為保持美國在制造業(yè)的領(lǐng)先地位，美國國家科學(xué)技術(shù)委員會下屬的先進制造技術(shù)委員會于2018年10月5日發(fā)布了一份40 頁的《先進制造業(yè)美國領(lǐng)導(dǎo)力戰(zhàn)略》報告，提出了三大目標，展示了未來四年內(nèi)的行動計劃。

《先進制造業(yè)美國領(lǐng)導(dǎo)力戰(zhàn)略》報告認為先進制造（指通過創(chuàng)新推出的新制造方法和新產(chǎn)品）是美國經(jīng)濟實力的引擎和國家安全的支柱。報告主要內(nèi)容包括如下三個方面。

一、影響美國先進制造業(yè)創(chuàng)新和競爭力的因素梳理

1、技術(shù)的快速發(fā)展與經(jīng)濟力量的結(jié)合正在改變產(chǎn)品和服務(wù)的構(gòu)思、設(shè)計、制造、分配和支持方式。制造業(yè)不應(yīng)與研發(fā)，產(chǎn)品設(shè)計，軟件開發(fā)和集成系統(tǒng)，以及為向市場提供有價值的產(chǎn)品或服務(wù)而開展的生命周期服務(wù)活動等這一價值鏈分離，而應(yīng)該彼此緊密結(jié)合，共同發(fā)展。

2、先進制造業(yè)的發(fā)展需要大力發(fā)展制造業(yè)技術(shù)及基礎(chǔ)設(shè)施。但近年來對制造業(yè)技術(shù)的私人投資大幅縮減，因為投資者關(guān)注的是通過基于軟件的初創(chuàng)企業(yè)實現(xiàn)投資的快速回報。有必要通過政府投資早期應(yīng)用研究以及公私合作研發(fā)的方式來推動鼓勵私營部門在先進制造業(yè)的投資和創(chuàng)新。

3、可靠和可預(yù)測的知識產(chǎn)權(quán)是投資先進制造業(yè)的關(guān)鍵點。可靠的知識產(chǎn)權(quán)和法律體系，有助于有效執(zhí)行這些權(quán)利，激勵創(chuàng)新，并鼓勵私營部門投資研發(fā)。對于先進制造業(yè)而言，對知識產(chǎn)權(quán)，特別是專利，商標和商業(yè)秘密的需求也很重要。

4、新興市場、進出口貿(mào)易都受到先進制造業(yè)的影響。新興市場受到包括智能和數(shù)字制造系統(tǒng)，工業(yè)機器人，人工智能，增材制造，高性能材料，半導(dǎo)體和混合電子，光子學(xué)，先進紡織品，生物制造，食品和農(nóng)業(yè)制造等各種技術(shù)的推動。這些新興技術(shù)不僅有助于提高生產(chǎn)力使其他行業(yè)更具競爭力，而且其本身的市場每年將達數(shù)十億美元。國家如國際貿(mào)易管理局應(yīng)提供資源幫助美國制造商進入國外新市場。

5、保護和推進美國工業(yè)的貿(mào)易政策對于美國先進制造戰(zhàn)略的成功至關(guān)重要。從美國出口的商品中，70％以上是制成品。公平貿(mào)易和互惠貿(mào)易可以促進經(jīng)濟發(fā)展和制造業(yè)擴張，通過先進制造業(yè)投資開發(fā)的新產(chǎn)品可以產(chǎn)生新的出口機會。

6、制造業(yè)推動全球經(jīng)濟發(fā)展。制造業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展、創(chuàng)造就業(yè)機會以及國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）增長密切相關(guān)。

7、堅實的國防工業(yè)基礎(chǔ)，包括具有彈性供應(yīng)鏈的、創(chuàng)新和可贏利的國內(nèi)制造業(yè)是國家頭等大事，對經(jīng)濟繁榮和國家安全至關(guān)重要。因此必須不斷創(chuàng)新，以保持經(jīng)濟競爭力，并為作戰(zhàn)人員提供在任何沖突中占據(jù)優(yōu)勢的能力。本戰(zhàn)略中確定的每個目標和優(yōu)先發(fā)展事項都將支持制造業(yè)工業(yè)基礎(chǔ)，并可作為公共和私營部門投資的指南。

8、先進制造業(yè)勞動力需要在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）方面做好高水平的準備。STEM教育對未來美國勞動力的發(fā)展至關(guān)重要，因為其能為學(xué)生在教育和工作之間建立強有力的聯(lián)系，避免教育和工作實踐脫節(jié)的問題。適當?shù)腟TEM教育和培訓(xùn)需要從小學(xué)貫穿到高中，到技術(shù)培訓(xùn)計劃，再培訓(xùn)，學(xué)徒，高等教育以及獲得有效的、行業(yè)認可的、基于能力的證書。

9、聯(lián)邦、州和地方政府必須共同努力，來支持先進制造業(yè)。政府應(yīng)通過投資研發(fā)、教育和勞動力發(fā)展，在促進先進制造業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，采用多種途徑促進先進制造業(yè)等新興技術(shù)蓬勃發(fā)展：包括直接投資早期研發(fā)，建立有利于創(chuàng)新的政策如限制繁文縟節(jié)、允許在美國本土創(chuàng)建和部署技術(shù)，建立保護知識產(chǎn)權(quán)并確保美國公司在國際市場上公平競爭的貿(mào)易政策，具備世界一流的實驗室和研究設(shè)施，以及努力培養(yǎng)強大的科學(xué)和技術(shù)人才等。并且，政府投資要注重通過公私伙伴關(guān)系，技術(shù)轉(zhuǎn)讓活動，各方協(xié)調(diào)以及協(xié)作勞動力發(fā)展計劃在研究和商業(yè)化之間建立創(chuàng)新渠道。

二、目標和任務(wù)

三大目標為：

開發(fā)和轉(zhuǎn)化新的制造技術(shù)

教育、培訓(xùn)和集聚制造業(yè)勞動力

擴展國內(nèi)制造供應(yīng)鏈的能力

針對每個目標，報告確定了若干個戰(zhàn)略目標、相應(yīng)的一系列需要優(yōu)先發(fā)展的任務(wù)。針對每個戰(zhàn)略目標還指定了負責(zé)參與實施的主要聯(lián)邦政府機構(gòu)。

美國先進制造業(yè)戰(zhàn)略計劃概覽

三、戰(zhàn)略計劃的著力點

開發(fā)和轉(zhuǎn)化新的制造技術(shù)是實施戰(zhàn)略計劃的著力點，涉及五個方面：

1、未來智能制造系統(tǒng)

智能與數(shù)字制造

行動計劃：將大數(shù)據(jù)分析和先進的傳感和控制技術(shù)應(yīng)用于大量制造活動，從而促進制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。優(yōu)先支持生產(chǎn)機器，流程和系統(tǒng)的實時建模和仿真，以預(yù)測和改進產(chǎn)品性能和可靠性；挖掘歷史設(shè)計，生產(chǎn)和性能數(shù)據(jù)，以揭示創(chuàng)建它們的專家設(shè)計者的隱含產(chǎn)品和工藝技術(shù)。制定標準，實現(xiàn)智能制造組件和平臺之間的無縫集成。

先進工業(yè)機器人

將受益于下一代機器人技術(shù)的主要工業(yè)部門有航空航天，汽車，電子，生物技術(shù)和紡織品。

行動計劃：促進新技術(shù)和標準的開發(fā)，以便在先進的制造環(huán)境中更廣泛地采用機器人技術(shù)，并促進安全和有效的人機交互。

人工智能基礎(chǔ)設(shè)施

云計算，數(shù)據(jù)分析和計算建模與人工智能（AI）的融合將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵推動因素，制造商可從其他每個制造商的集體經(jīng)驗中提取精確指導(dǎo)。機器學(xué)習(xí)可以為未來的制造系統(tǒng)提供從類似系統(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)驗中獲得所有歷史知識的益處。

行動計劃：制定人工智能的新標準并確定最佳實踐，以在行業(yè)內(nèi)和跨行業(yè)提供一致的可用性，可訪問性和制造數(shù)據(jù)效用，同時保持數(shù)據(jù)安全性并尊重知識產(chǎn)權(quán)。優(yōu)先考慮為美國制造商研發(fā)數(shù)據(jù)訪問，機密性，加密和風(fēng)險評估的新方法。

制造業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全

需要開展新的研究工作來制定或更新標準和指南，以實施制造系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)安全的新興技術(shù)，包括用于威脅檢測和處理的AI，用于敏感制造信息安全的區(qū)塊鏈，以及部署在智能制造中的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全性系統(tǒng)。最近開發(fā)的量子器件已經(jīng)顯示出容易滲透傳統(tǒng)安全措施的潛力。因此，需要在傳統(tǒng)和量子域中采用新的網(wǎng)絡(luò)安全方法。

行動計劃：制定標準，工具和測試平臺，并傳播在智能制造系統(tǒng)中實施網(wǎng)絡(luò)安全的指南。重點著力于促進美國制造商有更好的網(wǎng)絡(luò)安全。

2、先進材料和加工技術(shù)

高性能材料

使用高性能計算預(yù)測材料行為這一新方法將促進降低高性能產(chǎn)品的成本，及提高低成本產(chǎn)品的性能。例如材料基因組計劃中的先驅(qū)計算方法通過計算先進材料系統(tǒng)在加工和使用中的可能屬性，可最大限度地減少目前設(shè)計新材料所需要的昂貴且耗時的實驗。

行動計劃：在材料設(shè)計，優(yōu)化和應(yīng)用方面，促進材料基因組和系統(tǒng)級計算方法的采用，以顯著減少高性能材料的識別，開發(fā)，鑒定和縮放生產(chǎn)的設(shè)計時間和成本。

增材制造（Additive Manufacturing）

增材制造（AM）指使用三維（3D）印刷和相關(guān)技術(shù)直接創(chuàng)建結(jié)構(gòu)的能力。AM在制造行業(yè)的應(yīng)用取決于能否可靠地設(shè)定加工參數(shù)，從而在不同機器和不同地點之間產(chǎn)生可靠和可重復(fù)的生產(chǎn)，需要機器/工藝標準化和可靠的組成材料質(zhì)量。AM創(chuàng)造了一種新的設(shè)計范例，設(shè)計人員必須學(xué)習(xí)如何將AM技術(shù)融入未來的系統(tǒng)中以保持競爭力。

行動計劃：繼續(xù)推進過程控制和過程監(jiān)控，以確保AM技術(shù)成為可行的生產(chǎn)替代方案。開發(fā)新方法來衡量和量化材料和加工技術(shù)之間的相互作用，以更好地理解“材料—工藝—結(jié)構(gòu)”關(guān)系。建立新標準以支持AM數(shù)據(jù)的表示和評估，以確保零件質(zhì)量和可重復(fù)性。擴大研究工作，以建立將計算技術(shù)應(yīng)用于AM的最佳實踐，包括模擬和機器學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵材料

包括關(guān)鍵礦物在內(nèi)的關(guān)鍵材料是許多先進技術(shù)面臨供應(yīng)風(fēng)險的關(guān)鍵組成部分，這些技術(shù)支撐著美國的能源生產(chǎn)，國防技術(shù)，制成品和整體經(jīng)濟。然而，許多關(guān)鍵礦物的生產(chǎn)集中在少數(shù)幾個國家，缺乏強大而富有彈性的國內(nèi)生產(chǎn)造成了明顯的供應(yīng)鏈脆弱性，造成價格飆升和供應(yīng)中斷的風(fēng)險，威脅到經(jīng)濟和國家安全。

行動計劃：推進經(jīng)濟高效的加工和分離技術(shù)，降低生產(chǎn)成本。通過研究可能的材料替代品，減少對關(guān)鍵材料的依賴，并通過創(chuàng)新制造工藝開發(fā)回收關(guān)鍵材料的方法。這將增強美國以經(jīng)濟實惠的方式開采，加工，精煉，回收和替代關(guān)鍵材料的能力，并減少了對外國資源的依賴，確保了制造商的材料可用性。

3、美國制造的醫(yī)療產(chǎn)品

低成本，分布式藥物制造

雖然美國制藥業(yè)已轉(zhuǎn)向具有更高的復(fù)雜性和市場價值的生物制作的先進療法，一些通用藥物已外包至印度和亞洲。但考慮到外國供應(yīng)不上時可能產(chǎn)生潛在的國家安全風(fēng)險，以及公共衛(wèi)生需求，仍需要推動制造業(yè)創(chuàng)新，以加強那些公共衛(wèi)生價值高但商業(yè)價值低的藥品和生物制劑的國內(nèi)生產(chǎn)能力。

行動計劃：擴大國內(nèi)藥物生產(chǎn)能力，以減少藥物短缺的風(fēng)險，并提供具有成本效益，小規(guī)模的藥物和生物制劑生產(chǎn)。通過提供從實驗室到診所的更快的生產(chǎn)途徑，鼓勵開發(fā)新的療法和設(shè)備。

連續(xù)制造（CM）

藥物制造傳統(tǒng)上是大批量完成的，每批次都要進行大量測試，以確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量始終如一。在批量生產(chǎn)中，原材料成分或加工的任何問題都可能導(dǎo)致整批藥物報廢或?qū)е掳嘿F的產(chǎn)品召回。

連續(xù)制造（CM）是將制造過程元素集成到一個計算機控制系統(tǒng)中，當原材料輸入并流過制造過程時，該系統(tǒng)會不斷調(diào)節(jié)產(chǎn)品流和進行必要的回收。CM是特種化學(xué)和制藥生產(chǎn)的新生產(chǎn)范例，可提高產(chǎn)品的均勻性，增加可持續(xù)性，并實現(xiàn)使用更小，更高效的生產(chǎn)基地生產(chǎn)更多種藥品和關(guān)鍵特種化學(xué)品的靈活性。CM還可以縮短生產(chǎn)時間，實現(xiàn)小批量的特種藥物和按需生產(chǎn)商品藥物。但CM的應(yīng)用還存在很多挑戰(zhàn)，采取措施實現(xiàn)藥品和特種化學(xué)品的持續(xù)生產(chǎn)是國家的首要任務(wù)。特別是，CM需要研究克服將傳感器、處理硬件與控制軟件集成的技術(shù)挑戰(zhàn)，從而達到計算機可從毫秒到毫秒的持續(xù)驗證產(chǎn)品質(zhì)量。

行動計劃：開發(fā)新方法，將當前以“以批次為中心”的制藥生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o縫集成的連續(xù)單位運營制造生產(chǎn)模式，以保持一致的產(chǎn)品質(zhì)量。

生物組織與器官制造

確保醫(yī)療保健和生物安全技術(shù)優(yōu)勢的最大挑戰(zhàn)是將聯(lián)邦政府資助的研發(fā)突破轉(zhuǎn)化為可制造的，可擴展的產(chǎn)品，并保留美國境內(nèi)相關(guān)的先進制造設(shè)施和專業(yè)知識。為可重復(fù)和可擴展的組織制造開發(fā)流程和平臺技術(shù)應(yīng)該是主要關(guān)注點。

行動計劃：制定標準，確定起始材料，自動化制造流程，以增強生物制造技術(shù)，并提出利用患者自己的細胞推進人造組織和器官的愿景。

4、領(lǐng)先集成電路設(shè)計與制造

半導(dǎo)體設(shè)計工具和制造

需要建立半導(dǎo)體代工廠和相關(guān)的設(shè)計工具，以使美國的設(shè)計者能夠獲得在先進半導(dǎo)體材料研究中電路設(shè)計試驗和商業(yè)化所需的制造服務(wù)。

行動計劃：優(yōu)先考慮確保在國內(nèi)保留和制造新微電子技術(shù)的能力投資。從原型設(shè)計階段開始，研究提供靈活制造能力的方法，以創(chuàng)建新器件和測試新材料。建立更多使用設(shè)計工具和國內(nèi)微電子制造廠的模式。

新材料、器件和架構(gòu)

摩爾定律達到極限后，需要進一步開發(fā)新技術(shù)以尋求持續(xù)的性能提升，包括3D系統(tǒng)級芯片集成，隧道場效應(yīng)晶體管，自旋電子學(xué)，集成光子學(xué)，III-V化合物半導(dǎo)體與硅基器件的集成，以及量子信息系統(tǒng)。板級技術(shù)也是一個優(yōu)先事項，包括集成電子設(shè)備的3D打印，芯片鍵合柔性混合電路（die-bonded flexible-hybrid circuits）和卷對卷制造技術(shù)。研究還應(yīng)包括精確傳感（包括時間，空間，重力和電磁），健康和資產(chǎn)監(jiān)測傳感器，光伏和醫(yī)療設(shè)備。最后，對量子計算投資依然是優(yōu)先事項，其是在未來復(fù)雜的電子設(shè)計和計算能力中保持全球領(lǐng)導(dǎo)地位的關(guān)鍵。

行動計劃：優(yōu)先支持半導(dǎo)體和電子產(chǎn)品研究，并擴大投資范圍以包括板級制造技術(shù)。

5、糧食與農(nóng)業(yè)制造業(yè)

食品安全與加工、測試和可追溯性

先進制造業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，食品加工和食品安全方面發(fā)揮著重要作用。食品供應(yīng)的安全至關(guān)重要，需要改進食品生產(chǎn)實踐，以減少不確定性，改進檢查，并將可追溯性灌輸?shù)焦?yīng)鏈中。采用新技術(shù)來簡化和提高傳統(tǒng)制造工藝的質(zhì)量，改善食品生產(chǎn)，進而有可能提高食品質(zhì)量，降低安全和營養(yǎng)食品的成本，并改善食品生產(chǎn)的環(huán)境可持續(xù)性。

行動計劃：促進智能和數(shù)字制造概念應(yīng)用到食品制造，包括使用數(shù)字成像，自動化，高級檢測和數(shù)字線程來改善供應(yīng)鏈的完整性。

糧食安全生產(chǎn)和供應(yīng)鏈

必須將糧食安全視為國家安全的一個重要方面，以加強獲得可持續(xù)農(nóng)業(yè)和營養(yǎng)食品的機會。先進的食品制造可以幫助保持美國食品供應(yīng)的高安全性，質(zhì)量和營養(yǎng)價值。相關(guān)的聯(lián)邦機構(gòu)將密切合作并參與公私合作，通過共同投資加速食品制造業(yè)的發(fā)展。

行動計劃：通過確保有效和公平分配的強大供應(yīng)鏈，支持加強國內(nèi)糧食生產(chǎn)。 實施下一代質(zhì)量控制系統(tǒng)，確保所有美國公民都能獲得營養(yǎng)安全的食品。

改善生物基產(chǎn)品

對于各種非食品農(nóng)產(chǎn)品，包括紡織品，建筑材料，生物能源和生物基化學(xué)品和材料，需要新的制造方法來降低成本并改善這些產(chǎn)品的功能。創(chuàng)新優(yōu)先事項包括多產(chǎn)品生物精煉廠，纖維素納米材料，增值林業(yè)產(chǎn)品，受保護農(nóng)業(yè)和其他技術(shù)。還有一些對于食品和非食品應(yīng)用同樣重要的制造優(yōu)先事項，例如從植物育種的數(shù)學(xué)優(yōu)化中提高種子產(chǎn)量，提高工廠生產(chǎn)力和彈性，降低加工和轉(zhuǎn)化成本，確保工人安全，并提高整個供應(yīng)鏈的效率。

行動計劃：在植物育種，基因組學(xué)和生物基產(chǎn)品開發(fā)的交叉合作處進行研發(fā)。調(diào)整高通量自動化，以開發(fā)和篩選植物特性，例如提高增值產(chǎn)品的產(chǎn)量，提高區(qū)域適宜環(huán)境中的作物恢復(fù)能力。

四、幾個關(guān)注點

戰(zhàn)略報告指出將通過促進美國制造技術(shù)開發(fā)和轉(zhuǎn)化、培育勞動力及擴展國內(nèi)制造業(yè)供應(yīng)鏈能力來擴大美國制造業(yè)就業(yè)，確保國防工業(yè)基礎(chǔ)和繁榮經(jīng)濟。并明確提出要采取貿(mào)易保護政策促進制造業(yè)發(fā)展，雖然這一條并未在報告中展開，但在中美貿(mào)易摩擦日益升級的現(xiàn)狀下，這是一個值得注意的信號。

報告提出不應(yīng)再把制造業(yè)與產(chǎn)品開發(fā)整體價值鏈分離，而是共同發(fā)展。并且在優(yōu)先開發(fā)和轉(zhuǎn)化的技術(shù)中不只關(guān)注智能制造、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、先進材料、連續(xù)制藥（CM）、半導(dǎo)體等先進技術(shù)，也強調(diào)了普通藥品、關(guān)鍵材料、食品及農(nóng)產(chǎn)品等技術(shù)的重要性。這一態(tài)度表明為擴大就業(yè)及保證國內(nèi)供應(yīng)鏈安全，美國不再只關(guān)注有更高利潤的產(chǎn)品設(shè)計及高端制造技術(shù)，也開始重視一般/低端制造業(yè)在其國內(nèi)的發(fā)展。

針對目前私人投資熱衷于投資基于軟件等投資回報快的初創(chuàng)企業(yè)，不愿意投資制造業(yè)的問題，報告提出要通過政府投資早期應(yīng)用以及公私合作等方式鼓勵私營部門在先進制造業(yè)的投資和創(chuàng)新。報告還強調(diào)了知識產(chǎn)權(quán)對制造業(yè)的重要性，認為可靠的知識產(chǎn)權(quán)和法律體系才能有效激勵私營部門投資研發(fā)制造業(yè)。這也是我國在發(fā)展制造業(yè)時值得深思和采取積極有效措施去改進的方面。