围绕工业4.0制定产品战略

• 传统制造与数字制造
• 产品4.0战略的考虑
• 成本和收入流
• 数字化质量管理的好处
• 数字供应链安全

工业4.0是制造业的下一个重大变革和进步。首先是机械化(通过水/蒸汽)，然后是组装和生产线，然后是数字化(模拟到数字和机器人)，这第四次革命是一个全球大趋势，重新构建了现代制造业的能力和经济数据、自动化、而且技术．根据麦肯锡的说法，35%的受访全球制造商预计，工业4.0将在未来五年推动20%或更多的收入增长．同样，大约一半的人预计将降低成本并提高20%或更多的效率。

虽然以维护、维修和物联网(IoT)传感器阵列为中心的应用程序被设想出来，但为数字化制造公司提供动力的技术和应用程序已经在多个因素上产生了商业效益，如上市时间、劳动力和资产利用率、质量控制和库存管理。从宏观到微观，我们断言，数字化制造正在播下新的经济种子产品4.0的产品数字化制造的好处收入和利润结果。产品4.0意味着您的产品打开了新的收入流，并且是敏捷的、响应迅速的、具有成本效益的和快速推向市场的。产品领导者有机会评估产品4.0如何推动新客户和经济成果。

产业颠覆，及其对产品进化的影响

你的策略有四个重要的考虑因素:

有许多数字化制造概念，每个概念都由不同版本的技术和功能、软件和硬件支持。我们最熟悉的例子是什么?我们自己的定制工厂。Protolabs是一家数字制造公司，在近20年前建立在工业4.0概念的框架内。我们编写了自动化软件，并将其与连接的制造设备集成，以极大地提高原型和小批量生产的生产速度。我们如何做到这一点当然很有趣，然而，本文是关于将数字化制造的好处转化为可行的产品4.0计划。

数字化制造是连接工业4.0和产品4.0的桥梁

那么，我们为什么要提出产品4.0战略呢?从Protolabs的角度来看，服务于全球大大小小的公司，存在激烈的产品竞争和大趋势，推动着对响应式产品的需求。这些趋势包括:

• 物联网(IoT)
  从家庭安全到飞机发动机，新产品和新应用层出不穷。我们几乎在每个行业都能看到他们。

• 大规模定制
  公司正在定制他们的产品目录，提供广泛的配件，并提供小型定制产品线来赢得业务。他们的客户有很多选择，所以这些公司为了取悦客户和赢得业务而定制。

• 产品周期短
  受电子产品、顾客品味和竞争的影响，产品生命周期不断缩短。

遵循旧的产品开发规范和供应链管理不一定能让产品公司有效地满足这些需求。花时间和精力评估不同行业的领导者是如何适应的，以及这些适应是否支持你的业务目标和客户的目标是值得的。

为了构建产品4.0的图景，我们将通过我们所服务的客户来进行。我们所见过的所有400万个CAD模型都在讲述一个故事。通过这些故事，常见的情况、好处和趋势可以帮助您关注产品4.0战略。我们将从全球产品4.0先驱(从创新创业公司到科技巨头)收集数据，并定义每个产品领导者应该考虑的因素。

传统制造与数字制造

让我们首先将传统制造参数和结果与工业4.0固有的数字制造能力进行比较。

以定制的手持条形码阅读器为例。我们会说它有五个注塑成型的组件。虽然成型提供了相对低成本的零件，但它带来了模具成本的权衡，为新产品创造了一个盈亏平衡的障碍。这个障碍是由销售的部件数量来定义的而且销售它们所花费的时间。现在想象一下，设备的产品经理希望在产品上进行小的设计迭代，以满足发布后市场反馈所要求的新要求。在传统制造业中，前期的工具投资可能会禁止手持产品的第二个版本，因此问题就变成了:您有多大信心，市场需求将证明您的工具投资和大量零件是合理的?下面是一个典型的分类:

注塑件(5)	5美元
处理器和显示器	100美元
硬件和机械部件	50美元
装配劳力	50美元
单位总成本	205美元
保证金	美元的50%
单价	410美元
营业收入贡献(@15%)	61.5美元

模具盈亏平衡(忽略所有其他固定成本	传统的成型	数字成型
工具的价格	$20,000 * 5 100000美元	$5,000 * 5 25000美元
工具损益平衡单位(单位:$)	1624年	406
以每年450台的速度实现盈亏平衡需要很多年	3.6	0.9

2.收入来源

如果一个工厂是快速和灵活的，这将如何改变围绕收入和利润的约束和假设?我们看到领导者有三种挑战现状的方式:

A.产品开发频率、速度、风险降低和广度

敏捷软件开发是一种专注于短期开发工作以交付可用产品单元的技术。尽早、经常地交付价值，这是人们的口头禅。主要的在线零售商和企业软件公司都使用频繁、快速的迭代来测试、学习和交付客户价值。在这个领域，实体产品公司一直无法与之竞争。时间线和硬件限制了迭代、创新的速度和并发程序的数量。

如果原型制作速度快10倍，成本低10倍会怎样?这是3D打印的核心承诺之一，在过去几年里，3D打印已经发展成为一个价值数十亿美元的产业。测试、学习、改进和迭代的原则现在更适用于硬件产品。同样的情况也适用于Protolabs的机械加工、成型和钣金加工过程。曾经被视为传统的东西，不再有那么沉重的名声。一个新的定制零件需要一天的交货时间?这在工业4.0到来之前是闻所未闻的。

因此，快速灵活的产品开发是工业4.0的副产品。从医疗设备到电子产品，再到汽车和航空航天部件，每个主要行业的公司都在将敏捷概念应用到他们的产品中。这是一个胜负难分的格局，竞争每年都在加剧。帮助公司保持竞争力和灵活性的常见场景:

• 促进多达10个产品迭代，以获取和响应客户反馈
• 消除瓶颈，增加产品开发项目的数量或频率
• 迭代以降低成本和提高可制造性
• 在切割昂贵的生产工具之前，修改产品的形状、适合度和功能

一些开发项目侧重于降低风险，另一些则侧重于取悦客户。大多数人两者都有。关键是数字化制造消除了时间和成本的限制，以获得更好的性能和更激烈的竞争。创新者正在加速个人项目而且领导者在所有项目中提高效率。

B.小批量生产和大规模定制带来的收入机会

的数字制造的Protolabs版本为低音量优化。在这里，低产量意味着一生的数量通常在数百到数万个模压零件之间，但更非常规的事实是，最低零件数量是25个，这个数量通常被认为是大批量制造商无法企及的。

现在，从我们的第一点考虑到低批量生产的灵活性和成本模型，数字化注射成型模型的经济价值开始成型。beplay体育下载ios那么，您如何利用这种降低成本和低容量灵活性来推动收入呢?

在不同的产品阶段打开收入流

让我们再来看看一些常见的场景:

• 新产品介绍
  • 初始市场需求未知。许多公司已经利用低成本的工具和快速响应的交付来测试市场上的新产品。产品4.0策略可以让硬件产品像软件产品一样运行。“测试和学习”是方法。
  • 桥的工具。即使是销量必然会达到数万甚至数百万的大批量产品，小批量数字制造商也可以帮助你从原型设计过渡到大规模生产。更多用例:
    • 在产品发布前对意外的零件订单或增加的需求做出反应
    • 缩短上市时间，提高竞争力
    • 解决由于技术审批、供应商速度慢、劳资纠纷等各种原因导致的生产模具意外延误
      
      
• 低需求的特殊产品
  • 避免由于传统制造商所要求的最低订单数量而库存数千个零件
  • 对不可预测的消费者需求做出反应
  • 实现最低的总成本(模具+零件)，无论需求波动
    
    
• 大规模定制
  • 为重要客户修改目录产品
  • 为特殊应用或利基市场开发独特的产品sku
  • 多样化的配件和附件，以推动平均销售价格
  • 为具有不同品味、需求和监管要求的全球客户提供本地化服务
    
    
• 缩短制造部件的生命周期
  • 紧跟消费趋势和变化
  • 保持新技术的步伐

响应性。多说“是”。这是大多数公司所追求的，小批量生产也能实现。需要调整目录项的设计来解决客户的问题?想要测试一个新市场?想让你的产品尽早到达客户手中?对监管变化做出回应?有危机吗?在市场上引发早期产品热潮?这是产品4.0。 Savvy business leaders are applying these Product 4.0 concepts from Silicon Valley to the Motor City, and there are significant economic benefits for those who act.

C.临终客户满意度和成本

我们没有遇到很多产品经理和生产经理喜欢临终产品规划。这对客户来说很情绪化，对公司来说也很昂贵。有突出的保修和支持义务，而你更喜欢减少库存。

由于产品4.0关乎速度、响应能力和紧迫性，及时生产(JIT)的增长趋势正在被更广泛地采用，以满足寿命结束和保修义务。人们甚至可以假设，需求将随着大规模定制的增长而增长。

3.数字化质量管理的好处

质量是任何制造商的入场券。配置良好的数字化工厂将提高从零件设计到零件生产到最终检验和运输的质量。

数字化工厂负责修订控制，确保结果满足客户要求。有些产品，如Protolabs，可以使用3D CAD模型和在线可配置报价，从而消除了对经常过时的打印的依赖。是的，2D建模和纸质打印仍然存在，尽管它们的时间有限。这是产品4.0过时且低效的协议。当将全数字化设计环境与行业规范进行比较时，我们看到某些制造过程的质量和准确性水平有所提高。例如，具有可追溯修订历史的数字线程可确保产品开发人员和制造商使用相同版本的部件设计。

其他福利:

• 利用CAD文件PMI(产品制造信息)数据消除2D图纸和转录错误
• 自动g代码生成的可重复结果
• 供应商内部和供应商之间统一的生产设备

数字质量体系的成熟度各不相同。在选择数字化制造供应商时，您应该将制造能力与您的需求相匹配。

4.数字供应链的安全

如果您在线上传CAD模型，您是否信任您的CAD模型和IP地址给供应商?这是一个有效的安全问题，不应掉以轻心。尽管产品4.0要求您进入数字化制造领域，但已经有一系列政策和技术来保护您宝贵的知识产权。还记得你开始在网上支付账单的时候吗?或者从网上市场购买产品?我们已经经历过了。

关键是审查供应商。以下是几点注意事项:

• 强而简单的保密协议
• 客户友好型隐私政策
• 符合诸如支付卡行业(PCI)和NIST安全框架等安全标准
• 适用于您的产品的ITAR和出口合规实践
• 安全的网站
• 适用法律法规
  • 这是工业4.0的一个微妙但强大的好处。在过去20年里，低成本(但缓慢)成型的解决方案是在中国等地区使用低成本劳动力。与国际供应商合作会带来一套不同的文化规范和政策，涉及的话题从知识产权保护到环境。虽然这些地区的许多制造商是可靠的，但也有许多不是。工业4.0本质上是本土制造。试着在你所在的地区、时区和语言做生意。

总结

每个产品领导者都应该有一个评估计划，并为数字化制造所实现的每种能力制定一个明确的位置。这篇文章是一个可以帮助构建前进道路的来源。最重要的是，我们恳求你——业务和产品线经理——挑战自己，思考当前的限制，以及如何应用产品4.0的好处来改善你的产品开发周期、收入和成本结果、你的公司，最重要的是你的客户的结果。

作者简介
Dan Barsness是Protolabs的产品管理和电子商务副总裁，Protolabs是一家为原型和小批量生产定制部件的数字制造商。他擅长3D打印、CNC加工和注塑技术，并为全球工业产品开发公司服务了十多年。beplay体育下载ios在加入Protolabs之前，Barsness在MTS Systems工作了8年，MTS Systems是一家领先的测试和测量系统提供商，并在两家软件初创公司和半导体行业担任过面向客户的职位。Barsness拥有数学、物理和机械工程学士学位和工商管理硕士学位。