傳感、測量和過程控制

　　幾乎所有先進(jìn)制造技術(shù)都有一個共通的東西：它們都由處理巨量數(shù)據(jù)的電腦驅(qū)動。正因如此，那些捕捉并記錄數(shù)據(jù)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(shè)備不僅越來越多地用于智能手機(jī)的智能化，還使得智能、靈活、可靠、高效的制造技術(shù)成為可能。

　　在一座現(xiàn)代化的工廠里面，傳感器不僅有助于引導(dǎo)日益靈敏的機(jī)器，還提供管理整個工廠的運(yùn)營所需要的信息。產(chǎn)品從誕生到送達(dá)都可以跟蹤，某些情況下還可以跟蹤到送達(dá)之后。在這個過程中，一旦有問題出現(xiàn)，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(jī)器操作者發(fā)送警報信號，甚至是向工廠管理者的手機(jī)發(fā)送警報信號。

　　材料設(shè)計、合成與加工

　　新機(jī)器將需要新材料，新材料將使新式機(jī)器的制造成為可能。隨著將材料細(xì)分到原子或分子層級、幾乎不需要經(jīng)過漫長的實驗室步驟就可以進(jìn)行操縱的進(jìn)展出現(xiàn)，涂層、復(fù)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(rèn)可的成功，能源部(Department of Energy)等美國政府機(jī)構(gòu)去年發(fā)起成立了材料基因組計劃(Materials Genome Initiative)，其目標(biāo)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(shù)是20世紀(jì)70年代?？松?Exxon)的一名員工首次構(gòu)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(lǐng)域內(nèi)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(shù)字制造技術(shù)

　　工程師和設(shè)計師使用電腦輔助的建模工具已經(jīng)有些年頭，不僅用于設(shè)計產(chǎn)品，還以數(shù)字方式對產(chǎn)品進(jìn)行檢測、修正、改良，常常省略了更費(fèi)錢、更費(fèi)時的實體檢驗過程。云計算和低成本3D掃描儀（現(xiàn)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(jìn)入主流，讓創(chuàng)業(yè)者能夠用上。Autodesk制作了一套免費(fèi)的的全功能CAD軟件“123 Design”，汽車制造商一度要用大型計算機(jī)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(biāo)即便不好實現(xiàn)，理解起來也還是很容易的，就是將每一丁點(diǎn)物質(zhì)、每一焦耳能量最大化地用到生產(chǎn)當(dāng)中，盡可能地減少浪費(fèi)。高能效制造是其中的一個重點(diǎn)領(lǐng)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(yùn)轉(zhuǎn)，不需要加熱或制冷，因為它們基本上都是由機(jī)器人或其他機(jī)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(yīng)的材料也會更受重視。