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摘要: 人類已經(jīng)進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,全球化和信息化極大地改變了我們的社會(huì)和生活方式,也改變著組織。人,作為組織亙古不變的組成要素,也在發(fā)生著變化。知識(shí)工作者成為一種新的組織成員,必然給組織帶來(lái)變化,也必然要求組織應(yīng)對(duì)其進(jìn)行變化。本文從知識(shí)工作者的特點(diǎn)入手,對(duì)組織未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了一些分析。
關(guān)鍵詞: 知識(shí)經(jīng)濟(jì) 知識(shí)工作者 組織
一、知識(shí)經(jīng)濟(jì)與知識(shí)工作者
世界經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了以勞動(dòng)力為主的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、以資源為主的工業(yè)經(jīng)濟(jì)后,步入了以智力為主的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。1996年,OECD發(fā)表了《以知識(shí)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)》,從經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度指出:知識(shí)經(jīng)濟(jì)是建筑在知識(shí)和信息的生產(chǎn)、分配和使用基礎(chǔ)之上的經(jīng)濟(jì),知識(shí)是提高生產(chǎn)率和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力。知識(shí)經(jīng)濟(jì)的特征主要有:(1)知識(shí)成為最基本的生產(chǎn)要素,其他生產(chǎn)要素都必須靠知識(shí)來(lái)更新。(2)人力資源的重要性進(jìn)一步顯現(xiàn)。(3)知識(shí)經(jīng)濟(jì)是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的,信息技術(shù)的發(fā)展與傳播對(duì)于知識(shí)經(jīng)濟(jì)有重要影響。(4)生產(chǎn)方式由集中化、大型化轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⒒皖愋突?/p>
知識(shí)工作者,這一概念是由美國(guó)著名的管理學(xué)家彼得·德魯克提出的。他認(rèn)為,知識(shí)工作者是“那些掌握和運(yùn)用符號(hào)和概念,利用知識(shí)或信息工作的人”。這一概念,德魯克當(dāng)時(shí)指的是經(jīng)理或執(zhí)行經(jīng)理人員。今天知識(shí)工作者已經(jīng)泛指大多數(shù)白領(lǐng),是指在一個(gè)組織之中用大腦(知識(shí)和智慧)所創(chuàng)造的價(jià)值高于其體力勞動(dòng)所創(chuàng)造的價(jià)值的員工。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,知識(shí)作為一種新的重要的生產(chǎn)要素,成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)變化的重要力量,知識(shí)工作者也就成為決定性的要素。達(dá)爾·尼夫在《知識(shí)經(jīng)濟(jì)》導(dǎo)言中寫(xiě)到:“在新的知識(shí)經(jīng)濟(jì)中,企業(yè)已不能通過(guò)用低技能、低工資的雇員不斷重復(fù)生產(chǎn)商品來(lái)保證增長(zhǎng)。今天,企業(yè)的發(fā)展依靠創(chuàng)造、創(chuàng)新,依靠知識(shí)。最能利用其知識(shí)優(yōu)勢(shì)的個(gè)人和組織將會(huì)增大其產(chǎn)品在整個(gè)產(chǎn)出中的份額。”隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和高等教育的普及,知識(shí)工作者在組織中所占比重已經(jīng)越來(lái)越大,在一些信息技術(shù)企業(yè)、科學(xué)研究組織大部分員工都是知識(shí)工作者。知識(shí)工作者成為組織的最重要的財(cái)富,關(guān)系著組織的生存與發(fā)展。
二、知識(shí)工作者的特點(diǎn)
作為一個(gè)掌握知識(shí)并主要是運(yùn)用知識(shí)來(lái)創(chuàng)造財(cái)富的群體,知識(shí)工作者及其所從事的工作具有自身的特點(diǎn),表現(xiàn)在以下方面。
1.擁有較強(qiáng)的獨(dú)立性和自主性。知識(shí)工作者更傾向于擁有一個(gè)自主工作的環(huán)境,不愿意受制于人,而更強(qiáng)調(diào)工作中的自我引導(dǎo)。這種自主性也表現(xiàn)在工作場(chǎng)所、工作時(shí)間方面的靈活性要求,以及寬松的組織氣氛等方面。
2.具有創(chuàng)造性。具有創(chuàng)造性精神是知識(shí)工作者最重要的特征。知識(shí)工作者從事的不是簡(jiǎn)單重復(fù)性的工作,而是在易變和不完全確定的環(huán)境中,充分發(fā)揮自己個(gè)人的能力,推動(dòng)著技術(shù)的進(jìn)步。他們的重要性集中體現(xiàn)在,他們具有不斷創(chuàng)新知識(shí)的能力。一個(gè)僅僅有知識(shí)但不會(huì)運(yùn)用自己的知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造的人就不叫知識(shí)工作者。
3.具有成就導(dǎo)向性。根據(jù)馬斯洛的需求層次理論分析,對(duì)于知識(shí)工作者,受人尊重與自我實(shí)現(xiàn)的需要,是他們最重要的需要。也就是說(shuō),與一般員工相比,知識(shí)工作者更加在意自身價(jià)值的實(shí)現(xiàn),并強(qiáng)烈期望得到社會(huì)的認(rèn)可。
4.其勞動(dòng)具有復(fù)雜性,較難監(jiān)控與衡量。知識(shí)工作者的勞動(dòng)主要是腦力勞動(dòng),即思維性活動(dòng),其過(guò)程往往是無(wú)形的,而且可能發(fā)生在每時(shí)每刻和任何場(chǎng)所。加上工作本身并沒(méi)有確定的流程和步驟,固定的勞動(dòng)規(guī)則并不存在。因此,對(duì)勞動(dòng)過(guò)程的監(jiān)控既沒(méi)有意義也不可能。另外,知識(shí)型員工一般并不獨(dú)立工作,他們往往組成團(tuán)隊(duì),以獲得知識(shí)的綜合優(yōu)勢(shì)。因此,勞動(dòng)成果大多是團(tuán)隊(duì)集體努力的結(jié)晶,難以分割單獨(dú)衡量。
5.大都具有較強(qiáng)的個(gè)性,蔑視傳統(tǒng)權(quán)勢(shì)。與傳統(tǒng)的體力勞動(dòng)者不同,知識(shí)型員工不僅富于才智,精通專業(yè),而且大多個(gè)性突出,具有極富個(gè)人風(fēng)格的思維與行為方式。一般來(lái)說(shuō),知識(shí)工作者對(duì)自己的能力和前途充滿信心,因此并不會(huì)委屈自己聽(tīng)從上司的強(qiáng)制性工作要求,傳統(tǒng)組織層級(jí)中的職位權(quán)威對(duì)他們往往不具有絕對(duì)的控制力和約束力。
三、知識(shí)工作者對(duì)組織未來(lái)的要求
相比傳統(tǒng)的員工,知識(shí)工作者的特點(diǎn)必然使他們對(duì)組織提出很多新的要求。只有適應(yīng)他們的需求,為他們創(chuàng)造適宜的工作環(huán)境,才能充分調(diào)動(dòng)起他們的積極性和主動(dòng)性,為組織奉獻(xiàn)他們的知識(shí)。組織為使其員工發(fā)揮價(jià)值,要在以下方面進(jìn)行變革。
1.組織結(jié)構(gòu)的扁平化。所謂組織結(jié)構(gòu)的扁平化,就是減少組織的管理層次,擴(kuò)大管理幅度,從而達(dá)到使組織變得靈活、敏捷、富有彈性和創(chuàng)造性。知識(shí)工作者具有較強(qiáng)的自主性,應(yīng)給予更多的“活動(dòng)空間”。而傳統(tǒng)多層等級(jí)制組織結(jié)構(gòu)的嚴(yán)肅性特征,制約了知識(shí)工作者參與管理的主動(dòng)性,對(duì)知識(shí)工作者的知識(shí)創(chuàng)新形成了一種組織障礙。知識(shí)工作者知識(shí)創(chuàng)造性的積極發(fā)揮,要求組織內(nèi)部成員間的關(guān)系將是一種平等的伙伴式的關(guān)系。知識(shí)工作者與組織的關(guān)系也必將呈現(xiàn)出一種新的形式——扁平型組織結(jié)構(gòu),即要求組織結(jié)構(gòu)層次盡量簡(jiǎn)化,在組織中留給知識(shí)工作者以最大限度的自由發(fā)揮余地,從組織結(jié)構(gòu)上激勵(lì)知識(shí)工作者創(chuàng)新的積極性。
2.組織結(jié)構(gòu)的柔性化。所謂組織結(jié)構(gòu)柔性化,是指以一些臨時(shí)性的、以任務(wù)為導(dǎo)向的團(tuán)隊(duì)式組織來(lái)取代以前一部分固定正式的組織結(jié)構(gòu),其目的是使企業(yè)能夠快速有效地圍繞目標(biāo)與任務(wù)合理配置并充分利用各種資源,并增強(qiáng)對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化的適應(yīng)能力。在這里,最主要的是團(tuán)隊(duì)比班組有更多的權(quán)利,通常擁有安排工作計(jì)劃、落實(shí)工作、安排休息的權(quán)利,在人事聘用和酬金制方面也有發(fā)言權(quán)和決定權(quán)。組織應(yīng)為知識(shí)工作者團(tuán)隊(duì)提供其創(chuàng)新活動(dòng)所需要的資源,既包括資金、物質(zhì)上的支持,也包括對(duì)人員的調(diào)用,允許員工制定他們自己認(rèn)為最好的工作方法,而不應(yīng)進(jìn)行詳盡監(jiān)督和指導(dǎo)甚至強(qiáng)制規(guī)定。
【關(guān)鍵詞】經(jīng)濟(jì)增加值 業(yè)績(jī)考核 價(jià)值管理 評(píng)價(jià) 意義
經(jīng)濟(jì)增加值,是近年來(lái)最引人注目好廣泛使用的企業(yè)業(yè)績(jī)考核指標(biāo),它是一種把企業(yè)基礎(chǔ)和價(jià)值基礎(chǔ)結(jié)合起來(lái)的評(píng)價(jià)方法,是通過(guò)對(duì)財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)報(bào)表等資料加以調(diào)整、用于企業(yè)經(jīng)營(yíng)績(jī)效評(píng)價(jià)的指標(biāo)。。
經(jīng)濟(jì)增加值又稱經(jīng)濟(jì)附加值,是企業(yè)稅后凈營(yíng)業(yè)利潤(rùn)扣除企業(yè)全部資本成本后的余額。
一、經(jīng)濟(jì)增加值的計(jì)算
在計(jì)算經(jīng)濟(jì)增加值時(shí),首先應(yīng)有一定區(qū)間資產(chǎn)負(fù)債表、利潤(rùn)表和附注等資料,先簡(jiǎn)單分析一下,然后通過(guò)利潤(rùn)表的數(shù)據(jù),計(jì)算出稅后凈營(yíng)業(yè)利潤(rùn)。分析確定企業(yè)資產(chǎn)價(jià)值總額,加權(quán)平均資本成本。計(jì)算企業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值,用于比較評(píng)價(jià)經(jīng)營(yíng)績(jī)效。
經(jīng)濟(jì)增加值=稅后凈營(yíng)業(yè)利潤(rùn)-資本成本=稅后凈營(yíng)業(yè)利潤(rùn)-調(diào)整后資本×平均資本成本率
稅后凈營(yíng)業(yè)利潤(rùn)=凈利潤(rùn)+(利息支出+研究開(kāi)發(fā)費(fèi)用調(diào)整項(xiàng)-非經(jīng)營(yíng)性收益調(diào)整項(xiàng)×50%)×(1-25%)
調(diào)整后資本=平均所有者權(quán)益+平均負(fù)債合計(jì)-平均無(wú)錫流動(dòng)負(fù)債-平均在建工程
其中:
(一)利息支出是指企業(yè)財(cái)務(wù)報(bào)表中(財(cái)務(wù)費(fèi)用)下的“利息支出”。
(二)研究開(kāi)發(fā)費(fèi)用調(diào)整項(xiàng)是指企業(yè)財(cái)務(wù)報(bào)表中“管理費(fèi)用”下的“研究與開(kāi)發(fā)費(fèi)用”和當(dāng)期確認(rèn)為無(wú)形資產(chǎn)的研究開(kāi)發(fā)支出。對(duì)于為獲得國(guó)家戰(zhàn)略資源,勘探投入費(fèi)用較大的企業(yè),可以將成本費(fèi)用情況表中的“勘探費(fèi)用”視同研究開(kāi)發(fā)費(fèi)用調(diào)整項(xiàng)按照比例(原則上不超過(guò)50%)予以加回。
(三)非經(jīng)營(yíng)性收益調(diào)整項(xiàng)包括:
變賣主業(yè)優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)收益;減持具有實(shí)質(zhì)控制權(quán)的所屬上市公司股權(quán)取得的收益;企業(yè)集團(tuán)轉(zhuǎn)讓所屬主業(yè)范圍內(nèi)且資產(chǎn)、收入或者利潤(rùn)占集團(tuán)總體10%以上的非上市公司資產(chǎn)取得的收益。
業(yè)主優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)以外的非流動(dòng)資產(chǎn)轉(zhuǎn)讓收益,企業(yè)集團(tuán)轉(zhuǎn)讓股權(quán)收益,資產(chǎn)轉(zhuǎn)讓收益。
其他非經(jīng)常性收益,與業(yè)主發(fā)展無(wú)關(guān)的資產(chǎn)置換收益、與經(jīng)常活動(dòng)無(wú)關(guān)的補(bǔ)貼收入等。
吉安公司是一家高科技公司,成立于2005年,該公司原來(lái)一直將持續(xù)盈利能力目標(biāo)作為財(cái)務(wù)戰(zhàn)略目標(biāo),并將利潤(rùn)作為其業(yè)績(jī)考核的核心指標(biāo),但近年來(lái),盈利能力和發(fā)展能力大幅下滑,市場(chǎng)占有率也出現(xiàn)了下降,為了扭轉(zhuǎn)這種局面,公司董事會(huì)決定轉(zhuǎn)變財(cái)務(wù)戰(zhàn)略目標(biāo),有持續(xù)盈利能力目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)增加值最大化目標(biāo),并確定以經(jīng)濟(jì)增加值作為績(jī)效考核的核心指標(biāo)。經(jīng)過(guò)充分分析研究,該公司確定明年目標(biāo)經(jīng)濟(jì)增加值為5000萬(wàn)元,該公司進(jìn)行2012年財(cái)務(wù)規(guī)劃,有關(guān)資料如下:
1、2011年公司實(shí)現(xiàn)銷售收入30000萬(wàn)元,凈利潤(rùn)4500萬(wàn)元,平均資產(chǎn)總額為10000萬(wàn)元,平均無(wú)息流動(dòng)負(fù)債為1200萬(wàn)元。
2、2011年公司實(shí)現(xiàn)銷售收入增長(zhǎng)20%,預(yù)計(jì)銷售凈利潤(rùn)、資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率不變,并且平均無(wú)息流動(dòng)負(fù)債與銷售收入的比例也不變;
3、公司為推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新,提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,2010年擬投入研發(fā)費(fèi)用1000萬(wàn)元。
4、預(yù)計(jì)2012年對(duì)外轉(zhuǎn)讓閑置設(shè)備稅前收益100萬(wàn)。
5、公司目標(biāo)資本結(jié)構(gòu)為資產(chǎn)負(fù)債率50%,2012年將繼續(xù)維持。在該資本結(jié)構(gòu)下,公司負(fù)債的平均利率為6%。
6、公司所得稅率為25%,加權(quán)平均資本成本率為10%。
公司的凈利潤(rùn)=4500×(1+20%)=5400(萬(wàn)元)
公司的平均資產(chǎn)=10000×(1+20%)=12000(萬(wàn)元)
公司的平均無(wú)息流動(dòng)負(fù)債=1200×(1+20%)=1440(萬(wàn)元)
公司的負(fù)債=12000×50%=6000(萬(wàn)元)
利息支出=6000×6%=360(萬(wàn)元)
稅后凈營(yíng)業(yè)利潤(rùn)=5400+(360+1000-100×50%)×(1-25%)=6382.5(萬(wàn)元)
調(diào)整后資本=12000-1440=10560(萬(wàn)元)
經(jīng)濟(jì)增加值=6382.5-10560×10%=5326.5(萬(wàn)元)
第一、由于預(yù)計(jì)的經(jīng)濟(jì)增加值高于目標(biāo)經(jīng)濟(jì)增加值,所以,能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
經(jīng)濟(jì)增加值較為充分的體現(xiàn)了企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值的先進(jìn)管理理念,有利于促進(jìn)企業(yè)致力于為自身和社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值財(cái)富。
第二、經(jīng)濟(jì)增加值直接與股東財(cái)富的創(chuàng)造相聯(lián)系。
第三,經(jīng)濟(jì)增加值不僅僅是一種業(yè)績(jī)?cè)u(píng)價(jià)指標(biāo),還是一種財(cái)務(wù)管理和薪金激勵(lì)體制的框架。
第四、在經(jīng)濟(jì)增加值的框架下,公司可以向投資人宣傳他們的目標(biāo)和成就,投資人也可以用經(jīng)濟(jì)增加值最晚前景的公司。經(jīng)濟(jì)增加值還是股票分析師的一個(gè)強(qiáng)有力的工具。
二、經(jīng)濟(jì)增加值方法的意義
關(guān)鍵詞:3D打印;食物;制造業(yè)
一、引言
3D打印(3D printing,又稱增材制作技術(shù)或激光堆積型技術(shù))是一種快速成型技術(shù),它以數(shù)字化模型為基礎(chǔ),借助3D輔助設(shè)計(jì)軟件(如CAD)在電腦中建立起三維模型,運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過(guò)逐層打印的方式構(gòu)造物體,因?yàn)榉謱蛹庸さ倪^(guò)程與噴墨打印十分相似,所以也可以直接理解為“噴墨”,但其與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別就是其使用的“油墨”可以非常多樣,從有機(jī)物到無(wú)機(jī)物,幾乎所有的材料都可以用來(lái)進(jìn)行3D打印。
由于3D打印在制作工藝方面的創(chuàng)新,被認(rèn)為是“第三次工業(yè)革命的重要生產(chǎn)工具”。3D打印技術(shù)早在上世紀(jì)90年代中期就已經(jīng)出現(xiàn),但由于價(jià)格昂貴、技術(shù)不成熟,早期并沒(méi)有得到推廣普及。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,該技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)更加成熟、精確、價(jià)格合理。目前,3D打印技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到許多學(xué)科領(lǐng)域:工程師和工業(yè)設(shè)計(jì)師利用3D打印將設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)換為原型并測(cè)試;外科醫(yī)生使用3D打印制作器官模型及協(xié)助策劃復(fù)雜的手術(shù)方案;考古學(xué)家利用3D打印制作珍貴文物的復(fù)制品,并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展研究,這樣的創(chuàng)新應(yīng)用正在不斷進(jìn)入大眾的視野。
二、3D打印技術(shù)在食品制作行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
當(dāng)前,3D打印技術(shù)在食品制作領(lǐng)域的應(yīng)用主要是簡(jiǎn)單的甜品和不需復(fù)雜烹飪加工的主副食。
(一)3D打印技術(shù)在甜品制作的應(yīng)用
英國(guó)埃克塞特大學(xué)研究人員于2011年就推出了世界首臺(tái)3D巧克力打印機(jī)原型。與普通噴墨打印機(jī)的原理相似,3D巧克力打印機(jī)的工作原理也是掃描、分層加工、出型等,而它使用的“油墨”則是液態(tài)巧克力,打印出來(lái)的成品則包羅萬(wàn)象,從巧克力食物到巧克力日用品,乃至巧克力服裝。這種機(jī)器由控制電腦、自動(dòng)化食材注射器、輸送裝置幾部分組成,使用者首先在電腦預(yù)裝的100多種立體形狀中進(jìn)行選擇,點(diǎn)擊“打印”之后注射器上的噴頭就會(huì)將食材均勻地噴射出來(lái),以逐行逐層打印的方式制作立體小甜點(diǎn)。這臺(tái)機(jī)器現(xiàn)在的售價(jià)為上千歐元,但隨著近年3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展勢(shì)頭,筆者預(yù)計(jì)5年內(nèi)這樣一臺(tái)機(jī)器的價(jià)格能降至約幾百歐元。
這種機(jī)器存在的最大優(yōu)勢(shì)在于能根據(jù)使用者的設(shè)想制作任何形狀的甜品類食物。進(jìn)一步來(lái)想,3D打印機(jī)有助于利用全新食材,便捷地制作非傳統(tǒng)食品。比如食品加工者從藻類、昆蟲(chóng)中提取蛋白質(zhì),而后“打印”成消費(fèi)者想要的各種形狀的高蛋白含量營(yíng)養(yǎng)食品。
(二)3D打印技術(shù)在主副食制作的應(yīng)用
目前,3D打印技術(shù)在我們生活常見(jiàn)食品的制作上也有了技術(shù)突破,在市場(chǎng)上得到了初步應(yīng)用。
2013年12月,西班牙自然機(jī)器公司(Natural Machines)了一款3D食物打印概念機(jī),讓人們無(wú)須滿身大汗的在爐火前烹煮,輕輕松松就能制作出美味食品。這個(gè)名為“Foodini”的3D打印機(jī)是一款融“技術(shù)、食物、藝術(shù)和設(shè)計(jì)”于一身的產(chǎn)品,能夠制作漢堡、意大利面和各類蛋糕等多種食物。Foodini內(nèi)設(shè)的五個(gè)膠囊可用來(lái)儲(chǔ)存不同食材,就如同普通打印機(jī)裝有不同顏色的墨盒一般。它所制作出的食物形狀、大小和用量都由電腦操控。此外,用戶還能通過(guò)Foodini自主決定食物的形狀,不僅能做出扁平的餅干,也能完成“高大”的巧克力塔,甚至還能在食物上完成卡通人物等私人定制造型。
Foodini目前仍處于測(cè)試階段,預(yù)計(jì)2014年年中會(huì)在英國(guó)上市,售價(jià)為835英鎊(約8400元人民幣)。
(三)3D打印技術(shù)在航天食品中的應(yīng)用
隨著人類載人航天經(jīng)驗(yàn)的逐漸增加,太空食品不斷改進(jìn),質(zhì)量也有了很大提高。尤其是復(fù)水食品的出現(xiàn),使太空食品告別了單一的牙膏式流體,開(kāi)始進(jìn)入食品供應(yīng)豐富多彩的時(shí)代。但是食品花樣和種類受到航天器載量、體積以及食物儲(chǔ)存時(shí)間的限制,仍有較多不便。美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)為載人太空遠(yuǎn)航,如探索火星可能持續(xù)數(shù)年的任務(wù)而必須準(zhǔn)備豐富且充足的食物。對(duì)于如何解決食物多樣化和長(zhǎng)期儲(chǔ)存的問(wèn)題,NASA應(yīng)用到了3D打印技術(shù)。
2013年5月,NASA選中機(jī)械工程師 Anjan Contractor和他總部位于得克薩斯州的系統(tǒng)和材料研究公司(Systems & Materials Research Corporation),向其投資12.5萬(wàn)美元,研發(fā)能為宇航員制作“營(yíng)養(yǎng)可口”并能長(zhǎng)期儲(chǔ)存食品的3D打印機(jī),以改善宇航員枯燥單一的膳食條件。該公司計(jì)劃把所有做進(jìn)宇航員食品的營(yíng)養(yǎng)成分,例如蛋白質(zhì)和碳水化合物,都以粉末形式儲(chǔ)存在不同的“墨盒”中,設(shè)計(jì)保質(zhì)期最長(zhǎng)可達(dá)30年。然后3D打印機(jī)將按照“數(shù)字菜譜”混合各種粉末,制作色香味俱全的食品。
三、未來(lái)3D打印技術(shù)在食品制造業(yè)的應(yīng)用設(shè)想
食物是由碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)或水構(gòu)成,能夠藉進(jìn)食或是飲用為人類或者生物提供營(yíng)養(yǎng)的物質(zhì)。通常我們?nèi)祟愒谏钪邪咽澄锓譃橹魇澈透笔硟蓚€(gè)大類。
(一)未來(lái)3D打印技術(shù)在主食中的應(yīng)用設(shè)想
主食指?jìng)鹘y(tǒng)餐桌上的主要食物,是所需能量的主要來(lái)源。由于主食主要攝入碳水化合物特別是淀粉,因此以淀粉為主要成分的稻米、小麥、玉米等谷物,以及土豆、甘薯等塊莖類食物被不同地域的人當(dāng)作主食。3D打印技術(shù)在主食中的應(yīng)用較為簡(jiǎn)單,設(shè)想未來(lái)在3D打印機(jī)“墨盒”制作的過(guò)程中,淀粉類的谷物及塊莖類食物都可以研磨成細(xì)微的粉狀。在使用時(shí),利用噴頭將粉末與水、油等混合,再通過(guò)堆棧、烘焙等一系列設(shè)計(jì)加工即可成型。可以想象,3D打印技術(shù)在主食類食品制作上的運(yùn)用,對(duì)比傳統(tǒng)儲(chǔ)存――制作的方式優(yōu)勢(shì)非常大,無(wú)論是米飯、面條還是饅頭等各種只要我們能想象到的主食,都不需要分類儲(chǔ)存大米、面粉、玉米等原材料,可以直接通過(guò)高濃度壓縮、封閉的多個(gè)墨盒來(lái)儲(chǔ)存,并一體化制作,既方便攜帶,又可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存保質(zhì)。
(二)未來(lái)3D打印技術(shù)在副食中的應(yīng)用設(shè)想
副食就是指除了米、面等主食以外,雞鴨魚(yú)肉、水果蔬菜等不是主食的食品。
1、3D打印魚(yú)禽肉。在3D打印技術(shù)還未成熟之前,科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)始嘗試各種方法來(lái)人工合成肉類。但是無(wú)論是形狀還是色澤、口感,都與真實(shí)的肉類相差甚遠(yuǎn)。現(xiàn)在3D打印技術(shù)的出現(xiàn),讓人們看到了新的曙光。2012年4月份,德國(guó)斯圖加特夫瑯禾費(fèi)研究所的研究人員成功利用3D打印技術(shù)構(gòu)造不規(guī)則模型的技術(shù)優(yōu)勢(shì)打印出人造血管。而美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家受到德國(guó)研究人員的啟發(fā),試圖使用3D打印技術(shù)在糖類物質(zhì)構(gòu)成的框架上打印出人造肉,并使得鮮肉組織的口感與真肉相近。
其工作原理是將肉由內(nèi)向外“打印”出來(lái)。先“打印”出脈管系統(tǒng),脈管依附于糖“框架”進(jìn)行固定,然后圍繞著這些脈管系統(tǒng)逐層打印肉細(xì)胞單元,肉就會(huì)圍繞著這些脈管從內(nèi)向外擴(kuò)展成任意想要的形狀。按照設(shè)想,這種技術(shù)能夠培育出具有真實(shí)肉紋理及口感特點(diǎn)的人造肉。除此之外,該技術(shù)還可以用來(lái)打印出帶脈管組織的人造器官,現(xiàn)在醫(yī)學(xué)界已經(jīng)在3D打印器官上取得了重大突破。
目前,科學(xué)家們正在努力開(kāi)發(fā)這種既十分剛性又能以三維圓柱細(xì)絲形式穩(wěn)定存在的糖類混合材料,而且這種材料還要易溶于水并且對(duì)細(xì)胞無(wú)毒副作用。雖然目前理論界還有許多機(jī)理尚不十分明了,但深入地研究下去肯定會(huì)收到令人興奮的結(jié)果。
2、3D打印蔬菜水果類。
根據(jù)食用位置的不同,我們可以將蔬菜水果籠統(tǒng)的分為根莖類(如蘿卜、萵筍等)、葉類(如白菜、菠菜等)和果類(黃瓜、蘋(píng)果等)。其中根莖類和果類3D打印的理論難度較小,一般都為規(guī)則的圓柱體或者橢球體。而且,在使用時(shí)只需考慮其食用目的,不用考慮留種培育,這樣就不需要完全一模一樣的復(fù)制原目標(biāo),只需要培養(yǎng)出大量的果肉細(xì)胞并加工制作成墨盒,在使用時(shí)打印出可食用果肉部分即可。這樣,在未來(lái)3D打印應(yīng)用中,可以在新型糖類框架和脈管系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,充分利用不同的果肉細(xì)胞墨盒從內(nèi)而外打印出任何使用者想要的根莖類和果類的蔬菜水果。
葉類蔬菜的打印難度對(duì)比根莖類和果類較為復(fù)雜。從形狀上來(lái)講,葉類蔬菜形狀不規(guī)則、組織結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,而且不同的葉類蔬菜之間差異性比較大,難以直接復(fù)制。但是如果把葉類蔬菜的結(jié)構(gòu)拆開(kāi),再細(xì)分為莖和葉兩部分,這樣大部分蔬菜的結(jié)構(gòu)就簡(jiǎn)單明了和一致化了,如芹菜可分為芹菜莖及芹菜葉,白菜可分為白菜莖和白菜葉等。除極少數(shù)以花器或肥嫩的花枝多層復(fù)合卷曲構(gòu)成產(chǎn)品的花菜類,如西蘭花難以高精度打印外,其余蔬菜都可以通過(guò)拆分莖、葉逐個(gè)打印,而后以組合還原的方式來(lái)復(fù)制出任何使用者想要的葉類蔬菜。
總之,3D打印技術(shù)在食品制作領(lǐng)域的應(yīng)用研發(fā)應(yīng)該傾向于原材料的儲(chǔ)存還原、加工造型和冷加工食品的制作,如需進(jìn)一步自動(dòng)制作成品菜肴,則需要其他種類的科技設(shè)備進(jìn)行配合。
四、未來(lái)3D打印技術(shù)在食品制造業(yè)應(yīng)用的前景分析
3D打印機(jī)多年來(lái)一直在制造加工領(lǐng)域默默發(fā)揮著作用,尤其是近年來(lái)計(jì)算機(jī)能力的不斷提高和材料技術(shù)的不斷突破,以及其他配套技術(shù)的不斷進(jìn)步,使它愈加發(fā)揮優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步拓展應(yīng)用到了其它領(lǐng)域和行業(yè)。相比其他傳統(tǒng)制作加工食品技術(shù),3D打印至少有以下優(yōu)點(diǎn):
一是加工簡(jiǎn)單,周期縮短。機(jī)械操作對(duì)比手工操作在重復(fù)性工作上具有天然優(yōu)勢(shì),它可以大幅度縮短工期、減少人工勞動(dòng)力,如制作主食類食物,人們?cè)?D打印成品的基礎(chǔ)上只需要少量加工就可以進(jìn)食,大大提高了工效。
二是節(jié)省原料,費(fèi)用降低。傳統(tǒng)制作加工是減材制作,一般都會(huì)有10%-20%的原材料浪費(fèi),而3D打印是增材制作,沒(méi)有其它復(fù)雜的工序,材料基本是“按需配給”,大大節(jié)省了人力物力,降低了成本。
三是有利于制造復(fù)雜、特殊的食品。3D打印擅長(zhǎng)制作個(gè)性化、復(fù)雜化和高難度的物體。打印一個(gè)即使是復(fù)雜程度難以想象的特殊物體,也并不比打印一個(gè)外形簡(jiǎn)單的長(zhǎng)方體消耗更多的時(shí)間和成本。這恰好可以滿足當(dāng)前社會(huì)人類追求個(gè)性化、私人定制的趨勢(shì),同時(shí)也與傳統(tǒng)制作批量化、規(guī)模化的特點(diǎn)形成互補(bǔ)。
四是便于長(zhǎng)期儲(chǔ)存、節(jié)省空間。3D打印技術(shù)采用的墨盒可以對(duì)基本食物單元如巧克力、蛋白質(zhì)、碳水化合物、肉細(xì)胞等進(jìn)行高濃度、全封閉的壓縮,這種儲(chǔ)存方式使得可以將相同構(gòu)成的不同物體進(jìn)行合并,需要時(shí)再還原為不同的原材料,即方便攜帶,又節(jié)約資源,而且還能擁有超長(zhǎng)的儲(chǔ)存期。
五是對(duì)制作人員的操作技能要求不高。3D打印由計(jì)算機(jī)操縱讀取事先已經(jīng)形成并存儲(chǔ)好的圖紙文件,而后進(jìn)行噴制打印,即使再?gòu)?fù)雜的物體,對(duì)制作人員的操作技能要求也不會(huì)很高。
六是不受場(chǎng)地和環(huán)境限制,能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程制造。3D打印只要有適宜的原材料,不用專門的環(huán)境和場(chǎng)地,就能根據(jù)圖紙打印出實(shí)物。甚至可以由計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送圖紙文件,連接目標(biāo)3D打印機(jī)進(jìn)行制作食物。
雖然有以上諸多優(yōu)點(diǎn),但受制于目前的技術(shù)水平以及材料、成本等原因,3D打印制作食物,還存在不少局限性。
一是可用材料不多,打印種類有限。某種意義上講,3D打印的難度不是在其技術(shù)本身,材料才是3D打印最大的技術(shù)瓶頸。它直接影響打印目標(biāo)的成型速度以及物理性能、化學(xué)性能和還原程度,因此3D打印制作食物的應(yīng)用還有待于打印材料的突破。目前材料研發(fā)大大落后于市場(chǎng)需求,3D打印食品可選的材料并不多,導(dǎo)致“有鍋無(wú)米”。
二是打印精度不夠,產(chǎn)品質(zhì)量不好。3D打印是層層疊加形成產(chǎn)品,打印分層越細(xì)、切片越多、厚度越薄,則產(chǎn)品制作越精細(xì)、性能越好、還原越逼真。但由于現(xiàn)在技術(shù)限制,3D打印機(jī)的成型精度還比較有限,其分層切片厚度不可能很薄,分辨率也不高,這就影響了性能和外觀,造成打印成品表面粗糙、還原度低,制成的食品外形不好。況且切片厚度太薄,層數(shù)太多,送絲或噴擠速度即打印速度如果不能跟上,將致使打印速度減慢,生產(chǎn)效率下降,成本上升。
三是前期準(zhǔn)備要求高,后期處理不能缺少。3D打印前要先獲得產(chǎn)品的數(shù)據(jù),在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和3D建模,要求設(shè)計(jì)人員除了能熟練應(yīng)用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)設(shè)計(jì)軟件外,還必須具備工程設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)。另外,打印出的食品有時(shí)仍需進(jìn)行烘焙、蒸煮、煎炸或拼接等后期工作。