2012年，美国正式启动制造业创新网络计划（NNMII），意图通过打造15个研究所，促进产学研在制造业前沿领域技术开发应用的融通创新。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。

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本文是美国国家标准与技术研究院2022年10月发布的《美国制造业创新亮点报告：2021年成就与影响力概述》，主要回顾总结了美国NNMII过去一年的创新亮点。报告认为各研究所均构建了强大的公私合作创新网络，在应对新冠肺炎疫情、制造业先进技术开发、劳动力培训发展、创新生态建设等方面做出了突出贡献。

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一、机构间团队信息

Manufacturing USA®（美国制造业网络）是一个公私合作网络，包括美国商务部、国防部和能源部、16个制造业创新机构和其他六个联邦合作机构——NASA、NSF、HHS以及农业、教育和劳工部。各机构与领先的先进制造公司相互联合，开发先进技术和稳定供应链，确保美国能够预判和实现制造能力。

二、确保美国在先进制造业的全球领导地位

美国制造业对美国经济的贡献超过2.27万亿美元。制造业每花费1美元可以创造2.68美元的经济收益，是收益最高的行业。当今制造业雇佣超过 1285 万劳动力，平均年薪达到92,832美元。

（一）大规模公私伙伴关系：美国制造业网络

美国制造业网络构建并部署了一种全政府参与的创新方法——将美国本土发明推向先进制造技术前沿，并由美国劳动力创造并使用。美国制造业网络旨在通过人员、创新和技术连接，应对与制造业相关的先进制造挑战，提升产业竞争力和经济增长，增强国家安全，确保美国在先进制造业的全球领导地位。

（二）确保美国发明在美国制造

各机构成员在其特定重点领域内合作从事竞争前技术开发，包括测试技术应用、共享基础设施，以及创建培训项目，培具备制造业所需技能的劳动力。2021年美国制造业网络活动开展情况如表1所示。

三、开发先进制造技术

目前，各机构正在开发的项目共有708个，主要包括：

生物制药细胞生长成本降低90%：Potomac Affinity Proteins公司与马里兰大学帕克学院合作实现细胞因子的规模化生产。利用大肠杆菌表达系统，将生产和验证细胞因子的成本降低90%。

复合结构桥梁的可持续基础设施解决方案：IACMI与学术和制造合作伙伴在田纳西州搭建第一座纤维复合材料桥面。通过高强度设计，该复合桥面具有100年的使用寿命，比混凝土轻90%。

新一代健康状态监测设备：AFFOA与麻省理工学院林肯实验室的国防织物发现中心合作开发并测试一种具备缺氧状态检测功能的发带。该发带内嵌微电子元件，可以连续40小时测量和无线传输佩戴人员关键生理状况，包括体温、心率和血氧水平。

四、增强先进制造业劳动力的能力

2021财年，超过9万名工人、学生和教育工作者参与了各机构的劳动力项目，包括：

激发生物制药行业的劳动力多样性和兴趣：通过该项目，非裔美国人/黑人、拉丁裔和美国原住民学生可以与生物制药行业的专业人士直接互动，探索生物制药职业。该项目囊括迄今为止最广泛和最多样的机构类型，如大型生物制药企业、小型创新公司以及领先的学术和非营利机构等。

合作鼓励高中生：America Makes与NextFlex合作开发Additive Edge计划，旨在向年轻人介绍先进制造业，并为学生提供宝贵的工作经验。

提高智能制造应用能力：CESMII和制造工程协会（SME）合作共同推动智能制造行业的教育和劳动力发展。利用Tooling U-SME在工业界和学术界的广泛影响，CESMII和Tooling U-SME的联合培训计划将加快智能制造应用，促进转型和劳动力发展。

五、构建创新生态系统

当今美国制造业创新依赖于强大的制造业供应链以及供应链内部的广泛合作。去年，美国制造业网络共有2320家成员机构，其中63%为制造企业，22%为社区大学和主要研究型大学，15%为国家和地方经济发展实体。

发展面向未来的可持续生物制药：NIIMBL的10年工艺强化计划旨在变革生物制药模式。该计划将通过结合技术创新、新材料、再循环和新实践，开发碳中和生物处理方法，克服设计快速、可持续和低成本的生物制造系统的关键障碍。

工作场地演变：MxD的制造业测试平台可以通过实践演示，展示创新软件和物联网如何与硬件一起加速制造工业的数字化进程。企业可以直接观察如何通过数据和数字工具的实时协作，更有效、更安全、甚至远程地设计、监控和维护产品。

美国可持续的纤维回收模型：纸张回收集成系统模型允许纤维回收企业和废料回收工业协会成员，修改材料回收设施和再加工工厂的工艺参数、技术和操作实践，以识别特定技术需求，探索实现能源和排放目标的其他途径。

六、美国商务部研究所亮点

（一）NIIMBL（美国国家生物制药创新研究所）

NIIMBL成立于2017年3月，由特拉华大学组建，共有186名成员。该研究所旨在加快生物制药创新，通过制定标准来提高制造能力的效率和速度，以及培育一支世界领先的生物制药队伍。

技术进展：

1、降低关键细胞生长成分的生产成本：Potomac Affinity Proteins公司与马里兰大学帕克学院开发的工艺使细胞因子产量比最初估计增加近2000%，与传统方法相比成本降低90%。

2、改善细胞和基因治疗应用的生物制造：马萨诸塞大学医学院、约翰·霍普金斯大学、伦斯勒理工学院及其合作者共同开发一套集成优化流程，降低制造细胞和基因疗法等慢病毒载体产品的成本和复杂性，并帮助国家应对新冠疫情。

3、改进微量金属测量方法，强化流程控制：克莱姆森大学及合作伙伴通过在细胞培养中进行先进的微量金属测试，改善流程控制。紧凑型质谱仪可以将测量时间从每个样品约4小时缩减到10分钟，节省96%的时间。

劳动力发展：

1、扩大生物制药行业多样性：NIIMB的eXperience计划自启动以来，参与学生已在默克、基因泰克、Millipore Sigma 和Eli Lily等领先公司获得实习机会。

2、为生物制药行业准备职业人员：由德克萨斯A&M大学主导的生物制药制造计划通过有针对性的技术培训，协助退伍军人、过渡服务成员和随军配偶在生物制药行业开启新的职业生涯。

创新生态系统：

1、生物制造的大数据分析：NIIMBL 的新项目将协助生物制造商利用大数据分析制定决策，重点包括五大关键领域：标准化和情境化，关键质量属性的端到端自动化控制，多元传感器和分析，先进控制策略，以及生物过程建模和仿真。

2、发展面向未来的可持续生物制药制造：NIIMBL正在合作开发一种综合方法，以强化供应链控制和安全，促进可持续性，并降低成本。解决目标包括通过结合技术、新材料和回收创新，建立碳中和生物加工流程，并采用新方法应对原材料和消耗品在碳中和制造、可持续设计和循环经济方面的挑战。

七、美国国防部研究所亮点

（一）美国制造（美国国家增材制造创新研究所）

美国制造成立于2012年8月，由美国国家国防制造与加工中心（NCDMM）组建，共有240名成员。该研究所旨在通过召集、协调和鼓励增材制造（AM）行业，加快AM应用。

技术进展：

1、基于人工智能/机器学习的定向能量沉积3D打印：美国制造与通用电气航空公司、爱迪生焊接研究所等机构合作开发，并成功验证Ti64定向能量沉积3D打印结构认证框架的准确性，可能节省60%至85%的制造和鉴定成本。

2、低维护成本的成熟先进制造（MAMLS）计划：根据MAMLS计划，40个组织共计合作45个项目，投入2700万美元，为美国制造成员提供新的制造流程、商业案例和增材制造知识等。

3、协助国家做好应对未来危机的准备：增材制造危机生产响应（AMCPR）计划旨在提高美国制造业供应链的弹性和响应能力，为国家应对未来未知危机做好准备。AMCPR通过开设情景规划研讨班，在各种国家危机场景中对系统进行测试。

劳动力发展：

1、开设新的增材制造培训课程：经过三年发展，美国制造研究所成功推出一项制造工程教育计划，投资190万美元。该计划专注于创建针对使能技术的先进制造领域的新培训内容。

2、支持美国人从事先进制造业：以3Degrees为首的美国制造研究所成员机构，聘用或重新培训在技术领域拥有一定经验或受过高等教育的劳动力，以提高其技能。

3、在疫情期间推进教育和劳动力发展：美国制造研究所建立了线上学习途径，在48个州的24个重点关注领域提供线上培训，影响了来自100家企业的近1000名员工，并为200名独立参与者提供了制造业再培训和技能提升机会。

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