机械工程未来二十年发展预测

美国机械工程师学会（ASME）

美国未来学研究所（IAF）

（中国机械工程学会2008年6月翻译）

表面工程学会摘录

0前  言

美国机械工程师学会ASME于2008年4月16日—18日在华盛顿召开“全球械工程之未来峰会”。有120名工程和科学的领导者参与本会，探讨未来机械工程的转变并勾画出这个专业的前景。ASME和未来学研究所（IAF）为本次峰会讨论的内容提供了一些框架性的建议。

从现在到2028年，机械工程专业的最大挑战和最大贡献是什么？若要决胜2028，需要需要什么关键的知识和能力？这两个问题基本涵盖了械工程未来可能出现的转变。在这次峰会中，各位与会的领导者认真审视这些转变，并从中发现推动机械工程专业进步的关键因素。

IAF还和ASME专门成立了工作团队，对ASME的会员进行械工程的未来问卷调查。这份报告罗列了9种引发转变的驱动力，他们与未来20年社会将面临的许多重大挑战息息相关。结果表明问卷中所列机械工程的转变基本得到会员们的认同。通过研究这份报告。我们将会发现这些转变的驱动力基本构建出机械工程的未来。

1可持续发展

高速发展的经济加剧了全球环境压力，并且使能源、水以及其他高需求资源的争夺趋于白热化。为了保证经济可持续发展，机械工程需要开发出新的技术和技能。

体现这种趋动力的主要发展趋势是：

● 中国、印度或其他新兴市场的大规模工业化

● 为满足消费者需求而对各类能源产生的强烈兴趣

● 全球气候的变化和石油产量峰值的降低

● 可遇见的水资源短缺，生物多样性降低以及自然资源匮乏

● 在困难或脆弱的环境中寻求资源的压力

现在很多新兴国家，特别是中国和印度，在传统的能源提供能力降低的同时需求却不断增加。根据美国能源部预测，在2030年之前，这两个国家将会推动全球石油需求增长超过40%。

   当前替代能源只能满足一小部分的世界能源需求。那些能够获得丰富并可持续能源需求的工程，例如地热、潮汐发电、氢能发电、风能发电、太阳能发电将成为21世纪上半叶重要的工程。同时无论是在汽车生产上还是在制造业系统中，能效问题都将是最重要的。

   与之对应的是，很多人认为在2028年之前很多国家将耗费大量资源以减轻全球气候变化带来的威胁。很多科学家预计，在未来20年，气候变化将达到一个不可逆转的临界点，一旦通过这个临界点，我们将很难有效改变气候变化的趋势。

   气候变化和日趋激烈的能源竞争加剧了全球水危机。在海牙举办的世界水资源论坛上，21世纪全球水资源委员会做的报告指出，世界水资源前景暗淡。报告估计未来20年人类用水量将增加40%，而我们需要灌溉田地的水量将比我们拥有的多17%。

    U 对工程的影响

   参加调查的ASME会员中有3/4的人认为，工程师对于减轻气候变化至关重要。创新对于像中国和印度这样的新兴经济地区可能尤为重要，因为在发展的初级阶段创新有助于降低设备更新费用。从中期来看，对建筑物的节能型温度控制系统的需求可能大大增加。机械工程师可运用传统热力学的知识进行技术创新，制造出既能有效利用自然通风又可以进行机械制冷的装置。一些人呼吁工程专业在全球应对环境挑战的斗争中应该更主动一些。“地球系统工程”这个新兴学科就提倡采取积极的工程针对复杂环境系统管理办法来减轻气候变化的影响。尽管很多反对者认为我们对全球环境系统知之甚少而不赞成我们主动的干涉措施，一旦未来几十年内出现灾难性情况，这种方法仍可能被采纳。

2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，运用科学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。

   下面列出了一些对系统工程发展有利的因素：

● 生物技术、纳米技术以及信息技术与机械工程的融合

● 全球范围内不断增加的大型复杂工程和建筑项目

● 对系统工程的最优结果和风险控制的需求

   未来20年极大或者极小规模系统工程将越来越多，而很多工程师将从事这些工作。他们需要把工程学与生物、纳米以及信息技术相结合。因为以往只在实验室中使用微小机器应用到制造，制药以及其他工业领域了。

   机械工程师还会在一些极大项目的跨学科团队中工作，这些项目必须与全球市场、各个国家社会情况以及生态体系协调发展。在这种全球动荡的时代，设计并保护好关键国家的基础生态体系非常重要。新兴的地球科学工程希望利用一些“小技术”研究甚至干涉一些大的地球生态体系。

多规模工程（multi-scale Engineering）将会融合很多系统工程的实践方法。工程师们将能熟练地把不同科学知识，客户及利益相关者的需求以及各个相互作用的系统整合到一起。这样的工程系统对工程师的设计能力提出了前所未有的挑战，因为工程师在多规模的基础上尽量优化结果的同时还要控制不可预知的风险的发生。他们将以项目领导者的身份把那些工程基本元素和子系统整合出高效解决方案。

任何高度复杂的系统工程的运作都是难以预测的，这就使我们越来越重视工程师职业道德的问题。有时候工程师不得不在科学尚无法判断的那些极大或极小系统工程如何运作的情况下进行设计。

U对工程的影响

尽管很多机械工程教育者认为系统工程非常重要，却很少有机械工程类本科院校对课程进行改革。那些传统的课程只教授简单工程。为了能在那种跨学科的、国际化的项目团队中工作，工程师们还需要更多的社交知识。

随着系统工程的不断出现，关于系统工程的教育、技术和标准也将越来越受到人们重视。针对系统工程设置的教育课程将帮助学生建立起理解并处理复杂工程的知识体系。未来20年模拟技术将会设计出复杂系统工程的模型。标准的制定是一个专业成熟的表现，它为这个专业的发展提供了框架。

3知识竞争优势

知识竞争优势：在2028年，个人和组织学习、创新以及接受并适应的能力将推动经济进步。为满足受教育者对于技术、管理、创新以及解决问题的能力和知识需求，机械工程教育结构将被重新调整。

   下面列举了一些推动知识竞争优势的因素：

● 世界范围内对优秀工程师的争夺

● 发展中国家工程教育的发展

● 技术和其他领域变化速度的加快

● 工程师掌握非技术知识的需求

   工程技术知识对一个现代国家保持竞争力非常重要。发达国家因为其一流科研院校拥有大量科技人才而收益匪浅。而那些新工业化的国家正在努力建设自己的一流大学和实验室，以求获得更多的本土人才从而推动经济发展。

   那些新工业化国家每年的工科毕业生数量正在激增。印度、中国以及墨西哥的情况都是如此。世界各地的大学也在全球范围内争取优秀的工科生源。很多国家都效仿美国，通过颁发类似HBI和JI的签证以吸引工程人才。这种全球性的人才竞争确实给美国和其他发达国家带来了好处，但它同样造成了一些发展中国家人才流失。

   创造和交流知识的能力是个人和公司竞争力的关键。那些以技术先进闻名的工程公司和研究机构不但要更新知识，还要保证公司新老员工和各个团队间共享这些知识。

   工程师个人必须不断地学习才能保持自己在知识社会中的竞争力。无论是技术还是商业模式都在飞速的发生着变化，工程师必须不断提高自己以适应这些变化。

未来的工程师不仅仅要具备丰富技术，还要具备很多技术以外的管理技巧。他们必须具有创造力，以及系统地并且是跨学科地理解问题的能力。未来的工程师将终身学习，以便不断将信息转化为知识并掌握新技术。

   U对工程的影响

发展中国家正在不断培养自己的工程人才，但是国家之间的教育标准却不尽相同。虽然大家希望在全球范围内建立统一的工程教育体系，但这是非常困难。未来各个国家可能愿意逐渐协调统一工程教育体系。

随着现代工程的广度和复杂程度的提高，以往的标准4年工程教育显得非常紧张。在ASME2008年的调查中，有3/4的参与者认为自己需要从机械工程以外的领域获得知识。本科和研究生教育都需要增加一些额外的课程。同时为了培养学生今后创造能力和解决问题的能力，工程教育还需要为一些基本能力教育挤出空间。

与其他专业人员一样，为了能在全球激烈竟争中获得一席之地，工程师将不得不接受更多的教育内容以扩展自己的知识范畴。像其他教育程度很高的职业一样，也许工程师的进入门槛也要提高到研究生了。

然而这可能会造成另一种情况的出现。那就是工程师将更加依赖技术员来完成一些日常技术任务，而具有高学历的机械工程师将花更多的时间来处理一些技术上的难点，管理一些复杂的系统以及指导技术员的工作。这一发展趋势可以从现在越来越多的工程外包以及工程技术人员数量增加上反映出来。

4合作优势

2028年在行业中占优势的将是那些善于合作的组织，21世纪将被定义为市场竞争与合作并存的世纪。

   到2028年，一个行业各方面的运行使得企业间在研究、开发、生产、营销以及分配等领域的协作与日俱增。工业企业间的合作不仅是纵向和横向的，同时也分布在专业人士与不知名的企业间的创新性联盟中。以下是促进合作的主要驱动力：

● 向国外竞争对手开放市场将使竞争日趋激烈

● 技术日趋复杂，一个单独的组织无法轻易地获取和保持必要的核心能力

● 制造产品与淘汰产品的速度日渐加快

● 信息与通讯技术的持续发展将减少协作成本

   全球竞争迫使各企业寻求经济伙伴，从而在自己无法应付的新市场中获取优势。他们与公共的非赢利性组织建立合资企业和合作伙伴关系，分享从而降低开发昂贵技术与新业务模式所带来的风险。

   在面临更多竞争对手更动荡市场的情况下，公司通过合作来保持竞争力。国际市场正在快速成长，到2028年，随着贸易壁垒的逐渐消除，国际市场与国内市场的区别将逐渐减少。这个新市场只会变得更富竞争力。

   技术的日益复杂对核心能力提出了更高要求。一家飞机研发机构必须整合各种不同领域（工程学、航空学、材料学、化学、经济学和通讯学等等）的知识。其中每一门学科也都变得日益复杂，迫使各公司去拓展更宽广的能力。一些闭门自守的公司会发现与其他公司合作将加快产品与服务的产业化，并且在产品被淘汰之前获取利润。

   技术在不断复杂化，在提高核心能力成本的同时，技术的不断进步也在降低合作成本。高速度、大型数据网催生了松散和正式的合作。维机系统（网上共同协作的超文本系统）以及虚拟世界的发展只会促进这些合作。

   U对工程的影响

   机械工程实践已经开始感觉到协作所带来的影响。工业巨头比如通用汽车公司和通用电气已经开展了不同的企业协作，来共但风险、分享获取核心能力的途径。未来的工程师将与他们专业之外的组织和个人进行合作来获取核心能力。

   在未来的20年中，机械工程师将面临的一个更为深刻的变化是协作技术比如更多使用维机系统以及虚拟世界。受到开放源代码软件的启发的维机系统将允许工程师获取一个组织或者利益相关方的合作网络的集体智慧。这种技术的关键好处是他在工程开发的过程中，允许广大同行对问题发表评论、集思广益，有助于在昂贵的产品原型设计和产生之前获得反馈并重新设计产品，降低生产成本。

5纳米生物的未来

纳米技术和生物技术是未来的20年内技术发展的主流。到2028年纳米技术和生物技术将应用到各个领域，从而影响人们的日常生活。未来的工程师将利用这些技术解决医药、能源、水资源管理、航空、农业以及环境管理等领域的紧迫问题。

   推动纳米技术和生物技术处于前沿的主要驱动力有：

● 有关纳米技术和生物技术的研究和风险投资基金

● 纳米技术和生物技术从基础研究阶段到产品开发与商业应用的转变

● 针对纳米技术和生物技术的更高标准与更好方法

● 政策制订者正认识到纳米技术和生物技术解决关键性问题的巨大潜力

   美国与印度等国家的政府及私人机构已经投入上十亿美圆用于纳米技术的研究开发。政府与风险资本家也还继续为生物技术投资。纳米技术和生物技术都成功地实现了从基础研究到产品开发与服务的转变。

   纳米技术是当今最新与最激动人心的研究领域之一，它正成为一系列其他技术交汇的重要平台技术。纳米技术的早期应用包括裤子上平常的防渍纳米织物，以及振奋人心的医学影像新物质。同时纳米技术对新一代加工机械、新材料以及新涂料的开发变得至关重要。

   纳米技术的更进一步发展将为工程师研发的新产品提供大量新材料、加工技术以及新涂料。例如碳纳米管将会极大地增强材料刚性并减轻材料重量。以碳纳米管为材料的产品重量是以钢为材料的产品重量的1/6，但是前者的刚性是后者的500倍。碳纳米管是绝佳的导电体，是很好的导热材料，其将来在制造更轻的汽车、更便捷的电视、以及太空梯的应用前景是无可限量的。纳米技术在其他领域的应用也同样惊人。借助纳米技术，人类可以发明更高效的太阳能电池，发电比用煤便宜，也可以把药物精确地放到细胞上，同时还可以生产只有邮票大小的存储万亿字节数据的芯片。

   纳米技术已经在挽救生命的制药领域和粮食种植领域发挥作用，但这只是一个开端。在过去10多年的发展中纳米技术始终处在一个早期形成阶段。麻省理工大学资深研究科学家Tom Knight喜欢拿今天细胞生物学与1864年的机械工程做比较，当时的美国还没有采用统一的螺丝和螺栓尺寸标准。正是后来螺丝和螺栓的尺寸有了统一标准，才使得那些简单、可互换的装置慢慢发展，变复杂起来。

   如同合成生物学作为一门独特的学科出现一样，生物技术也面临着同样的发展。Knight和他的同事们正研制着上百种不同的、可互换的、他们称之为“生物零件”的基因零部件，目标是创造出所需的因素来开发复杂的合成有机体，以用来生产汽车所需的氢燃料，治疗疟疾、清除有毒废物的新药物。

未来的生物技术将使有机体与生产过程的各个层面息息相关。正是基于此，纳米技术和生物技术才走到一起，创造纳米生物的未来。生物可以被利用来制造未来材料，包括纳米微粒的基本要素。用微生物制造的纳米管已经开始运用此技术。在未来，生物机器将被应用到材料开发、能源生产、环境清洁等工业流程中，前途也是无可限量的。

   这两项技术都有技术风险，要合理地考虑生物技术与纳米技术对健康和环境的长远影响。然而为了人类的福祉，全社会必须携起手来，把风险降到最低，把利益增至最大。

   U对工程的意义

   机械工程在生物技术和纳米技术方面的进展意义是很广泛的。这两项技术将成为未来20年里工程教育的核心课程之一。机械工程师通过使用新知识与工具来解决最迫切的问题，比如开发可更新的新能源、寻求可持续性发展的新途径以及应对水资源极度短缺等等。有两个机械工程领域会特别受到纳米技术与生物技术的影响，他们是材料学和环境可持续性研究。

随着纳米材料的新发展，材料学科正经历着巨大的变化。纳米管生产成本的下降将使得纳米管更多地应用到机械工程师的制造实践中，其较强的刚性与较轻的重量为各种结构、机械、装置与生产工艺带来了巨大的效益。

使用生物技术方法可以生产许多这样的新材料。生物机器很有可能成为生产新材料的最便宜的方式，机械工程师必须具备一定的能力才能使用它们。根据2008年我们对ASME会员的一项调查，1/4以上的受调查者认为在未来20年里，纳米技术将被应用到他们从事的绝大部分项目，25%的受调查者认为他们的工作将使用到生物技术。

在环境可持续发展领域，纳米技术将有助于生产高效能与更节约成本的太阳能、氢燃料电池、电池与风能等。生物技术将应用到生物燃料与氢燃料的生产中，同时也会在工业中应用，来清除工业生产过程中所产生的污染物。

6规范创新

在2028年，全球经济下的创新仍然是一个复杂命题。在全球背景下，从根本上动摇知识产权保护制度及其他法规是不可能的。然而随着越来越多的复杂技术需要更多的合作与专利分享，将会产生更多的变化，为创新者和那些把创新进行商业化应用的人们带来更多的合理益处。

创新正在日益成为许多国家和公司竞争优势的重要组成部分。创新同时也是经济成长的驱动力以及解决全球未来所面临的挑战的关键因素。知识产权是一个有争议的话题，因为一方面它产生危害社会的垄断利益，另一方面它又激励创新，对社会有帮助。因此任何国内或者国际机制对知识产权的管理都会导致严重分歧，同时也对未来非常重要。

以下一些因素是导致呼吁改革知识产权制度的驱动力：

● 专利诉讼成本的提高

● 技术发展的加速

● 开源创新模式带来的混乱和困惑

● 与某些知识产权相关的道德问题

据估算，知识产权诉讼占据了工业研究与开发四分之一以上的基金，这尤其打击了那些在创新过程中很少依赖知识产权法的复杂技术。根据对商业机构的估算，除了化学工业，有70%以上的产业的创新是根本不需要知识产权制度就能做到的。一些强势专利在技术快速更新换代的环境下变得无足轻重。复杂的技术公司并不像制药公司那样可以依赖它们储藏期很长的产品来得以生存。这就使得许多专利保护变得无关紧要，也不经济。

除了诉讼成本对研发基金造成的吞噬危险，知识产权诉讼还从其他方面对创新造成危害。众多企业可以搭建知识产权壁垒，拒绝他顾，籍此有效地把创新推延到复杂技术的层面。这种侵犯专利的持续威胁使企业寻求解决争端的另外一种方式，从而提高了专利联盟的重要性。为了保证企业能够从各种不同专利所覆盖的技术创新中获益，企业基于专利联盟形成合作伙伴关系，各合作伙伴对所有专利进行共享。专利联盟是对知识产权制度诉讼本质的明确对抗，但同时也加强了企业间合作的全球趋势。

创新的资源开放模式甚至更有效地打破了只有强势的知识产权才能激励创新的说法。Linux操作系统与Firefox网络浏览器也许是最成功的两个开源软件产品。公司结构之外的许多个人已经为此贡献了巨大的人力和物力。在没有任何金钱利益驱动的情况下，他们生产出了能够与其他企业巨头成功竞争的产品。另外一个著名开源项目维基百科是历史上有争议的最成功的百科全书，内容很准确，但是其成千上万撰稿者丁点收入都没有。

创新的资源开放模式确实有局限性（产品使用者必须在可以承受成本的情况下检测与修改产品），但是这些限制正在扩大。开源汽车已经非常失败，但是随着制造业的分散，情况很有可能会改变。要协调好上千名软件开发者，知识产权制度就经受到挑战了目前存在的上百家而不是十家汽车制造商也证明了该制度不完善。

   最后关于知识产权的道德辩论只可能被激化。直到最近，知识产权的辩论的道德范畴几乎完全集中在制药领域以及拒绝向没有购买能力的人群提供药品的问题上。但是随着基因工程以及生物技术的进步，道德辩论开始显示出更多哲学和宗教的意味。随着生物技术的发展，会产生更多的问题，质询企业生产物机器的权利，以及获取重要生物的专利并从中获利的做法。政府如何决策来规范化学产业或者农业以及制造业的此类问题很重要。

U对工程的意义

从事复杂技术工作的工程企业经常需要接触到复杂的专利网络，因此必须十分警惕那些费钱的专利侵犯行为。某些专利改革可以降低专利被侵犯的风险，但在短时间内任何基础性的专利改革由于美国对制药市场（该产业主要从当前的专利制度中获利）的支配而变得似乎不可能。而且，由于技术与全球市场的变化而日益增多的协作也会产生合作企业对专利所有权的纷争，这些都是需要慎重处理的问题。

创新的资源开放模式同时也会对当前处于设计阶段的机械工程产生影响。机械工程师可以在线向广大同行展示自己设计的产品。在不久的将来，创新的资源开放模式对工程企业以及在家中进行制造的自由职业者更有利。而这些新情况会对知识产权产生什么影响尚未清楚。

   最后，随着生物技术在制造业/工业部门的应用，将会有更多的工程企业反对专利的道德意义。这些都是在关注当前的道德辩论背景下需要谨慎解决的问题。

7工程的多样性

2028年对新技术的需求将使那些具有熟练技能、善于创新的机械工程师在全球范围内变得炙热可手，未来顾主们将聘用那些有着独特背景与丰富经历的雇员，这些人能够在多元文化中成功地发挥最大潜能。

    以下趋势将影响机械工程成为一个更多样化的专业：

●  全球商务机会的出现

●  夺取日益细化的市场竞争

●  大量人口全球范围的迁徙与流动

●  在全球需求下技能人才的持续短缺

工作地点的日益全球化促使组织内产生更大的多样化。事实上正如《纽约时报》的政治评论员Thomas L.Friedman在其书籍《世界是和平的》中所指出的，一个多样化新对话框正在形成。Friedman把世界形容成一个由全球网络组成的扁平体，能够为分享知识与工作的多种形式提供平台，不分时间、距离、地理位置甚至语言。因此需要我们有更多的对策来迎接与应对“更平整的世界”所带来的机会。

人口的大量流动也使得世界范围内的劳动力变得多样化。根据未来学研究所的预测，到2028年将有3亿8千万国际流动人口，是本世纪初1亿7千5百万的两倍多，人数远超美国和德国的人口总和。

过去许多国际公司因为其操各种语言（英语、西班牙语、印地语和汉语）的全球劳动力而感到茫然不知所措。而今随着更多的组织冲进全球经济，他们就能够根据新文化和商业秩序，更灵活地制定适应上百个国家、语言、和宗教的多样化政策和做法。企业安排了更多的跨边境的工作团队分布到各大洲，并且雄心勃勃地从上海到里约热内卢招聘了不同文化背景的人才。

基于文化、性别与地区的经历能够带来新的前景。这些竞争实力有利于创新性地应对不断涌现的新机遇。有着不同文化背景的团队能够更好地产生创新所需要的思想。在将来全球多元化管理所需要的跨文化技能对全球业务模式的成功运行有重要影响。而优化、更多样化所带来的益处将需要更好的管理技能。

U对工程师的影响

   工程越来越全球化的趋势已不可避免。2004年在美国有46%的工程硕士学位和57%的博士学位是授予给外国学生的。重视知识竞争力的国家都会重视培养更多的公民成为工程师与科学家。

   一些国家在许多领域包括工程领域里出现了技能工人的短缺，因为老龄人口在增加，而选择学习工程的年轻人变少了。公司越来越依赖创新与客户服务，与低成本的商品供应者的竞争。因此顾主们争相吸引世界一流人才。ASME2008年的调查显示，3/4的反馈者认为将来的工程人员会更多样化，性别比例也越来越平衡。

   企业毫无疑问地在国际领域推动文化多元性，但是要达到性别的平衡却是一个比较大的挑战。在美国工程院校，受长期聘用的女性人数只占总教工数的10%，全球范围内的比例更小。而这些数据并不是标准的。中国的国际新闻就报道说目前该国家有1/3的工程师是女性。很多行业都存在性别比例的不平衡，机械工程行业也应该努力改善这一情况。

8在家设计

到2028年，计算机辅助设计、材料学、机器人技术以及纳米技术和生物技术的进步将使得产品的设计与创造民主化。工程师们将能够为本地问题设计解决方案。个体工程师将更自由地使用本地的材料与劳动力来生产产品，为工程企业家创造复兴。在这种情形下，将会有越来越多的工程师在家办公，导致大型工程公司的结构更松散，并出现更多的个体工程企业家，而工程劳动力也会随着发生变化。

随着世界上许多发明者拥有设计、创造和开发所需的工具，工程创新的过程也将民主化。对在家中搞设计的技术进步与大环境包括：

●  计算机辅助设计与低成本成型与制造技术的进步

●  以合作为导向的更好的信息与沟通技术

●  更有竞争力的工作环境，更高的交通运输成本与对更高质量生活的需求

   未来的计算机辅助设计（CAD）系统对工程设计有着深远影响。40年前开发的CAD已经改变了工程师们的工作方式。更快捷的加工速度以及网络速度将使得未来的工程师设计一套系统的产品而不是单独的部件。这将扩展工程师的能力，随时完成更多、更复杂的设计。

   虚拟世界的技术日益复杂并受欢迎，它将很快成为同行们户动的合作环境。到2028年工程师们有可能在合作环境下工作，进行设计、检测假说、使用模型和仿真，并观察他们的三维发明，就像工程师与他的同事们在车间观看正在制造的汽车那样。

   工程师利用虚拟世界与世界各地的同行们进行互动，使得工程企业能更容易地管理其分散的组织机构。以来电信远程联络，雇员以及独立工程师的外包工作，分散的机构将更据竞争力，因为交通运输成本的增加会让企业对办事处、制造空间的成立与维持难以为继。

   基于家庭个人的制造将在这些独立的工程师中稳定推广。快速成型与制造实验室的造价越来越便宜。在未来5年，更好的技术与更大的生产规模将降低三维打印机的成本，使得那些家庭办公室、教室的个人制造者将更经济、更普及，其需求是很大的。

U对工程的影响

   工程师将有更多的机会成为企业家，并且充分利用这种分散的工作模式。工程师有可能有如下变化：

   • 更多工程师作为独立承包人利用虚拟网络与世界各地的同行进行合作

   • 工程师拥有更分散的工作模式，使用先进的CAD技术与制造系统在家中搞设计

   • 工程师将拥有更高质量的生活

   随地进行设计与成型的能力将引发工程服务领域更多全球性的竞争。企业能够把设计工作外包给个人工程师，并且聘任项目所需的工程师。企业本身仍然保留着最核心和最高价值的工作，以保证其质量和竞争优势，但是几乎所有低端技术的工作还是有可能被外包出去的。

   工程师将拥有所有工具，在家中进行高质量的设计，以及与世界各地的同事进行协作。这将提高生活的质量，因为花在日益拥堵的道路上的时间和金钱变少了。基于家庭的设计与制造同时也会鼓励更多的儿童去探索、发明和创造。一项美国最新的研究表明,40%的年轻人希望将来拥有自己的公司。同样地在中国、印度和其他的新兴的经济体，年轻人们也认为拥有企业是通向繁荣的最佳途径。

   这些新能力将使得社会上的企业家能满足欠发达和偏远地区的需求。这些地方也许没有开发方案解决自身问题的技术能力。企业工程师能够设计适应当地情况的客户化的产品与方案。

9服务于占世界人口90%的穷人的工程

到2028年，全球化以及新商业模式将日益推动机械工程为占世界人口90%最贫穷的人口服务。这40亿人口人均每天生活费不到2美金。

 为这些人口服务需要商业过程，工程方案与方法的创新。造成这种变化的趋势包括：

●  新兴地区大众客户市场的成熟

●  离岸与全球外包业务的持续吸引力

●  通讯技术在比较贫穷地区的逐渐普及

   这个人口最多但是社会经济最贫穷的群体日益成为当地企业家、创新的非政府组织与跨国公司的商机。据统计目前世界上有40亿人口人均每天的消费低于两美金。到2030年地球几乎还要增加20亿人口，其中有95%的人居住在发展中和不发达国家。

   C．K．Prahalad教授在他的书籍《金字塔底层的财富》中建议，企业、政府以及捐赠机构应停止把穷人看成是受害者，而是应该开始把他们认为是适应力强、富有创造性的企业家和需求价值的客户。他认为根据这些人群的需求而开发的相应服务市场将带来巨大的收益。今天的穷人也能成为明天的中产阶级。如果企业与民间组织以及当地的政府合作，创造当地的商业模式，那么也会有减少收益和贫穷的出现。

   通过对合作优势、知识竞争力以及在家搞设计与可持续发展的探索，为服务不足地区的人群提供产品和服务在技术上和经济上变得越来越可行。国家与企业看到了这些地区的人才与市场潜力，并且认识到帮助他们保持经济与社会稳定的战略重要性。通讯流动与知识交换使得遥远地区的问题成为当务之急。在一个更流动的世界里，越来越多的个人和社会企业家的身份通过公共与私人组织进行联络交流。

   U对工程的影响

   工程师日益受到召唤去设计低成本、高效率的方法，来为占世界人口90%的穷人提供干净的水资源、有效的卫生、能源、教育、保健、创造收益的活动以及可支付的交通。

   此活动已经有了先头部队。工程师无边界组织是一个全球性的非盈利人道主义组织，其目的是与世界上的发展中地区建立合作伙伴关系，以提高他们的生活质量。该伙伴关系实施可持续的工程项目，同时培训国际型的负责任的工程师与工程类学生。工程师无边界组织的活动既包括了建设无须外援就可拥有和操作的可持续系统，又包括了帮助这些地区提高其当地的技术与管理以及创业的技能等

   历史上的“适宜技术”运动部分地源于人们对20世纪70年代能源危机的反应，导致人们自觉地想从工程以及设计的立场来解决占世界人口90%的穷人所面临的问题。在此背景下，对发展中国家的适宜技术就比较简单。比如一件需要折四折的布莎丽外衣，被用来过滤水中的霍乱病菌。类似的发明还包括用同心陶罐保鲜蔬菜，以及季节性使用的一次性滴水灌溉系统。

   纽约库珀-休伊特国立设计博物馆最近一次展览就强调了这些现代发明方法，以纪念那些为最贫穷的人口服务的新发明。然而许多设计所关注的问题对很多工程师的日常经历来说是很遥远的。比如有一个设计解决了上百万女性每年由于要花大量时间和体力的提水问题，他们提水时要平衡头上的扁平金属罐。这项工作对背部有损害，有时候还会导致伤残。相应地运水工具Q Drum—一种圆形金属罐的出现至少部分缓解了这一问题，该工具可以装20加仑的水，一个小孩用绳子拉，牵着它在身后滚就行了。

   目前大部分的美国工程院校还没有特别关注贫困人群的需求，这些人很多都居住在工业化国家。但是服务不足地区的人们对工程解决方案的需求很有可能会随着人口的增加而增长。不像以那些以新兴地区为目标的工程运动，那些“金字塔底部”的企业通常是作为赢利而非有意识的剥削性机构来运营。有争论认为，该手段为新兴地区的发展增加了可持续性和尊严。

   即使在人道主义范畴外考虑，越来越多的人注意到了这些未开发的市场。只要有合适的条件，为占世界人口90%的穷人所产生的市场将是对21世纪创新的一个严峻考验。实际上改变行业面貌的技术与思想同样从这些影响工业化世界的事件中产生。