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Logistics 采用增材制造工艺对供应链的影响：系统文献综述

已有 181 次阅读 2026-4-9 18:18 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

引言

可持续性理念自17世纪萌芽，经1987年《布伦特兰报告》推动，成为全球关注焦点。其核心为三重底线 (Triple Bottom Line, TBL) 原则：经济、环境与社会可持续性。传统制造 (Traditional Manufacturing, TM) 供应链在这三方面面临诸多挑战，如高成本、长周期、库存压力、碳排放高、劳工保障不足等。增材制造 (Additive Manufacturing, AM) 作为一种颠覆性技术，通过简化供应链结构、实现按需生产、缩短交付周期，为供应链可持续性提供了新路径。本文旨在系统梳理AM对供应链的影响，识别其最佳实践，填补现有研究在TBL维度整合方面的空白，并提出一个涵盖经济、环境、社会三方面的AM供应链实施框架。

材料与方法

本文采用系统性文献综述方法，检索Elsevier、Taylor & Francis、Emerald、IEEE、Springer等数据库，时间范围为2004年至2023年。使用关键词包括“增材制造”、“3D打印”、“供应链”、“可持续性”等，共检索到978篇文献，经过标题、摘要、全文筛选，最终纳入70篇高质量论文进行深入分析。筛选标准包括：研究聚焦于AM对供应链的经济、环境或社会影响；发表于英文期刊；时间符合要求。文献按国家、行业、出版来源、主题进行分类和频次统计，识别出六大类AM最佳实践。

增材制造生产过程中的供应链

本节从多个维度梳理AM对供应链的影响，重点包括：

时间、成本、库存与运营效率：AM显著缩短了交付周期、生产时间和新产品上市时间；降低了运输、仓储、库存持有成本；实现按需生产，减少安全库存和成品库存；优化了供应链结构，提升准时制生产能力。例如，Milad等 (2019) 研究发现，AM在聚合物部件供应链中成本优势明显，尤其适用于小批量、高复杂度产品。

资源、能源、污染与废弃物：AM通过近净成形技术减少材料浪费，降低能耗和碳排放，支持绿色制造。Filipe等 (2017) 研究表明，3D打印可显著降低一次能源供应和CO2排放。AM还能将生产地点靠近消费端，减少运输距离和环境影响。

TBL视角：AM在经济上降低成本，在环境上减少资源消耗和排放，在社会上改善工作条件、支持定制化生产，提升员工和客户的满意度。本文首次将TBL三维度系统整合，识别出AM在供应链中的综合价值。

文献计量分析结果

地域分布：61%的文献来自欧洲 (如英国、荷兰、意大利)，21%来自北美 (以美国为主)，亚洲占10%，南美和澳大利亚较少，非洲几乎没有相关研究。这表明AM供应链研究在发展中国家严重不足。

出版趋势：2016至2021年为研究高峰期，主要出版商为Taylor & Francis (23%)、Elsevier (22%)、Emerald (20%)。

行业分布：研究集中于医疗、航空、汽车等行业 (合计约30%)，而建筑、时尚 (尤其是制鞋) 行业研究较少，存在明显空白。

AM最佳实践分类：根据文献频次，将AM对供应链的影响归纳为六大类：

成本相关：运输成本 (18%)、生产成本 (12%)、仓储与生命周期成本 (10%) 最常被提及。

图1.(a) 与时间相关的因素；(b) 与成本相关的因素。

时间相关：累计交付周期 (52%) 最受关注，其次是交付时间 (15%)。

库存相关：安全库存 (39%)、库存水平 (26%) 影响显著。

图2.(a) 与库存相关的因素；以及 (b) 市场营销 (灵活性) 和制造相关因素。

制造与柔性相关：提升定制化能力、快速响应客户需求、减少换模与工装需求。

图3. (a) 能源和废弃物相关因素；(b) 与企业绩效相关的因素。

能源与环境相关：废弃物减少 (43%)、生命周期能耗降低 (36%) 最突出。

供应链效率与企业绩效：提升供应链效率 (46%)、企业绩效与可持续性 (18%) 为主要影响。

讨论与未来研究方向

本文系统梳理了AM在供应链中的多维影响，验证了其在降低成本、缩短时间、提升柔性、改善环境绩效等方面的显著优势。研究还发现，AM有助于简化供应链结构、增强企业对市场变化的响应能力。

然而，现有研究仍存在以下不足：

缺乏在发展中国家 (如非洲、南美) 的实证研究；

对建筑、时尚等行业的关注不足；

缺乏量化AM实践与供应链绩效之间关系的模型；

缺乏对AM技术本身局限 (如质量控制、材料性能、缺陷率) 在供应链中影响的深入分析。

为此，本文提出一个概念框架 (见图8)，涵盖六大类AM最佳实践，供研究者与企业在实际应用中识别和优先排序关键因素。

未来研究方向建议：

开展量化研究，分析AM实践与供应链绩效之间的关系强度；

深入探讨AM在不同行业中的适用性与差异化影响；

在发展中国家开展实证研究，填补区域空白；

识别影响AM供应链效益的关键变量；

探索AM在质量、标准化、技术成熟度等方面的局限性及其对供应链的影响。

结论

本文系统综述了AM对供应链的影响，涵盖经济、环境与社会三个维度，识别并分类了六大类最佳实践。研究发现，AM在缩短交付周期、降低运输与库存成本、提升柔性、减少废弃物和碳排放等方面具有显著优势。研究还揭示了地域和行业研究的不平衡，指出发展中国家和某些制造业领域的研究空白。基于此，本文提出一个AM供应链实施框架，为后续研究和实践提供参考。尽管AM在推动供应链转型中展现出巨大潜力，但其在质量控制、技术成熟度等方面的局限仍需进一步研究。未来工作将继续聚焦这些问题，推动AM在供应链中的更广泛应用。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2625300

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投稿截止日期：2027年1月15日

了解特刊详情：https://www.mdpi.com/journal/logistics/special_issues/6ZC60FD272