相對于德國、日本以及中國快速崛起的制造業(yè)來說，美國是否已經陷入落后？美國曾經引以為傲的制造業(yè)是否正在失去他們的競爭力？2011年總統(tǒng)科技顧問委員會對美國制造業(yè)（PCAST）存在的問題進行了報告，答案是YES。
規(guī)劃藍海產業(yè)
美國如何回歸制造業(yè)，如何工業(yè)再復興，回答這么復雜的宏觀主題，美國的拉開了美國國家制造網絡NNMI創(chuàng)新體系的序幕，并且在各地陸續(xù)建立了十四個創(chuàng)新研究院。
規(guī)劃藍海產業(yè)
美國制造創(chuàng)新體系非常明確，一是放眼全球市場，提升競爭力。美國人一向以放眼天下和美國老大的思想所主導，其制造業(yè)放眼全球產業(yè)，NNMI的規(guī)劃主旨在于通過建立制造創(chuàng)新中心，通過協(xié)同效應讓美國制造業(yè)在相關所定義的領域處于領導地位，具有全球競爭力打造的目的。二是定位于藍海。不跟其他國家玩低端裝備產業(yè)，直接面向未來藍海的先進制造業(yè)。也不是大家想象的智能制造——這個對美國未來產業(yè)太單一了。
而且美國為各個創(chuàng)新研究院所設定的目標如果從MRL(Manufacturing Readness Level-制造成熟度指標)來看，其關注點在于MRL4-MRL7，如果我們來解讀這個問題的話，可以理解為“關注藍海”。
換言之，美國創(chuàng)新研究院不關心純理論和工程研究階段的技術，而是聚焦于“制造創(chuàng)新”，即，如何讓這些剛剛進入原型或者小批量市場階段的，但由于初始階段的成本門檻尚未通過，通過制造創(chuàng)新來降低其成本、提升性能、穩(wěn)定性等來讓其成為更具市場競爭力的技術與產品，這就類似于“尚未大批量、但有著廣闊前景”—這就是“藍海”。
研究不是美國創(chuàng)新中心的事情，因為那個需要長期見效；而已經進入市場激烈拼殺的紅海，美國創(chuàng)新中心也不會介入。干，就只干最有前途的事情。
圖1：通過技術產業(yè)化提高美國各個工業(yè)領域的制造能力
圖1可以看出，其實就是將整個MRL4-7列入其推動范圍—這包括了很多技術的產業(yè)化應用的推動，在整個NNMI的推動中，DoD、DoE、NASA、Air Force等，以及為軍方提供生產制造的洛克希德.馬丁、波音等也參與到了NNMI中并扮演關鍵角色，這里也包括了“軍轉民”的因素，因為每年美國的經費投入在軍方、航空航天非常大，這些巨大的投入如果可以通過NNMI轉為民用，則可以為產業(yè)提供巨大的支持。
制造創(chuàng)新何處聚焦
不同于德國的工業(yè)4.0聚焦于以制造為核心的協(xié)同，美國的制造創(chuàng)新體系由多個美國創(chuàng)新研究院構成（目前14個，未來不太確定是否能完成奧巴馬所設定的45個目標），而這些中心則可以看出其聚焦點在哪里？
就美國電力創(chuàng)新研究院PA（寬帶隙功率電子制造），由于采用SiC和GaN技術，寬帶隙功率電子具有更大的節(jié)能空間、體積更小、高功率密度等特點，未來能夠為具體的產業(yè)提供巨大的市場。美國電力創(chuàng)新研究院的應用包括了在電動汽車領域的AC-DC，DC-AC轉換設備、充電設備的效率提升，在工業(yè)領域則聚焦于大型的傳動設備應用，以及在消費電子領域如手機充電等大的市場應用。
圖2：舉例WBG未來將會迎來更為廣泛的市場 來源：IHS
根據美國電力創(chuàng)新研究院PA的統(tǒng)計，在制造業(yè)中60%的能耗來自于傳動系統(tǒng)，今天，基于IGBT的電氣傳動產品已經非常低的成本，因此，中國本土的電氣傳動制造商已經能夠在市場上因為低成本具有了較大的市場份額，但是，未來，在WBG時代，我們是否還能保持領先？更低的功率損耗、更小的體積、高功率密度，可以節(jié)能10%左右的空間，這些都是美國PA的突破點，未來，我們還能考低成本領先嗎？在電動汽車產業(yè)，消費電子領域，如果僅樂于提供組裝，而這些核心器件仍然掌握在美國、日本手里。
如果沒有制造業(yè)成本的優(yōu)勢相助，中國制造未來頗為堪憂。
對于先進復合材料創(chuàng)新研究院IACMI而言，其聚焦于汽車減重設計，通過聚合物基碳纖維增強復合材料CFRP來實現(xiàn)汽車重量的降低，以達到58.5英里/加侖的目標，第二個應用市場則是風力發(fā)電葉片的市場，第三個則聚焦于CGS—燃料電池、壓縮天然氣儲罐的應用市場，其它則是跟材料本身相關以及仿真設計的技術。
柔性混合電子創(chuàng)新研究院NextFlex是將印刷技術與電子技術進行融合，進而在柔性材料上印刷電子線路，其聚焦于大的消費電子的可穿戴設備領域，其旨在用于健康監(jiān)測的巨大市場，第二則是為IIoT提供傳感器的設計與制造應用，這些都是較大的應用市場。
跨界融合才是大創(chuàng)新
美國創(chuàng)新研究院有兩個特點，第一個是聚焦在材料科技，好幾個創(chuàng)新研究院的主題，跟材料相關。包括第一個設立的增材制造創(chuàng)新研究院，也是與材料包括粉末顆粒技術緊密相關，第二個顯著特征在于跨界融合。例如復合材料創(chuàng)新研究院IACMI融合了材料科技、仿真技術、OEM設備、檢測技術、成型等相關的技術，而柔性混合電子制造NextFlex則將電子技術、印刷技術進行了融合。它給我們帶來了以下的啟發(fā)：
一是創(chuàng)新總是發(fā)生在跨界的地方
通過跨界才能產生新的市場機會，例如寬帶隙功率電子PA可以為清潔能源智能制造創(chuàng)新研究院CEMII提供技術支撐，復合材料IACMI和輕量化材料研究院LIFT可以共同服務于汽車減重設計，而數(shù)字化設計與制造DMDII，則可以與ARM進行合作。
生態(tài)系統(tǒng)建設是關鍵
二是讓傳統(tǒng)行業(yè)獲得新生
傳統(tǒng)的塑料、鑄造、紡織、印刷已經趨于飽和市場，競爭非常激烈，而美國制造的創(chuàng)新體系設計讓傳統(tǒng)的行業(yè)借助于新材料、新制造技術的創(chuàng)新煥發(fā)新的生命力。例如通過IACMI的復合材料將傳統(tǒng)的塑料工業(yè)與新的材料融合，而柔性混合電子和3D打印產業(yè)也使得印刷行業(yè)提供了新的應用場景（輪轉印刷機）以及產業(yè)的延伸，而柔性混合電子使得電子制造業(yè)也可以與半導體、油墨等傳統(tǒng)行業(yè)進行了融合。
這種結合，讓中國的傳統(tǒng)工業(yè)產業(yè)，如塑料、紡織、印刷、鑄造等領域，突然看到了全新的問題解決思路。
如何通過材料科技、智能制造技術的融合提升中國制造當下的傳統(tǒng)產業(yè)，美國的創(chuàng)新研究院給了我們很多借鑒，所謂新興戰(zhàn)略產業(yè)，并不是自我賦能的，而是要相互賦能。
三是扭住最具變革性的產業(yè)：材料與能源
在整個制造中的成本劃分中人工：機器：材料的構成應該在1：2：7，這表明，在材料方面的改善會帶來更大的競爭力，而能源消耗也是機器成本的重要構成，因此，美國制造業(yè)將材料作為了重點，其本身具有重大的意義。舉個例子如果在時間上精準的配置，可以消除等待時間中的空轉能耗，或者通過最優(yōu)的液壓與產品加工的匹配，可以為注塑機提供節(jié)能空間，這些技術在注塑機領域已經有了大量的應用。
美國的制造業(yè)是將制造與材料進行結合，而我們中國在材料科技領域的投資也不可謂不大—因為國家對此非常清楚，但是，如何有效的將材料與制造業(yè)緊密結合并形成有效的目標推動，則是值得思考的。而國內，許多精力還是聚焦放在了所謂的“智能制造”—跟隨制造業(yè)領域領先優(yōu)勢明顯的德國，以及ICT技術非常領先的美國，來對我們的傳統(tǒng)制造業(yè)進行升級，而不能在材料、能源領域有非常好的提升，這對于中國制造的未來，將具有先天性、系統(tǒng)性的大缺陷。
生態(tài)系統(tǒng)建設是關鍵
美國制造創(chuàng)新體系的設計是一個網絡，換言之，是一個“生態(tài)系統(tǒng)”，可以從所有的創(chuàng)新研究院的愿景設計中，都可以看到其主旨就是在不同領域構建生態(tài)“EcoSystem”。美國制造創(chuàng)新網絡NNMI的戰(zhàn)略核心是構建生態(tài)系統(tǒng)，而不是政府自己大包大攬，希望通過協(xié)同來實現(xiàn)整體產業(yè)的發(fā)展。
生態(tài)系統(tǒng)的意義在于幾個方面：
（1）明確的需求避免不必要的研發(fā)浪費—例如走彎路：由End User提出需求，產業(yè)進行協(xié)同，否則，不同的OEM、材料等廠商各自去研究市場需求，會走彎路。這樣可以避免錯誤的研發(fā)方向，節(jié)省產業(yè)內的研發(fā)成本。
（2）資源的共享：包括測試實驗室裝備、技術的培訓、技術研發(fā)信息等。信息的共享也會起到降低研發(fā)成本的效應—避免不必要的研發(fā)投入。
通過產業(yè)鏈的協(xié)同，資源分享，讓整個美國這個領域的制造企業(yè)在資源上獲得分享降低其自身的成本，整個美國該產業(yè)整體的競爭力就會被打造出來。
關注到構建生態(tài)系統(tǒng)，其邏輯在于如何有效的讓產業(yè)協(xié)同，從產業(yè)鏈的上游至下游，通過協(xié)同效應來消除美國整個產業(yè)的成本、技術領先性等，以使得美國該產業(yè)在全球產業(yè)鏈中占據優(yōu)勢。
圖3：舉例NextFLEX的生態(tài)系統(tǒng)構成
圖3則列舉了NextFlex-柔性混合電子領域的創(chuàng)新中心，生態(tài)系統(tǒng)構成，由仿真設計、材料、機械、終端用戶、勞動力培訓機構、協(xié)會組織、大學研究機構共同構成生態(tài)系統(tǒng)，進而共同分享信息、組織培訓、測試、驗證實驗室等進行整個產業(yè)的協(xié)同發(fā)展。
生態(tài)杠桿效應，也是美國制造創(chuàng)新研究院給我們的啟發(fā)。
事實上，美國政府給予每個創(chuàng)新研究院的資金并非很多，其主要目的是想通過杠桿效應，通過產業(yè)鏈的自我驅動來引發(fā)投資，用2億美元的投資，撬動一個10倍或者更大的產業(yè)投資，由此投資引發(fā)一個10倍或更大的市場。
這對于對于中國的制造業(yè)推動，也有很大的啟發(fā)。NNMI給我們的借鑒在于如何構建生態(tài)系統(tǒng)，花較少的錢來通過協(xié)同、杠桿效應來推動企業(yè)主動的投資，進而將產業(yè)做大。
專業(yè)的組織運營設計
各個創(chuàng)新研究院詳實的前期調研，給我們了非常大的啟發(fā)。復合材料IACMI、NextFlex等都是由一家Nexight咨詢公司進行了前期的咨詢工作，包括進行產業(yè)專家調研、產業(yè)文獻整理等工作，確定關鍵技術路線圖，以及設定里程碑，并組織Workshop來培訓關聯(lián)企業(yè)的項目申請與流程。
由專業(yè)的咨詢公司，組織前期咨詢具有很大的優(yōu)點，一是具有專業(yè)性：戰(zhàn)略并非是空洞的，而是有其專業(yè)的方法論和成熟模式可以借鑒，專業(yè)咨詢公司可以通過這些方法與模型來提升項目組織效率；二是由中間咨詢公司進行的項目調研可以避免過多的利益相關者對制度體系的影響，避免發(fā)展為“圈內”人的游戲。
圖4：IACMI由Nexight集團提供咨詢服務
各個創(chuàng)新研究院的目標設定，也遵循SMART原則，具有可量化、可實現(xiàn)等準則，這也是NNMI各個組織所遵循的。例如對于復材創(chuàng)新研究院IACMI而言，其設定的目標即在五年內達到以下目標：降低25%的聚合物基碳纖維增強復合材料的成本；降低50%的CFRP內生能耗；80%的可重復利用率。目標都非常明確。
在流程設計上，技術路線圖的設定非常清晰。各個創(chuàng)新研究院均有清晰的技術路線圖、里程碑設計，而且一般都是由專業(yè)咨詢公司與產業(yè)專家共同討論，咨詢公司還提供產業(yè)本身的市場分析、對標研究等戰(zhàn)略制定咨詢。
圖5：NextFlex所需涉及的技術領域及指標
中國的好多規(guī)劃，往往路線圖不夠清晰，要么過于宏觀，要么過于文字化描述，缺乏量化數(shù)據、清晰節(jié)點，而內容的呈現(xiàn)，也缺乏結構性、可視化，例如文字中大量采用平鋪直敘的數(shù)據描述，而不是采用圖表，這也是一種缺乏思維結構性的文風。
中國發(fā)展制造業(yè)，可量化的數(shù)據，可模型化的場景，是下一步規(guī)劃可以強調的重點強調。否則，Interner+卻不知道要采集什么數(shù)據，如何使用這些數(shù)據，那么智能制造就是花架子。
人力資源培養(yǎng)是制造創(chuàng)新的伴隨戰(zhàn)略
美國制造創(chuàng)新體系在戰(zhàn)略指導中，即將“為制造業(yè)培養(yǎng)勞動力”列為了戰(zhàn)略的訴求之一，而每個創(chuàng)新研究院的使命設計都包括了對人力資源的培養(yǎng)，這就意味著教育與培訓是整個制造業(yè)的伴隨戰(zhàn)略，緊密相隨。
教育是制造業(yè)發(fā)展的基礎與長期戰(zhàn)略，通過產業(yè)推動教學研究。大學作為非盈利組織提供研究支撐，同時也使得大學可以緊密的與產業(yè)實際相結合，避免大學做純理論而無法將其轉化為實際的生產力。以產業(yè)推動教育更具有效率，并能夠讓學生參與其中。
而在具體的勞動力開發(fā)實施，各個創(chuàng)新研究院則各顯神通。
美國增材制造創(chuàng)新研究院AM，組織了大量的人員培訓，包括（1）德勤咨詢，創(chuàng)建一個3小時增強制造業(yè)務相關的在線課程，有超過10000人參與此課程。（2）密爾沃基工學院共同推出3D打印和增材制造認證課程，課程在2015年中期已經有150人通過認證。（3）產業(yè)，聯(lián)合企業(yè)以私人捐贈方式提供桌面3D打印給1000家學校，用于科學、技術、工程和機電（STEM）教育課程。
而數(shù)字化設計與制造創(chuàng)新院DMDII，則成立勞動力開發(fā)專家委員會來制定為DMDII勞動力開發(fā)的戰(zhàn)略，定義三個主要的數(shù)字制造與設計的關鍵能力組件：定義在該領域獲得成功所需的勞動力技能；通過開發(fā)內容、推廣以及培訓教員來教育；開發(fā)并發(fā)布應用案例和數(shù)字制造思想。這些組件會在項目征集中設立相關申請，便于成員進行組織。值得一提的是，DMDII還跟麥肯錫建立數(shù)字能力發(fā)展中心DCC。這件事情在中國是跟清華合作，并于今年四月份成立。
輕量化創(chuàng)新研究院LIFT舉辦了很多與教育培訓相關的工作。
例如LIFT投資了“任務為中心的”輕型飛行器設計課程，被22個州25000名學生使用。贊助了普渡大學主辦的Indy 500 Grand Prix，其活動由高中生參與，通過采用輕質材料來設計、制作、測試并銷售其汽車。并在2015年有1000人參與的美國機械工程協(xié)會的營地啟動了輕質材料與技術的內容給45名教師。
而為了重建美國先進制造技術勞動力，LIFT與印第安納Vincennes大學為退伍軍人提供制機器培訓課程。并投資工業(yè)技術與維護工作的行業(yè)標準—這也是非常重要的制造業(yè)工作崗位，并肯塔基州為大學和技術學院提供成人學徒模式的學習方式。
不僅包括上述三個，包括復材IACMI舉辦大量的校園競賽活動，柔性電子NextFlex在其技術路線圖中也包括了教育培訓計劃作為三大主線之一。目前大家都意識到教育和創(chuàng)新二者的重要性.在人才培養(yǎng)方面，不僅包括大學的培養(yǎng)，包括在職的教育培養(yǎng)，而且需要小心甄別，與當下中國所倡導的智能制造之間有哪些關聯(lián)？需要哪些能力、專業(yè)的升級？如何突破，都是需要去研究的。
教育是配合制造業(yè)的戰(zhàn)略主線—這在美國創(chuàng)新體系中的每個創(chuàng)新研究院中都得以體現(xiàn)的，我們如何讓學生的學習接近產業(yè)前沿？如何讓我們的大學更為聚焦于產業(yè)應用，而不是SCI、EI這些論文的數(shù)量：這并不是創(chuàng)新。精益管理、教育與人才培養(yǎng)，這些都是支撐制造業(yè)長期戰(zhàn)略的基礎實踐，如果我們過于急功近利，推動智能制造，那么最終，我們得到的可能會事倍功半。
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