刘亚威 ¦ 美国国家制造创新网络计划2015年实施亮点
《空天防务观察》此前已先后推出推出我中心青年学者、知名制造技术情报研究专家刘亚威先生17期独家专栏文章（详见本文最后的列表），本期，刘亚威先生将为我们概括美国国家制造创新网络计划2015年实施亮点。2015年，国家制造创新网络计划各项工作稳步推进，成立了3家制造创新机构，开启了1家制造创新机构的竞标，透露了4家制造创新机构的组建计划。已成立的制造创新机构不同程度地完成了领导架构组建、创新设施建设、技术路线图和战略投资计划制订等工作，并且开启了多轮项目招标。网络管理层面，《国家制造创新网络知识产权指南》的出台明确了知识产权管理在各制造创新机构运行中的关键地位。
目前已建成的制造创新机构分布一、四家新机构瞄准先进纤维和元器件产业2015年，美国政府一共成立了“先进复合材料制造创新机构”、“集成光子学制造创新机构”和“柔性混合电子学制造创新机构”等3家创新机构，启动了“革命性纤维与织物制造创新机构”的竞标。表1 四家新制造创新机构机构名称先进复合材料制造创新机构集成光子学制造创新机构柔性混合电子学制造创新机构革命性纤维与织物织造创新机构机构地点田纳西州，诺克斯维尔纽约州，罗彻斯特加利福尼亚州，硅谷技术领域复合材料集成光子学柔性混合电子学纤维与织物成立时间2015-01-192015-07-272015-08-28预计2016年初管理机构田纳西大学纽约州立大学研究基金会柔性科技联盟牵头部门能源部国防部国防部国防部联邦经费7000万美元1.1亿美元7000万美元7500万美元匹配经费1.8亿美元5亿美元1.01亿美元至少1:1“先进复合材料制造创新机构”由能源部牵头组建，负责管理该机构的是田纳西大学。该机构的研究对象是纤维增强聚合物，主要任务是开发更低成本、更高速度、更高效率的先进复合材料制造和回收方法。目前成员超过122个，企业成员包括波音、洛克希德·马丁、通用电气、达索系统、ESI、PPG、福特、本田、大众、东丽、陶氏化学、巴斯夫，以及美铝、3M、辛辛那提、英格索、EWI、Quickstep、丰田等。“集成光子学制造创新机构”由国防部牵头组建，负责管理该机构的是纽约州立大学研究基金会。该机构的研究对象是集成光子学制造，主要任务是快速开发新的制造技术和工艺方法，提升电信、雷达、激光和其它技术领域的性能与可靠性。目前成员超过124个，企业成员包括：波音、洛克希德·马丁、诺斯罗普·格鲁门、雷神、GE、霍尼韦尔、罗克韦尔·柯林斯、英特尔、IBM、德州仪器、希捷等。“柔性混合电子学制造创新机构”由国防部牵头组建，负责管理该机构的是柔性科技联盟。该机构的研究对象是柔性混合电子学制造，主要任务是通过创新工艺，将柔性、可弯曲的电子器件嵌入从医疗设备到超声速飞行器的各种军民用产品中。目前成员超过162个，企业成员包括：洛克希德·马丁、波音、通用动力、雷神、通用电气、摩托罗拉、应用材料、苹果、联合技术公司和高通等。
柔性混合电子学制造创新机构的庞大家族成员“革命性纤维与织物织造创新机构”由国防部牵头组建，主要关注现代纤维和织物，任务是通过在纤维科学上的尖端创新、超强性能纤维和织物的商业化推广，确保美国在这一领域的世界领导地位。开发并推广下一代灵巧多功能纺织物，对制服、防护和承载装备、人员与货物空运精确投送系统、涡轮和旋翼桨毂的新型结构、庇护所、机体的主承力和次承力构件、吸能设备等军民应用都非常重要。此外，能源部正式宣布牵头组建“清洁能源智能制造创新机构”。该机构主要关注先进传感器、控制器、平台和制造建模技术，任务是验证这些技术运用在制造过程中，能够至少提升15%的能源利用效率，以及提升至少50%的能源生产率。值得注意的是，这几家机构关注的技术领域都是纤维或元器件，欲在美国本土形成端到端的生态系统，实现这些前沿技术的产业化。单就2015年来说，美国制造业竞争力的培养重点，瞄准了碳纤维、超强性能纤维、集成光子器件、柔性可穿戴器件等基础产业的发展。特别地，联邦政府为集成光子学制造创新机构投入1.1亿美元，超过其它几家7500万美元投入水平的50%。无独有偶，英国政府于2015年11月建立了国家高价值光子学制造中枢；弗劳恩霍夫研究所于2015年提出了“生产2.0”——数字光子学生产的先进概念。二、各家机构进入实质运行描绘技术蓝图2015年，国家增材制造创新机构正式对外发布了技术路线图，数字制造与设计创新机构发布了战略投资计划，反映了美国政府、工业界与学术界对增材制造和制造业数字化领域未来技术发展的统一规划。此外，众多制造创新机构开启了项目招标，意味着这些机构开始实质运行。
制订中的增材制造技术路线图国家增材制造创新机构技术路线图包括设计、材料、工艺、价值链和增材制造基因组等5个领域和18个子方向，勾勒了该机构乃至美国增材制造工业未来5年的技术发展路径。数字制造与设计创新机构年度战略投资计划，在先进制造企业、智能机器、先进分析这3个技术领域中出给了努力的13个子方向，揭示出美国工业界迈向全数字化制造乃至智能制造所需要发展的具体技术手段。即使是刚成立的集成光子学制造创新机构和柔性混合电子制造创新机构，也都已经提出了各自的技术领域，为未来发展描绘了蓝图。集成光子学方面，包括4个领域——电信/数据通信；射频/模拟器件应用；光子集成传感器；光子集成阵列技术。柔性混合电子学方面，包括5个领域——柔性混合电子材料的规模化与低成本；极薄硅集成电路和传感器加工；器件/传感器集成印刷与封装工艺；系统设计工具；可靠性、测试与建模。三、知识产权管理指南指导各机构日常工作2015年，美国先进制造国家项目办公室发布《国家制造创新网络知识产权指南》，用于指导各制造创新机构根据自身情况提出知识产权的保护、共享和发布计划，避免出现权益纠纷。指南在制订时除了考虑现行法律法规外，还注意鼓励机构各成员的融入，鼓励中小企业参与，推动机构朝自给自足方向发展，保护联邦投资生成的知识产权，界定出版、数据管理和出口控制中的知识产权问题。知识产权是创新回避不开的问题，也是是各制造创新机构赖以生存的核心。知识产权归属如何界定，是写在各机构成员手册上的最重要的一部分内容，也是机构项目合同中着重指出的关键条款。接下来，美国先进制造国家项目办公室还将发布《国家制造创新网络机构绩效评价标准》，进一步为机构建设和运行指明原则与道路。刘亚威先生此前已为《空天防务观察》提供17篇专栏文章，如下表所示：序号篇名发表日期（2015-2016）1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2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3热塑性复合材料加速进入民机主承力结构2月25日4轨道加工工艺颠覆航空异种材料构件制孔2月27日5增材制造（3D打印）——“美国制造，美国能行！”3月11日62014，美国国家制造创新网络雏形初现4月8日7揭秘莫纳什大学增材制造中心——澳大利亚增材制造先锋4月22日8美国通用电气公司“工业互联网”——两大革命共鸣下的智能制造新前景5月27日9美国通用电气公司——高端增材制造技术的领军者6月1日10“数字制造”VS“智能制造”8月17日11你应知道的集成光子学和集成光子学制造创新机构8月24日12波音采用创新技术制造NASA新概念飞机机身9月28日13无人机复合材料结构低成本制造技术（节选）10月9日14你应知道的柔性混合电子学和柔性混合电子学制造创新机构10月14日15解读美国国家制造创新网络中制造创新机构的分级会员制11月23日16德国“工业4.0”之“智慧工厂”计划（上）、（中）、（下）12月18日、21日和23日17美国国家增材制造创新机构的技术路线图和项目概览（上）、（下）1月8日、15日