《 美国制造业创新亮点报告》-30页.pdf

-1-2022 年年 4 月月 11 日日第第10期期总第总第 529 期期美国制造业创新亮点报告美国制造业创新亮点报告【译者按【译者按】2012 年开始，美国开启了制造业创新网络计划（NNMII），计划打造 15 个研究所，融通产学研在制造业最前沿领域的技术开发应用的合作创新。本文是美国国家标准与技术研究院 2021 年 11 月发布的美国制造业创新亮点报告：2020 年成就与影响力概述，对 2020 年美国NNMII 的创新亮点进行回顾总结。报告认为各研究所均建立了强大的公私合作机制，能够在迅速应对新冠肺炎流行，开展优先应用研发和开发项目、加强与小型制造商合作、提升制造业劳动力能力，以及催化吸引投资方面做出突出贡献。赛迪智库科技与标准研究所对该报告进行了编译，期望对我国有关部门有所帮助。【关键词】【关键词】制造业创新网络制造业创新网络成就与影响力成就与影响力创新亮点创新亮点-2-一、一、背景背景美国制造业创新网络是全国性的公私合作网络，通过技术、供应链和劳动力发展等方面的大规模合作，确保美国在先进制造业的全球领先地位。美国制造业创新网络各研究所建立了强大的公私合作机制，能够对新冠肺炎大流行病迅速作出反应。各研究所的早期行动，以及美国商务部和国防部为冠状病毒援助、救济和经济安全（CARES）法案提供的 7300 万美元资金，推动了各研究所与超过 91 个产业界、学术界和政府的合作伙伴迅速合作，共同开展了超过 36 个快速反应项目，通过制造创新应对新冠肺炎。除了解决与新冠肺炎有关的紧迫问题，各研究所还在 2020财年为广大产业部门开展了 500 多个高度优先的应用研究和开发项目，并与 2000 多个会员单位共同实施这些项目。美国制造业创新亮点报告工作得到了美国制造业创新网络（Manufacturing USA）部分研究所的支持。二、确保美国在先进制造业的全球领先地位二、确保美国在先进制造业的全球领先地位先进制造业对美国经济和国家安全至关重要。美国制造商对美国经济的贡献超过 2.35 万亿美元，仅此一项就相当于世界第八大经济体。在制造业中每投资 1 美元就可得到 2.79 美元的经济收-3-益，将为各个地区社区带来许多就业和经济发展机会。创新和技术发展可带来巨大效益。充分利用这些新制造业并首先发展劳动力的国家将主导全球市场、引领世界。美国可以利用更先进的制造技术，确保制造业仍然是经济、国家安全和中产阶级稳固事业的强大来源。（一）大规模公私合作机制：美国制造业创新网络（一）大规模公私合作机制：美国制造业创新网络美国制造业创新网络是为了确保美国在先进制造业的全球领先地位。参与美国制造业创新网络的 9 个联邦机构共同建立并部署了全面合作的创新方式，这种方式能让美国创造成果跻身先进制造技术前沿，并由掌握专门技术的美国劳动力在美国制造。图 1：美国制造业创新网络分布情况（二）确保美国创造由美国制造（二）确保美国创造由美国制造-4-研究所会员在各自特定重点领域内合作参与各项技术的竞争前开发。此外，研究所会员还响应号召，积极应对新冠肺炎大流行病等美国最为紧迫的挑战。图 2：美国制造业创新网络影响力概况三、开发先进制造技术三、开发先进制造技术各研究所及其会员单位在各自的先进制造技术领域合作开展应用研究和项目开发。这些项目所促成的产品和工艺创新在整个行业具有广泛的应用潜力。去年的 532 个研发技术提升项目中部分示例如下：（一）由商务部赞助的研究所（一）由商务部赞助的研究所-5-国家生物制药制造创新研究所以降低疫苗成本为目标国家生物制药制造创新研究所以降低疫苗成本为目标。该研究所聚集了生物制药制造生态系统的数百个单位的近 1000 人，就加强基因治疗、新型抗体和疫苗的国内制造进行创新合作。除此之外，国家生物制药制造创新研究所还呼吁比尔及梅琳达盖茨基金会的全球健康基金参与该机构的第一个合作项目，以降低成本并提高疫苗的上市速度。（二）由国防部赞助的研究所（二）由国防部赞助的研究所1、先进生物组织制造创新机构深层组织表征先进生物组织制造创新机构深层组织表征。截至 2020 年，由国防卫生局资助的先进生物组织制造创新机构（BioFabUSA）深层组织表征中心（DTCC）已投入使用，该中心所拥有的精密仪器能够对全国各地国防部调查人员开发的组织工程医疗产品（TEMP）细胞进行多“组学”表征，并提供了针对组织铸造厂生产线上正在生产的细胞和组织的特定监测传感器的相关设计信息。2020 财年，先进再生制造研究机构与心血管细胞治疗研究网络和德克萨斯州心脏研究所正式合作，对两项临床试验中 207名患者的样本进行了深入分析，以进一步了解细胞治疗制造与患者疗效之间的关系。2、美国集成光子学制造研究所多项目晶圆生产、美国集成光子学制造研究所多项目晶圆生产。该研究所的硅光子学制造设施位于纽约州奥尔巴尼市。该设施开发出了一种具有成本效益的方式，可供任何规模的机构使用先进节点芯片-6-设施。该研究所的硅光子学多项目晶圆允许客户使用由研究所开发和优化的标准元素，缩短设计时间，提高首次生产的成功率。这种原型工具是目前最先进的集成光子学晶圆工艺。美国集成光子学制造研究所还提供了其在纽约州罗切斯特市的电子学与光子学测试、装配和包装设施的使用权。（三）由能源部赞助的研究所（三）由能源部赞助的研究所1、下一代电力电子技术制造创新研究所简化芯片生产下一代电力电子技术制造创新研究所简化芯片生产。在当今的电力电子系统中，碳化硅比标准硅器件更加高效，但生产成本也更高。下一代电力电子技术制造创新研究所和德国 X-FAB硅晶圆厂为碳化硅晶圆代工客户制定了标准化工艺流程，消除了各种不同的设计流程所产生的技术和物流复杂性。如今，德国X-FAB 硅晶圆厂能够以接近于硅电力器件的规模经济制造碳化硅电力器件。下一代电力电子技术制造创新研究所下属的五家半导体公司均在 2020 财年通过德国 X-FAB 硅晶圆厂补充其内部制造不足。2、内嵌能压缩和排放降低创新研究所引导塑料行业向循环、内嵌能压缩和排放降低创新研究所引导塑料行业向循环经济过渡经济过渡。由密歇根技术大学、爱达荷国家实验室与其工业贸易协会合作伙伴美国化学理事会组建的团队，开发并验证了循环经济中的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和烯烃聚合物系统分析框架。该项目由塑料回收价值链咨询委员会专家负责指导。塑料回-7-收价值链由资源回收系统公司、回收伙伴关系公司、Titus MRF服务公司、Ravago 公司、塑料回收商协会、第四次工业革命可持续发展公司、巴斯夫公司、陶氏化学公司和联合利华公司组成。该模型评估了在最大程度上减少能源消耗，减少高达 24%的温室气体排放，并使经济效益最大化的制造与回收工艺配置方式。四、提高先进制造业劳动力的能力四、提高先进制造业劳动力的能力美国制造业创新网络研究所及其会员单位在各大社区与行业内展开合作，并与各种教育实体联手，提供多样的劳动力培训。（一）由商务部赞助的研究所（一）由商务部赞助的研究所国家生物制药制造创新研究所的国家生物制药制造创新研究所的“eXperience”体验项目体验项目。该研究所持续引荐优秀的非裔美国人/黑人、拉丁美洲人和美国原住民学生从事生物制药行业令人振奋的职业，并为参与的企业提供潜在的实习人员和未来招聘对象。现场或虚拟主办机构包括：默克公司、阿斯利康公司、基因泰克公司和美国药典委员会。（二）由国防部赞助的研究所（二）由国防部赞助的研究所先进机器人制造创新研究所降低制造业职业门槛先进机器人制造创新研究所降低制造业职业门槛。“Amskills”学徒招募倡议是一项由先进机器人制造创新研究所资助的教育和劳动力发展项目，目前已取得初步成功。此倡议下的快速通道计划通过创建训练营为制造商招募和评估初级职位候选人。这些-8-候选人中许多是失业者或来自低收入社区。该计划向候选人传授行业特定技能，并利用实践活动和项目来证实候选人的能力。除了技术技能外，该计划还会评估参与者的软技能，包括时间管理、沟通和表达能力。在训练营的最后一天，该计划邀请制造商以“快速约见”的形式进行现场面试，以提高候选人的面试技巧，并将可能被聘用的候选人介绍给制造商。在完成训练营的 20 名参与者中，有 11 人获得了工作机会，其中一名为无家可归的退伍军人，其余为有犯罪记录的人，他们都在寻找第二次机会和能够维持生活的职业。（三）由能源部赞助的研究所（三）由能源部赞助的研究所内嵌能压缩和排放降低创新研究所的在线再制造训练营内嵌能压缩和排放降低创新研究所的在线再制造训练营。受新冠肺炎疫情影响，内嵌能压缩和排放降低创新研究所的培训转为线上进行。研究所与纽约州和罗切斯特理工学院联手打造了在线再制造训练营。该训练营面向刚接触再制造的制造商以及寻求更新行业知识的熟练工程师和技术人员，由七位主题专家提供七个小时以上的培训。培训内容分为五个部分，包括再制造简介、清洁技术、状态评估、增材修复技术和再制造设计。五、构建创新生态体系五、构建创新生态体系各种类型与规模的机构进行制造创新合作是美国制造业创新-9-网络研究所创建和建模的基础。去年，研究所会员单位有 2013个，包括大型与小型制造商（制造商占比 62%，其中近三分之二为中小型企业）、社区学院和主要研究型大学（占比 23%），以及各州和地方经济发展实体（占比 15%）。这些公私伙伴关系涵盖了美国产业根基的所有组成部分。为了促进先进制造技术快速发展，各研究所及其会员共享设施、专业知识、尖端设备和资金，在各相关方认为最有价值的应用研发和劳动力项目上进行合作。图 3：美国制造业创新网络生态体系概况投资投资。各研究所从州、联邦和私募投资基金中募集了 2.62 亿美元的资金，而这些资金不属于 1.63 亿美元的基础联邦资金。下文各研究所的项目和倡议示例将阐明其在构建富有成效的创新-10-生态体系、通过合作取得重要成果方面所做的工作。六、商务部研究所重点六、商务部研究所重点（一）国家生物制药制造创新研究所（一）国家生物制药制造创新研究所1、技术进步、技术进步2019-2020 财年，该研究所参与了 43 个技术项目，其中包括35 个新启动的项目。这些项目主要针对行业面临的关键挑战和机遇，包括：缓冲库存混合系统缓冲库存混合系统。国家生物制药制造创新研究所与BioPhorum 运营集团合作，构建了灵活便携的缓冲库存准备系统，预计可以减少 61%的生产车间占地面积，为每个新建设施节省2000 万美元，并减少大约 30%的缓冲准备时间。提升产品质量测试效率提升产品质量测试效率。国家生物制药制造创新研究所会员908 设备公司开发了能够在生物制造过程中有效分析细胞的台式质谱仪。该设备为传统质谱仪大小的十分之一，而且更容易使用，不需要传统质谱仪所需的大量技术培训，公司也能够将人力资源调配到更加复杂的操作上。2、劳动力开发、劳动力开发支持下一代生物制药劳动力支持下一代生物制药劳动力。国家生物制药制造创新研究所的“eXperience”体验项目引荐优秀的非裔美国人/黑人、拉丁美-11-洲人和美国原住民学生从事生物制药行业令人振奋的职业。学生们与大型生物制造企业、小型公司、学术机构和政府机构的领导人直接接触，了解生物制药行业如何影响世界各地的病人。3、创新生态体系、创新生态体系提供病毒蛋白以提高检测能力提供病毒蛋白以提高检测能力。由沃兹沃斯中心、约翰霍普金斯大学和得克萨斯农工大学领导的三个独立项目共同聚焦于生产各种诊断和治疗所需的非典型肺炎冠状病毒刺突蛋白和受体结合区蛋白，例如开发新冠肺炎抗体测量和血浆治疗候选物筛选的检测方法。七、国防部研究所重点七、国防部研究所重点（一）国家增材制造创新研究所（一）国家增材制造创新研究所1、技术进步、技术进步美国增材制造创新研究所召集技术专家团队，以满足国防部的特定需求。该研究所通过培养这种合作观念，加快增材制造解决方案的开发和部署。国防部范围内的冷喷涂路线图国防部范围内的冷喷涂路线图。2020 年 3 月，美国增材制造创新研究所与国防部共同牵头举办了一系列研讨会，确定冷喷涂技术的现状活动和共同需求，并