里斯本新大學(xué)開發(fā)新的模糊邏輯模型，重新定義增材制造技術(shù)成熟度評估

2025年3月19日，南極熊獲悉，來自里斯本新大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種評估增材制造 (AM) 技術(shù)成熟度的新方法，為企業(yè)評估技術(shù)進展提供了更精確的方法。

應(yīng)用模糊邏輯，研究人員創(chuàng)建了一個模型來捕捉增材制造采用的細微差別，解決了傳統(tǒng)成熟度模型中經(jīng)常無法解釋現(xiàn)實世界復(fù)雜性的缺陷。

雖然增材制造已成為工業(yè) 4.0 的重要組成部分，但將其無縫集成到制造工作流程中并非易事。許多組織發(fā)現(xiàn)自己處于過渡階段，增材制造在一定程度上得到使用，但尚未成為生產(chǎn)的核心部分。

傳統(tǒng)的成熟度模型通常對公司進行過于嚴格的分類，因此很難確定需要改進的具體領(lǐng)域。為了解決這一限制，模糊增材制造成熟度模型 (Fuzzy AMMM) 提供了一種更靈活的評估方法，可以考慮人類判斷和技術(shù)采用中固有的不確定性。

△模糊 AMMM 開發(fā)方法。圖片來自里斯本新大學(xué)。

從戰(zhàn)略、員工和技術(shù)層面評估增材制造成熟度

新開發(fā)模型以題為“A Fuzzy System to Measure Additive Manufacturing Maturity: A Case Study in the Automotive Industry”的發(fā)表在《Procedia 計算機科學(xué)》雜志上，從三個關(guān)鍵領(lǐng)域評估增材制造成熟度：組織、文化和技術(shù)能力。組織成熟度考察增材制造是否融入公司戰(zhàn)略、領(lǐng)導(dǎo)層的投入程度以及對增材制造項目的投資水平。

文化成熟度評估勞動力準備情況、員工技能以及對增材制造采用的開放程度，而技術(shù)成熟度則關(guān)注增材制造在生產(chǎn)流程（包括 CAD 軟件使用和零件制造）中的實施情況。

為了測試邏輯模型，研究人員對一家已使用增材制造技術(shù)5~10年的未公開汽車供應(yīng)商進行了案例研究。評估結(jié)合了調(diào)查和對公司代表的采訪，其中包括一位精通機械工程的運營經(jīng)理。結(jié)果表明，增材制造的總體成熟度為 3 級，公司處于中級階段，即增材制造正在使用但尚未對生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響。

仔細分析得分，可以發(fā)現(xiàn)組織和技術(shù)成熟度表現(xiàn)強勁，均達到 4.68 分，表明這家公司已將增材制造融入戰(zhàn)略和生產(chǎn)流程中。然而，文化成熟度落后于 3.00 分，表明員工培訓(xùn)存在差距。

員工熟練掌握 CAD 軟件、增材制造設(shè)計 (DFAM) 和切片軟件，但明顯缺乏具有領(lǐng)導(dǎo)能力來監(jiān)督增材制造運營的人員。此外，雖然存在一些外部培訓(xùn)計劃，但沒有結(jié)構(gòu)化的內(nèi)部能力發(fā)展計劃，這限制了長期發(fā)展。

這項研究的一項重要發(fā)現(xiàn)是領(lǐng)導(dǎo)層對增材制造的承諾與員工的準備程度脫節(jié)。這家汽車供應(yīng)商已投入大量資金并調(diào)整了流程，但由于缺乏專門的增材制造專家和結(jié)構(gòu)化的培訓(xùn)計劃，它在最大限度地發(fā)揮增材制造潛力方面面臨挑戰(zhàn)。

這凸顯了各行各業(yè)普遍存在的一個問題，即擁有合適的技術(shù)只是其中的一部分。如果員工缺乏必要的技能和專業(yè)知識，全面整合仍然遙不可及。

通過應(yīng)用模糊邏輯，研究人員能夠捕捉到更準確、更真實的增材制造成熟度圖，而傳統(tǒng)模型往往會過度簡化評估過程。研究人員表示，模糊 AMMM 不僅可以幫助組織確定現(xiàn)狀，還可以突出顯示需要改進的具體領(lǐng)域。

未來的研究旨在擴大模型在多個行業(yè)的應(yīng)用，完善框架以支持組織開展增材制造之旅。有了更清晰的見解，企業(yè)可以做出更明智的決策，確保增材制造集成不僅僅是技術(shù)升級，更是戰(zhàn)略優(yōu)勢。

評估增材制造熟度的新方法

美國宇航局馬歇爾太空飛行中心首席工程師保羅·格雷德爾（Paul Gradl）補充了今年專家的預(yù)測，他表示，開發(fā)增材制造成熟度模型有助于標準化流程和改善材料特性，為3D 打印的未來做出貢獻。

在 Formnext 2023 展會上，西門子、DyeMansion、Forward AM、EOS和惠普等行業(yè)參與者推出了增材制造工業(yè)化導(dǎo)航器 (AM I Navigator) 計劃。該計劃旨在解決工業(yè) 3D 打印挑戰(zhàn)，概述了一個結(jié)構(gòu)化的成熟度模型，以幫助企業(yè)將增材制造集成到傳統(tǒng)工作流程中。

通過此工具，企業(yè)可以通過基于西門子數(shù)字化制造卓越框架的成熟度檢查來評估增材制造成熟度，以發(fā)現(xiàn)差距并獲得改進建議。目標是支持從手動到全自動增材制造生產(chǎn)的過渡，同時優(yōu)化流程協(xié)調(diào)。

△從左到右：François Minec（惠普 3D 打印聚合物 3D 打印全球主管）、Martin Back（巴斯夫 Forward AM 董事總經(jīng)理）、Karsten Heuser（西門子數(shù)字工業(yè)增材制造副總裁）、Felix Ewald（DyeMansion 首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人）和 Nikolai Zaepernick（EOS 首席商務(wù)官兼董事總經(jīng)理）。照片來自 DyeMansion。

雖然結(jié)構(gòu)化成熟度模型為增材制造的采用提供了路線圖，但一些公司采取了更直接的方法，重點關(guān)注質(zhì)量保證。零件采購增材制造平臺MakerVerse和ZEISS展示了一系列尺寸、表面和材料特性評估解決方案，使公司能夠系統(tǒng)地評估增材制造零件的可靠性。

通過光學(xué) 3D 掃描、觸覺 CMM、表面粗糙度測量和工業(yè) CT/X 射線檢查，該平臺提供了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法來實現(xiàn)增材制造成熟度，確保打印部件符合認證標準并適合全面生產(chǎn)。