工业4.0中的增材制造：可持续商业模式和生态设计

可持续运营和计算机3（2022）317增材制造在工业4.0中的作用：不同商业模式Badr Elhazmiria，Nida Naveeda，Muhammad Naveed Anwarb，Mir Irfan Ul Haqca技术学院，工程学院，桑德兰大学，桑德兰，SR1 3SD，英国b英国泰恩河畔纽卡斯尔诺森比亚大学工程与环境学院NE2 1XEc印度查谟和克什米尔Shri Mata Vaishno Devi大学机械工程学院aRT i cL e i nf o保留字：增材制造3D打印商业模式工业4.0快速原型化商业模式可持续性a b sTR a cT目的：在工业4.0背景下，对数字化先进制造和生产系统集成的兴趣日益浓厚，这新技术可能会改变公司的运营方式，以及他们与消费者互动的方式，为提高利润率和更可持续的商业模式开辟新的该研究全面回顾了敏捷制造在利用各种技术和工艺来满足客户复杂而独特的需求方面的强大作用，并讨论了敏捷制造在引入新业务模式方面的作用，这些新此外，增材制造正积极采用创新解决方案，从减少废物到缩短供应链，再到延长产品生命周期，激励企业采用这些方案，以实现材料、能源和成本方面的经济效益尽管如此，AM实施仍处于起步阶段，面临着能力，IT集成和成果的技术挑战设计/方法/方式：本研究是基于一个定量的方法，是通过一个高度结构化的在线调查，其目的是收集主要数据，填补了研究假设的差距，由于缺乏性质的研究论文探索他们的在线管理。因此，文献综述是获取有关问题背景和概念边界的经验知识的最重要阶段，这些问题背景和概念边界塑造了主题的核心目标和研究问题，这些问题调查结果：本研究通过探索其与AM公司业务模式的影响和交叉点，同时暴露其在工业环境中采用的局限性和挑战，调查了AM在工业4.0中的作用。该研究强调，AM对公司的价值链和营业额的商业模式产生了积极影响。这项研究还揭示了增材制造的生态设计前景，这将有助于不同公司重新思考其商业模式，使其更具成本效益。独创性：这项研究通过定量调查深入了解了AM技术，该调查主要旨在对知识进行分类，并通过探索与商业模式的可能交叉点以及实施的影响，可能的可持续性情景以及在工业4.0背景下可能面临的挑战，调查AM作为改善企业价值链的杠杆的作用介绍直到最近几十年，生产和手工艺系统都主要依赖于几种主要技术来制造零件和物体，这要么是通过从初始输入物质中一点一点地减去材料直到形成所需的物体（也称为雕刻或钻孔），要么是通过使材料变形以获得所需的形状（模制或折叠），要么是通过组合或胶合几种材料[1]，要么是通过使用两种或多种这些过程，这意味着使用各种工具，设备和人力。作为回应，近年来在第四次工业革命的框架内，对采用更先进技术的兴趣大大增加[2]。因此，除了提高商业模式的能力之外，使更多的生产系统适应高度增长的复杂生产需求的紧迫性已经成为应对市场步伐和竞争力的必要条件[3]。因此，增材制造（AM）为智能制造业带来了多种可能性，使公司和组织能够通过优化这种新的制造方式所涉及的劳动力、能源和材料来提高其在市场中的地位，以创造更高的价值。*通讯作者。电子邮件地址： nida. sunderland.ac.uk（N. Naveed）。https://doi.org/10.1016/j.susoc.2022.07.001接收日期：2022年3月25日;接收日期：2022年5月23日;接受日期：2022年7月24日2022年7月26日在线发布2666-4127/© 2022作者。由Elsevier B.V.代表KeAi Communications Co.出版，这是一篇CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）可在ScienceDirect上获得目录列表可持续运营和计算机期刊主页：http://www.keaipublishing.com/en/journals/sustainable-operations-and-computers/B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317318吃出了与市场变化和多样化需求相结合的产品AM因其非传统大规模定制的先进特性而以小批量复杂几何形状产品的高度省时和成本效益而闻名，缩短了整个产品开发周期，使公司能够更频繁和更快地更换和改进他们的工具[5]。本文将讨论AM如何促进客户和市场需求， 通过对英国、欧洲和美国AM相关公司的活跃专业人士进行的在线调查，对使用这种新技术的兴趣不断增加，这是由于其具有许多优点，使其有可能在环境和社会美德的市场中脱颖而出消费者和环境控制机构对高效工业和生产设施的高需求正在推动第四次工业革命中的企业更多地调整其结构和价值链[7]这将在本研究中详细讨论此外，在工业4. 0时代，增材制造成功吸引了制造业的注意力，因为它产生了可持续的利益，包括它预示着更短、更集中和协作的价值和供应链的可能性，以及闭环和回收、清洁和维修的可能性[8]。换句话说，AM被认为类似于通过逐层产生产品的生物过程，因此，该技术被认为比传统的生产方法（例如减成法）浪费更少。此外，增材制造可以带来潜在的可持续发展效益，将工业活动对环境的影响与社会和经济价值脱钩，例如通过增材制造的维修和翻新工具可以延长产品的寿命，因为它可以通过缩短供应链、创新模式以及新合作的可能性影响公司AM技术对可持续商业模式的影响在第四工业时代的企业中采用增材制造技术似乎预示着巨大的机会和无限的可持续利益[10]。以增材制造为中心，正在制定不同的战略和创新的商业模式，以宣传解决方案和技术先进的替代方案，从而在整个产品生命周期内减少工业4.0背景下的整体环境影响[11]。公司商业模式的组织和经济转型采用AM会带来一些影响，其中之一是重新考虑公司的业务模式。因此，AM通过维修，翻新和再制造，从而延长产品的生命周期和闭环以及许多其他可持续模式，为可持续发展提供了许多机会不同的作者试图从多个角度来探讨这种对商业模式的影响，并寻求为了评估它，他们必须考虑一个适当的平衡。Kaplan和Norton发明的平衡计分卡（BSC）方法用于评估四个共同领域（财务，客户，内部业务和创新），这些领域取决于组织战略[7]。Gonzalez-Varona及其他作者（2020年）透过对增材制造零部件物流的个案研究，调查增材制造对公司可持续业务模式的影响，一些期刊文章支持增材制造改善产品流程和设计的能力，但很少将其与可持续影响联系起来of this novel新technology技术. Despeisse和Ford（2015）解释说，形状和几何形状的自由可以产生各种好处，在整个产品生命周期及其材料中发生的变化，包括AM产品的操作效率提高，由于材料使用方便而具有的功能性和耐用性，以及易于维护和制造[12]。其他出版物推荐，由于材料的结合和适应工作环境，新产品的结构设计可以提高强度、刚度、效率和耐腐蚀性，从而增强组件属性并延长产品生命周期[13]。这是一个EBM制造部件的例子，该部件被AM开孔泡沫部件取代，这导致该部件的效率提高了40%[14]。航空航天是从增材制造技术和可持续发展影响中受益最多的众多行业之一研究人员研究了由欧盟FP7 MERLIN领导的一个项目，该项目是在航空工业制造过程中产生的废物之后进行的这种新工艺消除了以前工艺中产生的无法回收的废物此外，经证明，LMD工艺可在FraunhoferILT内节省60%的材料和30%的另一个AM促进的改进机会是投入材料，通过其大量的材料和技术。根据Lubik和Garnsey（2016年）的说法，一家名为Metal- ysis的英国公司此外，回收材料作为增材制造工艺的投入已被证明是一种创新解决方案，研究发现，基于熔融沉积成型（FDM）工艺的印刷机使用回收塑料薄膜，这些塑料薄膜是从过去的印刷错误、不期望的输出和其他常见的废弃材料中产生的，从而最大限度地减少了浪费[14]。高度鼓励采用AM的公司内部的研究杠杆作者还描述了AM促进了公司可持续商业模式的不同变化，另一方面，在工业环境中实施增材制造本身仍然是一个挑战。这种新技术的成功高度依赖于许多其他因素，从技术和社会到法律。因此，随着这种新技术的出现，出现了许多挑战，例如缺乏对AM的理解和专业知识，印刷产品的质量，缺乏标准化和指导方针，这些都是这种新入侵的最大挑战。这也将在本文中进行回顾和讨论，以组织知识体系，并从各个角度围绕主题，以更好地理解AM技术在工业4.0时代的作用。总体而言，本文试图围绕和强调增材制造技术的许多此外，本文还将通过研究减少浪费、材料消耗优化和缩短供应链的潜力来研究增材制造的可持续性方面，从而影响公司最后，研究论文将深入探讨这种新技术在工业4.0中可能面临的限制方法本研究基于一种定量方法，通过高度结构化的在线调查在线管理，旨在收集填补研究假设空白的原始数据B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317319由于缺乏探索它们的研究论文的性质。因此，文献综述是获取关于问题背景和概念边界的经验知识的重要阶段，这些问题背景和概念边界塑造了主题的核心目标和研究问题，而这些问题和因此，随着AM成为工业4.0时代制造业的未来杠杆，有必要通过调查其对采用AM的公司和公司的不同商业模式的影响来探索其在这场工业革命中的作用。除了塑造研究核心目标外，调查和评估现有文献的另一个结果是形成了一个问卷，用于解决研究目标，如数据收集工具包括一个描述性的在线调查，高度协助调查参与者的意见，态度和偏好。该问卷是在谷歌表单研究平台上构建的，由于其链接的易用性和可靠性，使得通过一个简单的界面在专业人士中收集数据变得更加容易，无需软件即可访问。此外，Google Forms具有透明的链接属性，可以显示其内容，从而消除了所述专业人员之间可能干扰各方并限制其合作的任何可疑活动的疑虑。调查涉及26个封闭式问题，其中10个是多项选择题，13个Likert量表，参与者必须回答1至5分，以及3个开放式文本字段问题。理论背景本论文透过探索不同公司的业务模式，揭示增材制造在工业4. 0中的角色，这些差距更多地指向了本研究的目标和讨论，这些研究是为了从AM中获得最大的回报而此外，一些出版物探讨了AM实施在以前依赖传统方法的公司中的作用，从而对支持结果的实证研究产生了不确定性。目前，AM被认为是不同工业领域的游戏规则改变者，这些行业开始对使用它进行快速原型制作（RP）以及制造产品和研发（R D）产生兴趣。本研究论文主要集中在位于英国，欧洲和美国的AM公司收集的结果。因此，为了使这些发现更普遍适用，需要探索在其工业环境中采用AM的其他世界国家公司的研究目标此外，另一个可能的限制是被调查公司的规模，这些公司包括中小型企业（SME）和初创企业，这可能会对较大规模的公司和组织产生影响，这意味着未来的搜索需要针对较大规模的公司。另一个严重的局限性是缺乏关于AM业务价值创造及其对客户相关问题的影响的实证研究，需要研究AM实施对公司绩效的影响因此，研究人员需要从商业模式的角度探索AM在工业4.0中的作用，重点关注AM带来的附加值和价值创造。此外，需要实现可持续发展方面的进一步概念框架研究，并在调查相关研究领域（如材料，能源和环境科学）时获得AM的好处。建议未来的研究从可持续和有益的角度展示AM复杂的几何形状和材料选择如何更适合公司，并深入了解这些AM制造产品与传统生产产品相比的完整生命周期数据。同时也不忽视进行实证研究，探讨增材制造公司如何应对实施增材制造所带来的挑战，如机械性能、标准和质量挑战，同时探索在工业环境中最佳利用这项新技术此外，本集团需要研究企业适应增材制造所需的能力及技能，以保持市场竞争地位。结果通过问卷进行了定性分析，问卷包括26个问题，分为4个类别和领域，旨在回答研究的四个目标，如下所示：AM在促进客户需求中的作用，AM与组织商业模式之间的交叉点，对可持续发展的影响，以及这项新技术面临的（图第一章该调查由AM行业的34位专业人士回答，他们活跃在各个工业部门，如图2所示，范围包括：“制造和加工”有15名受访者（44.1%），“工程 ” 有 8 名 受 访 者 （ 23.8% ） ， “ 医 疗 保 健 ” 部 门 有 4 名 受 访 者（11.8%），其余来自不同的其他背景，如电气和汽车行业。大多数受访者活跃于英国、欧洲和美国的中小型公司和企业。这些公司中历史最悠久的公司自1996年以来将AM引入其调查参与者在其公司内担任不同的角色，但对AM行业有共同的兴趣和参与。为了更清楚地了解受访者调查受访者被问及他们在AM行业的经验和参与年数，18名受访者（53%）声称有1至5年形成选择标准的最关键资产之一是这些公司在AM领域的参与。因此，问卷调查了这些公司对AM的影响程度，通过询问他们对AM的依赖是部分还是全部，以便更深入地了解这些公司。就公司的概况而言，调查结果显示，34家公司中的大多数（61.8%）或21家公司在其流程中完全依赖AM，而其他13家公司（38.2%）则部分参与AM。此后，受访者被要求在李克特量表上从1-低到5-高进行评分，即当客户想要创建的产品几何形状复杂且难以通过传统制造方法成形时，他们会在多大程度上求助于AM。70.6%（24个回答）的大多数回答指出，客户很可能选择AM来制造高度定制和复杂的零件，图3验证了这一结果。下一个问题调查了当AM促进的大规模定制过程被用来满足客户的需求和要求时，客户可以获得的满意度。根据图4所示的Likert量表中的定性见解，67.6%的大多数人确认，实施AM的各个工业部门的客户对使用AM属性非常满意，该属性使他们能够将灵活性和定制化结合起来，以创建专门为满足其独特需求和要求而创建的定制产品。由于大规模定制与3DP世界高度相关，数字渠道的工作使制造商能够开发产品和服务，以适应消费者的特定需求和期望，而无需改变其数字和物理生产链。这种生产方法在医疗和牙科行业（特别是助听器，B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317320Fig. 1. 研究框架图。图二. 受访者的 行 业 背 景 。牙科产品和外科应用）[16]，其中4名受访者参与了本次调查。在问题8中，参与者被邀请回答他们的客户是否对AM组织交付产品的速度感到满意，Likert量表为1-不满意至5-非常满意。因此，14名受访者（41.2%）对此持中立态度，而其他大多数（41.2%）则确认客户对交付速度感到满意，只有6人（17.7%）否定这一事实。图5表示下面用简单的结肠图表示的定量数据。随后，调查参与者被问及其公司在流程中采用AM时对信息技术的依赖程度。然而，20人（58.8%）确认，AM迫使他们的业务更多地依赖IT，与进程。图6中的定量数据验证了结果。调查参与者被问及他们公司的内部流程，他们是否注意到任何有关生产机器和链条，工具的变化，以及他们是否目睹了AM技术引入组织流程后员工角色的任何变化。阳性回答的发生率（78.1%）被记录下来，只有（12.5%）的回答是阴性的，如下图7所示。随后，有必要调查AM的采用是否改善了业务价值链，为了探索这种新技术对企业的影响，受访者被要求确认他们是否注意到价值链上的任何变化。所以B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317321图3.第三章。 赞成在复杂形状中使用AM的受访者百分比。图四、 使用大规模定制流程认可客户满意度的受访者百分比图五、 回答客户对AM交付对象的速度表示满意的受访者百分比。绝大部分受访者（81.8%）的回答是正面的，并肯定了正面的改变，只有小部分受访者（9.1%）否定了这一事实。图8示出了所收集的定量数据的结果。随着全球范围内越来越多的数据通过依赖技术的企业生成，以及它如何影响在处理和分析业务解决方案的盈利能力时，通过调查问卷对大数据系统的实施进行了调查。定性分析显示，大多数（69.7%）受访者确认其公司使用大数据，而（30.3%）受访者表示其公司的流程中没有此类此后，被证实B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317322图六、 确认在采用AM后其业务依赖IT的受访者百分比。图7.第一次会议。 对AM改变公司内部流程做出反应的受访者百分比。图8.第八条。 确认采用AM后价值链发生变化的受访者比例。当被问及该系统的实施是否对其公司的营业额和未来的产品改进和选择有任何积极影响时，受访者根据李克特量表（1-低至5-高）进行了相应的回答。因此，17名受访者（68%）确认其对公司业绩的积极影响与会者被问及在其公司的生产流程中使用桥式起重机的情况任何必要的成本效益的变化。令人惊讶的是，Fig。 10表明，超过（73.5%）的受访者确认他们的公司在其工艺中使用桥梁制造，只有（14.7%）投票支持矛盾，而其他人则详细说明了大规模生产中的一些用途。此外，67%确认在其公司的流程中使用桥梁制造的受访者图11中的结果是可预见的，也是高度预期的。由于增材制造是一项技术，以满足按需制造服务，B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317323图9.第九条。 确认大数据系统对公司业绩产生积极影响的参与者百分比，Likert 量表1-不太可能到5-非常可能。图10个。 使用桥梁制造确认其公司的参与者百分比。图十一岁 确认按需制造的盈利能力的受访者百分比。在调查过程中，受访者被问及这种制造工艺是否有助于使公司免于生产和库存过剩。大多数（94.1%）将按需制造分配给公司，利润和成本效益是可以预测的。材料加工是AM致力于解决许多问题并使零件适应操作环境的一项属性，受访者被问及从1-不太可能到5-非常可能的Likert量表，材料选择的广泛目录是否促进了更长的生命周期，与减材生产方法相比，零部件和产品回答显示，13名受访者（38.2%）同意材料选择可以提高产品从供应链的角度来看，AM在以前的文献中被证明可以在公司的供应链中创造相对减少。零部件和电子设计的内部生产减少B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317324见图12。在Likert量表1-不太可能到5-非常可能的范围内，确认材料选择可提高产品生命周期的受访者百分比。图13岁 确认AM最大限度地减少供应链的受访者百分比。这将导致物流的减少，并导致其中一些被取消，而材料将是唯一剩下的和最重要的运输部分[17]。这只能说明企业物流的大幅减少-技术合作活动，特别是可以在任何地点生产的成果，减少运输和仓储成本。图13显示了确认AM倾向于缩短企业在内部生产产品和备件时的供应链和物流的受访者百分比，其中21人（63.3%）表示很可能发生，10名受访者（30.3%）在Likert量表中标记了4对5，代表1-不太可能到5-非常可能。在业务的可持续发展方面，受访者被问及其公司是否实施任何闭环或回收策略时，大多数（52.9%）受访者否认这一事实，而（47. 1%）受访者则确认其业务中采用了AM创新解决方案。 结果如下图所示。 十四岁回答是的受访者被问及回收过程是否对公司的收入产生积极影响，61.1%的受访者表示赞同。为了更好地理解和进一步检查在工业环境中实施AM之间首先，受访者被问到技术知识-当在新业务中实施AM时，边缘和软件技能会带来任何问题，答案是从1-不太可能到5-非常可能。图表的最高列是14人（41.2%）同意的受访者， 第二 列是 11 人（ 32.4% ）也 同意 李克 特量表 中的4 对5 ，6 人（17.6%）倾向于保持中立，只有3人（8.8%）否认这一事实。 图第15章验证结果其次，AM专业人员对数字线程可能通过尚未探索的安全漏洞暴露的潜在风险进行了检查，以及这些缺点是否限制了AM实施的可能性。根据Likert量表得出的定性答案中，13个回答（39.4%）为中性，9个受访者（27.3%）确认这些网络安全威胁对AM构成严重限制，只有3个受访者（9.1%）否认这种危害。为了进一步研究AM实施面临的挑战，有必要质疑AM成果面临的质量问题是否严重限制了AM实施。调查结果如图17所示，16人（48.5%）持中立观点，9人（27.3%）在李克特量表中的5分中打4分，3人（9.1%）认为这是AM实施的主要障碍，只有4人（12.1%）B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317325图十四岁 在流程中采用闭环战略的公司百分比图十五岁 确认AM需要技术技能和知识的受访者百分比，Likert量表1-不太可能到5-非常可能。图十六岁 确认存在安全漏洞的受访者百分比代表了AM实施的限制，Likert量表为1-不太可能到5-非常可能。最后，为了调查文献中发现的AM标准化差距，受访者被问及他们的公司或业务是否符合任何AM行业标准。基于定性的见解，答案显示，大多数（79.4%）否认它，只有（17.6%）正在遵循AM行业标准。图18概括了调查结果。关于结果AM被定义为将数字数据的使用与物理对象的创建。增材制造技术的潜力是相当大的，例如，它允许直接生产小批量或大批量的复杂形状的零件，而几何形状是不可能的。B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317326图十七岁 回答AM 产品质量是实施过程中的一个缺点的受访者百分比，Likert 量表为1-不太可能到5- 非常可能。图18. 符合AM行业标准的受访者百分比。通过传统的方法来实现。此外，AM为产品定制提供了无限的可能性，从而满足了日益复杂的客户收集的定性数据的结果表明，70.6%的受访者确认，当他们想要的产品的几何形状复杂且难以通过传统的减法方法创建时，他们的客户正在诉诸AM技术。文献中已经提出的过去研究发现，航空航天公司高度依赖AM来制造发动机的复合部件和晶格，这些部件和晶格只能通过AM生产，同时保持高性能[19]。因此，AM在创建内部几何结构（例如发动机冷却通道）时将机械功能的集成与装配特征的消除联系起来，这些内部几何结构不再限于大的圆形横截面，而是使用DMLS技术[20]、蜂窝模型和拓扑结构优化创建最佳通道，从而在保持高机械性能的同时减轻重量[21]。此外，利用AM制造复杂形状不仅限于航空、医疗和牙科领域，而且研究论文还确定了这些领域对AM技术的兴趣，因为可以轻松地将人体的微妙部位从3D医学成像数据转换为固体物体[14]，这与本研究的结果一致。在其他一些应用中，突出了AM在促进客户和市场复杂需求方面的作用，研究表明，电子领先公司如何使用AM在印刷对象（也称为嵌入式系统）这是3D打印的游戏骰子的情况，其具有检测运动并识别顶表面的电子电路（微处理器和加速度计），并通过打印在内部的LED发射雷击效应[2]。此外，客户满意度代表了制造业的真正利益。然而，在定制产品方面调查结果显示，67.6%的受访者认可AM大规模定制通过其提供的功能大大提高了客户满意度。在这个新的工业革命的第四个时代，信息技术在现代制造环境中的整合对于实现经济竞争力至关重要，因此调查受访者被问及实施AM后为其业务带来的技术变革。此外，这项研究的结果表明，81.8%的受访者注意到，在实施AM后，他们公司的价值链得到了改善在其中一项研究中，Tosello和其他合著者研究了传统制造方法与增材制造之间的可能协同作用，以寻求运营成本的优化和在价值链生产阶段创造附加值，他们寻求对增材制造实施的经济分析，即当使用基于增材制造的注塑成型来创建嵌入物时，每个生产部件的制造运营成本可以降低82%，当使用DLP进行低到中等生产量时，通过提高工艺链的速度并使其更加灵活，可将生产提前期缩短66%[22]。这项研究强调了AM和价值链商业模式画布之间的交叉点，对比了如何部署AM以提高企业的盈利能力。B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317327从生产层面来看，大数据分析系统通过反馈数据帮助企业更好地了解产品质量，通过加强生产设备管理（运行速度和进度）改善车间调度决策，提高能源效率。在同一篇论文中，BDA在公司的研究和开发（RD）部门中的作用进行了探讨，在产品开发和优化的背景下，桥梁制造可以被视为用于市场测试的传统方法，以及在大规模生产之前将零件生产导向高效设计和加工当零件的生产和加工成本高、复杂且耗时时，通常使用这种方法[23]。因此，大型制造商（如卡特彼勒）在大规模生产准备就绪之前，通过AM进行桥梁制造，以创建新的滤油器和线束组件[24]。为调查增材制造工业企业对桥梁制造工艺的依赖程度，一项调查询问了受访者在其生产企业中使用该工艺的情况，73. 5%的回答是肯定的。因此，当被问及实施此工艺是否对生产经验及公司收入产生正面影响时在最近由[24]领导的一篇研究论文中，通过使用大规模AM作为桥梁制造来调查COVID-19防护面罩的设计和制造过程，研究人员发现，使用LSAM作为桥梁制造工艺，通过优化设计和生产阶段，有助于实现20倍的生产速度。桥梁制造首先用于优化设计，方法是找到可用于生产口罩的最低材料量，降低材料成本并消除任何不需要的材料其次，通过桥接制造实现了刀具路径优化，确保打印喷嘴的每一个动作都是有用的，有助于材料沉积，实现能源消耗和生产时间的经济效益。此外，桥制造也被发现有利于生产阶段，最大限度地减少了产品缺陷和打印失败的风险[24]。本文件与调查的研究结果一致，通过实现经济效益和优化生产流程，突出了桥梁制造在增材制造生产流程中的优势和作用，对公司的收入产生积极影响由于AM为企业带来了所有的利润可能性，按需制造代表了一个关键的游戏规则改变者，对企业的商业模式产生了积极的当公司经常受到生产过剩和库存成本（意味着占用和租用物理空间的成本、公用事业成本、保险和税收）的影响时，迫切需要通过定性分析来调查AM实施是否因此，94.1%的受访者认为敏捷制造有助于节省库存成本和生产过剩。从可持续的角度来看，在商业环境中实施AM有可能在可持续的水平上创造多种创新解决方案，迫使公司重新考虑其商业模式，并将其改变为更加以产品为导向。为了更多地了解AM在可持续工业4.0系统中的作用，调查受访者被问及不同的问题，以探索AM对其可持续商业模式的影响程度。当被问及在生产过程中采用增材制造是否结果与过去的研究结果一致，强调了该过程的AM性质，并研究了由欧盟FP7 MERLIN领导的一个项目，该项目是在航空业制造过程产生废物之后进行的，该项目改善了AM工艺是激光材料沉积（LMD）工艺，用于航空发动机叶盘或整体叶盘（叶盘的合成词）的制造.这项新工艺将先前工艺产生的无法回收的“切屑”废弃物变为零。此外，LMD工艺被证明可以减少生产过程中产生的废物，从而节省60%的材料和30%的时间[8]。在另一个问题中，参与者被问及与传统生产的产品相比，通过增材制造提高3D打印物体的耐用性和生命周期长度的可能性，67.6%的回答是肯定的。这些发现与Ford和Despeisse（2015）领导的研究结果一致，他们通过汇编采用增材制造的不同组织的示例，发现增材制造通过提供形状和几何形状的自由度以及比传统方法包含更少零件和材料的更简单的装配，在产品寿命延长和耐用性方面发挥着至关重要的作用。关于企业供应链，AM可能对企业的这一方面产生深远的影响，其本身会影响许多其他方面，例如客户关系、订单数量和需求、产品开发和退货管理以及环境。通过定性调查进行的调查显示，63.6%的受访者认为AM有助于通过备件和内部生产缩短公司的供应之前的研究论文强调了增材制造在企业中的可持续影响及其对环境的保护，通过将增材制造生产的备件本地化，使其更接近组装点，从而导致运输和国际贸易的大幅减少[21]，将全球化转变为本地化，并缩短供应链[22]。在另一项强调AM对可持续商业模式影响的研究中，这项新技术正在通过将整个设计数字化到制造链，减少所涉及的公司数量并优化物流来引领颠覆性变革。由于运输和物流减少了二氧化碳排放，缩短的供应链对环境产生了积极影响，此外，后者的数字化减少了对材料和运输的需求。这些过去的研究论文的结果与问卷调查的结果一致，指出了AM的作用及其对企业供应链的影响，此外，可持续的变化可能会影响企业的商业模式时，采用AM，和闭环回收策略是其中之一。探索这一可持续方面的冲动来自于文献，这些文献突出了AM技术在工业环境中实现全闭环控制以提高其性能的潜在应用[24]。因此，受访者首先被问及其公司内部是否实施任何闭环策略，47.1%的受访者表示肯定，而52.9%的受访者则否认实施。其次，积极的受访者被问及这一战略是否对他们的收入产生了积极的影响，61.1%的受访者表示高度赞同。AM的闭环可以通过不同的阶段和规模来实现，最有价值的回收是在制造过程中回收未使用的材料，在AM金属粉末中，回收材料可高达98%。已证明增材制造技术可提高废物回收价值的潜力，同时将质量损失降至最低，这是专业回收公司（Plaxica）将玉米淀粉制成的PLA转化为可回收材料的情况，可回收材料可反馈至投入材料中，从而实现材料闭环策略[25]。此外，AM用于维修服务促进了基于服务的可持续商业模式的采用，从而产生更高的盈利能力和收入，这是卡特彼勒公司在再制造中使用AM冷喷涂根据研究，卡特彼勒成功地实现了平均94%的报废产品回收率，该公司使用这种AM技术再制造其柴油发动机，用新旧零件的混合物更换有缺陷的零件这些AM创新的维修技术提高了公司B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317328引擎，导致更少的刮擦和浪费[8]，这与调查问卷的结果一致，突出了AM在创造创新解决方案中的作用，这些解决方案激励公司重新思考其商业模式，使其更具可持续性，从而更具成本效益。话虽如此，在工业4.0中实施AM数字技术仍然具有挑战性，需要新的适应性工程和管理技能，以获得这项新技术的回报因此，本次在线调查通过其问题探讨了调查的受访者被问及他们的公司在实施涉及技术技能和技术知识的AM时面临的困难，大多数（73.6%）回答是肯定的。这些结果与对AM行业内四家中小企业进行的探索性访谈研究的结果一致，表明这些中小企业发现，如果没有新的知识和技术技能，更多的专业知识和教育培训，很难整合AM，从而形成AM行业不确定性的解决方案[26]。在另一篇论文中，Despeisse和Minshall（2017）讨论了AM实施的不同技术障碍，例如（设计和建模软件技能，材料，流程和机器，技能和知识，质量，IP和安全性AM实施的另一个严重缺点是3D打印物体的质量问卷调查了质量缺陷是否是AM实施的主要挑战，48.5%的回答是中性的，而36.4%是肯定的。在一些先前的研究论文中，质量挑战是XCT数据分析后的主要缺陷，表明零件受到许多因素的影响，如设计参数和复杂性（高度，宽度然而，AM相对不成熟，缺乏标准化集，这是它成为主流并在工业环境中实施的主要障碍之一。AM标准是重要的支柱，可用于在工业企业中认可技术知识，并鼓励他们采用这些技术知识。在高度监管的工业部门中，后者的依赖性日益增加，这是AM制造产品满足严格限制的关键因素，以便在技术采用者之间建立信任[8]。调查的定性结果指出，79.4%采用资产管理的公司没有遵循任何特定标准。相同的发现与过去的研究结果一致，即标准化是行业背景下AM实施的一大挑战[28]，在另一个关于AM的案例研究中，创建指南和标准的困难AM标准和指南的概括与各种活动及其利益相关者的依赖性相互关联，需要加以解决，以鼓励实施这种新技术，这需要各方的合作和一致性以及与AM相关的创新维度。主要发现以下主要结论来自这项研究。• 敏捷制造在制造独特的客户需求、加强客户关系和创造价值方面的强大作用• 资产管理的角色新引入业务模式，透过优化生产流程及实现供应链存货的经济效益，提升企业• 资产管理在为采用资产管理的公司提供可持续利益方面的激励作用。• 在商业环境中实施AM有可能在可持续的水平上创造多种创新解决方案，迫使公司重新考虑其商业模式，并将其改变为更加以产品为导向。• 与传统生产的产品相比，AM提高了3D打印物体的耐用性和生命周期长度。• 一项调查得出的结论是，增材制造有助于通过备件和内部生产缩短公司• 在工业4.0中实施AM数字技术仍然具有挑战性，需要新的适应性工程和管理技能，以获得这项新技术的回报采用AM的公司不遵循任何特定标准。AM相对不成熟，缺乏标准化集，这是它成为主流并在工业环境中实现的主要障碍之一。结论增材制造（AM）是通过其多功能性和未来前景引领第四次工业革命的重要先驱本研究探讨了增材制造在工业4. 0中的作用，探讨了增材制造的影响以及与增材制造公司业务模式的交叉点研究发现，70. 6%的受访者确认，敏捷制造在满足客户日益复杂的需求方面发挥着重要作用，随着AM作为一种有效的工具逐渐被注入商业行业，它在工业环境中的实施带来了影响，全新的商业模式或略有不同的商业模式的出现源于这种采用，并在整个论文中进行了研究显示，68%的受访者认可其对公司业绩的积极影响，详细的分析揭示了AM对公司业务模式的不同影响，同时评估了对价值链和营业额的积极影响，所有ICT和物联网技术和流程的新发展，例如需求和桥梁制造，当与AM相结合时，往往会产生更有效的结果并增加价值创造。此外，AM拥有的生态设计前景激励公司重新思考其商业模式，使其更具成本效益。当中包括减少生产过程中产生的资源消耗和废物，以及减少制造过程中的污染，缩短供应链并将其数码化，以及通过AM提供的大量材料选择延长产品生命周期。该研究还表明，尽管有上述所有优势，但AM实施仍然存在一些局限性，例如熟练和训练有素的AM工作人员年龄短，以及对这种新技术的敏感性，此外还缺乏信息可靠性，特别是AM的网络威胁仍然未被探索，仍然是AM实现的另一个缺点此外，需要实现进一步的概念框架研究的可持续发展方面和好处，上午举行，而调查B. Elhazmiri，N. Naveed，M.N. Anwar等人可持续运营和计算机3（2022）317329材料、能源、材料科学等相关研究领域。建议未来的研究从可持续和有益的角度展示AM复杂的几何形状和材料选择如何更适合公司，并深入了解这些AM制造产品与传统生产产品相比的完整生命周期数据。总的来说，如果能够解决其实施的主要障碍，AM技术可以发挥改变游戏规则的作用。很明显，这种新技术在简化和增强产品开发和制造方面非常有效，比传统方法在更短的时间和预算内。因此，敏捷制造将作为一种工程生产路线，在提高企业价值创造和营业额的同时，将制造业的复杂性和灵活性提升到另一个水平申报利益作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。引用[1]E. J. 小比，我。D. Jeong，W.-.C. Kim，J.-.H. 金，牙科增材制造和减材制造的比较 研 究 ， J 。 假 体 Dent.118 （ 2 ） （ 2017 ） 187 -193 ， doi ：10.1016/j.prosdent.2016.11.004。[2] C. Oberg，T.在破坏的边缘：重新思考位置和角色-增材制造的情况下，J。总线工业市场营销（2019）。[3] '智能 工厂 在 行业 4.0 - 石 - 2020 - 系统 研究 和Be-维 基 百 科 目 前 还 没 有 名 为 “ 威 利 在 线 图 书 馆 ” 的 条 目 。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/ abs/10.1002/sres.2704 （ 2022 年 2 月 11 日 访问）。[4] J. Savolainen，M.增材制造技术如何改变商业模式？-文献综述，添加剂制造。32（2020）101070.[5] I. Rodriguez-Conde角Campos，迈向以客户为中心的增材制造：通过基于手持的多点触摸用户界面制作以人为本的3D设计工具，传感器