衣、食、行及电子业,将被40项创新成果改变未来

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衣、食、行及电子业,将被40项创新成果改变未来

图片来源:视觉中国

生产是商业发展的核心命脉,同时也是一把双刃剑,在为人类提供一切生活必需品和便利设施的同时,也在一步步耗尽地球生灵赖以生存的公共资源。

随着创新成果数量的激增和高端技术成本的下降,利用技术创新推动企业可持续发展终将成为现实。

近日,埃森哲与世界经济论坛联合发布的白皮书《利用第四次工业革命创新成果推动生产系统可持续发展》。在这份白皮书中,埃森哲详细阐述了能够促进企业可持续生产的40项颠覆性创新技术成果,以及它们对四大制造业领域——汽车、电子、食品与饮料、纺织品/服装/鞋类所带来的影响。

对于致力于实现可持续生产的企业而言,借鉴这些行业里的技术应用实践,或许可以举一反三,踏上通途。

汽车行业:技术推动生产流程进步

汽车生产流程的进步是体现技术创新、提高效率、实现竞争力和可持续性的一个典型案例。

第四次工业革命中,多项技术创新都可能对汽车行业的生产系统形成推动变革,但其中最具价值的是以下三大技术——短循环回收、生物塑料和复合材料以及用于再制造环节的机器人拆卸技术。

衣、食、行及电子业,将被40项创新成果改变未来

汽车行业在第四次工业革命发展成果的可持续性评估

短循环回收技术

所谓“短循环回收”技术,是指所有回收过程均保留在汽车行业内。它旨在利用数字平台和就近原则建立多个合作伙伴关系来回收可以(再)制造的材料,通过邻近供应链合作伙伴回收物料并用于制造与再制造环节。

雷诺公司的促增长项目ICARRE 95表明,报废车辆有95%的部件可以回收,85%的部件可再循环利用,从而惠及所有利益相关者。应用于该项目的创新技术成果包括了专业拆卸工具、车辆和部件可追溯以及优化后的物流和人工辅助系统(用于识别和拆卸汽车部件)。过去五年,这些技术为提升雷诺集团的行业竞争力和净利润做出了持续性贡献。

生物塑料和复合材料

从钢材到塑料,从铜线到铝线,减重一直是汽车业的共识。未来,生物基塑料和复合材料以可再生资源为基础,在此方面大有可为。例如,亚麻纤维、碳纤维生物环氧树脂复合材料等生物材料可用于生产比传统聚合物更轻、更便宜、更环保的汽车零部件;与玻璃纤维相比,天然纤维能够将产品重量降低5-15%,从而减少二氧化碳的排放量。这些材料和部件适用于多种车辆系统,包括动力总成。

机器人拆卸技术

机器人现已广泛用于汽车制造,但在再制造领域,特别是拆卸阶段尚未普及。从长远来看,再制造领域的机器人拆卸技术(在关键拆卸环节采用自动化技术)将在未来得到更为广泛的应用。

电子行业:技术缓解资源能耗挑战

电子行业正面临着严峻的环境挑战,包括能源和物料密集度过高,以及化学品使用过量等。在第四次工业革命带来的发展成果中,至少有8项能够为电子行业的可持续生产带来显著影响,其中三项最值得关注的技术是——半导体Fab 4.0、自动拆卸技术和绿色电子材料。

衣、食、行及电子业,将被40项创新成果改变未来

电子行业在第四次工业革命发展成果的可持续性评估

半导体Fab 4.0技术

半导体Fab 4.0技术是指将先进的制造技术应用于电子元件,从而显著降低能源和资源消耗。例如,集成电路制造环节占设备平均使用周期内消耗能源的近50%,半导体Fab 4.0技术能够利用生产线数据分析降低能源消耗,利用增强现实技术管理零部件库存以实现高效的资源管理,从而有效保护环境,并提高制造商的成本竞争力。

自动拆卸技术

自动拆卸技术能够降低行业对原材料的需求,形成材料循环闭环和循环经济模式。这一发展成果不仅能降低供应链风险以及电子产品和冲突矿产的名誉风险,还能够确保原材料的持续再利用和增值。

苹果公司的Liam机器人项目将促进iPhone的自动拆卸,帮助公司减少有害的电子垃圾,同时还能回收黄金、铂、银和稀有金属等贵金属。该项目通过提高资源利用率提高了企业竞争力。机器人只需11秒左右就能拆卸一部iPhone,按照这个速度,每年可拆卸约240万部手机。

绿色电子材料

通过使用有机资源,可减少对不可再生资源及潜在有害物质的依赖,从而保护环境。例如,由细菌和微生物等有机物制成的合成生物材料能够助力打造体积更小、功能更强大的设备。未来,我们还可以在廉价有机原料上栽培能够生产生物导线的地杆菌,借助该技术,农民能够将农作物残渣作为原料来培育细菌。

食品与饮料行业:技术推动产业模式变革

食品与饮料行业的特征之一是,只需少数跨国企业就能将世界各地的小型生产商与消费者联系起来,因而可持续性显得愈发重要。在11种可推动该行业生产系统变革的方式中,精准农业、先进生物农业和粮食作物基因组编辑这三大技术最具可持续发展的价值创造潜力。

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食品与饮料行业在第四次工业革命发展成果的可持续性评估

精准农业

种植一棵杏树需要消耗水量3.8升。通过精准农业将数据、分析技术与作物科学相结合,可以优化整个农业生产系统。例如,利用GPS、土壤传感器、天气数据和物联网等技术制定施肥、灌溉、收获时间、播种间距等相关决策,可在优化资源利用的同时大幅提高产量。

先进生物农业

先进生物农业将精准农业技术与先进的农业生物解决方案相结合,涵盖了源自天然微生物的各类产品,可在作物收获前后使用。这些解决方案减少了对土壤和水的化学污染,有助于防止生物多样性下降,减轻传统农业化学品给人类健康和福祉带来的风险。

基因组编辑技术

这一技术使得科学家能够修改基因组,精确切割并将所需的性状插入作物基因,有望以极具成本效益的方式有效加快传统选育进程并改进农业耕作方式。如今,在全新基因编辑工具的帮助下,原本需要几十年甚至几个世纪才能完成的基因改组在几个月内就能完成。与之前的基因工程技术相比,基因组编辑的风险也相对较小。

纺织品、服装和鞋类行业:更为道德的“绿色快时尚”

在全球纺织品、服装和鞋类行业,“快时尚”潮流的风靡意味着传统的一年两个生产周期被迅猛提升到一年近50个生产周期,使得整个行业均面临严峻的可持续发展问题。因此,打造更加环保、流程更加精简的服装企业是这一行业的重中之重。替代性天然纤维、基因编辑纤维作物和生物制造皮革这三大技术的应用,将最具价值创造潜力。

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纺织品、服装和鞋类行业在第四次工业革命发展成果的可持续性评估

替代性天然纤维

替代性天然纤维是由不可食用或具有高纤维素的植物器官(例如菠萝叶、椰子壳、香蕉茎杆)制成的纺织纤维。来源一般是不具备商业价值的农场残留物,如亚麻、大麻、竹子和海藻等。这些植物都可以提供性能优良且可再生、可降解的纤维。

借助绿色化学和酵素科技,创新人员已经解决了亚麻、大麻或黄麻等韧皮纤维过硬的问题。种植大麻的需水量低于棉花,而且生长更快,其根系能够疏松土壤,为之后栽种的作物提供肥沃的土壤。此外,每公顷大麻的纤维产量约为棉花的三倍。

基因编辑纤维作物

利用基因编辑来改良纤维作物,尤其是棉花,可以提高纤维作物的产量,同时调整纱线和织物的物理性质。该技术有望解决因土壤侵蚀、降雨强度和农业化学品过度使用而导致的产量下降问题,同时还能为中国、印度和美国等主要棉花出口国提供创收机会。

生物制造皮革

你知道吗?到2025年,每年需要屠宰4.3亿头奶牛才能满足全球的时尚需求。而生物制造皮革技术可以通过内部培育的胶原细胞在实验室培养生物制造组织,以用于皮革生产。这种材质不仅化学物质含量较低,还可根据设计规划尺寸和形状,定制更为独特的纹理。这一技术能够有效解决与皮革生产相关的伦理道德和环境问题。

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