史冬梅，王 晶，張景胤

（科學(xué)技術(shù)部高技術(shù)研究發(fā)展中心，北京 100044）

美國(guó)拜登政府認(rèn)為制造業(yè)是確保美國(guó)全球經(jīng)濟(jì)領(lǐng)先地位和國(guó)家安全的支撐行業(yè)，它幾乎在美國(guó)經(jīng)濟(jì)的每個(gè)部門(mén)都發(fā)揮重要作用。近年來(lái)，美國(guó)制造業(yè)呈現(xiàn)衰退趨勢(shì)，其制造業(yè)增加值占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的比重持續(xù)下降，制造業(yè)貿(mào)易逆差占GDP 的比重在2022年6月升至5.3%，為2008年以來(lái)的最高水平[1]，如圖1 所示。特別是新冠疫情暴露了美國(guó)制造業(yè)供應(yīng)鏈的脆弱性，導(dǎo)致關(guān)鍵礦物、藥品和半導(dǎo)體等關(guān)鍵產(chǎn)品嚴(yán)重短缺[2]。為了應(yīng)對(duì)全球競(jìng)爭(zhēng)，拜登政府執(zhí)政以來(lái)積極采取一系列措施，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新提振美國(guó)制造業(yè)，包括發(fā)布新版《國(guó)家先進(jìn)制造業(yè)戰(zhàn)略》（National Strategy for Advanced Manufacturing，以下簡(jiǎn)稱“NSAM 戰(zhàn)略”）、制定跨行業(yè)制造技術(shù)路線圖以及發(fā)揮美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的作用等。拜登政府采取的措施對(duì)中國(guó)鞏固自身制造業(yè)優(yōu)勢(shì)、部署制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃和建設(shè)先進(jìn)制造業(yè)生態(tài)具有借鑒意義。

圖1 2011—2021年美國(guó)制造業(yè)增加值占美國(guó)GDP 的比重

1 美國(guó)發(fā)布新版《國(guó)家先進(jìn)制造業(yè)戰(zhàn)略》

作為制造大國(guó)，美國(guó)在先進(jìn)制造技術(shù)以及制造方法創(chuàng)新方面處于全球領(lǐng)先地位。然而，美國(guó)制造業(yè)的頹勢(shì)也延伸到了先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域，部分高科技制造業(yè)的生產(chǎn)量和就業(yè)率急劇下降。近年來(lái)，作為美國(guó)傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)的先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易持續(xù)逆差，2022年貿(mào)易逆差高達(dá)1 970 億美元[3]。

2022年10月7日，在美國(guó)國(guó)家制造業(yè)日之際，美國(guó)白宮發(fā)布的新一版NSAM 戰(zhàn)略指出，制造業(yè)是美國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和國(guó)家安全的引擎[4]，為美國(guó)應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)、創(chuàng)造更多工作機(jī)會(huì)以及持續(xù)發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)提供了動(dòng)力。NSAM 戰(zhàn)略將為美國(guó)本土先進(jìn)制造業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)等活動(dòng)提供長(zhǎng)期的指導(dǎo)，推動(dòng)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)新的制造方法以及開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品；同時(shí)，NSAM 戰(zhàn)略將加強(qiáng)美國(guó)政府部門(mén)之間的協(xié)調(diào)合作，凝聚國(guó)家資源力量，從而提高美國(guó)生產(chǎn)力、創(chuàng)造更多就業(yè)機(jī)會(huì)，確保美國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)。

NSAM 戰(zhàn)略為美國(guó)保持在先進(jìn)制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位設(shè)定了愿景，提出美國(guó)制造業(yè)將促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)、增強(qiáng)環(huán)境可持續(xù)性、應(yīng)對(duì)氣候變化、加強(qiáng)供應(yīng)鏈、確保國(guó)家安全和改善醫(yī)療保健。為了實(shí)現(xiàn)該愿景，NSAM 戰(zhàn)略設(shè)定了相互關(guān)聯(lián)的三大目標(biāo)：開(kāi)發(fā)和實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)、促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)勞動(dòng)力發(fā)展和提升制造業(yè)供應(yīng)鏈彈性。針對(duì)3 個(gè)目標(biāo)，NSAM 戰(zhàn)略進(jìn)一步確定在未來(lái)4年內(nèi)將實(shí)現(xiàn)11 項(xiàng)特定技術(shù)目標(biāo)，并提出了37 項(xiàng)建議措施。根據(jù)NSAM 戰(zhàn)略，美國(guó)政府各部門(mén)協(xié)調(diào)合作，為提升美國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力（包括先進(jìn)制造業(yè)研發(fā)）的聯(lián)邦計(jì)劃和活動(dòng)提供長(zhǎng)期指導(dǎo)，如表1 所示。

表1 美國(guó)政府多部門(mén)協(xié)調(diào)合作以及各部門(mén)對(duì)NSAM 戰(zhàn)略目標(biāo)的潛在貢獻(xiàn)

1.1 開(kāi)發(fā)和實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)

先進(jìn)制造技術(shù)指制造業(yè)不斷吸收電子信息、計(jì)算機(jī)、機(jī)械、材料等方面的新技術(shù)成果，并將其應(yīng)用于制造業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品以及制造方法的創(chuàng)新[5]。近年來(lái)，自動(dòng)化、大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、生物和新材料等技術(shù)的快速發(fā)展為先進(jìn)制造業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇。同時(shí)，為了應(yīng)對(duì)來(lái)自經(jīng)濟(jì)脫碳、醫(yī)療保健和國(guó)家安全等方面的緊迫技術(shù)挑戰(zhàn)，美國(guó)需要持續(xù)發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)來(lái)占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈的頂端。對(duì)此，拜登政府針對(duì)特定技術(shù)目標(biāo)，快速開(kāi)發(fā)和實(shí)施新的制造技術(shù)，保持本土制造業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新方面的絕對(duì)領(lǐng)先地位。NSAM 戰(zhàn)略圍繞本目標(biāo)，設(shè)立了5 個(gè)特定技術(shù)目標(biāo)，并針對(duì)每個(gè)技術(shù)目標(biāo)都確定了一套詳細(xì)的技術(shù)建議（共18 項(xiàng)建議），并期望在未來(lái)4年內(nèi)取得成果（見(jiàn)表2）。

表2 開(kāi)發(fā)和實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)的特定技術(shù)目標(biāo)及具體建議

1.2 促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)勞動(dòng)力發(fā)展

盡管美國(guó)勞動(dòng)力成本顯著高于其他國(guó)家，但美國(guó)應(yīng)用于制造業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，如3D 打印、人工智能及大數(shù)據(jù)等，使美國(guó)制造業(yè)生產(chǎn)率保持較高水平，持續(xù)吸引外商投資并增加就業(yè)機(jī)會(huì)。NSAM 戰(zhàn)略進(jìn)一步明確，先進(jìn)技術(shù)的變革將有望創(chuàng)造數(shù)百萬(wàn)個(gè)新的、可持續(xù)和高質(zhì)量的美國(guó)就業(yè)機(jī)會(huì)。為了發(fā)展美國(guó)本土強(qiáng)大的先進(jìn)制造業(yè)并提供高質(zhì)量的工作崗位，美國(guó)必須促進(jìn)制造業(yè)勞動(dòng)力發(fā)展。針對(duì)“促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)勞動(dòng)力發(fā)展”的目標(biāo)，NSAM 戰(zhàn)略提出3 個(gè)特定技術(shù)目標(biāo)和8 條建議（見(jiàn)表3）。

表3 促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)勞動(dòng)力發(fā)展的目標(biāo)及具體建議

1.3 提升制造業(yè)供應(yīng)鏈彈性

美國(guó)制造業(yè)供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它將供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)聯(lián)系在一起，包括原材料供應(yīng)商、部件制造商、集成商、物流以及支持服務(wù)商等。NSAM 戰(zhàn)略指出，供應(yīng)鏈和生態(tài)系統(tǒng)的彈性是亟須改進(jìn)的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，通過(guò)支持中小型制造商提升其彈性。中小型制造商占美國(guó)制造業(yè)企業(yè)的98%，約占美國(guó)制造業(yè)服務(wù)和產(chǎn)品的50%，通過(guò)支持它們將提升美國(guó)制造業(yè)供應(yīng)鏈彈性并加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的彈性。NSAM 戰(zhàn)略確定了3 個(gè)特定技術(shù)目標(biāo)和11 條建議（見(jiàn)表4）。

表4 建立制造業(yè)供應(yīng)鏈及生態(tài)系統(tǒng)彈性的目標(biāo)及具體建議

2 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院支持制定跨行業(yè)制造技術(shù)路線圖

美國(guó)商務(wù)部下屬機(jī)構(gòu)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）是美國(guó)政府唯一專門(mén)致力于提高工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的研究實(shí)驗(yàn)室，聚焦于與先進(jìn)制造相關(guān)的技術(shù)研究。此外，作為美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家計(jì)劃辦公室（AMNPO）的總部，NIST 與其他美國(guó)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)聯(lián)合，積極擴(kuò)展美國(guó)制造業(yè)伙伴關(guān)系國(guó)家網(wǎng)絡(luò)。

2022年4月，NIST 發(fā)布了“先進(jìn)制造技術(shù)路線圖”（MFGTech）計(jì)劃，旨在通過(guò)為有前途的先進(jìn)制造集群制定技術(shù)路線圖，以及建立新的或加強(qiáng)現(xiàn)有行業(yè)驅(qū)動(dòng)聯(lián)合體的競(jìng)爭(zhēng)力，來(lái)應(yīng)對(duì)美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)優(yōu)先發(fā)展挑戰(zhàn)[6]。MFGTech 計(jì)劃面向4 個(gè)領(lǐng)域，包括微電子、供應(yīng)鏈彈性、未來(lái)工業(yè)以及振興傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，為14 個(gè)項(xiàng)目提供了約400 萬(wàn)美元的資助，用于支持制定跨行業(yè)先進(jìn)制造技術(shù)路線圖，如圖2 所示。MFGTech 計(jì)劃將在全國(guó)范圍內(nèi)推動(dòng)建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，提高美國(guó)工業(yè)部門(mén)的創(chuàng)新能力和生產(chǎn)力水平。此外，MFGTech計(jì)劃涉及美國(guó)制造業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)域，通過(guò)確定研發(fā)目標(biāo)及優(yōu)先級(jí)，縮小勞動(dòng)力技能差距，提升制造業(yè)的多樣性、公平性和包容性，并制定加快技術(shù)開(kāi)發(fā)和轉(zhuǎn)移的措施，提高美國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力[6]。

圖2 MFGTech 計(jì)劃在4 個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域支持的14 個(gè)項(xiàng)目

2.1 微電子領(lǐng)域

新冠疫情等因素導(dǎo)致全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈嚴(yán)重短缺，依賴半導(dǎo)體作為其成品關(guān)鍵部件的制造業(yè)部門(mén)深受影響。MFGTech-微電子路線圖將確定在美國(guó)本土建設(shè)用于發(fā)明、演示、原型制作和生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施的一些關(guān)鍵步驟（見(jiàn)表5）。

“5G/6G 毫米波材料與電氣測(cè)試技術(shù)”項(xiàng)目為推進(jìn)5G 和6G 產(chǎn)品世界領(lǐng)先制定路線圖，在毫米波材料選擇、表征和測(cè)試方面建立世界領(lǐng)先的知識(shí)庫(kù)和技術(shù)訣竅，以加快美國(guó)下一代高性能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，幫助美國(guó)成為5G/6G 技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)導(dǎo)者。

“推進(jìn)高混合生產(chǎn)的工業(yè)人工智能聯(lián)盟”項(xiàng)目將建立以美國(guó)為基地的工業(yè)人工智能（AI）聯(lián)盟，以打破高混合生產(chǎn)①混合生產(chǎn)：相對(duì)于單線型生產(chǎn)而言，是多種產(chǎn)品同時(shí)在固定生產(chǎn)線上混合生產(chǎn)運(yùn)行的模式。中的高優(yōu)先級(jí)技術(shù)壁壘。該項(xiàng)目將使各種規(guī)模的公司受益，并影響許多中小批量生產(chǎn)的行業(yè)（如半導(dǎo)體、醫(yī)療產(chǎn)品、儲(chǔ)能和制藥）。

“異構(gòu)集成和電子封裝制造路線圖”項(xiàng)目為提高國(guó)家在異構(gòu)集成和電子封裝技術(shù)方面的能力和競(jìng)爭(zhēng)力制定可行的路線圖。該路線圖包括制造業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施、制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)路徑、勞動(dòng)力發(fā)展以及可持續(xù)性、制造業(yè)可持續(xù)性以及公平的制造業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施等方面的建議。

“微電子與先進(jìn)封裝技術(shù)”項(xiàng)目將建立一個(gè)聯(lián)合體，識(shí)別并確定半導(dǎo)體和微電子融合的新興應(yīng)用以及相關(guān)的先進(jìn)封裝技術(shù)需求。該項(xiàng)目將在微電子和先進(jìn)封裝領(lǐng)域創(chuàng)造一支有彈性、多樣化和高技能的勞動(dòng)力隊(duì)伍，以支持基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓和原型制造等。

2.2 供應(yīng)鏈彈性領(lǐng)域

MFGTech-供應(yīng)鏈彈性路線圖將通過(guò)供應(yīng)鏈彈性創(chuàng)新，使美國(guó)制造商提高運(yùn)營(yíng)效率，快速識(shí)別供應(yīng)鏈中斷和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)國(guó)家安全（見(jiàn)表6）。

表6 MFGTech-供應(yīng)鏈彈性領(lǐng)域資助項(xiàng)目

“制藥/生物技術(shù)制造的凍融和無(wú)菌干燥技術(shù)路線圖”項(xiàng)目旨在加強(qiáng)制藥冷鏈和無(wú)菌干燥技術(shù)研發(fā)。該路線圖將開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品模式，如mRNA 疫苗、細(xì)胞和基因療法，以更快地部署治療方法，加強(qiáng)美國(guó)對(duì)流行病的應(yīng)對(duì)能力，滿足公共衛(wèi)生需求。

“通過(guò)數(shù)字主線①數(shù)字主線是指利用數(shù)字化技術(shù)，覆蓋產(chǎn)品全壽命周期與全價(jià)值鏈，從基礎(chǔ)材料、設(shè)計(jì)、工藝、制造以及使用維護(hù)全部環(huán)節(jié)，集成并驅(qū)動(dòng)以統(tǒng)一的模型為核心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和保障的數(shù)字化數(shù)據(jù)流。制定加強(qiáng)美國(guó)制造業(yè)供應(yīng)鏈的路線圖”項(xiàng)目將通過(guò)數(shù)字主線提高美國(guó)制造業(yè)供應(yīng)鏈的彈性和能力，使美國(guó)制造商提高運(yùn)營(yíng)效率，生產(chǎn)更高質(zhì)量的產(chǎn)品，及時(shí)發(fā)現(xiàn)供應(yīng)鏈中斷和質(zhì)量問(wèn)題，并增加收入。該路線圖將制定指導(dǎo)文件，使數(shù)字主線技術(shù)能夠在整個(gè)供應(yīng)鏈中得到有效應(yīng)用。

2.3 未來(lái)工業(yè)領(lǐng)域

MFGTech-未來(lái)工業(yè)領(lǐng)域路線圖旨在發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新計(jì)算能力、發(fā)展可持續(xù)糧食供應(yīng)以及在零重力下創(chuàng)造新零件等方面的問(wèn)題。該路線圖將為未來(lái)的制造業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，使未來(lái)制造業(yè)可以利用更高的計(jì)算能力、更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及超安全通信（見(jiàn)表7）。

表7 MFGTech-未來(lái)工業(yè)領(lǐng)域資助項(xiàng)目

“先進(jìn)太空制造聯(lián)盟”項(xiàng)目將分析天基供需制造經(jīng)濟(jì)商業(yè)化的知識(shí)和其他關(guān)鍵障礙，以及開(kāi)發(fā)空間服務(wù)、組裝和維護(hù)技術(shù)，為商業(yè)和探索任務(wù)提供可持續(xù)和安全的空間基礎(chǔ)設(shè)施，以造福地球和空間經(jīng)濟(jì)。這將有助于創(chuàng)造新的市場(chǎng)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，并保證美國(guó)在太空領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。

“量子技術(shù)制造”項(xiàng)目為量子技術(shù)的利益相關(guān)者提供前瞻性指導(dǎo)，包括制定路線圖和發(fā)展指南、確定技術(shù)/制造需求和共同挑戰(zhàn)、評(píng)估供應(yīng)鏈，以及通過(guò)差距分析確定投資、技術(shù)進(jìn)步或市場(chǎng)規(guī)模并彌補(bǔ)技術(shù)差距，促進(jìn)行業(yè)合作伙伴之間的協(xié)調(diào)，以應(yīng)對(duì)量子行業(yè)面臨的長(zhǎng)期挑戰(zhàn)，從而提高美國(guó)在這一領(lǐng)域的整體競(jìng)爭(zhēng)力。

“細(xì)胞農(nóng)業(yè)路線圖：農(nóng)業(yè)和糧食公平融合制造倡議”項(xiàng)目將建立一個(gè)為期10年的路線圖，以解決與細(xì)胞培養(yǎng)肉類(lèi)和可食用生物材料相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)障礙。通過(guò)展示商業(yè)規(guī)模細(xì)胞農(nóng)業(yè)方法的途徑和益處，以減輕畜牧業(yè)對(duì)環(huán)境的影響，并保證可持續(xù)的糧食供應(yīng)。

“用于清潔排放的下一代電機(jī)和系統(tǒng)”將制定行業(yè)驅(qū)動(dòng)的路線圖，以確定和解決平臺(tái)技術(shù)中的主要技術(shù)障礙，通過(guò)創(chuàng)新使經(jīng)濟(jì)部門(mén)盡快實(shí)現(xiàn)凈零排放。在經(jīng)濟(jì)部門(mén)等多個(gè)部門(mén)快速推進(jìn)下一代電機(jī)和系統(tǒng)的應(yīng)用，將滿足大幅減少碳基燃料排放的迫切要求。

2.4 重振傳統(tǒng)制造工業(yè)領(lǐng)域

傳統(tǒng)制造工業(yè)的創(chuàng)新有助于確保其保持全球競(jìng)爭(zhēng)力。MFGTech-重振傳統(tǒng)制造工業(yè)路線圖將探索比傳統(tǒng)方法效率更高、成本更低和材料消耗更少的制造方法，包括3D 打印、預(yù)制、模塊化建造、數(shù)字設(shè)計(jì)以及使用人工智能研究新材料等（見(jiàn)表8）。

表8 MFGTech-重振傳統(tǒng)制造工業(yè)領(lǐng)域資助項(xiàng)目

“人工智能增強(qiáng)的全生命周期性能產(chǎn)品的材料和工藝多模態(tài)傳感”項(xiàng)目將制定技術(shù)路線圖，在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)將人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）工具與傳統(tǒng)材料科學(xué)和工藝知識(shí)相結(jié)合，從而為未來(lái)制造業(yè)提供全新的方法，并增強(qiáng)國(guó)家供應(yīng)鏈的可見(jiàn)性和響應(yīng)能力。

“鋼鐵制造業(yè)：為可持續(xù)工業(yè)供應(yīng)鏈變革美國(guó)全球領(lǐng)導(dǎo)地位”項(xiàng)目將建立一個(gè)鋼鐵制造聯(lián)合體，以解決阻礙鋼鐵行業(yè)先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的重大工藝問(wèn)題。通過(guò)制定工業(yè)驅(qū)動(dòng)路線圖，解決技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施和勞動(dòng)力方面的問(wèn)題，從而提高鋼鐵行業(yè)在價(jià)值鏈上的競(jìng)爭(zhēng)力。

“建筑業(yè)數(shù)字化先進(jìn)技術(shù)”項(xiàng)目將制定首個(gè)全面的數(shù)字建設(shè)路線圖。利用先進(jìn)技術(shù)組建施工聯(lián)合體，識(shí)別最新的技術(shù)和解決方案，在施工全生命周期中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化施工。該路線圖將提高施工效率，影響6 個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域：可持續(xù)建筑、智能基礎(chǔ)設(shè)施、大規(guī)模住房、災(zāi)害應(yīng)對(duì)、流行病預(yù)防和空間建筑。

“加快大型結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)生產(chǎn)的路線圖”項(xiàng)目將為大型結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的生產(chǎn)制定全面的工業(yè)和技術(shù)路線圖，重點(diǎn)關(guān)注大型結(jié)構(gòu)4.0 技術(shù)、下一代制造、制造和檢驗(yàn)工藝以及提高美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力的培訓(xùn)計(jì)劃，使美國(guó)利益相關(guān)者的最終路線圖與詳細(xì)的技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃保持一致，并指導(dǎo)私人和公共投資以滿足美國(guó)行業(yè)的技術(shù)需求和彌補(bǔ)差距。

3 發(fā)揮美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的作用

3.1 美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)確保美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)保持全球領(lǐng)先地位

美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)公私伙伴關(guān)系的國(guó)家網(wǎng)絡(luò)，包括美國(guó)商務(wù)部、國(guó)防部和能源部3 個(gè)部門(mén)及其所資助的16 家制造業(yè)創(chuàng)新研究所，以及其他6 個(gè)美國(guó)聯(lián)邦政府部門(mén)——?jiǎng)诠げ俊⒔逃?、衛(wèi)生與公眾服務(wù)部、美國(guó)國(guó)家航空航天局、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和農(nóng)業(yè)部（見(jiàn)表9）。2022年10月，NIST 發(fā)布了《美國(guó)制造業(yè)亮點(diǎn)報(bào)告》，對(duì)參與美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的9 個(gè)部門(mén)以及16 家制造業(yè)創(chuàng)新研究所在2021年所做出的成就進(jìn)行了總結(jié)。該報(bào)告指出，美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的所有機(jī)構(gòu)共同創(chuàng)新了大規(guī)模公私全面合作方式，推動(dòng)了技術(shù)進(jìn)步、勞動(dòng)力開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新生態(tài)體系方面的大規(guī)模合作，確保美國(guó)創(chuàng)造的成果躋身先進(jìn)制造技術(shù)前沿。

表9 美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)、研究所及成員數(shù)量[7]

2021 財(cái)年，為了促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)快速發(fā)展，美國(guó)各研究所及其成員共享設(shè)施、專業(yè)知識(shí)、尖端設(shè)備和資金，在最有價(jià)值的應(yīng)用研發(fā)和勞動(dòng)力項(xiàng)目上進(jìn)行合作。16 家制造業(yè)創(chuàng)新研究所共開(kāi)展了700 余個(gè)高度優(yōu)先于工業(yè)的應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，并與2 300 余個(gè)組織成員合作執(zhí)行。在這16 家制造業(yè)創(chuàng)新研究所的成員中，63%是制造業(yè)公司，72%是中小型制造商。通過(guò)研究所及其合作伙伴的努力，先進(jìn)制造業(yè)取得較大發(fā)展。在資金方面，2021年美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的16 家研究所不僅吸引了1.27 億美元的基本聯(lián)邦資金，還吸引了來(lái)自各州、聯(lián)邦（疫情）和私人基金的3.54 億美元資金。社會(huì)資金與美國(guó)政府資金2.8∶1 的投資匹配遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了1∶1 匹配的計(jì)劃，體現(xiàn)了美國(guó)聯(lián)邦資金的杠桿作用。

3.2 美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)推動(dòng)本國(guó)先進(jìn)制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步

2021年以來(lái)，制造業(yè)創(chuàng)新研究所及其組織成員在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域就競(jìng)爭(zhēng)前應(yīng)用研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行合作。這些項(xiàng)目促進(jìn)了產(chǎn)品和工藝的創(chuàng)新，在整個(gè)行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用潛力，并有助于美國(guó)制造業(yè)在全球先進(jìn)制造技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用。目前，正在進(jìn)行的研發(fā)項(xiàng)目有708 個(gè)，將大幅推動(dòng)先進(jìn)制造技術(shù)開(kāi)發(fā)。

美國(guó)商務(wù)部資助的NIIMBL 通過(guò)加快生物制藥制造創(chuàng)新滿足國(guó)家的需求，從而實(shí)現(xiàn)美國(guó)公共衛(wèi)生安全。NIIMBL及其合作機(jī)構(gòu)對(duì)工藝進(jìn)行創(chuàng)新，例如，將分子機(jī)械與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合來(lái)提高細(xì)胞因子產(chǎn)量，或?qū)槁《据d體所建立的生物制造平臺(tái)的工藝進(jìn)行集成和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了生物制藥制造成本節(jié)約、規(guī)模化量產(chǎn)以及風(fēng)險(xiǎn)降低[7]。

美國(guó)國(guó)防部資助的美國(guó)先進(jìn)功能織物研究所集中了初創(chuàng)企業(yè)、制造商、行業(yè)及學(xué)術(shù)界的先進(jìn)纖維和織物技術(shù)能力，并組織他們?yōu)閲?guó)防部和商業(yè)市場(chǎng)建立先進(jìn)的紡織系統(tǒng)，滿足商業(yè)和國(guó)防應(yīng)用中的多種需求。美國(guó)先進(jìn)功能織物研究所與美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部士兵中心合作，實(shí)現(xiàn)了適用于極端寒冷天氣及潮濕天氣的快速原型制造系統(tǒng)，并能夠在使用過(guò)程中跟蹤記錄溫度、濕度和加速度[7]。

美國(guó)能源部贊助的先進(jìn)復(fù)合材料制造創(chuàng)新研究所由100 余個(gè)來(lái)自行業(yè)、學(xué)術(shù)界和政府機(jī)構(gòu)的成員組成，旨在推動(dòng)先進(jìn)復(fù)合材料的應(yīng)用并發(fā)展美國(guó)制造業(yè)。2021年，先進(jìn)復(fù)合材料制造創(chuàng)新研究所與科研工作者和制造商合作在美國(guó)田納西州建造了第一座纖維增強(qiáng)聚合物車(chē)輛橋面橋。它減少了安裝時(shí)間并降低了施工期間的能源成本。復(fù)合橋面板使用壽命為100年，且重量比混凝土橋面板輕90%。甲板中還嵌入了智能傳感器，以監(jiān)測(cè)其使用狀況和性能[7]。

3.3 美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)勞動(dòng)力就業(yè)

2021年以來(lái)，16 個(gè)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)研究所及其組織成員聚焦于多樣化人群，創(chuàng)造了更多制造業(yè)領(lǐng)域的就業(yè)機(jī)會(huì)。同時(shí)，還根據(jù)行業(yè)需求制定特定技術(shù)領(lǐng)域的課程。2021 財(cái)年，約有90 000 余名美國(guó)工人（包括退伍軍人和受新冠疫情影響的人群）、學(xué)生和教育工作者通過(guò)線上和線下的方式參與了這些研究所主導(dǎo)的勞動(dòng)力計(jì)劃。

美國(guó)商務(wù)部贊助的NIIMBL 及其組織成員制訂了一系列計(jì)劃，旨在建立一支世界領(lǐng)先的生物制藥隊(duì)伍，滿足快速增長(zhǎng)的行業(yè)需求。計(jì)劃包括：開(kāi)發(fā)生物制藥職業(yè)課程；通過(guò)定向技術(shù)培訓(xùn)儲(chǔ)備人才；設(shè)立NIIMBL eXperience，為多元化年輕人群提供大型生物制藥制造商、小型創(chuàng)新公司以及非營(yíng)利機(jī)構(gòu)的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)[7]。

美國(guó)國(guó)防部資助的美國(guó)柔性混合電子制造研究所設(shè)立了Additive Edge 計(jì)劃，旨在向美國(guó)年輕人介紹先進(jìn)制造業(yè)，并提供相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，從而激勵(lì)美國(guó)高中生探索增材制造技術(shù)和創(chuàng)業(yè)。此外，美國(guó)柔性混合電子制造研究所推出了其軍事參與計(jì)劃FlexMil 的虛擬版本，讓更廣泛的軍事界成員參與先進(jìn)制造業(yè)，了解先進(jìn)制造業(yè)和柔性混合電子技術(shù)并獲得相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的職業(yè)機(jī)會(huì)。

美國(guó)能源部資助的清潔能源智能制造創(chuàng)新研究所和美國(guó)制造工程師學(xué)會(huì)（SME）建立了合作伙伴關(guān)系，與其培訓(xùn)機(jī)構(gòu)Tooling U-SME 聯(lián)合，利用其豐富的制造業(yè)領(lǐng)域?qū)W習(xí)和培訓(xùn)資源，加快了智能制造的實(shí)施，并促進(jìn)了多元化勞動(dòng)力就業(yè)[7]。

3.4 美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

美國(guó)制造業(yè)的創(chuàng)新依賴于其強(qiáng)大和穩(wěn)健的制造供應(yīng)鏈，以及制造業(yè)相關(guān)大量實(shí)體的合作。通過(guò)學(xué)術(shù)界、制造商和創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)組織成員等共同努力，推動(dòng)了美國(guó)制造業(yè)發(fā)展。在2 320 名成員中，約2/3 是制造商，其他成員還包括社區(qū)學(xué)院和主要研究型大學(xué)（占22%），以及州和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)體（占15%）[7]。

美國(guó)商務(wù)部資助的NIIMBL 制訂了一個(gè)10年工藝強(qiáng)化計(jì)劃，旨在改造和發(fā)展可持續(xù)的生物制藥制造業(yè)。該項(xiàng)目將技術(shù)創(chuàng)新、新材料、再循環(huán)和新實(shí)踐相結(jié)合，建立了促進(jìn)“碳中和”實(shí)現(xiàn)的生物加工體系。這些要素將解決生物制造過(guò)程中的障礙[7]。

美國(guó)國(guó)防部資助的數(shù)字化制造研究所通過(guò)其強(qiáng)大的工業(yè)、學(xué)術(shù)和政府合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，為美國(guó)制造業(yè)提供聯(lián)邦資助的項(xiàng)目機(jī)會(huì)、勞動(dòng)力開(kāi)發(fā)工具和2 043.87 m2的未來(lái)工廠車(chē)間創(chuàng)新中心等，推動(dòng)了美國(guó)制造商的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。西門(mén)子公司和陶氏公司利用數(shù)字化制造研究所的過(guò)程工業(yè)試驗(yàn)臺(tái)演示了創(chuàng)新軟件和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）與硬件結(jié)合的過(guò)程，以加快流程行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型[7]。

2022年7月，美國(guó)能源部資助的網(wǎng)絡(luò)安全制造創(chuàng)新研究所發(fā)布《2022 制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全路線圖》[8]。該路線圖將全程保護(hù)新舊系統(tǒng)的數(shù)字主線，并解決自動(dòng)化和供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)安全面臨的基本挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)安全制造創(chuàng)新研究所的安全制造架構(gòu)減少了制造優(yōu)質(zhì)零件的時(shí)間成本和不確定性，提高了整體運(yùn)行效率，促進(jìn)了供應(yīng)鏈脫碳，提高了生產(chǎn)力和利潤(rùn)率。

4 啟示與建議

美國(guó)在先進(jìn)制造技術(shù)以及制造方法創(chuàng)新方面處于全球領(lǐng)先地位。面對(duì)激烈的全球競(jìng)爭(zhēng)，拜登政府通過(guò)發(fā)布國(guó)家戰(zhàn)略、制定技術(shù)路線圖以及發(fā)揮制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)作用，重振美國(guó)制造業(yè)。在制造業(yè)創(chuàng)新技術(shù)方面，拜登政府延續(xù)了往屆政府對(duì)于納米制造、半導(dǎo)體材料以及數(shù)字化、量子計(jì)算和人工智能等技術(shù)創(chuàng)新在制造業(yè)的集成與應(yīng)用戰(zhàn)略，加強(qiáng)了對(duì)于新材料及加工技術(shù)的關(guān)注，強(qiáng)調(diào)了清潔和可持續(xù)制造以支持傳統(tǒng)工業(yè)脫碳。在“頂層戰(zhàn)略設(shè)計(jì)、制定跨行業(yè)制造技術(shù)路線圖和創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中研究所和組織成員協(xié)作創(chuàng)新”模式作用下，美國(guó)制造業(yè)將通過(guò)更高的生產(chǎn)效率、產(chǎn)能利用率以及快速技術(shù)迭代實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約和利潤(rùn)增加。先進(jìn)制造技術(shù)在其生態(tài)系統(tǒng)和供應(yīng)鏈中的廣泛應(yīng)用，將促進(jìn)美國(guó)保持持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

在勞動(dòng)力發(fā)展方面，通過(guò)判定NSAM 戰(zhàn)略和構(gòu)建制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)美國(guó)制造業(yè)勞動(dòng)力市場(chǎng)的穩(wěn)定發(fā)展。人才是實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，因此，吸引多元化勞動(dòng)力進(jìn)入制造業(yè)，提高制造業(yè)就業(yè)質(zhì)量和就業(yè)機(jī)會(huì)也是拜登政府“重振美國(guó)制造業(yè)”的重點(diǎn)目標(biāo)之一。

在制造業(yè)生態(tài)建設(shè)方面，美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)面向不同細(xì)分領(lǐng)域的實(shí)際需求，強(qiáng)調(diào)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)行更深層次的開(kāi)發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用，促進(jìn)了技術(shù)創(chuàng)新在先進(jìn)制造業(yè)的快速應(yīng)用。此外，NSAM 戰(zhàn)略和美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)通過(guò)加大對(duì)美國(guó)中小型制造商的支持力度，促進(jìn)美國(guó)本土中小企業(yè)成長(zhǎng)和發(fā)展；美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)以科研機(jī)構(gòu)為樞紐，鏈接了政府部門(mén)、行業(yè)、企業(yè)及科研院校，加強(qiáng)了美國(guó)本土制造產(chǎn)業(yè)鏈上下游、不同規(guī)模的企業(yè)以及政府機(jī)構(gòu)間的溝通與協(xié)作，推動(dòng)中小型企業(yè)參與制造業(yè)創(chuàng)新并實(shí)現(xiàn)了更廣泛的資源共享，構(gòu)建了深度融合的美國(guó)制造生態(tài)系統(tǒng)并提高了供應(yīng)鏈的彈性。

中國(guó)是全球制造業(yè)大國(guó)，面對(duì)日趨復(fù)雜的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)科技創(chuàng)新對(duì)制造業(yè)發(fā)展的支撐，制定制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，明確中國(guó)制造業(yè)的支撐經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重點(diǎn)方向。繼續(xù)加大國(guó)家科技計(jì)劃對(duì)信息、新材料、新能源、先進(jìn)制造和生物醫(yī)藥等制造業(yè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的投入，解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，加強(qiáng)人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用，加強(qiáng)綠色低碳技術(shù)在制造業(yè)的推廣，提升中國(guó)制造業(yè)數(shù)字化、智能化和低碳化水平。加強(qiáng)制造業(yè)未來(lái)技術(shù)的研判，制定中國(guó)制造業(yè)重點(diǎn)行業(yè)發(fā)展技術(shù)路線，指導(dǎo)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。發(fā)揮中國(guó)國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新中心和國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新中心等國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)的作用，加快先進(jìn)技術(shù)成果在相關(guān)行業(yè)的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。加大制造業(yè)領(lǐng)域科技和產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)力度，多渠道吸引全球華裔科學(xué)家和國(guó)際人才，加強(qiáng)制造業(yè)領(lǐng)域技術(shù)培訓(xùn)，提升制造領(lǐng)域人力的素質(zhì)，確保中國(guó)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展。加大對(duì)制造業(yè)企業(yè)的政策扶持力度，激勵(lì)制造業(yè)企業(yè)加大自主創(chuàng)新和研發(fā)投入。研判評(píng)估中國(guó)制造業(yè)關(guān)鍵供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)，制定中國(guó)制造業(yè)供應(yīng)鏈安全戰(zhàn)略，加強(qiáng)相關(guān)法律法規(guī)的建設(shè)，培育具有全球供應(yīng)鏈?zhǔn)袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)，加大對(duì)制造業(yè)細(xì)分領(lǐng)域“專精特新”等企業(yè)支持力度，發(fā)揮其保障中國(guó)制造業(yè)供應(yīng)鏈安全的作用，推動(dòng)制造業(yè)創(chuàng)新生態(tài)體系建設(shè)。