研究人员卡迪夫大学商学院正在研究3D打印制造中心如何很快取代我们在世界各地熟悉的多级运输系统。
多级系统是以外包制造为基础，严重依赖分布在多个配送中心的供应商层次。这种系统是世界上大部分交通结构的基础，卡迪夫大学的研究人员认为，3D打印技术可能会改变现状。
卡迪夫商学院管理科学讲师Emrah Demir和他的同事，制造系统管理高级讲师Daniel Eyers，以及运营管理讲师Yuan Huang，提出了一个高效的数学模型，用于研究集成3D打印生产与运输规划的各种场景，以及这可能给正在努力克服城市物流挑战的快递公司带来的潜在好处。
“一般来说，生产和运输问题是分开解决的，”他们解释说。“在这项研究中，我们试图整合完成客户订单和准时交货的两个重要部分，查看每日和每周的运输和生产情况。我们提出了一种简单而有效的算法，可以解决保持高3D打印机器利用率和有效货车利用率的问题。
“为此，我们提供了一种易于重新配置的计分板工具，适用于中小企业运营，并能够使用非金融驱动程序。”
将3D打印与运输物流整合
近年来，3D打印已经越来越多地集成到世界各地的交通系统中，以帮助简化和改善交通部门的领域，特别是在城市物流领域。城市物流是指城市货物配送和提高其效率，同时缓解拥堵和其他环境影响的策略。
例如,美国海军有将3D打印技术融入其运营，在某些情况下在军舰上，以便按需快速生产备件和原型，展示运输资源如何也可以作为响应性制造媒介。Binder jet 3D打印机OEMExOne最近的任务是开发一个便携式3D打印工厂为美国国防部(美国国防部)，包含了武装部队在战场上可能需要的所有备件生产，无论是陆地、空中还是海上。
在其他地方,亚马逊的专利3 d printing-equipped卡车有潜力在未来为消费类产品打造移动制造中心。该专利于2015年申请，描述了3D打印服务提供商将客户订单打印到移动卡车上的能力，当时人们预计该公司的目光将投向该领域更广泛的商业模式。
同时，全球航运和物流供应商联合包裹该公司还投资3D打印，在一些门店安装了3D打印机，以创建一个按需印刷网络为制造商在美国。据报道，联合包裹正寻求“重新定义我们所知的备件物流和合同物流”，通过大幅削减交货时间和运输成本。
其他例子还包括其他全球物流公司DHL的试运行用无人机供应医疗产品的快递直升机，快递品牌DPD的与机器人专家合作星际飞船最后一英里的送货，还有劳斯莱斯的循环经济模式减轻了其负担喷气发动机维修,在这部署了一些3D打印组件，通过终身服务计划。
通过3D打印和城市物流改善医疗配送
在他们的研究中，Demir, Eyers和Huang研究了如何将3D打印制造中心与城市物流整合到一起，将医疗产品配送到城市环境中的客户。特别是，他们将该数学模型应用于将3D打印生产和运输规划相结合的各种场景中助听器的分配。
“我们知道，确实需要考虑环境问题，”他们说。“许多物流公司已经开始考虑如何应对。在我们的工作中，我们展示了一种可能的互补方法，将当地急需的定制医疗设备的生产和分销整合在一起。这是一个非常特殊的案例，但我们相信它可以扩展到其他领域。”
研究人员基于医疗行业的真实案例进行了调查，得出的结论是，建立这些类型的联合3D打印物流设施是“完全合理的”，确定了许多已经存在的具有技术能力的商业局，可以成功地做到这一点。本文的研究是在Covid-19大流行之前进行的，研究人员认为，此后全球各地出现的封锁和供应链中断进一步突出了更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打印有很大的兴趣。”“我们的工作显示出明显的商业机会。对于某些应用来说，还需要克服一些技术上的困难，但我们预计未来会有早期用户采用我们的方案。”
通过观察每天和每周的3D打印助听器的运输和生产情况，研究人员开发了一种新的数学优化模型，旨在改善客户订单的履行情况，同时确保准时交货。该算法生成了一个解决方案，可以同时保持高3D打印机使用率和有效货车使用率。利用这一点，他们设计了一个基于计分板的工具，适合中小型企业使用，以优化他们自己的生产交付流程，可以根据生产场景轻松地重新配置。
“然而，我们需要的是重点建立生产设施，把人和技术结合起来，”研究人员继续说。“这是一个真正的挑战，也是在考虑3D打印时经常被忽视的东西。重要的是要记住，它不仅仅是技术。在这种情况下，我们通过提供分析决策支持，同时关注制造技术和运输。”
3D打印在物流中的未来潜力
虽然Demir和他的同事们专注于生产和交付过程的优化3 d印刷助听器在这项研究中,他们认为潜在的整合3 d印制技术制造业中心与城市物流可以看到在许多其他delivery-based行业,如零售商店和超市送货上门的服务。
他们补充说:“我们已经知道，超市正在使用调度算法来决定如何将货物运送到商店或家庭。”“这将给他们一个很好的机会，扩大他们在其他市场的存在。我们专注于为医疗设施服务的运输，但它可以与其他零售商合作，共享运输能力，这是相当令人信服的。这大大提高了效率，并有可能带来良好的环境效益。
“制造商有很多机会扩展他们的产品，或者通过城市物流与客户接触。”
关于这项研究的更多细节可以在标题为“最后一英里的竞争:城市物流背景下的战略性3D打印，”发表在计算机与运筹学杂志上。该研究由E. Demir, D. Eyers和Y. Huang共同撰写。
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