美国提出未来20年制造业面临的挑战与对策

美国提出未来20年制造业面临的挑战与对策

美国国家研究委员会下属的“制造与工程设计局”建立了一个“展望制造业委员会”，该委员会通过召开研讨会和国际制造业专家调查等方法进行了大量研究工作，最近提出未来20年制造业面临的挑战与对策报告：

1 未来20年制造业面临六个重大挑战

·实现所有操作的并行性；

·集成人力与技术资源以加强劳动力的业绩和满意度；

·将从大范围内不同来源搜集到的信息瞬时转化为能做出决策的有用知识；

·把生产的废弃物和产品对环境的影响降低到接近零的程度；

·根据需求变化和机遇能迅速地重构制造企业；

·开发创新型制造工艺和产品，重点放在缩小其尺寸上。

2 确定迎接重大挑战的十项战略性关键技术

·可随时重构的自适应集成设备、集成工艺和集成系统；

·使废弃物与能耗减至最小程度的制造工艺；

·设计制造新材料与新元件的创新工艺；

·用于制造业的生物技术；

·适于所有制造业务的系统集成、建模和仿真技术；

·将信息转化为有效决策的知识和技术；

·满足广泛需求的产品和工艺设计方法；

·强化的人机界面；

·智能协作式系统软件；

·迅速传播知识的教育培训方法。

3 提出四个重要研究结论

·许多研究领域都是横向研究领域，即它们用于多个优先技术领域，其中自适应和可重构制造系统、信息通信技术、建模与仿真等三个技术领域特别重要，因为它们是许多领域里制造能力的关键所在。

·两项重要的突破性技术，即亚微来制造以及企业的建模与仿真将加速迎接重大挑战的进展。

·将已取得的重大研究成果用于制造业，在《下一代制造业》研究报告中提出了一些研究成果，如建模和评估的分析工具；为制造业获取和利用知识的处理技术；智能工艺和敏捷制造系统等。

·制造业是多学科的，涉及错综复杂的人、系统、工艺和设备，最有效地研究也将是多学科的，是以有关制造业战略、规划和运作的知识为基础的。

4 对今后研究工作提出六点建议

委员会基于总体结论提出了在优先技术领域里实施研究开发计划的六点建议：

①设立一个多学科研究开发项目，该项目强调机构内部和机构之间的多调研员联合体。在解决重大挑战时，一些重要学科的研究团体之间需要建立联系，其中包括工程学、数学、物理学、化学、经济学、管理科学、计算机科学、哲学、生物学、生理学、认知科学和人类学的所有分支。

②制造业长期研究的重点是迎接重大挑战的优先技术领域的开发能力。

③长期研究要优先考虑把横向技术（即能解决一个以上重大挑战的技术）作为重点。自适应和可重构的制造系统、信息通信技术、建模和仿真是解决若干重大挑战的三个主要研究领域。

④开展以突破性技术为重点的基础研究。突破性技术创新的亚微米制造工艺、企业建模和仿真。基础研究的重点是为开发一个生产工艺和系统打下科学基础，这些工艺和系统将支持新一代的创新产品。

⑤跟踪能从制造业外部吸引大量投资的技术的开发与研究。必要时，须进行将这些技术应用于制造业的研究开发工作。一些可应用的技术有：

通过制造业专业研究开发可在协作系统和模型中采用的信息技术。上述研究开发活动的重点是改进人们（无论是个人和团组）的决策方法；核心技术包括材料科学、节能技术和环保技术。

⑥产业界和政府应当重视优先技术领域里的跨学科研究开发。一些长期的关键思路如下：

·了解人类心理学和社会科学对制造工艺的设计、规划和运营以及决策过程的影响；

·管理和利用信息以便在众多候选方案中做出明智的决策；

·为生产种类繁多的定做产品而迅速调整和重新配置制造工艺；

·为与其它机构组成复杂的联盟而高速重新配置制造类企业；

·开发并行工程工具，这些工具将促进整个企业跨学科地参与产品的概念化、设计和生产过程，有利于缩短上市时间和提高产品质量；

·开发基于学习理论、认知科学和语言科学的教育培训技术，以便强化交互式远程学习；

·优化利用人类智慧以完善新技术的应用与实施；

·了解新技术对制造业的劳动力、工作环境和周边社区的影响；

·开发商务和工程工具，它们对于技能、教育、地位、语言和文化的差异是透明的，可以不受国界和机构边界的限制。