魔猴網數字化制造簡明手冊（一）：為什么要使用數字化制造？
魔猴君 知識堂 551天前
前言：《魔猴網數字制造簡明手冊》會簡明介紹各種3D打印工藝， 數控機加工（CNC），激光切割和數字化制造中使用的快速注塑成型技術，以及他們之間的優缺比較和在不同產品生命周期的應用，以及如何利用每個工藝更快地將產品推向市場。
在本章當中，我們將了解如何：
? 開始產品生命周期
? 理解產品開發過程
? 選擇適當的工藝
? 把原型變為產品
? 快速將產品推向市場
? 了解產品生命周期的其余部分
所謂數字化制造是指利用計算機的數控能力來控制加工制造工藝，將人力密集的傳統制造改為更高效精準的現代制造。 數字化制造意味著更高的生產力、更快的生產周期、更少的浪費，更加強大的加工能力和更顯著的成本優勢。 本章將簡單介紹數字化制造，展示數字化制造所涉及的不同工藝及階段，幫助您理解開始數字化制造所涉及的基本知識，闡述為什么一個產品從設計到市場需要經過多個工藝流程。
產品生命周期的早期
對很多人來說，開發一個新產品并將其推向市場是一件令人非常興奮的事。 盡管實現這個目的可以遵循不止一條路徑，但通常來說都需要經過幾個不同階段，尤其是在有數字制造能力可用的情況下。
第一步您需要對要推向市場的產品有一個想法，大致想法或者具體想法都沒關系，您是個人發明者還是在為大公司工作也都沒有關系， 重要的是您能確信您的理想產品是值得花費所需的時間和精力并最終會推向市場的。如果有了這份信心，您的產品創意就可以考慮進入下一階段了。
概念模型
一般而言產品開發是從產品圖紙或計算機3D建模開始。 計算機3D模型通常制作速度很快，甚至可用于某些虛擬的分析模擬。在計算機里確認了基本數字模型后，就該建立一個展示產品概念的物理模型了。 這個模型通常是沒有功能的，它的主要目的是給出了成品可能是什么樣子的總體印象。
概念模型可以讓您評估來自公司內部的反饋，并進行初步市場分析以衡量產品是否對消費者有吸引力。 制作概念模型很有必要，實踐證明效果很好，因為大多數人理解一個實際的物理對象比理解一個抽象的概念要容易得多。如果公司內部反饋和市場分析產生積極的結果，您可以考慮進入產品生命周期的下一階段了。
功能模型（組成，裝配及功能驗證）
盡管概念模型可以向您展示您的產品外觀的大致概念、大致形象。但它可能離最終成品還有段距離，到此為止，還不會是人們實際想要購買的東西。為了更接成品目標，您需要設計和制作能夠進一步測試產品的零件形態、裝配及是否能滿足設計功能的更高級的功能模型。
這需要您首先用3D計算機輔助設計軟件制作一個目標產品的3D模型，這個數字模型應該包含所有的零件，是可以給制造商用來生產完成您產品的圖紙。您可能需要選擇一個能夠對您的3D模型文件進行工程分析的制造商，以確定這些零件是否可以按設計實際制造并提出建議滿足您需求的最佳制造選擇。
舉例來說，零件應該使用逐層構建的3D打印制作，還是從實心材料塊開始并切削多余的部分的CNC更合適？這取決于零件幾何形狀、體積、使用的材料、成本、緊迫性和其他幾個重要因素。
在您對成品每一寸每一尺都感到滿意之前，可能需要進行幾次迭代，雖然看起來有點耗費精力和成品，但這是產品生命周期的一個重要階段——您不會希望將產品投入實際生產，然后發現主要的設計缺陷，那時候將不得不付出更大的代價。
小批量生產
完成初始原型測試后，您可以開始考慮開始小批量生產。 即使是最終能進入大眾市場，能完成大批量生產的產品，也常常從小批量生產開始，以便更快地將產品推向市場。
擁有數字制造專業知識的公司（比如魔猴網）可能是您進行小批量生產的最佳選擇，因為它們可以提供您在市場上擊敗競爭對手所需的快速周轉。尤其是針對利基市場的小眾產品，選擇一家能滿足從概念模型到小批量生產的專業制造商非常重要。
交互式產品開發
很少有產品在第一次迭代就是完美的， 絕大多數情況下您可能需要多次迭代來完善和改進產品，可能會發現產品需要經歷多種版本設計。 顯然在這種情況下從少量原型產品開始打樣會讓您更容易參與這個迭代開發過程。
與傳統的大批量制造相比，快速數字化制造讓原型制造門檻更低、成本更低、更靈活，最重要的是可以實現快速多次迭代，畢竟，誰又能保證第一次嘗試就成功呢？
產品開發過程中的另一個常見情況就是發現產品可能會被以意想不到的方式使用，或者說是有新的用途。 這些新用途可能會導致以不同的方式思考產品應該如何制造和銷售。 例如，您可能會發現產品在略有不同的目標市場有意外需求，而為滿足這些需求可能會導致您更改材料或設計。
使用不同的數字制造工藝
數字化制造通常不是使用一種材料或者一種工藝。 相反，在開發和生產的不同階段，使用幾種不同的工藝和材料是很常見的。您可以選擇便宜但不適用于成品的工藝和材料制造非常早期的零件，以提供產品的一般外觀和感覺，由于這些早期零件可能價格低廉且生產速度快，因此您可以輕松地進行多次迭代，直到您對產品形式、裝配、外觀、功能感到滿意為止。
本書后面的章節更深入地介紹了數字制造中使用的工藝和材料，簡而言之有些零件適合使用增材工藝，也就是使用3D打樣層層材料疊加構成，而有的零件適合減法工藝，也就是從一大塊固體材料經過車銑磨等機械加工最終成為產品，甚至有些零件可能只適合使用注塑成型，而使用的材料的范圍可以從低強度塑料到極高強度的金屬。
您挑選的數字化制造合作伙伴（比如魔猴網）應該可以與您討論在產品開發和生產的每個階段應該使用的最佳工藝和材料。 下圖總結了一些數字化制造流程的屬性（表1），供讀者參考。
快速將產品推向市場
數字化制造的主要優勢之一從設計到新產品上市的速度很快。 在傳統生產中，機械車間或其他供應商可能需要數周甚至數月的時間才能為您的產品生產簡單零件。 但這在當今競爭激烈的市場中，這數周或數月的等待空白可能會意味著您無法足夠快地將產品推向市場，結果可能是市場份額減少，甚至完全錯失良機。
與傳統制造不同，數字化制造意味著非?？焖俚捻憫俣?。如果選擇與有能力，專業的數字制造合作伙伴一起，您可能將零件生產時間縮短到一天，甚至幾小時，而不是數周來生產少量機加工零件。 在殘酷激烈的市場競爭中，先發優勢至關重要，許多情況下，第一個上市的產品就意味著成功，而遲到的產品則可能永遠失去了機會。
從原型到產品
在經過幾輪迭代之后，您的產品可能已準備好從原型轉變為實際生產。取決于您的需求，這個轉變可能只需要簡單地從您的數字化制造合作伙伴處訂購新的生產級零件，或者也可能涉及到轉向更傳統的制造流程。此外，這一轉變還意味著選擇合適的制造方法，無論是注塑成型、機械加工、3D 打印還是其他工藝類型。
預計銷量在此時起著決定性重要作用。預計銷量僅限于幾百件的產品幾乎可以肯定與預計會賣出數百萬件的產品所需要的流程會有所不同。
即使您的分析表明您的產品將擁有巨大的市場，預計銷量巨大，這種情況下數字化制造也可以發揮重要作用——使您快速地進入試生產。在這種情況下，一個專業的數字化制造商可以在幾天內提供橋接工具，開始小批量試生產，再同時準備實際量產工具模具，這個批量準備過程通常需要幾個月的時間，善用數字化制造可以幫助您填補這段時間的空白。
產品上市之后
通常一個產品在其整個生命周期中要保持不斷的開發，完善，升級狀態——然而使用傳統制造流程進行更改可能會很困難且成本高昂，相比之下，使用快速數字化制造流程制造的小批量產品在上市后要調整修改則要容易得多。
舉例來說，如果有一個注塑成型的塑料部件， 在傳統制造中，該零件將使用非常較貴的鋼模具生產，而原型和小批量數字化制造可能會使用鋁制模具生產相同的零件，鋁制模具的成本僅為鋼模具的很小一部分。 盡管鋁制模具的耐用性可能不足和可以生產數百萬個重復零件鋼模具相比，但對于只生產幾千或者幾萬以內的商品，鋁制模具成本節約是巨大的。
對于在整個產品生命周期內可能只需要進行小批量生產的產品，數字化制造有可能將是從設計到制造多階段最好的工藝選擇。
產品增長和成熟
產品需求的增長是不可預測的。 如果您對擴大生產過于樂觀，您可能等來的大量庫存，而不是突飛猛進的增長，這些庫存成本很高（倉儲，運輸，維護等等費用）。 以小批量數字化生產開始投放市場，隨著產品需求的成長而逐步擴大生產規模，可以更好地控制成本，小批量數字化制造允許您在擴大市場時準確指定所需的產品數量，精準快速響應市場需求。
當你的產品達到市場的頂峰時，盡可能長時間地欣賞頂峰的“美景”，但千萬不要到沉迷到危險的地步。 您需要時刻保持警覺，不斷審視市場現狀、競爭、消費者利益，當然還有需求，畢竟任何產品都不可能永遠留在頂峰，這對于確定何時開始縮減生產規模很重要。
管理產品生命周期的一個重要工作是確定何時開始開發其繼任者。 如果一個產品在其整個生命周期中真正處于不斷的開發狀態，那么下一個版本可能已經有了一個可以構建的框架。 新版本生命周期的開始并不取決于現有產品版本的某個特定階段，但是取決于在增長和成熟過程中的各種市場因素，現實中一般隨著新版本規模的擴大，老版本逐步退下來，兩種版本產品的生產路徑會形成一個相交曲線。
衰退
從產品的頂峰下落可能會令人感到和讓產品銷量上升一樣困難。當產品開始衰落時，這時最初推出產品的興奮感通常已經不在了，因此如何以理性的方式將產品退出時最需要面對的問題。也許在產品開發和成長的早期使用了小批量注塑成型，也許產品從來沒有使用郭小批量注塑成型，而是直接從原型設計轉移到大批量鋼制模具上。無論是何種情況，準時制 (Just In Time) 制造正越來越頻繁地被采用，被納入到生產計劃內。
在產品衰退，縮減規模的階段也有可能會重新撿起數字化制造工具，從而使得客戶能下達小批量訂單，這樣可以不需要存儲大量的零件，有機會處理未使用的原材料，因為數字化制造可以很好滿足按需小批量訂購。降低產品衰退期間的風險是成功的產品生命周期規劃不可或缺的一部分，因為它直接影響產品的損益表。
對于任何產品，在產品生命周期內塑造一個強有力的過程，并在此過程中采用正確的制造工藝，有助于增加一個產品的成功，創造更多的經濟和社會價值。
