設計好的生產線,它有著良好的相容性,可以生產任何形態的產品,人們可以自由列印最佳的客製化產品,故而可以更好!3D列印採用的是增材技術,不需要對材料切割,對材料的損耗達到了最小,更靈敏的生產方式也極大地降低了開發成本,故而可以更便宜!    

3. 3D列印技術帶來的變化  
3D列印出的單個產品生產成本,與大規模生產的單個產品,成本差別減小,將會顛覆傳統的規模經濟理論。

大規模產品生產優勢的削弱,將會使得中小企業,甚至個體企業,變得更加有競爭力,這樣集約化的生產模式,將會向分散式的生產模式發展。大規模的工業廠房將不復存在,代替的是分散各處的3D列印生產線。

不僅如此,3D列印技術解放了人的創造力和想像力,使得新的經濟商業模式成為可能。

一台電腦和一台列印機,就可以完成商品的製造,生產成本極大地降低,任何人都可以成為生產者。知識經濟不再只是一句空話,伴隨著互聯網的發展完善,人們可以在任何地點生產商品,知識可以快速地轉化為實體,從而獲得價值。

宏觀的來講,3D印會從三個方面對我們的生產生活帶來巨大變化。  

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3.1.生產方式的變革——大規模生產轉向個性化訂製  
現在的生產方式是大規模標準化、用機器生產的方式;新的生產方式,是以互聯網為支撐的智慧化大規模訂製的方式。資訊技術的飛躍,使得大量的物質流,可以轉化為資訊流,相比較物質流,資訊流更容易被加工、分享、重組。

一項產品既可以從頭設計,也可以採用別人設計好的成果,相應的組裝搭配,只需要在電腦中完成。人們在家中就可以透過相應的軟體,自己組裝出想要的成品。  

3.2.生產組織方式的變革——分散生產,就地銷售  
我們現在的生產組織方式是「集中生產、全球分銷」,先要蓋廠房,從全世界採集原料,生產後再運送到各地銷售,運輸成本高,交易成本大,浪費資源嚴重。

而新的生產組織方式則不一樣,它採用的是「分散生產,就地銷售」,只需要一台3D列印就能完成,大規模廠房所完成的事情。  

3.3.生活方式的變革——消費即是生產,個性化消費  
3D列印的生產速度,遠較傳統生產速度快得多,由於省略了組裝時間和運輸時間,極大地減少了生產的時間成本,從藍圖到成品,可能只需要不到幾個小時。

換句話說也就是,當人們有了消費的需要,就能立即生產滿足這種需要,消費即是生產。更突出的特點還表現在,3D列印避免了大規模生產線的缺點,提供試錯機會,新產品的研發也更加迅速可靠,個性化的訂製消費將成為主流。    

4. 3D列印引發城市空間的變革 
從3D列印的技術流程上看,直接影響的空間會有設計空間、裝配空間以及打印空間。把它們對應到城市中來就是辦公空間、製造空間、物流空間和居住空間。 

4.1.辦公空間的變化  
3D列印創新力的核心源自於人們的腦袋。如何有效地組織人們的想法,激發創造力的產生,將會是未來城市辦公空間,變化的主題之一。

辦公空間將會和傳統的生產空間分離,相應的得以純化,專注於信息的獲取、處理、分享等等。未來的辦公空間,更像是一個交流場所,通過良好環境氛圍的營造,促進人們相互溝通,相互分享,在不斷碰撞的思想火花中,很有可能就會出現很棒的IDEA。


除此之外,辦公空間也將會趨於多樣化。互聯網的快速發展,無線網路的全面覆蓋,人們可以用雲端技術,隨時隨地處理各類文檔、文件,也由此工作場所的自由性,得以巨大發展。

眾多中小企業完全可以省下租賃辦公場地的費用,用一種更加靈活多變的方式,將員工聯繫在一起。人們在咖啡廳、茶館、圖書室等等各種各樣的場所中辦公,即時上傳資料於雲端,共享給同一個項目組的成員。

項目負責人透過相應的管理平台,也可輕易掌握小組成員的進度狀況。  

4.2.製造空間的變化  
規模效應的減弱,使得大工廠式生產模式競爭力減弱,由此會帶來城市工業區的破碎重組。大規模的工業用地將不復存在,取而代之的是生產空間,和城市內部活動的深度融合。

未來可能一家餐館就是生產用地,3D列印出的食物,可以迅速供給消費者;一家汽車銷售店也可能是生產用地,3D列印的汽車就直接在購買者眼中直接完成。

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不僅如此,未來的生產模式將和互聯網緊密結合起來,代替大規模生產的將極有可能是小規模、節點化的雲製造模式。舉個例子來說,如果你今晚就需要訂製一輛小汽車,雲製造將會是一個極好的解決方案。

雲製造會根據訂製組件列印任務,自動匹配數千家公司,這些公司生產完組件之後,直接運送到家門口。當你第二天早上醒來時,門口已經擺放著,由眾多零件生產的訂製小汽車。雲製造有效地整合了分散化的產業空間,並極大地提升了整體效能。

如此可見,未來的製造空間將會無處不在,甚至從更極端的角度來說,便攜式列印機,將會使每個人都具備生產能力,製造擺脫了空間的限制。 

4.3.物流空間的變化  
和大規模工業區的消亡一樣,城市中的倉儲用地,也會面臨破碎重組的情形。人們不需要對商品進行大規模儲存,因為所有的生產都是訂製化(即客製化)的、即時的。

新型的生產方式對物流業提出了新的要求,更快的反應速度,更安全的配送方式,更深入的服務範圍。就好像人體的血液一樣,不論是原材料還是列印成品,一切都在路上。

對於未來物流而言,只有控制端、終端和不斷運作的交通流。控制端和辦公空間緊密結合,從整體上掌控所有貨物的即時資訊,並能即時反應、即時調整。

終端將會和居住空間緊密結合,形成一個多功能的社區中心,並提供良好的用戶體驗。高效的物流和雲製造模式,將會整合全球的製造能力,並快速地送往全球任何一個消費者的手中。  


4.4.居住空間的變化  
3D列印技術的出現,將會再次促進生產和生活的融合。3D列印對場地的負面效應很低,佔地面積也不大,因而從根本上具備了融合的可能。不僅如此,3D列印需要靠近消費者,讓消費者隨打隨取,也進一步促進了兩者的融合。  

在住房層面,3D列印式的建築給人們,提供了個性化的居住體驗。人們可以真正意義上,做居住環境的創造者,每一扇門、每一扇窗甚至每一個桌角,都可以按照想像中的場景來安排。同時,家用3D列印機也將會進入每家每戶,使得隨時添加傢具成為可能。

比如說,你在網上看到有個杯子的設計非常不錯,那麼就只需要在網上支付相應的設計專利費,就能迅速列印出你想要的那個杯子,十分方便。  


在社區層面,未來3D列印機將很有可能融合交通樞紐、配送站點、商業中心成為社區中心的重要組成部分。人們在網上購買設計藍圖,或者自己設計產品,上傳給線上3D列印服務中心。3D列印服務中心取得訂單,安排列印機進行生產,生產完畢之後就可以迅速運送給用戶。

除了生產功能之外,3D列印機還可以像蘋果體驗店一樣,將最新具有創造力的作品進行展出,成為一種體驗式的展覽館,增加了文化服務的功能。


                                                                                                                                                                                                               

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