這才是綠色製造！被忽略的能源寶礦 | 美國製造創新研究院系列解讀

一直被人們津津樂道的「廢棄材料的回收與再利用」其效果究竟如何？

美國能源局先進位造業辦公室研究結果顯示，對於廢棄鋁材的二次利用，能夠比使用重新制鋁節約近95%的能耗！

材料二次利用所帶來的能源節約如此顯著，但對廢料進行回收、處理、再利用又是困難重重的，美國將該領域的研究列為Manufacturing USA重要方向之一，期望藉助創新組織的力量實現關鍵技術的突破。

每年能耗節省=GE市值

經歷了2008年世界經濟危機，美國對於製造業的重視程度與投入力度與日俱增。美國經濟分析局數據顯示，2015年美國製造業佔GDP的12%。

2015年，美國製造業為美國經濟貢獻為2.17萬億美元，而2009年同期同口徑貢獻值為1.7萬億美元，累計增長率達28%。與此同時，乘數效應、勞動生產率都實現了大幅提升，能源強度則實現了顯著的下降，這與美國持續致力於優化與提升能源使用效率有著密不可分的聯繫。

據英國BP公司發布的2016版《2035能源展望》顯示，美國能源消耗約佔世界能源消耗總量的25%，位居世界第一。而製造業，又是美國第一大能耗行業，美國製造企業每年在降低能耗方面的花費的成本總計超過2000億美元，相當於GE的市值！

多年來，為了更有效地支持製造業的發展，美國能源局始終不遺餘力地通過推進各類創新技術的發展與相關配套政策的支持，促進能源使用效率的提升。

早在2013年，美國能源局能效和可再生能源辦公室即啟動「清潔能源生產計劃」，旨在提高美國清潔能源產品製造的競爭力，並提高製造業能源使用效率。美國能源局能效和可再生能源辦公室下設的先進位造辦公室負責輔助「清潔能源生產計劃」相關項目的管理和執行，例如為企業及研究機構提供共享的研究設施及其他各類資源。目前先進位造辦公室在整個Manufacturing USA中所扮演的角色，也是通過共享資源解決跨領域清潔能源與能效提升的共性問題。

能源、材料等各個相關領域的技術發展水平，如木桶效應一般，對製造業的發展水平產生綜合影響，美國顯然深諳其道！

圖1：製造業材料回收、重用、再製造示意圖，來源：LinkedIn

隨著Manufacturing USA的興起，美國能源部也繼續拓展了在能源生產與消耗的創新計劃。2016年5月在材料製造中減少內涵能源和降低排放的創新研究院（Reducing Embodied-energy And Decreasing Emission，REMADE），被開始創立運作以作為商務部清潔能源製造創新研究院旗下重要的分支領域之一。

今年初，商務部美國能源局委任可持續製造創新聯盟牽頭，在位於紐約的羅徹斯特理工學院，正式建立REMADE，並於2017年5月正式開始運營。

圖2：Manufacturing USA and REMADE，來源：Manufacturing

你有酒，我有故事，大家才能一起玩

REMADE總投資1.4億美元，其中7000萬美元來自聯邦基金撥款，另有7000萬美金以眾籌的方式，從100多家成員機構募集而來，包括26所高等院校、7家國家級實驗室、44家企業和26個行業協會、組織與基金會。

成員單位廣泛分布於機械製造、消費品、能源、材料等各個領域，且彼此之間存在一定關聯的成員，不在少數。例如，作為美國能源局在Manufacturing USA中的老搭檔 —— 美國智能製造領導力聯盟（Smart Manufacturing Leadership Coalition，SMLC）也在其中，它同時牽頭另外一個清潔能源智能製造創新研究院。可以想像，美國對於智能製造與能源管理之間可能產生的協同效應，顯然有著更高的期許。

圖3：參與REMADE的100多家成員機構，來源：公開資料，南山工業書院整理

在申請者資格認定方面，REMADE規定美國公民個體、國內機構、國外機構、註冊聯盟協會、非註冊聯盟協會均可申請加入，但在等級與權責方面則存在著明確的差異化，尤其是對於申請入會的國外機構，有著頗為耐人尋味的「特別要求」。 可以說，Manufacturing USA毫不掩飾其對於美國本土企業乃至整個美國國家利益的傾斜與保護。

針對不同類型的成員機構，REMADE賦予不同的權利與責任，以求實現資源的合理優化配置與整體效益最大化。相關的成本分攤與利益分配方式，REMADE設置了非常詳實的細則與計算方法，例如REMADE項目費用的至少50%將由成員單位承擔。

在管理組織架構方面，REMADE完全按照五大技術方向劃分，並擁有類似企業的職能部門設置，除此之外，還有來自羅徹斯特理工學院Golisano可持續發展研究所的臨時輔助團隊，麻雀雖小，五臟俱全。

在這個以技術為導向的創新機構當中，至關重要的首席技術官由曾在GE全球研發、航空航天集團等多個部門總計20餘年工作經驗的技術管理專家Magdi N. Azer擔任，統領各個領域的專家，跨領域的專業技術與從業經驗，是人才選擇的重要標準之一。然而，跨領域之間的交互與協作，則被視為未來發展過程之中，機遇與挑戰並存的未知之數。

圖4：REMADE管理委員會組織架構，來源：公開資料，南山工業書院整理

五大技術聚焦四大領域，探索綠色製造

作為Manufacturing USA中由能源部美國能源局主導的第五個創新研究院，REMADE將專註於能夠顯著降低製造關鍵材料所需能源的創新技術的早期應用研究，並通過提高對金屬，纖維，聚合物以及電子產品廢棄物這四大類重點能耗領域材料的回收、重複利用和再製造，促進位造業整體能效提升，其目標是：到2027年，整體能源效率實現50%的提升。

圖5：REMADE聚焦四種能耗材料，主攻五大技術方向，來源：公開資料，南山工業書院整理

REMADE主要聚焦於以下五大技術領域：

1. 系統分析與整合，即數字收集、標準化、度量標準，以及理解物料流所需的工具等；

2. 為再利用與拆卸而設計，即為物料利用與二次利用開發專用工具；

3. 在製造過程中提高材料利用效率，減少材料二次利用的質量損失；

4. 高效率高質量完成元器件回收、清洗，追求回收與再利用效率最大化；

5. 回收與復原，即快速收集、識別、分類、拆卸，以及污染物去除再加工與處理。

這些技術將通用於多種材料，但同時也希望能夠較有針對性地實現關鍵專業領域的突破。例如，以當前的技術，挖掘內涵於產品本身的能源是非常困難的，尤其是電子產品這種材料複雜性與多樣性越來越高的品類，例如智能手機、筆記本電腦等電子產品，同時採用超過60種元素，但是材料二次利用所帶來的能源節約又是非常顯著的，對於這種對多種元素混雜的電子廢物進行經濟有效地處理的應用，即是回收、再利用與再製造技術研究的重點。

REMADE預計，通過上述優化技術，美國製造業每年能夠節省大約1.6千兆英熱單位（quads）的能量，相當於2.8億桶石油，價值等同於美國全國一個月石油進口總額！

高效、清潔、低碳、循環，這些特點不正是綠色製造所倡導的理念嗎？無獨有偶，《中國製造2025》對綠色製造也是濃墨重彩，綠色製造不但位居九大重點任務之一，而且與製造業創新中心建設工程、智能製造工程並列為五大工程之一，其重要性可見一斑。然而宏大的發展目標背後，關鍵技術與應用無疑扮演著至關重要的角色，REMADE所做的探索實踐，不失為一種具有借鑒意義的參考。

目標與將來

按照以往的慣例，Manufacturing USA為REMADE也設置了與其他創新研究院類似的基本目標：

☆ 對適用於能效管理與清潔能源等領域的、影響力較大的先進位造技術進行探索研發；

☆ 在接受美國能源局等相關組織扶持的情況下度過前五年成長期後，能夠實現獨立運營；

☆ 培養過硬的先進位造業工作隊伍；

☆ 強化創新生態系統；

☆ 構建同時涵蓋中小型企業的公私合營產業聯盟以強化美國製造業競爭力。

然而，REMADE為自己所規劃的藍圖遠不僅限於此，他們為未來5年，乃至10年的發展，都已經設立了更加清晰的量化目標，主要包括技術、生態組織和勞動力發展三個方向。宏大的目標將在細緻入微的具體措施的推動下，有條不紊地向前發展，這正是Manufacturing USA行事的一貫作風。而跨領域的融合與創新能夠孕育出什麼令人意想不到的成果，對製造業的發展又意味著什麼，這些未知則讓人們對未來充滿希冀……

《美國製造創新研究院解讀》圖書封面

註：本文為南山工業書院美國製造創新中心研究組的部分成果，致力於研究美國製造創新研究院的運行機制和產業藍海如何規劃。涉及先進位造14個領域。相關內容集結在《美國製造創新研究院解讀》一書，得到中國電子產業信息研究院的大力支持，近期即將由《電子工業出版社》出版，敬請關注。涉及到如何創立產業聯盟、運營創新中心、產業鏈布局的話題，歡迎交流。

作者：黃昌夏（西門子數字化工廠戰略與數字化高級顧問，南山工業書院研究組成員，在數字化工廠、工業互聯網、企業技術戰略、智能製造市場發展與生態演進等領域具有獨到的見解，人稱黃小邪）

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