机械工程师应为社会和国家总体经济发展设计解决方案，为切实提高社会的生活质量做出贡献。今后20年，两个巨大挑战给高峰会议与会者留下了深刻印象：可持续发展和服务人类的工程技术方案。这两个挑战使得大家对2028年的前景获得共识：机械工程将开发工程解决方案，以促进一个更清洁、更健康、更安全和可持续发展的世界。
　　有着10多年工作经历的机械工程师可以证明在他们的职业生涯中世界发生了多么大的变化。今后20年，机械工程肯定还会继续有着惊人的变化。高峰会议的与会者特别关心为2028年培养具有未来所需要的关键知识和能力的机械工程师。他们预期，未来需要工程师处理规模不同的工程系统，适应知识前沿的竞争，发挥合作的优势，协调全球创新，预测全球工程专业的各种特征，为纳米和生物技术准备技术能力以及在家中从事设计。
　　下面将详细叙述面临的每个挑战。

机械工程师面临的最关键挑战之一是为建设一个更清洁、更健康、更安全和可持续发展的世界开发工程解决方案。世界工程组织联合会当选主席Maria Prieto- Laffargue女士认为：“灵活性、复杂性和可持续发展性是关键挑战。工程需成为涵盖系列技能的充满活力的学科。现在世界不再是被意识形态分割，而是按有/无技术分割。新技术正在兴起。”

她在许多场合强调：“我们已经具有对付贫穷和许多环境问题所必须的工具，我们需要的是为特定地区和情况提供更多更好的工程解决方案。”

印度的一家大型锻造设备批量生产企业——印度重型工程公司董事长兼总经理G.K.Pilai先生预测，自然资源的消耗、污染控制、全球变暖、水资源缺乏、人口增长和改善发展中国家的条件将成为整个文明面临的关键挑战。全球石油从最大产量到产量开始下降的峰值点将在今后10年出现，这一预测已得到广泛认可。在今后20年，许多科学家预计气候变化将出现不可逆转的转折点，之后将更加难以实现有效干预。

气候的变化和人们对资源的竞争加剧了世界食品和水资源的缺乏。石油的高价格已经刺激在生物燃料生产方面的大量投资，这又占用了玉米、大豆和甘蔗等食品原料。食品的缺乏和高价格已经引起世界范围的食物骚乱。相同的人群同时还面临着水资源的极度缺乏。世界银行估计，1995年有29个国家遭受供水紧张，而到2025年供水紧张的国家将增加到48个。今后20年，人类用水将增加40%，为了增加食品产量，用水量还要增加17%。

尽管传统的资源供应正在减少，快速发展的国家，特别是中国和印度，对自然资源的需求将增加。中国和印度中产阶层的增长加大了对肉制品和奶制品的需求，而且也增加了生产这些食品所需要的粮食消耗。

全球中产阶层的增长对汽车的需求也日益增长。美国能源部估计，中国和印度在2030年将使全球石油的需求增加40%。⁵伦敦的全球未来和预测组织总裁Rohit Talwar先生特别提到了Tata Nano，这是专门为中国和印度新增中产阶层设计的系列新产品之一。这一产品是一辆完整的轿车，在印度的销售价格大约2500美元。Nano和其他类似的轿车将改变发展中国家的运输，如同T型汽车改变了美国。同时，该汽车虽然有出色的节省燃料的特点，但仍然增加了全球对石油的需求，并且加剧了二氧化碳的排放，造成大气污染。

世界上最贫穷的人们为机械工程提供了很大市场。估计目前有40亿人每天的消费低于2美元。到2030年世界人口将新增20亿，其中95%生活在发展中和不发达国家。如此大量增长的人口将需要食品、清洁水、有效的医疗卫生、能源、教育、保健和便宜的交通。

这个市场不是被可怜的环境受害者占据着，而是充满了有活力、有创造力的企业家和有潜力的用户。帮助这些人获得更好的生活质量意义重大。让这些新增人口享受到世界经济的发展，将会为全体人类创造出更繁荣稳定的世界。⁷但是，正如在讨论可持续发展时谈到的，在保护环境的同时提高不断增长的人口的生活质量将是一个全球性挑战。为这些人服务就要求重新构建工程师专业的教育。目前，工程学院不关注贫困人口的需求，即使其中许多贫困人口生活在工业化国家。然而，随着人口增长，那些得不到足够服务的人们的需求正在增加。教会工程师如何为缺乏服务人群开发当地适用的工程解决办法是可持续发展的关键。例如：无国界工程师组织正在促进可持续发展和向工程师传授面向未来的有价值的技能。

大型和小型系统工程
　　2028年工程师们将面对很多极大或极小两种截然不同的系统工程，这些工程需要工程师在更远程、更大时间跨度下，运用多学科知识协调解决各种问题。系统工程作为新兴领域将整合更多的机械工程知识和实践技能。

美国国家工程院院长Charles Vest先生预见，涵盖微小到宏大系统的技术“在21世纪将有巨大前景”。两个前沿将给工程界带来巨大冲击。第一个前沿是空间越来越小，时间越来越短的技术。这一前沿技术依赖于生物技术、纳米技术和信息技术的发展，要求机械工程师跨越传统的学科界限进行工作。第二个前沿是越来越大、越来越复杂、通常对社会非常重要的系统。该系统处理着世界面临的能源、环境、食品、制造、产品开发、物流和通讯方面的最尖锐的挑战。这两个前沿技术需要工程师具备管理必要的新技术和技能的能力。

今后的机械工程师必须准备好在这两个领域内工作。他们必须能够承担和领导非常复杂的项目，这要求对工程系统有非常全面的认识。雇主将要求工程师善于整合不同的学科、执行越来越复杂的用户和股东的要求、处理多种交叉互动的系统。在开发和管理复杂系统时，他们将非常依赖于模拟和计算机辅助设计。计算机模拟将是一个有价值的工具，可以为复杂系统建模、优化期望结果、减少未预期的后果。
　　例如：波音公司幻影飞机工厂总工程师Mark Burgess在其职业生涯早期就指出，他用了两年时间计算流体动力学（CFD）网格。现在，这些同样的网格可以用工程软件立即生成。Burgess期待20年后出现“即使非专家用户也能使用的高度集成、无缝可靠的系统”。他指出：这种系统具有非常直观的用户界面，也许会让人想起那种设计在程序中的、便利的、能够产生如同Amazon.com客户化的电子商务管理经验。

工程知识和技能对现代社会的竞争至关重要。新的工业化国家更懂得工程的重要性，每年大量增加工程师数量。印度、中国、墨西哥都在增加大学和技术研究所培养的工程师的数量。

中国科学院院长和中国机械工程学会理事长路甬祥在报告中强调了如何通过加强全球技术转化和转让以加速全球的工业化。中国正处在这些变化的前列，北京的中关村开发区（Z-Park）是世界领先的工业园。中关村开发区是许多国家性高科技开发区之一，他们成为技术创新、商务和财政的孵化器。更多工程师加入到全球的劳动力市场，将使该职业更加全球化，更富有竞争性。

所有类型的工程服务公司将在全球范围内竞争工程项目和雇员。他们要求工程师不能只具有技术才能。未来的机械工程师必需具有创造性，善于解决问题，能够对问题进行多学科和系统的理解。未来的工程师将需要终生学习，善于将信息转化为知识和掌握的新技能。

泛美工程院主席Miguel Yadarola指出，在拉丁美洲，如何把工程教育从理论和抽象的知识中走出、体现为真实世界的技能非常重要，但也很困难。Miguel Yadarola认为，随着工程和科学进步推动经济增长和全球化，“工程师日益需要成为高水平的战略思想家和观点形成者”。

美国需要增加他们的开放性和加强其工程师在全球团队中工作的能力。英国石油国际公司负责集团安全和工业卫生的副总裁Deborah Grubbe先生表示：“据估计，只有10%-34%的美国人有护照”。

美国过去曾以其开放性吸引外国学生和工程师，并以此作为它的一个竞争优势。但是，随着很多国家复制了美国的课程，美国现在越来越难吸引优秀的学生和科技人员了。例如，欧盟去年公布了计划，发放欧洲蓝色劳工卡，与美国绿卡相似。

现代工程实践不断拓宽其范围，增加复杂性，使得标准为4年的工程教育课程很紧张。密西根大学名誉校长James Duderstadt教授认为：工程的领域“是靠全球化和以前未参与知识经济的人共同推动的。尽管在中国和印度这样的地区工程技术发展很快，发达国家对工程技术仍然不重视。在美国，政府对工程技术的支持下降得很厉害。”其他来自发达国家的与会者认为，自己国家也存在这种情况。

Duderstadt认为，提高工程的地位和培养世界级工程师的关键是，拓宽工程教育范畴，使其能够与建筑和法律等成熟的专业相媲美。我们在前进中需要建立一种更加关注工程专业本身而不是个体雇主的“行业文化”。这就要求有更加系统的教育方法，更加强调完善工程职业学校的毕业生水平。

   然而，未来还可能会出现另一种情景，工程专业将更加依靠技术员承担大量日常工作，就像医疗专业里的“医生助理”为医生承担许多日常工作一样。
级别更高的机械工程师将投入更多时间解决非常困难的技术任务，管理复杂系统和指导技术员的工作。许多外包工程任务和工程技术人员增加的趋势就说明了这一点。

　　按照CharlesVast的意见，全球化是“工程师未来三个巨大机会源泉之一”。许多人认为全球化将使地点成为无关紧要的因素。如同记者兼作家Thomas Friedman在《世界是平的》一书中表示，全球化“意外地将北京、班加罗尔和贝塞斯达成为近邻”。然而，学习技术和创新方法的人认为地点确实是个问题。技术创新多出自于学术领先的大学和风险投资。
　　与讨论地点相比，更有意义的是讨论全球化如何推动国家和组织既进行竞争又进行合作。全球竞争正在迫使公司在世界范围内寻找经济合作伙伴，以进军自己无法操作的新市场。他们与合作伙伴结成合资公司，与公共和非盈利的组织共担风险，开发昂贵的技术和新的市场。
　　Prieto-Laffargue认为，电讯和信息技术“允许各类信息在全球传送，工程师将处在最佳位置整合各种不同的方法”。高速大批量数据网络已经增加了正规和非正规的合作。维基系统和虚拟世界的开发只会在技术层面上增加这类合作。新型通讯和合作工具将使机械工程师们更好地发掘一个组织或一个网络的参与者们的集体智慧。这种全球性网络开发将增强信息回馈并催生新技术。虚拟原型技术的共享和在个人网络之间运行的模拟技术也将得到提高。工程师将能够在工程开发的早期阶段就重新设计，而避免等到原型制作或者生产阶段再进行耗费巨大的重新设计。

创新是经济发展的驱动力，是解决未来全球挑战的关键。每个国家面临的一个关键挑战是在鼓励创新和推广创新成果应用之间寻找平衡。特别是当更多的创新采用基于开放源代码的方法设计，或复杂技术需要共享和专利使用权时，这种平衡尤为重要。

Vest认为，“当一个公司努力寻求创新时，公开创新是主要趋势”。很多组织已经不再对创新采取层层保密的办法，转而开始建立一种可以与其他公司合作或许可使用的模型。这些公司与他们的供应商甚至用户共同创新产品和服务。

另一变革是出现了开放源代码的创新模式。世界上已经有很多非公司性质的个人为开发开放源代码的软件贡献了数百万的程序语句和数百万小时的人工。大部分人没有金钱动机，他们的产品可以与那些巨型公司的产品竞争。这种模式已经超越软件业，应用到保健、生物技术、制造业和其他行业，取得了不同程度的成功。

很明显，全球知识产权制度必须改变，以使其效率更高、更加有效和公开。一些人估计，知识产权诉讼费用已经占到工业研究和开发全部费用的1/4强。对创新过程中很少涉及知识产权问题的复杂技术，这非常令人沮丧。据商务人士估计，除去化工产品外，超过70%的创新与知识产权制度无关。在技术快速发展的世界，强硬的专利保护不那么重要。拥有复杂技术的公司，不像药品公司那样可以依赖具有长期保存价值的产品。这就使得许多专利保护变得无关紧要，经济上也不合算。
　　围绕知识产权保护还有伦理道德上的争论。直到目前，知识产权道德部分的争论几乎完全集中在医药行业和是否应该给付不起药费的人提供救命药物的问题上。随着遗传工程和生物技术的进步，道德的争论已经开始具有哲学和宗教色彩。生物技术的进步将使企业生产生物机器的权利以及获取重要生物的专利，并从中获利的做法遭到更多质疑。

整个高峰会议都在强调机械工程多样性的重要。一方面，随着劳动力的全球化，机械工程处于多样化浪潮的前沿。另一方面，机械工程还在为缺乏多样化而争斗。

人口的大量移民正在驱使劳动力变得多样化。未来学研究所（IAF）预测，2028年国际移民总数将超过3.8亿，是21世纪初1.75亿国际移民的两倍多，比现在美国和德国的人口总和还多。作为被大量需求的技术职业，工程师已经处于这一趋势的前沿，很多人已经在和持有特殊学生或者工作签证的同事工作了。

然而，这个职业还在努力吸引和保留在美国出生的妇女和少数民族。Deborah Grubbe提供的数据说明，在所有工程职业中，妇女从事机械工程的人数比例最少。在这个行业里，妇女年收入超过5万美元有200%的可能性，而年收入超过10万美元的可能性仅有50%。Deborah Grubbe指出，在项目团队中吸收女性成员能够提高商务机会、竞争力和促进创新。
　　公司需要员工具有多种经验作为市场竞争的一种优势。基于不同文化、性别和地区背景的经验将为企业带来新的视角。这些是企业创新性地应对新商机的竞争优势。有着不同背景的团队能够更好地为创新提供广泛的思路。

Charles Vest说明了一种情况，即技术创新的核心已经从物理和高速通讯转移到生物和环境。生物技术和纳米技术领域的快速发展，成为技术发展的核心。机械工程的许多良机有赖于这两个技术领域的交叉。

早期纳米技术已经被应用在从防污裤子布料的生产到医疗成像设备等诸多领域。生物技术已经为拯救生命的医学和食品作物的开发做出了贡献。无论是纳米技术还是生物技术都已经成功地完成了从基础研究到开发商品和服务的转变。
　　纳米和生物技术有望在今后20多年取得更大进展。纳米技术将被用于生产效率更高、比用煤发电更加便宜的太阳能电池，还被用于将药品精确地放进细胞，以及生产只有邮票大小的存储百万兆字节数据的芯片。生物技术正在发生革命性变革，各种基因将被标准化，并且可以相互置换。这些标准化基因成分将使生物组织的制造变得简单，以用于生产汽车所需的氢燃料、生产治疗疟疾以及排除有毒废物的新药物等。

计算机辅助设计（CAD）、材料学、机器人研究以及纳米技术和生物技术的兴起将很有可能共同改变工程师的工作方式。更快捷的处理器和网络将很快使未来的工程师将产品作为一个系统而不是单个零件来设计。这将拓展工程师的能力，使其无论在什么地方都能够完成更加复杂的设计。

未来学家Rohit Talwar强调，像网络角色扮演游戏“第二人生”中的那个虚拟世界就是转换我们体验真实世界的一种新技术。虚拟世界很快可以变成同事间真实互动的环境。通过结合使用先进的CAD系统，机械工程师能在互动环境中进行合作设计、检测假设、运行模型、进行仿真，并且观察他们的三维创造，如同工程师与其同事们在车间观看轿车制造。
　　基于家庭住所的个体制造将逐步使这些计算机辅助设计成为现实实践。快速成型制造和加工实验室正在改善，其造价也越来越便宜，即将为那些以居家或者教室为办公地、并以发明和制造为乐趣的人群所用。在未来20年内，基于家庭住所的个人制造者，从经济角度上非常吸引人，可供任何有需要的人使用。
　　工程师将能够作为独立的操作者与世界各地的同行们进行协作。他们可以在家里使用先进的CAD系统或者利用虚拟世界与全球的同事们合作进行设计。他们将能够使用基于家庭的制造技术测试他们的许多设计。未来的工程师将有更好的工具发展事业，成为个人发明者、独立企业家，或者成为在世界范围内招纳工程人才的公司的雇员。