如何通过3D打印制造中心来优化城市物流

2021 年 02 月 23 日

卡迪夫大学商学院的研究人员正在研究3D打印制造中心如何尽快取代世界上许多人熟悉的多级运输系统。多级系统是基于外包制造的系统,在很大程度上依赖于分布在多个配送中心的供应商层。这种系统是世界上大多数运输结构所基于的系统,加的夫研究人员认为3D打印可能只是改变事物的技术。
卡迪夫大学商学院管理科学专业的读者Emrah Demir及其同事制造系统管理高级讲师Daniel Eyers和运营管理讲师Yuan Huang提出了一种有效的数学模型,用于研究各种3D打印集成方案。运输计划,以及这可能为交付公司奋力克服具有挑战性的城市物流带来的潜在好处。
他们解释说:“通常,生产和运输问题是分别解决的。在这项研究中,我们尝试将履行客户订单和按时交货的重要部分整合在一起,每天和每周查看运输和生产情况。我们提出了一种简单而有效的算法,可以解决维持高3D打印机利用率和有效货车利用率的问题。这样做,我们提供了一种易于重新配置的基于分数板的工具,该工具适用于中小企业运营,并且能够使用非财务驱动程序。”

  UPS送货卡车。通过UPS拍照。
将3D打印与运输物流相集成
近年来,3D打印已越来越多地集成到世界各地的运输系统中,以帮助简化和改善运输领域,尤其是城市物流领域。城市物流指的是城市货运分布,是指在减轻拥堵和其他环境影响的同时提高效率的策略。
例如,美国海军已将3D打印纳入其业务,在某些情况下是在其军舰上进行的,以快速按需生产备件和原型,从而证明了运输资源还可以用作响应性制造媒介。 Binder jet 3D打印机OEM ExOne最近受命为美国国防部(DoD)开发便携式3D打印工厂,其中包含武装部队在野外生产零配件所需的一切,无论是陆地,空中还是海上。
在其他地方,亚马逊在配备3D打印卡车上的专利有可能在未来启用消费产品的移动制造中心。该专利于2015年提交,描述了3D打印服务提供商能够在移动卡车上打印客户订单的能力,并且预计该公司将目光投向这一领域中更为广泛的商业模式。
同时,全球运输和物流提供商UPS也投资了3D打印,在其部分商店中安装了3D打印机,从而为美国制造商创建了按需打印网络。据报道,UPS试图通过大幅减少交货时间和运输成本来“重新定义备件物流和合同物流”。
其他例子包括全球物流公司DHL对使用无人机提供医疗产品的包裹直升机的试用,包裹交付品牌DPD与机器人专家Starship合作进行最后一英里的交付以及劳斯莱斯的循环经济模型以减轻其喷气发动机维护的负担,通过终身服务计划在其中部署一些3D打印组件。

 亚马逊的无人机送货服务。通过亚马逊拍摄。
通过3D打印和城市物流改善医疗保健分配
在他们的研究中,Demir,Eyers和Huang进行了调查,研究了如何将3D打印制造中心与城市物流相集成,以将医疗保健产品分配给位于城市环境中的客户。特别是,他们将数学模型应用于3D打印生产和运输计划相结合的各种情况下助听器的分配。他们说:“我们知道确实需要考虑环境。许多物流公司已经开始考虑如何对此做出反应。在我们的工作中,我们展示了一种可能的补充方法,其中可以集成紧急需求的定制医疗设备的本地生产和分销。这是一个非常特殊的情况,但我们认为它可以扩展到其他领域。”

研究人员基于对医疗行业中实际案例的调查,得出的结论是,建立这些类型的组合3D打印物流设施“完全合理”,从而确定了许多具备技术能力的现有商业机构用它来成功做到这一点。本文的研究是在Covid-19大流行之前进行的,研究人员认为,此后在全球范围内看到的随后的封锁和供应链中断进一步凸显了更加本地化的物流解决方案的潜在优势。
他们表示:“物流服务提供商对实施3D打印的需求很大。我们的工作显示出明显的商业机会。对于某些应用来说,要克服一些技术难题,但是我们可以预见,未来的采用者将采用我们的主张。”
研究人员每天和每周查看3D打印助听器的运输和生产情况,研究人员开发了一种新颖的数学优化模型,以期在确保准时交货的同时改善客户订单的履行情况。该算法生成了一种解决方案,该解决方案可同时保持较高的3D打印机使用率和有效的货车利用率。然后,他们使用此工具设计了一种基于记分板的工具,适合中小型企业使用,以优化自己的生产交付过程,可以根据生产场景轻松地对其进行重新配置。
研究人员继续说:“不过,重点是建立制造设施并将人员和技术融合在一起。这是一个真正的挑战,在考虑3D打印时通常会被忽略。重要的是要记住,它不仅仅是技术。在这种情况下,我们将通过提供分析性决策支持来同时考虑制造技术和运输。”

  FedEx Custom Critical卡车,可按需当天交付。图片来自联邦快递
3D打印在物流中的未来潜力
尽管Demir和他的同事们在本研究中专注于3D打印助听器的生产和交付流程的优化,但他们认为3D打印制造中心与城市物流整合的潜力可以在许多其他基于交付的部门中看到,例如零售商店和超市送货上门。

我们已经知道,超市正在使用调度算法来决定如何将商品运送到商店或家中。这将为他们提供一个很好的机会,将其业务扩展到其他市场。专注于仅用于医疗设施的运输,但是可以与其他零售商合作共享运输能力是非常有说服力的。这对于提高效率非常有用,并且可能具有良好的环境效益。制造商有很多机会通过城市物流扩展其报价或与客户互动。

 

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