美国先进制造业的最新发展及其运行机制（上）

◆吴士权/ 文

美国先进制造业的最新发展及其运行机制（上）

◆吴士权/ 文

编者按

2015年5月18日，国务院正式发布了《中国制造2025》规划。今年8月，工信部印发了《关于完善制造业创新体系 推进制造业创新中心建设的指导意见》，明确2020年之前，形成15家左右国家制造业创新中心，旨在形成以制造业创新中心为核心的制造业创新体系，推动我国制造业向价值链中高端跃升。

根据今年2月美国发布的2015年度《国家制造创新网络纲要年度报告》及《国家制造业创新网络纲要的战略计划》提供的美国先进制造业最新信息，结合上世纪80年代以来美国先进制造业的形成和2009年“重振美国制造业的框架方案”发布后所采取的一系列“先进制造业创新和发展”的法规、计划和措施等方面的做法及成功经验，作者撰写了这篇文章。

相信本文对质量工作者开拓视野、了解发达国家的先进制造业和我国实施“中国制造2025”发展规划的深远意义，有所裨益。

进入21世纪以来，尤其是金融危机之后，美国政府进一步重视先进制造业的开发和加大对技术创新的支持力度；提出了以高技术研发和电子基础设施支持美国重振制造业再辉煌的经济政策；强调了信息技术对传统产业的渗透改造和对新兴产业的刺激与促进作用。

本文将就美国先进制造业的发展背景及有关政策和措施进行解读和评述。

一、先进制造业的形成背景及其内涵

第二次世界大战后，美国凭借世界第一制造业体系优势发展成为世界超级大国。但从20世纪80年代以来，由于美国过分侧重于发展金融、房地产等服务业来实现利益最大化；步入90年代后，其服务业占GDP的比重就已高达70%左右，而制造业却不断萎缩，使其产业空洞化的现象变得日益严重。

1.先进制造技术产生的背景

美国制造业曾在20世纪60年代前后的20年中，创造了产值占美国GDP 27%以上的记录，并在四十余年间长期稳居世界第一。然而到了上世纪80年代，制造业逐渐地被视作“夕阳产业”，美国制造业开始向以服务业为中心的第三产业转移。多年来，由于受美国制造业转移以及美国过分重视金融等服务业思潮的影响，美国的制造业比重一直处于下降趋势，2000年美国制造业占其GDP比重下降到14.5%；到2009年，美国制造业占全国GDP的比重仅占到11.2%。从而导致了美国制造业的国际竞争力被严重削弱。

2008年金融危机的爆发，让美国重新认识到制造业特别是先进制造技术发展的重要性，也充分体验到金融创新和信贷拉动经济对发展经济的不可持续性。为实现可持续的经济发展，依然要由制造业，特别是要由先进制造业在国家经济、就业、技术创新、提高产品质量和军工中扮演重要角色。关于这一点，在2012年美国国防部递交给国会的国防工业基础能力调查报告中就明显作论述，报告指出：美国已在金属加工领域的铸造、锻造和机械加工等技术方面丧失了技术上的优势，现有的工艺、技术不再能够满足火箭发动机、导弹发射系统、无人机、地面车辆等关键领域的制造需求；其主要原因包括制造技术储备不足、新工艺不够成熟。这些问题，让美国重新认识到制造业，特别是先进制造技术对于发展国民经济、进出口贸易、开发就业岗位和提高国家竞争力, 甚至保障国家安全等方面，都起着重大的作用。

2.先进制造技术的基本概念

美国是首先提出“先进制造技术”(Advanced Manufacturing Technology，AMT)这一概念的国家。虽然先进制造技术迄今仍没有一致公认的定义，不过从广义上可以认为先进制造技术是在传统制造技术的基础上吸收机械、电子、材料、能源、信息和现代管理等多学科、多专业的高新技术成果，将其综合应用于产品全寿命周期中，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产；是一项能够在动态、多变的市场中提高制造技术的适应能力和竞争能力的总称。

19 93年，美国政府批准了由联邦科学、工程与技术协调委员会（FCCSET）主持实施的先进制造技术计划（Advanced Manufacturing Technology——AMT计划）。

1994年，美国联邦科学、工程和技术协调委员会(FCCSET)下属的工业和技术委员会先进制造技术工作组组织专家进行了有关先进制造技术分类目录的编制工作，这是对先进制造技术内涵的首次较系统的说明。

根据这个目录，先进制造技术由主体技术群（指有关产品的设计技术和工艺技术）、支持技术群(指支持设计和制造工艺两个方面取得进步的基础性的核心技术)和制造基础设施(与企业组织管理体制和使用技术的人员协调工作的系统工程的制造技术环境)三个部分组成。具体的技术分类大致可分为两个方面：

1) 数字化设计、制造、管理和系统集成技术；

2) 制造工艺技术，包括精密超精密加工技术，精密成形技术，先进焊接技术，表面工程技术，特种加工技术等。

3.重振美国制造业，促成先进制造技术的国家战略

2009年4月,美国总统奥巴马在乔治城大学的讲话中第一次提出了重振美国制造业, 让制造业回归美国。2009年12月美国总统奥巴马签署了一个“重振美国制造业的框架方案”, 将重振制造业和确保先进制造业优势地位确立为国家战略。

重振美国制造业的框架方案将美国发展先进制造业作为提升国家经济实力、满足国防需求、确保全球竞争优势的重要战略举措。从而奥巴马政府在“20l0年美国制造业促进法案”中，进一步提出先进制造业发展的要求；并由美国国家科学技术委员会于2012年2月正式发布了《先进制造国家战略计划》（National Strategic Plan for Advanced Manufacturing），该计划由国家科学技术委员会(NSTC)起草；并在2013年财政预算中，奥巴马总统提议建立全国制造业创新网络，加大对先进制造技术的投资，支持先进技术从实验室走向市场应用，以促进制造业创新发展。

二、法规先行、策划周密、实施有方

自2010年以来美国联邦政府依据“重振美国制造业的框架方案”要求制定了一系列的法案、战略计划和专项规划，指导联邦政府、州政府、地方政府、大学、研究机构、工会、专业人士、各种规模的制造企业等利益相关方实施美国先进制造业战略、措施计划的有效实施。

1. 政府立法，确保依法执行

在“重振美国制造业的框架方案”的指导下，由美国总统亲自批准了同发展先进制造业有关的两项法案，它们是：

（1）2010年8月由美国总统奥巴马签署的“美国制造业促进法案”。

该法案正式成为法律，创建了有利于制造业发展的税收条件，将大大推动大型和小型制造企业的发展，美国制造商为此欢欣鼓舞。

（2）2014年12月16日由奥巴马总统正式签署的“振兴（又称重振或复兴）美国制造业与创新法案”（RAMI）。该法案赋予了商务部部长建立和协调制造业创新网络的权力；要求在美国国家标准技术研究院（NIST）框架下打造制造业创新网络计划；在全国范围内建立制造业创新中心；并明确了制造业创新中心的重点关注领域为纳米技术、先进陶瓷、光子及光学器件、复合材料、生物先进材料、混合动力技术、微电子器件工具的研发和制造。

2. 行政部门周密的计划布置

由行政主管部门或下属机构组织专家制订的指导“先进制造业促进法案”和“振兴美国制造业与创新法案”工作开展的相关计划，主要有国家科学和技术委员等机构颁布的“先进制造业伙伴关系计划”“国家先进制造业战略计划”“国家制造业创新网络的设计规划”及“国家制造业创新网络纲要的战略计划”。

（1）先进制造业伙伴关系计划

2011年6月24日，美国总统宣布了一项超过5亿美元的“先进制造业伙伴关系”计划（《Advanced Manufacturing Partnership（AMP）Plan》），以期通过政府、高校及企业的合作来强化美国制造业。“材料基因组计划”（MGI）是AMP计划的重要部分之一。

（2）国家先进制造业战略计划

2012年的2月,国家科学和技术委员会正式宣布了“国家先进制造业战略计划”（A National Strategic Plan for Advanced Manufacturing）；计划描述了全球先进制造业的发展趋势及美国制造业面临的挑战，提出了实施美国先进制造业战略的五大目标。其一，加快中小企业投资；其二，提高劳动力技能；其三，建立健全伙伴关系；其四，调整优化政府投资；其五，加大研发投资力度。并明确了参与每个目标实施的主要联邦政府机构。

（3）国家制造业创新网络的设计规划

2013年1月，美国总统行政办公室（EOP）在总结前期经验的基础上，正式出台了国家制造业创新网络（NNMI）及所属制造业创新研究机构（院、所或中心）/（IMIs）的初始设计方案，进一步明确了这一国家战略计划的目的：一是完善美国制造业创新生态系统；二是建设制造业不同细分领域的专业创新研究机构。

（4）国家制造业创新网络纲要的战略计划

2016年2月，国会颁布“国家制造业创新网络纲要的战略计划”（NNMI program strategic plan）。该计划是对2015年所发布的《国家制造创新网络纲要年度报告》的补充。该计划可以概括为“提升竞争力、促进技术转化、加速制造劳动力、确保稳定和可持续发展的基础结构”四大战略目标。

3. 实施先进制造业过程中的若干事件

自2010年以来，除制订有关法规、纲要和计划外，还先后产生过以下重要的大事。它们是：

（1）2011年6月美国总统科学和技术顾问委员会提交了一份题为“确保先进制造业领先地位”的报告, 随后奥巴马总统宣布了“先进制造业合作伙伴关系”专项措施计划；

（2）2012年8月16日美国政府宣布新的公私营伙伴关系,以支持制造业创新、鼓励在美国投资；

（3）2012年9月美国政府宣布专项资金用于制造业教育；

（4）2013年5月美国政府宣布投入2亿美元, 由五个政府部门——国防部、能源部、商务部、美国国家航空和航天局、美国国家科学基金会成立三个制造业创新研究院。第一个是国家增材制造创新研究院，已于2012年8月在俄亥俄州的扬斯敦（Youngstown）成立，当时还有另外两个研究院正在积极筹备中；

（5）2013年5月奥巴马向国会建议一次性投入10亿美元在全美成立15个制造业创新研究院，打算在十年之内共建立45个与制造业相关的创新研究院；

（6）2013 年9月，奥巴马总统宣布正式成立高端制造业联席会议（AMP2.0）；

（7）2014年1月，下一代电力电子制造创新研究院在北卡罗莱娜州立大学正式成立。美国能源部集资投入了1.4亿美元，另有四所公立大学，两个国家实验室及以ABB公司为首的18家企业加盟；

（8）2016年2月，发布2015年度的《国家制造创新网络纲要年度报告》；报告收集了截至2015年9月底的信息。

三、先进制造业的计划和措施

根据“美国制造业促进法案”和“振兴美国制造业与创新法案”要求制订的纲要、计划，为促进先进制造业的发展提供了有效的措施和保证。

1.提供三大关键措施的“先进制造伙伴关系计划”

值得注意的是，美国制造业国家战略，不是人们谈论得最多的工业互联网，而是先进制造伙伴计划(AMP，Advanced Manufacturing Partnership)。其中把先进传感(ASCPM)，可视化、信息化和数字化制造(VIDM)，先进材料制造(AMM)作为美国下一代制造技术力图突破的核心。通过规划的《先进制造伙伴计划》，保障美国在未来的全球竞争力。

该计划明确提出了通过构建国家级的创新网络、保证创新人才渠道，以及提升商业环境等三个方面的关键措施，继续保持美国在全球创新方面的领先优势。

先进制造业伙伴计划中关注的重点内容在于三个方面：一是先进制造业在全球经济中扮演重要角色；二是在先进制造业中优先保持技术上的领先的领域是国家安全设施；三是美国在经济上的主要竞争对手已经意识到强大的制造业带来的好处，并制定措施吸引制造业投资。

“先进制造伙伴计划”对发展先进制造业的战略目标、蓝图和行动计划及保障措施进行了详细的说明。其中归纳的三大关键措施和16项方法就是计划的核心内容。

1）支持创新

未来的美国制造，将大大依赖创新才可以实现，如果创新没有保障，那么美国制造继续领先全球的梦想就不可能实现。

为了实现支持创新的目的，美国总统科技顾问委员会（PCAST）提出了6项举措：

（1）通过系统化的流程确定跨领域技术的优先级，用于制定和调整国家先进制造业战略。

（2）增加优先的跨领域技术的研发投资，确定并列出对先进制造业至关重要的跨领域技术，评估这些技术在研发和投资优先级的流程。

（3）建立国家制造创新网络，支持各地先进制造业技术的生态系统。

（4）出台企业通过投资大学设施可以免税并获得股权的政策，以促进产业界和大学合作进行先进制造技术方面的研究。

（5）营造促进先进制造业技术商业化的环境，为初创公司扩大规模提供更多融资渠道。

（6）建立可搜索的制造业资源数据库，以此作为向中小型制造企业提供必需的基础设施的关键机制。

2）确保人才输送

人才历来是保障国家具有创新能力的关键要素。PCAST提出了一系列的方法，解决美国制造业优秀的创新型人才进入制造业。PCAST提出了6个方面的举措：

（1）改变公众对制造业职业轻视的陋习，开展宣教活动提高公众对制造业职业的兴趣。

（2）利用退伍军人人才库，填补美国制造业所需技能人才的空缺。

（3）投资社区大学教育，把握缓解制造业人才需求的最佳切入点。

（4）发展伙伴关系提供技能认证，以帮助各个部门协同解决人才输送的关键问题。

（5）加强先进制造业的大学项目建设，增加相关的教育模块和课程。

（6）国家推出制造业方面的奖学金和实习机会，不仅提供了更多的资源，更重要的是表明国家对制造业职业的认可。

3）完善商业环境

鉴于美国是竞争型管理资本主义现实，美国一直以本国的市场化来强调商业环境改善的必要性。为了完善有利于美国制造的商业环境，PCAST提出了4个方面的举措：

（1）不断地出台一系列的税收改革方案，帮助国内制造企业参与国际竞争。

（2）合理化监管政策，包括建立有关先进制造业更好的政策框架。

（3）采取特殊措施，完善贸易政策。

（4）针对制造业中重要的能源问题，及时出台更新的能源政策。

从美国总统科技顾问委员会在《加速美国先进制造业》报告中提出的革命性技术来看，美国没有把创新重心放到一些系统集成技术上，而是把第四次工业革命中的共性技术——智能化技术放到了至关重要的位置，无论是先进传感(ASCPM)，还是可视化、信息化和数字化制造(VIDM)，其核心是研究基于大数据(机器智慧)的智能如何更高效、精准地驱动物理世界的制造，而先进材料制造(AMM)，这些都很可能颠覆德国、日本等制造强国在装备品、消费品领域既有的强大制造能力。

2.规定考核指标的先进制造国家战略计划

为响应20l0年版美国再授权法案中促进先进制造业发展的要求，美国国家科学技术委员会于2012年2月正式发布了《先进制造国家战略计划》。该计划客观描述了全球先进制造业的发展趋势及美国制造业面临的挑战，提出了先进制造业研发投入的指导战略，并强调：促进先进制造业创新需要连接一系列创新系统，特别是要在研发活动及科技创新开发活动与生产制造活动之间建立有效的衔接网络。该计划不仅规定了衡量每个目标的近期和远期指标，而且指定了参与每个目标实施的主要联邦政府机构，阐述了如何实现这些目标。

该战略计划提出了五个目标：一是通过培育更有效率地使用联邦能力和设施，加速对先进制造业技术的投资，特别是对中小型制造企业的投资；二是增加正在发展的先进制造业部门需要的有技能的工人数量，使教育和培训系统对技能需求做出积极反应；三是建立和支持全国和地区的公立和私立组织、包括政府—企业—高校之间的合作，以促进对先进制造技术的投资和资源配置，优化先进制造技术的研究和开发；四是通过采取跨部门的投资组合优化联邦政府先进制造业投资并适时调整研发方向；五是增加美国公共部门和私人部门对先进制造业研发的总投资，并强调加强国家层面和区域层面所有涉及先进制造机构的伙伴关系，必须包含各个利益相关方，包括联邦政府、州政府、地方政府、大学、研究机构、工会、专业人士、各种规模的制造企业。

该计划提出了指导先进制造研发投入的战略路线，并强调：促进先进制造业创新需要连接一系列创新系统，特别是要在研发活动及科技创新开发活动与生产制造活动之间建立有效的衔接网络。该计划不仅规定了衡量每个目标的近期和远期指标，而且指定了参与每个目标实施的主要联邦政府机构，以及阐述了如何实现这些目标的有关方法。

3.初步设计的国家制造业创新网络的设计规划

2013年1月，美国总统行政办公室（EOP）在总结前期经验的基础上，正式出台了国家制造业创新网络设计方案。主要在以下几个方面规定了开展NNMI相关活动的实施要求。

1）选择适宜的课题

聚焦应用研究、开发和示范项目，以降低高端制造业发展和应用新技术的成本和风险。在具有代表性的系统示范实验室环境中，某个创新学院的研究活动将由成熟的组件技术来带动。

2）各级教育和培训

一个制造业创新研究院应评估所需的技能和证书，并提供教育培训机会来改善和扩大劳动力，包括K-12课程、实习机会、技能鉴定、与社区学院和大学的合作，以及研究生、博士生等的再培训，以满足技术发展的需求。

3）能力需求的实现

发展提高创新能力的方法和实践，以及供应链的扩张和整合能力。通过创新学院及其战略合作伙伴，部署上述措施，以努力影响规模较大产业劳动力的综合素质提高。

4）鼓励中小企业参与先进制造业创新网络机构活动

中小企业是美国制造业的重要组成部分。在技术密集型制造业部门，凭借高度有效的供应链，中小企业是提高美国高端制造业竞争力的重要力量。美国中小企业往往是变革性技术的早期采用者，并且他们在创新和生产作业等方面处于有利位置。这使得他们参与创新研究，最大化地发挥对产业和经济的影响成为必要。然而，迫于成本压力，美国中小企业的研发投资比大型或更为成熟的公司要少许多。因此，鼓励中小企业加入创新研究院的活动是建立美国国家制造业创新网络的主要目的之一。

一般而言，鼓励美国中小企业参与创新研究院活动的策略主要包括：向与中小企业联系紧密的合作伙伴和中介进行宣传，提供技术咨询（如技术发展趋势）和量身定做的服务（如提供与工艺创新相关的尖端技术服务）；为中小企业提供共享设施和专门的设备，以加速企业产品的设计和测试；提供一个分层次的会员费结构；为新的中小企业会员所作的各项贡献提供津贴；以及提供知识产权（IP）的分级授权等等。

5）共用基础设施

每个创新研究院都要为本地制造业的发展提供共用性基础设施和测试装备，特别是中小企业和初创企业，目的是扩大实验室演示和验证作用，并使技术准备实现产业化服务。

（未完待续）