【“威”视 ● 制造】2014，美国国家制造创新网络雏形初现 封面图片
《空天防务观察》已先后推出5期我中心青年学者、知名制造技术研究专家刘亚威先生的“威视点·制造创新”专栏，主题分别是“美国数字制造与设计创新机构助力美国智能制造”（2月16日）、“非热压罐成形技术用于MS-21机翼主承力构件生产”（2月23日）、“热塑性复合材料加速进入民机主承力结构”（2月25日）、“轨道加工工艺颠覆航空异种材料构件制孔”（2月27日）和“增材制造（3D打印）——‘美国制造，美国能行！’”（3月11日）。本期，刘亚威先生再次为我们撰写深度文章，内容是“2014，美国国家制造创新网络雏形初现”。此外，本期还将有刘亚威先生为我们提供的两篇独家动向，分别是“欧盟将智能工业（工业4.0）纳入发展战略”和“美国‘牵牛星’公司推出能更好支持3D打印的设计工具”。
背景：2012年3月，作为振兴制造业的重大战略举措之一，美国政府启动“国家制造创新网络”（NNMI）计划，计划建设45家由工业界、学术界、非盈利组织等参与的“制造创新机构”，以形成辐射全美的制造创新网络，提升美国制造业的创新能力和竞争力。
现实：自计划启动之日起，直至2013年年底，美国仅成立了一家“国家增材制造创新机构”。进入2014年，创新网络建设明显加快，一年时间内成立了3家制造创新机构，启动了4家新机构的竞标，并且提出了若干个未来将被纳入创新网络的先进制造技术领域。此外，美国还通过一份战略、一份法案，坐实了国家制造创新网络的法律地位及其管理机构。可以说，经历了2014年，国家制造创新网络已经雏形初现，美国高端制造业已经感受到了浓浓春意。（本文所描述现状截止到2014年12月底为止）
一、立三招四，创新网络建设提速
2014年，美国政府一共成立了“国家下一代电力电子制造创新机构”、“数字制造与设计创新机构”、“美国轻质材料制造创新机构”等3家创新机构，启动了“先进复合材料制造创新机构”、“集成光子器件制造创新机构”、“柔性混合电子器件创新机构”等4家创新机构的竞标。
“国家下一代电力电子制造创新机构”（已更名为“电力美国”），由能源部牵头组建，负责管理该机构的是北卡罗来纳州立大学。该机构主要关注下一代高能效、高功率电子芯片和设备的使能技术，在未来5年内，利用当前的硅基电力电子器件，让宽能带隙半导体技术更具成本竞争力。目前成员有25个，企业成员包括世界领先的宽能带隙半导体制造商、材料供应商、终端用户，如ABB、东芝国际公司等。
“美国轻质材料制造创新机构” （已更名为“明日轻质创新”），由国防部牵头组建，负责管理该机构的是爱迪生焊接研究所。该机构的研究对象是轻质与现代金属，主要任务是加速高强度/质量比合金在产品中的应用，并扩展这些经济可承受产品的使用，以提升性能并降低能耗。目前成员超过80个，包括爱迪生焊接研究所、俄亥俄州立大学和密歇根大学3个创始会员，企业成员还包括波音、洛克希德?马丁、通用电气、联合技术公司、美铝、克莱斯勒等。
“数字制造与设计创新机构”，由国防部牵头组建，负责管理该机构的是UI实验室。该机构主要研究设计、工程、制造和维护全寿命周期中数字化数据的交换，以及在供应链网络间的流动，并且将建立一个数字制造开放研究实验室，推进数字化、智能化制造。目前成员超过80个，创始工业成员包括波音、洛克希德?马丁、通用电气、罗尔斯?罗伊斯、西门子、微软、宝洁、陶氏化学等。
制造创新机构分布（2014年12月）
“先进复合材料制造创新机构”，由能源部牵头组建，主要关注先进纤维增强聚合物，帮助制造商供应性能更优良、成本更低的清洁能源产品，目标是在10年内，将先进复合材料的成本降低50%，将制造能耗减少75%，将复合材料的回收率提高到95%以上。
“集成光子器件制造创新机构”，由国防部负责组建，主要关注光电子材料的工业基础问题，集成光子器件的潜在军事应用包括提升战场成像能力以及提高雷达能力等。值得注意的是，该机构的联邦经费比其它机构多一半，且竞标方实力雄厚，分别是桑迪亚国家实验室团队和麻省理工学院林肯实验室团队，两家都承担着众多国防科研任务。
“柔性混合电子器件制造创新机构”，由国防部负责组建，主要关注组合了可弯曲先进材料与超薄硅芯片的柔性器件，开发与复杂外形物体无缝集成的下一代电子产品，它们的潜在军事用用包括：智能绷带和智能衣物在士兵受伤的第一时间发出警示、结构完整性传感器为飞行器提供实时损伤评估、小型自主传感器增强士兵对环境的感知等。
“智能制造创新机构”，由能源部负责组建，主要关注先进传感器和复杂工艺控制在内的智能制造新技术，通过制造、数字化、高能效技术等新技术的结合，使美国制造商可以实时控制工厂和企业的能源消耗，提升生产率并节省能源成本。
此外，根据国防部和能源部分别在2014年6月和9月发布的信息征询书，未来制造创新机构的技术领域可能还包括：工程纳米材料、下一代纤维和纺织物、电子器件封装与可靠性、航空航天复合材料、先进材料制造、高效模块化化学工艺、高价值卷对卷（R2R）制造等。
每个创新机构的竞标启动和竞标结果都由奥巴马亲自宣布
二、一战略一法案，创新网络管理坐实
2013年1月总统行政办公室出台的《国家制造创新网络初步设计》提出了整个网络的管理问题，时隔1年多，一份新的报告提出了具体的战略举措，并且由当年的国会立法所坐实。
2014年10月，总统行政办公室、总统科技顾问委员会发布《加速先进制造发展》报告。报告从培育创新能力、建立人才培养渠道、改善商业环境三方面，提出了12项确保美国先进制造领导地位的战略措施，其中就包括对创新网络的管理。随着“制造创新机构”的不断组建，对“国家制造创新网络”实施顶层管理的需求越来越明确，报告提议建立一个各创新机构共同参与的管理组织结构，确保投资创新网络的各个利益方得到回报。
报告提出了国家制造创新网络管理上的6个重点要素，包括：内部与外部交流，创新网络记叙，网络管理与运行的关键考虑因素，网络管理与运行的组织与结构，知识产权管理，技术领域识别。其中，关键考虑因素包括：构建网络的好处，多样性的保持，网络统一性与机构独立性的平衡，网络建设预期，劳动力发展，评估标准等；组织与结构方面，主要是如何在工业界、政府和学术界之间寻求平衡。
2014年12月，奥巴马批准了国会通过的《2014振兴制造业和创新法案》，法案支持了奥巴马构建国家制造创新网络的计划，并且要求商务部国家标准与技术研究院设立“国家制造创新网络国家项目办公室”，与已有创新机构一同构建网络管理与运行框架，支持各机构间的协作。
国家项目办公室的职能将包括：监督“国家制造创新网络计划”的规划、管理和协调；争取联邦政府部门和机构的支持；制订并定期更新战略规划；制订相应的程序和标准，扩大与联邦政府部门和机构在项目与活动上的协作；建立公开信息的发布平台；担任创新机构的召集人。目前，这些工作已经写入商务部的2016财年预算中。
2014，国家制造创新网络雏形初现。未来，一个统一管理、独立运行、互通有无的“国家制造创新网络”将呈现在美国各界面前。这项融合了“创新驱动发展”和“军民协同创新”精髓的制造业振兴战略计划将如何发展，让我们拭目以待。
（航空工业发展研究中心 刘亚威）
作者简介：
刘亚威，航空工业发展研究中心青年学者，国防制造创新问题研究专家，足迹遍布全球几十个国家，对国外先进制造技术、智能制造、制造成熟度等有深入研究与独到见解。
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