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【化工前沿知识系列之一】美国化学工业2020(前景)展望Vision 2020！
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美国化学工业2020(前景)展望Vision 2020 中国科学院过程工程研究所 李晓霞(研究员)译 原文网址为：http://www.chemicalvision2020.org/ 前言 由美国化学工业(基础化学品提供商和使用者)的技术与企业领导人于1994年提交的关于在一个快速变化的商业环境中影响竞争力因素的研究报告所引发。白宫科学与技术政策局(White House Office of Science and Technology Policy)要求对如何更好地使用和分配政府的科研/开发经费方面征询意见的举动也推动了这一工作。此后，大约有200多名技术与企业领导人对化学工业面临的挑战进行了调研。调研的结果已经包括在2020展望一文中，它强调发展与竞争的优势取决于工业界、政府和学术界在提高国家科研与开发能力方面的共同努力。 为了凝练这些结论与建议，美国化学会(American Chemical Society, ACS)、化学品制造商协会(Chemical Manufacturers Association, CMA)、美国化学工程师学会(American Institute of Chemical Engineers, AIChE)、化学研究委员会(Council for Chemical Research, CCR)、有机合成化学品制造商协会(Synthetic Organic Chemical Manufacturers Association, SOCMA)组成了技术与制造竞争工作组TMCTG (Technology and Manufacturing Competitiveness Task Group)，其工作目标是： ●提供提高化学工业竞争力所必须发展领域内的技术前景、和建立技术优势； ●为工业界、政府和学术界加强合作提出建议； ●为持续发展和step change技术指明方向。 为了达到上述目标，TMCTG召集了36次正式的工作会议和20个技术会议，对化学工业发展需求进行回顾和评述，并建立共识。为了把工业界所面临的压力与对其技术方面的建议相连接，工作组还对工业商业需求的高级管理进行了民意调查。经过选择，确定了对化学工业进步至关重要的四个技术领域： ●新化学科学和工程技术 (new chemical science and engineering technology)； ●供应链管理 (supply chain management)； ●信息系统 (information systems)； ●制造与操作 (manufacturing and operations)； 此外，还有一个小组专门研究了目前的可持续发展的概念，并把他们提供给各技术小组，这些小组在提出未来技术发展的建议时要主要考虑可持续发展。 还有另外一个小组专门研究工业界、政府和学术界之间的合作伙伴关系。 四个技术小组和两个研究小组的结论于1995年5月由TMCTG主持、由120名工业界、政府和学术界的领导人参加的会议上进行了公开评论。最后的结论包括在了2020展望一文中。 2020展望一文主要是号召大家行动起来、要创新、要改变现状。该报告概述了工业界目前的现状、今后的远景、和要把这一远景变成现实对技术进步的要求。该报告将和化学工业本身一样要根据新的情况和挑战不断发展。该报告是使美国化学工业继续在新世纪充当领袖的过程中所迈出的第一步。 主要结论(Executive summary) 面临的挑战： 化学工业进入21世纪后将面临更高的挑战。形成这种局面的主要原因是： ●市场全球化的发展； ●社会对环境的更高要求； ●金融市场对利润和资本产出有更高的要求； ●用户有新的期望； ●正在改变的劳动力需求； 迎接挑战： 我们认为美国化学工业必须面对新市场压力。为了给化学工业界建立技术发展指南，我们评估了四个技术领域，即新化学科学和工程技术 (new chemical science and engineering technology)、供应链管理 (supply chain management)、信息系统 (information systems)、 制造与操作 (manufacturing and operations)。通过评估工业界在这些领域的需求，我们得出的结论是在今后25年内，必须完成以下5大方面的目标： ●改善运行，重点提高供应链的管理。 ●提高原材料的使用效率、提高材料的循环再利用以及提高产生和使用能源的效率。 ●继续在平衡环境和经济方面发挥主导作用； ●积极实施研究与开发的中长期投资 ●通过调节工业界、政府和学术界作为一个整体在合作研究与开发的能力来平衡他们在技术方面的投资。 实现目标所必须的步骤： 为了实现上述目标，美国化学工业必须完成以下工作： ●产生和使用新知识： 通过支持新化学科学和工程技术领域的研究与开发来发展效率更高、性能更好的产品和过程。 ●利用信息技术：与学术界、联邦及国家实验室、软件公司一道来保证软件的兼容性并对化学工业使用的计算工具进行集成。在自动化技术和高级模型化方面发展共享信息的伙伴关系。 ●鼓励排除壁垒：通过了解允许企业在开发的启动阶段一起工作的法律和法规，排除合作开展远期研究的壁垒。 ●提高确立法律、法规的环境：通过改革程序，更加强调效能而不是法规之间的协调，更加看重成本、利润和有关的风险。 ●提高后勤保障效率：通过发展供应链管理的新方法以及为塑造信息技术和制订标准的努力提供资助以满足工业制造和分布式需求。 ●提高制造的灵活性：利用最新水平的测量工具及用于设计、开发、放大和优化生产过程的其他新技术来计划制造设施的能力，以便对市场的变化作出快速反应。 ●协调不同的标准：与美国和其他国家的政府、以及独立的标准组织一道，尽一切努力协调在命名、文本、产品标识、包装要求方面的不同标准。 ●创造缔结合作伙伴关系的动力：通过鼓励公司、政府和学术界在独特技术、管理、研究与开发能力方面发挥杠杆作用，提高化学工业的竞争位置。 ●鼓励改善教育：通过增强教育体系和鼓励学术界培育交叉领域、合作研究并提供学位课程和职业培训课程来满足工业界不断变化的需求。 技术建议 1.新化学科学与工程技术 化学科学是化学工业进步最基本的推动力。保持和提高美国化学工业的竞争力要求在化学科学的三个领域有所提高：化学合成、生物过程和生物技术、材料技术。 化学科学 化学合成 今天我们使用的化学合成的传统工具是有机合成、无机合成、及催化。合成是有效地将原材料如矿物、石油、天然气、和生物质转变为最有用的分子和产品的途径。催化是指在化学反应过程中为加速或者减慢反应速度而添加的物质，这种物质在反应过程中不发生变化。目前60%的化学品的化学合成基于催化合成，90%的化学过程使用催化剂。 为了充分利用化学合成的潜力，工业界应当开展以下工作：(1) 结合生物、物理、计算方法等学科及方法，发展新的合成方法。(2) 加强商业产品和过程相关的表面和催化科学相结合的研究与开发。(3) 推动加深了解复杂分子体系在合成、处理以及加工过程中结构控制的基本要素。(4) 支持在不同的反应介质(气相、水、超临界流体等) 相关的化学基础研究。 生物过程与生物技术 人类从首次制作奶酪、发酵的面包(馒头)以及酿酒开始就使用基于生物的过程(生物过程)。对生物催化的系统研究约开始于100年前，最初研究的对象是酶和在生物活体内发现的基于蛋白质的催化剂。利用生物过程生产化学品的应用越来越多。仍有大量的潜在的生物催化剂等待被发现。 化工企业的每一部分在推动利用生物技术方面都可以发挥作用。(1) 工业界应当明确为生物过程发现、开发和提供更加强大和有效的生物催化剂、更加有效的过程技术、和低廉的原材料而必须开展的研究与开发。(2) 学术界应当扩展与工业化生物过程(如代谢路径工程、酶的发现与优化、有效的反应和分离技术)相关的知识库，利用在健康和农业领域生物技术研究的结果以期在生物过程领域有新的发现。(3) 政府应当鼓励、支持和参与未来生物技术(precompetitive)的研究与开发，同时支持远期、高风险技术的开发与示范。 材料技术 新合成材料的发展为化学工业的增长注入了新的动力也为20世纪的社会生活带来了革命性变化。取代传统材料如金属、木材、玻璃、及天然纤维使得新的材料产品重量更轻、利用能量更加有效、性能更好且和经久耐用，也提高了设计和制造的灵活性。 要进一步提高设计、加工和材料的品质，工业界只有做到以下几点才有可能：(1) 与学术界一道工作推进材料科学与其他学科的交叉，包括计算技术的集成。(2) 确定可用于设计和剪裁材料的关于材料结构性能、基础信息的主要需求。(3) 与联邦实验室和学术界一道开发实用的材料合成和处理技术，重点放在先进材料系统的有效制造。(4) 推进确定材料分解和材料再利用的一般性方法。 可用的技术(Enabling Technologies) 过程科学与工程技术 过程科学与工程技术源于30年代，它包括各种工程技术，工程科学，以及工程设计、放大和建设，是化学品制造设施的开发、放大和设计的基础。当和基础科学以及可用技术有效地加以集成，过程科学与工程技术将为科学地和量化地理解化学工业的服务提供巨大的潜力，从而带来更高的投资利用率、提高产出、减少废物生成、提高人类健康和安全以及环境保障。 为了挖掘过程科学与工程技术的潜力，工业界应当: (1) 与政府和学术界一道开发有关的过程软件和实施测量工具。(2) 支持非传统反应和分离系统(例如等离子体、微波、光化学、生化、超临界、低温、反应萃取与蒸馏、以及膜反应器)的工程研究。(3) 追求在柔性制造和过程技术方面新概念的发展，这里过程技术指与高性能材料和结构、材料分解和再利用、固体处理和智能过程("smart' process)相关的过程。 化学测量 化学分析对化学科学、产品和过程开发以及制造控制而言都是绝对重要的可用技术。化学测量通过可靠的数据得以对目前和正在出现的技术进行评价，所得到的新知识和认识可极大地加速化学科学、生物技术、以及过程工程的进步。 为了保证化学测量可以满足未来化学工业的需求，工业界应当：(1) 推进那些在化学测量和过程分析方面优秀的中心发展探测分子过程的测量技术。(2) 建立一个工作组来评估化工过程工业测量需优先发展的方面?和相关的模型化与数据库需求。(3) 发展仪器接口标准以便能够利用分布式分析网络、更有效的数据获取和控制系统。(4) 支持发展高性能光谱仪、以及用于实时分析的健壮的测量技术。 计算技术 计算技术具有很宽的应用面，从分子模型化到过程模拟与控制。目前，这些技术体现在与化学有关的研究、开发、设计与制造过程的几乎所有的方面。这些技术中对化学工业极端重要的技术包括计算分子科学、计算流体力学(CFD)、过程模型化、模拟、操作优化及控制。 在计算技术领域，工业界应当: (1) 评估和明确其对CFD模拟的需求，并探索CFD工具中的软件范例。(2) 支持进一步发展高性能桌面计算机、大型和快速的向量处理机、和高度并行处理器。(3) 鼓励改善国家网络系统以便进行高速通信、在线协作、及有效的数据传输。(4) 支持对计算结果进行实验验证和对计算结果提出挑战。(5) 寻求解释执行较大型咨询系统的公众-私人合作伙伴?。 2.供应链管理 化学工业在致力于科学与生产的同时，还对制造给予切实的关注。但是化学工业对供应链，即供应商、生产者、以及顾客之间的临界联系(critical link)的关注较少。供应链管理包括以下方面： ●计划与处理订单； ●处理、运输和储存所有购买的、处理过的和分发过的材料； ●管理详细目录(inventory)； 今天，许多与供应链问题有关的成本估计认为占到产品美国国内销售额的10%，占国际销售额的可达40%。因此为了提高供应链管理的效率，工业界应当： ●鼓励在后勤运行的全程包括第三方服务提供商实施化学制造商协会的责任关怀行动； ●鼓励为开展供应链管理的基准研究做准备，以便确定出供应链管理中最佳的实施范例和制订供应链管理的性能目标。 ●发展包括在全球范围内使用运行优化工具的后勤功能。 ●与政府一起来协调供应链中的包装、标识、文件、处理、储存和运送的各个环节。 ●鼓励开发具有兼容的通信、数据传送、信息处理功能的信息系统以支持全球供应链的运转。 3.信息系统 在整个化学工业中，把数据转化为信息、以及使用、管理、传送和存储这些信息的方式将对其竞争力至关重要。完善和增强的各种信息系统是本展望中最为核心的内容。这些系统可望帮助化学工业界高效和经济地运行。为了推动适应未来需要的信息系统的发展，工业界应当做到以下几方面： ●鼓励技术提供商开发开放系统，重点放在专门的系统能够集成到较大系统的能力。这就要求在数据的安全、质量、可靠性以及数据的压缩技术方面有所提高。 ●通过鼓励政府部门加强过程模型化和模拟向私人企业的转移，与政府部门一道完善分子模型化和模拟应用到化学工业的知识。 ●鼓励制定用于模型和模型参数推广的标准以方便模型化和模拟技术的使用。 ●鼓励开发足够灵活的专家系统和智能决策支持系统，这些能够模拟那些跨国、多种产品的企业并在商业决策中使用。 4.制造和操作 化学工业创造利税的能力取决于其提供满足客户需要的化学品和材料的能力。制造操作在化学工业的活动中发挥着关键作用。保持和提高美国化学工业的竞争力将要求在制造操作的六个方面有所进步：(1) 客户关注什么；(2) 生产能力；(3) 信息和过程控制；(4) 工程设计和建设；(5) 改善供应链管理；(6) 全球扩张。为了实现这些目标，工业界应当 ●鼓励客户和供应商主要关注合作伙伴关系，强调可靠的供应，不断提高产品质量和产品一致性和对变化承担责任。 ●鼓励提高生产能力，不断提高过程的安全性，减少制造过程和产品对环境的压力，加速获取产品和过程信息的速度，以使能对变化做出快速反应和减轻为提高生产能力而对管理带来的压力。 ●从化学工业的角度，增强供应链企业系统。 扩展全球操作和交易的能力。 附件包括原稿和译文，家需要的话可以收藏  [ Last edited by atongmumu on 2006-10-27 at 17:33 ] |
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