尽管每家制造企业情况不同，但它们都实现了关键突破：能够灵活应对客户需求变化、运营环境变动，甚至响应国家紧急需求。
德国农业机械制造企业芬特（Fendt）需要满足消费者对更大、更强劲拖拉机日益增长的需求；汽车制造商丰田在遭遇毁灭性地震和海啸后，重新设计了其供应链；全球疫情则促使英国皇家造币厂转产医用面罩，以保护一线医护人员的生命安全。
这些企业有一个共同目标：可扩展性。如今，制造企业必须做好准备，根据市场波动灵活扩大或缩减产能，以应对突发状况并抓住意外机遇。
可扩展性意味着优化生产流程、高效利用资源，并能按需调整产能，以适应不同工作量。如今，技术进步正颠覆整个产品类别，迫使制造企业不断调整零部件、子系统或产品的生产数量。
以电动汽车需求的迅猛增长及其对汽车行业的影响为例。根据国际能源署 2023 年发布的《全球电动汽车展望》报告，2022 年全球售出的电动汽车超过 1000 万辆。预计 2023 年销量将再增长 35%，达到 1400 万辆，占整体汽车市场的 18%。为应对这一趋势，奥迪、通用汽车和福特汽车等制造企业正在改造工厂，并全面升级生产流程，以组装电动汽车。
然而，在制造过程中实现更高的可扩展性，仍是一项严峻挑战。这就像让一艘战舰学会新的舞步：工人需要掌握新技能，设备必须适应新的输入，而业务流程则要协调所有这些变化。这是一系列复杂挑战，需要周密规划与大量投入。
为应对这些挑战，制造企业正在探索创新方法，力求在控制成本的同时提升可扩展性。相关策略包括投资于员工技能、利用智能制造技术、重新审视现有业务流程，以及将变异性纳入制造流程。请继续阅读，了解制造企业如何提升可扩展性。
投资于高素质劳动力
2023 年，制造企业面临的一大难题，是难以在工厂中找到足够数量且具备合适技能的员工。根据美国国家制造商协会 2023 年第二季度的一项调查，74.4% 的受访者表示，当前制造企业面临的最大挑战是吸引并留住高素质劳动力。为什么？如今在工厂工作，需要掌握各种技术知识，从 3D 打印零件的制作方法，到配置传感器以正确采集数据，再到实现人与机器之间的数据共享。
为此，制造企业正在加大培训投入并建立合作关系。德国汽车制造商奥迪已设立近 5 亿欧元的培训预算，旨在为全球各生产基地的员工做好准备，使其能在 2025 年前生产电动汽车。据《华尔街日报》报道，美国食品制造企业通用磨坊等多家企业正计划聘用退休人员提供帮助。据 Defense One 报道，美国国防导弹制造商雷神公司也采取了类似举措。
只有通过此类承诺，才能建立一支能够推动制造企业可扩展性的劳动力队伍。
英国皇家造币厂在转向生产医疗产品时，也充分依靠其员工力量。在新冠疫情暴发后，该造币厂仅用数天时间便开始大规模生产供英国国家医疗服务体系使用的医用面罩。
威尔士卡迪夫大学制造系统管理讲师 Daniel Eyers 表示：“皇家造币厂通常每年生产数十亿枚硬币，但一夜之间就迅速转型。他们开始生产新冠防护面罩，因为可以充分利用其员工队伍和生产流程的灵活性，彻底改变了运营规模。”
充分利用智能制造技术
产品需求的波动，要求制造企业能够快速调整产量。在智能制造中，工厂操作人员会分析来自设备传感器的数据，并实现生产系统的自动化。从业者还会整合库存、仓库及供应链合作伙伴的数据，以协调物料流动。
智能制造通过降低生产中断风险等方式实现可扩展性。突发变化引发的意外设备故障，可能导致严重的生产延误和产品质量问题。Eyers 表示：“智能工厂系统能够生成洞察，帮助制造企业更清楚地了解整个运营过程中的实际情况。”安装在关键设备和设施上的智能传感器，可实时反馈从制造零件质量到可能影响扩展性的设备故障等各类信息。
然而，并非所有数据都同等重要。Eyers 指出，制造企业必须注意，他们需要关注正确的质量数据，才能从传感器及其他数据生成设备中获取有用的信息。他说：“智能制造的一个风险在于，它提供了过多的数据，却缺乏足够的有效信息。”Eyers 补充道：“各制造运营团队在深入分析数据之前，必须清楚自己究竟在寻找什么。”
重新评估现有业务流程
制造企业还可以通过采用动态生产计划，彻底改造其制造流程，以实现更高的可扩展性。静态产品规划假设生产流程中的各个步骤固定不变；而动态产品规划则认为这些流程会不断变化，包括原材料的接收方式以及产品制造所使用的物理空间等。在制造开始前的规划阶段，如果能考虑到这些意想不到的变化，将有助于提升供应链的灵活性，并使生产流程更加顺畅。
追求可扩展性的动因也各不相同。一些事件（如新冠疫情）迫使企业暂时进行规模调整，而另一些则要求更持久的转变。丰田的警醒来自 2011 年 3 月发生的 9 级大地震。当时，丰田有 45% 的汽车是在日本生产的。当这场致命的地震和海啸导致这家汽车制造企业在日本的工厂关闭近两个月时，公司意识到必须做出改变。其中一项关键决策，就是无论零部件在何处生产，都采用统一标准。
德国法伦达尔 WHU 管理学院教授 Arnd Huchzermeier 表示：“当日本遭遇地震时，丰田意识到必须在全球范围内对产品进行标准化，以便拥有一定的缓冲空间，从而能够在世界其他地区生产零部件。”
路透社当时报道称，为实现这一目标，丰田最初开始在日系汽车制造商之间统一零部件标准，以便通用部件能够在多个地点共享和生产。对于无法在多地生产的特殊零部件，丰田则与供应链下游的供应商合作，建立冗余库存，以备再次发生地震或其他自然灾害时能够迅速调用。
法伦达尔 WHU 管理学院教授 Arnd Huchzermeier 表示：“事实上，随着制造企业寻求将库存分布到全球各地，产品和流程的标准化正变得极为重要。如果墨西哥爆发疫情导致无法生产某种产品，可以在其他地区继续制造。”
丰田案例之所以重要，是因为它凸显了一家以精益生产著称的企业所付出的努力——这种模式旨在减少浪费，同时提高生产效率。许多制造企业依赖精益方法来构建其生产系统。但 Huchzermeier 警告称，尽管精益制造中标准化的工作流程和程序能够降低成本，但也可能“限制制造企业所能提供的产品”，因为它会阻碍企业轻松增加或调整产品线。
帮助制造企业提升适应能力的另一项工具是 3D 打印，也称为增材制造。这项技术借助计算机辅助设计，能够快速生产产品零件或组件，从而提升制造企业的可扩展性。
由于并非所有制造企业都使用 3D 设备来增加内部产能，他们还可以借助供应商网络，在需要零部件时灵活扩大或缩减规模。
Eyers 表示，许多制造企业选择接入具备增材制造能力的全球合作伙伴网络。
他说：“如果我有一台增材制造设备，但已满负荷运行，或者需要额外产能，我可以将这部分需求外包给遍布全球的增材制造设备网络。这些设备具有通用性。我在英国能打印的产品，同样可以在欧洲或美国的设备上完成。通过外包需求，扩大产能就变得非常容易。”
例如，Amnovis 是一家总部位于比利时的增材制造生产与工程公司，利用增材制造技术为其合作伙伴生产高端医疗器械。据《3D 打印产业》杂志报道，医疗设备公司 CairnSurgical 近日与 Amnovis 合作，利用 3D 打印技术开发了一款产品，旨在帮助外科医生在保乳手术中更精准地定位并切除乳腺癌肿瘤。
通过部署数字孪生技术来规划生产并精准识别改进点。
如今，消费者期望所购产品具备一定程度的个性化。但满足这些需求会给装配系统带来巨大压力，并增加对可扩展性的要求。
Huchzermeier 表示：“挑战在于，如果你有大量高度定制化的产品，就必须持续针对不同产品执行不同操作，这对工人要求极高，也可能导致工作负荷出现大幅波动。”
Huchzermeier 指出，数字孪生技术可帮助制造企业快速调整生产规模，实现大规模个性化制造。数字孪生通过构建物理产品、流程或系统的虚拟模型来实现这一目标。通过高度精确地模拟制造过程的各个方面，包括设计、测试和性能，数字孪生技术能够识别出需要增加或减少产量以应对工作负荷激增的环节。同时，数字孪生还能指出生产流程中可优化的领域。例如，制造企业可以对装配线上产品加工顺序进行实验，通过微调为工人创造更轻松的任务流程。
将变量因素纳入制造流程
Huchzermeier 还表示：“除了虚拟模型和 3D 打印设备之外，企业如果不关注工作组织方式，就无法实现可扩展的生产。”
这一经验，是农业机械制造企业芬特公司在面临客户对更大尺寸、更高马力拖拉机需求不断增长时学到的。与许多制造企业一样，芬特过去依赖 固定节拍 或 固定脉冲 的生产方式。在这种模式下，产品组合的任何变化都需要重新调整装配线并修改产品顺序——这是一个复杂的排程过程，制造企业借此根据客户需求来安排采购订单的生产顺序。
然而，这些变通措施往往成本高昂，并可能导致生产延误。为此，芬特决定放弃原有的固定节拍模式，转而在德国马克特奥伯多夫占地 90 万平方米的拖拉机工厂中引入 VarioTakt 系统。
在运筹学与管理科学研究所发布的一份案例研究中，Huchzermeier 描述了芬特的 VarioTakt 方法：产品以不同的节奏而非固定节奏被送入装配线。这不仅使制造企业能够满足客户的个性化需求，还能“基本消除诸如空闲时间和辅助作业等劳动力低效问题”，并降低“生产计划的复杂性——特别是装配线平衡与排序”。
通过采用这种可扩展的制造方法，芬特能够在同一条装配线上组装其全部 10 个产品系列。例如，目前市场上最大的拖拉机之一芬特 1000 Vario，现在与该公司最小的拖拉机在同一装配线上完成组装，尽管两者马力相差高达 738%。
优化现有运营以实现更高的可扩展性，既需要规划，也需要投入。奥迪在 2022 年公布的计划正是如此：改造其全球所有生产基地，并在 2033 年前逐步停止内燃机车型的生产。这家德国豪华汽车制造商选择投资现有工厂，而非新建“生产基地或绿地工厂”来满足生产需求。（此外，还包括对员工进行培训的承诺。）
为确保这家高端制造企业能够更灵活地应对客户需求或生产计划的波动，奥迪将进一步提高其制造流程的灵活性。奥迪生产与物流负责人 Gerd Walker 在一份公司声明中表示：“我们希望优化产品和生产布局，从而为客户带来最佳效益。”为此，例如新款奥迪 Q6 e-tron 将首先在英戈尔施塔特工厂与奥迪 A4 和 A5 共用同一条生产线。随后，电动车型将逐步取代这些产线上的燃油汽车。