本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
我们在美国购买的许多商品并非在此地制造,这种情况已经持续几十年了。如果说 2013 年有什么预示的话,那就是这种情况可能会发生改变,尽管下一代美国制造业将与它的前辈大相径庭,这要归功于依赖信息而非体力的先进技术。
在年初,奥巴马总统在他的 2013 年国情咨文中提到了制造业的复兴,并以 2014 财年 15 亿美元的预算请求来支持这一说法,以帮助美国商务部刺激新的制造业方法的发展。(pdf) 政府已经在 2013 财年承诺投入 10 亿美元,启动国家制造业创新网络,这是一个由多达 15 个遍布全国的制造业研究机构组成的团体。
近年来,美国工业界也开始重振其国内制造业流程,此前长期以来,他们将工作外包给发展中国家更廉价的劳动力。但是,这种复兴是否为时已晚,以至于美国无法与欧洲和亚洲新兴的制造业强国有效竞争?在许多情况下,尽管这些国家向工人支付更高的工资并在新技术上投入更多资金,但仍享有贸易顺差。威廉·邦维利安,麻省理工学院华盛顿办公室主任,在科学杂志周五发表的政策论坛中提出了这个问题和其他几个问题。
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邦维利安指出,一个很大的问题是,自二战和冷战以来,美国的创新主要集中在早期研发上,而牺牲了对原型设计、演示、测试和生产的投资。他说,解决方案可以在许多新技术和制造事物的创新方法中找到。其中一些包括
更好地利用信息技术——包括计算机、射频识别标签和传感器,以提高效率。大数据分析、先进机器人技术、模拟和建模也在这里发挥作用。
开发新材料,在提高产品强度和柔韧性的同时,降低重量和生产成本。这包括通过合成生物学发展新的生物材料。
在纳米尺度上制造,并将纳米特征嵌入产品中,以提高效率和性能。
借助 3D 打印和其他增材制造工艺大规模定制产品。增材制造工艺通过在基材上依次沉积薄层的液态或粉末状金属、聚合物或其他材料,根据计算机文件创建 3D 物体。
利用计算和网络技术的进步,提高产品分销效率。在国内制造产品的一个优势应该是它们更容易且更便宜地交付。
通过节能技术和工艺,降低整个制造过程中的能源需求。
大众科学在我们的2013 年 5 月关于制造业未来的特别报道和随后的关于该主题的网络深度报告中探讨了许多这些问题。我们重点介绍了一种新型机器人,旨在与人类劳动者和谐工作,先进材料,它们改变了制造过程和最终结果,以及将3D 打印机的使用范围扩展到快速原型制作机器之外的努力。
在旧的思维方式中,放置在工厂中的机器人会取代曾经由人类执行的工作。展望未来,公司应该意识到,仍然需要工人来设计、建造和编程机器人——而且人类可以更经济高效地执行某些任务。同样,计算机软件可以简化供应链,减少冗余劳动力,但人们负责编写、测试和实施该软件。
邦维利安同样认为,新的制造业方法是促进美国经济增长的核心稳健投资。使生产速度与传统上对研发的强大投资保持同步所需的工作可能会使美国企业在相当长一段时间内保持忙碌。