IN CHE MODO GLI HUB DI PRODUZIONE DELLA STAMPA 3D POSSONO OTTIMIZZARE LA LOGISTICA DELLA CITTÀ
I ricercatori della Business School dell’Università di Cardiff stanno studiando come gli hub di produzione della stampa 3D potrebbero presto sostituire i sistemi di trasporto multi-livello che molti di noi conoscono in tutto il mondo.
Un sistema multi-livello è basato sulla produzione in outsourcing e fa molto affidamento su livelli di fornitori distribuiti su più centri di distribuzione. Questo è il tipo di sistema su cui si basa gran parte delle strutture di trasporto del mondo, ei ricercatori di Cardiff ritengono che la stampa 3D potrebbe essere solo la tecnologia per scuotere le cose.
Reader in Management Science presso la Cardiff Business School, Emrah Demir, ei suoi colleghi Daniel Eyers, Senior Lecturer in Manufacturing Systems Management, e Yuan Huang, Lecturer in Operations Management, hanno presentato un modello matematico efficiente per indagare vari scenari di produzione di stampa 3D integrata con pianificazione dei trasporti e i potenziali benefici che ciò potrebbe produrre per le aziende di consegna che lottano per superare la difficile logistica cittadina.
“In generale, i problemi di produzione e trasporto vengono risolti separatamente”, hanno spiegato. “In questa ricerca, abbiamo cercato di integrare sia le parti importanti dell’adempimento degli ordini dei clienti che le consegne puntuali, considerando il trasporto e la produzione su base giornaliera e settimanale. Abbiamo proposto un algoritmo semplice ma efficace in grado di risolvere il problema di mantenere elevati tassi di utilizzo della macchina da stampa 3D e utilizzi efficaci dei furgoni.
“IN TAL MODO, FORNIAMO UNO STRUMENTO BASATO SU UN QUADRO DI VALUTAZIONE FACILMENTE RICONFIGURABILE CHE È ADATTO PER LE OPERAZIONI DELLE PMI ED È IN GRADO DI UTILIZZARE DRIVER NON FINANZIARI”.
Negli ultimi anni, la stampa 3D è stata sempre più integrata nei sistemi di trasporto di tutto il mondo per aiutare a semplificare e migliorare le aree del settore dei trasporti, in particolare all’interno della logistica cittadina. La logistica urbana si riferisce alla distribuzione urbana delle merci e alle strategie per migliorarne l’efficienza mitigando la congestione e altri impatti ambientali.
Ad esempio, la Marina degli Stati Uniti ha incorporato la stampa 3D nelle sue operazioni , e in alcuni casi a bordo delle sue navi da guerra militari , per produrre rapidamente pezzi di ricambio e prototipi su richiesta, dimostrando come una risorsa di trasporto possa anche servire come mezzo di produzione reattivo. La stampante 3D Binder Jet OEM ExOne è stata recentemente incaricata di sviluppare una fabbrica di stampa 3D portatile per il Dipartimento della Difesa (DoD) degli Stati Uniti , contenente tutto ciò di cui le forze armate potrebbero aver bisogno per la produzione di pezzi di ricambio sul campo, sia terrestre, aereo o marittimo .
Altrove, il brevetto di Amazon sui camion dotati di stampa 3D ha il potenziale per abilitare hub di produzione mobile per i prodotti di consumo in futuro. Archiviato nel 2015, il brevetto descrive la capacità dei fornitori di servizi di stampa 3D di stampare gli ordini dei clienti su un camion mobile, e all’epoca si prevedeva che gli occhi dell’azienda fossero puntati su un modello di business molto più ampio all’interno di quest’area.
Nel frattempo, il fornitore globale di spedizioni e logistica UPS ha anche investito nella stampa 3D, avendo dotato alcuni dei suoi negozi di stampanti 3D per creare una rete di stampa su richiesta per i produttori negli Stati Uniti. Secondo quanto riferito, UPS stava cercando di “ridefinire la logistica dei pezzi di ricambio e la logistica dei contratti come la conosciamo”, riducendo drasticamente i tempi di consegna ei costi di trasporto.
Altri esempi includono la prova di un’altra società di logistica globale DHL sulla consegna di pacchi utilizzando droni per fornire prodotti medici, la collaborazione del marchio DPD per la consegna di pacchi con lo specialista di robotica Starship per le consegne dell’ultimo miglio e il modello di economia circolare di Rolls-Royce per ridurre l’onere della manutenzione del suo motore a reazione , all’interno del quale vengono distribuiti alcuni componenti stampati in 3D , attraverso un programma di assistenza a vita.
Consegna blu, gialla e bianca di Amazon effettuata in volo. Foto tramite Amazon.
Servizio di consegna con droni di Amazon. Foto tramite Amazon.
Migliorare la distribuzione sanitaria attraverso la stampa 3D e la logistica cittadina
Durante il loro studio, Demir, Eyers e Huang hanno studiato come l’integrazione degli hub di produzione della stampa 3D con la logistica cittadina potrebbe essere applicata alla distribuzione di prodotti sanitari ai clienti situati in ambienti urbani. In particolare, hanno applicato il loro modello matematico alla distribuzione di apparecchi acustici in vari scenari in cui sono state combinate la produzione di stampa 3D e la pianificazione del trasporto.
“Sappiamo che c’è una reale necessità di considerare l’ambiente”, hanno detto. “Molte società di logistica hanno già iniziato a pensare a come reagire a questo. Nel nostro lavoro, mostriamo un possibile approccio complementare in cui è possibile integrare la produzione e la distribuzione locale di dispositivi medici personalizzati urgentemente richiesti. Questo è un caso molto speciale, ma riteniamo che possa essere esteso ad altre aree “.
I ricercatori hanno basato la loro indagine su casi reali all’interno del settore medico e sono giunti alla conclusione che era “perfettamente ragionevole” stabilire questi tipi di strutture logistiche di stampa 3D combinate, identificando molti uffici commerciali già esistenti dotati della competenza tecnica con cui farlo con successo. La ricerca per questo articolo è stata condotta prima della pandemia di Covid-19 e i ricercatori ritengono che i successivi blocchi e interruzioni della catena di approvvigionamento osservati in tutto il mondo da allora abbiano ulteriormente evidenziato i potenziali vantaggi di soluzioni logistiche più localizzate.
“C’è molto appetito dai fornitori di servizi logistici per implementare la stampa 3D”, hanno affermato. “E il nostro lavoro mostra evidenti opportunità commerciali. Ci sono difficoltà tecniche da superare per alcune applicazioni, ma prevediamo che i primi utenti utilizzeranno la nostra proposta in futuro “.
Osservando sia il trasporto che la produzione di apparecchi acustici stampati in 3D su base giornaliera e settimanale, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo modello di ottimizzazione matematica che ha cercato di migliorare l’adempimento degli ordini dei clienti in tandem garantendo consegne puntuali. L’algoritmo ha generato una soluzione che manterrebbe contemporaneamente elevati tassi di utilizzo della stampante 3D e utilizzi efficaci dei furgoni. Usando questo, hanno quindi ideato uno strumento basato su un quadro di valutazione adatto all’uso da parte di piccole e medie imprese per ottimizzare i propri processi di produzione-consegna, che possono essere facilmente riconfigurati in base allo scenario di produzione.
“Ciò che è necessario, tuttavia, è l’enfasi sulla creazione di impianti di produzione e sull’unione di persone e tecnologie”, hanno continuato i ricercatori. “Questa è una vera sfida ed è qualcosa che viene spesso trascurato quando si pensa alla stampa 3D. È importante ricordare che è più della tecnologia. In questo caso, esaminiamo insieme le tecnologie di produzione e il trasporto proponendo un supporto decisionale analitico “.
Mentre Demir ei suoi colleghi si sono concentrati sull’ottimizzazione dei processi di produzione e consegna per gli apparecchi acustici stampati in 3D in questo studio, ritengono che il potenziale per l’integrazione dei centri di produzione della stampa 3D con la logistica cittadina possa essere visto in molti altri settori basati sulla consegna, come la vendita al dettaglio. consegne a domicilio in negozi e supermercati.
“Sappiamo già che i supermercati utilizzano algoritmi di pianificazione per decidere come consegnare le merci ai negozi o alle case”, hanno aggiunto. “Questo darebbe loro una bella opportunità per estendere la loro presenza in altri mercati. Ci siamo concentrati sui trasporti che servono solo strutture mediche, ma è abbastanza convincente che possa essere collaborato con altri rivenditori per condividere la capacità di trasporto. Questo è ottimo per l’efficienza e potenzialmente ha buoni benefici ambientali.
“CI SONO MOLTE OPPORTUNITÀ PER I PRODUTTORI DI AMPLIARE LA LORO OFFERTA O DI INTERAGIRE CON I CLIENTI ATTRAVERSO LA LOGISTICA CITTADINA”.
Ulteriori dettagli sullo studio possono essere trovati nel documento intitolato “Competing through the last mile: Strategic 3D printing in a city logistics context”, pubblicato sulla rivista Computers & Operations Research. Lo studio è coautore di E. Demir, D. Eyers e Y. Huang.
