傳感、測量和過程控制
幾乎所有先進制造技術都有一個共通的東西:它們都由處理巨量數據的電腦驅動。正因如此,那些捕捉并記錄數據的東西才如此重要,如監(jiān)測濕度的傳感器、確定位置的GPS跟蹤器、測量材料厚度的卡尺等。這些設備不僅越來越多地用于智能手機的智能化,還使得智能、靈活、可靠、高效的制造技術成為可能。
在一座現代化的工廠里面,傳感器不僅有助于引導日益靈敏的機器,還提供管理整個工廠的運營所需要的信息。產品從誕生到送達都可以跟蹤,某些情況下還可以跟蹤到送達之后。在這個過程中,一旦有問題出現,比如在噴漆室的濕度不適宜噴涂的時候,傳感器就會偵測出來,向機器操作者發(fā)送警報信號,甚至是向工廠管理者的手機發(fā)送警報信號。
材料設計、合成與加工
新機器將需要新材料,新材料將使新式機器的制造成為可能。隨著將材料細分到原子或分子層級、幾乎不需要經過漫長的實驗室步驟就可以進行操縱的進展出現,涂層、復合材料和其他材料的開發(fā)正在加快。借鑒人類基因組計劃(Human Genome Initiative)取得的廣受認可的成功,能源部(Department of Energy)等美國政府機構去年發(fā)起成立了材料基因組計劃(Materials Genome Initiative),其目標是將確定新材料、把新材料推向市場所需要的時間縮短一半。目前這個過程可能需要耗時幾十年,比如鋰離子電池技術是20世紀70年代??松?Exxon)的一名員工首次構想出來的,但一直要到90年代才開始商業(yè)化。這個計劃涉及的部分工作,便是讓該領域內散落在世界各處、兩耳不聞窗外事的研究人員共享創(chuàng)意和創(chuàng)新。
數字制造技術
工程師和設計師使用電腦輔助的建模工具已經有些年頭,不僅用于設計產品,還以數字方式對產品進行檢測、修正、改良,常常省略了更費錢、更費時的實體檢驗過程。云計算和低成本3D掃描儀(現在用iPhone就可以做一次簡單的3D掃描)正在將這些方法從尖端實驗室里搬出來,使之進入主流,讓創(chuàng)業(yè)者能夠用上。Autodesk制作了一套免費的的全功能CAD軟件“123 Design”,汽車制造商一度要用大型計算機才能完成的事情,個人拿這套軟件就可以做了。
可持續(xù)制造
其目標即便不好實現,理解起來也還是很容易的,就是將每一丁點物質、每一焦耳能量最大化地用到生產當中,盡可能地減少浪費。高能效制造是其中的一個重點領域。比如,制造業(yè)工程師常常會說到“無燈”工廠的潛力,這種工廠在黑暗中持續(xù)運轉,不需要加熱或制冷,因為它們基本上都是由機器人或其他機器操作。隨著規(guī)模更小、高度自動化的本地工廠變得更加普遍,再制造和回收或許會變得更加重要,本地供應的材料也會更受重視。
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