美国致力于发展先进制造业

什么是先进制造?

先进制造业是指利用创新的技术和方法来提高制造业的产出和附加值。

倡导发展先进制造业

今天，全球制造业产出达到了前所未有的高峰，帮助数百万人摆脱了贫困。除了中国的快速崛起，美国、日本、德国、英国和印度等制造业大国的产出基本保持不变，其中美国仍处于领先地位。

虽然美国目前的就业市场不景气，从20世纪60年代中期到21世纪生产率一直很弱，但美国制造业产出增长了6倍，就业市场稳定，就业机会并没有因为生产率的提高而减少。美国需要回顾的是制造业对经济的影响。长期以来，美国只专注于促进批发、金融、零售和专业服务行业，但这些行业创造的额外经济效益最少。研究指出，投资于制造业的每一美元可以创造1.37美元的额外经济需求，而零售业只能创造0.57美元，金融业更少，只有0.53美元，这意味着制造业可以创造最多的就业和服务需求。因此，如果我们想要带动经济，我们必须关注整体经济发展和行业方向。

目前，美国的基础研发活动与美国的技术创新推动之间存在差距。这一差距造成了先进制造业产品贸易的不平衡，导致制造业增加值占比远低于日本、韩国和德国。美国学术界有充足的研发精力，但缺乏将发明商业化的机制。因此，加快先进制造业的发展，迫切需要联邦政府的政策支持。

先进制造合作伙伴计划(AMP)在美国

2011年，美国商务部成立了AMNPO，负责先进制造相关治理的整体规划和协调，并设立研究机构管理公开竞争。

先进制造包括两种类型的活动:第一种是信息、自动化、计算、软件、传感和网络技术的使用和集成，第二种是使用纳米技术、化学和生物学等学科产生的最新材料和新兴技术。新的方法可以用来生产现有的产品，新的先进的技术也可以用来创造新的产品。

先进制造合作伙伴计划(AMP)预计将实现四个主要目标:

1. 加强对国家安全至关重要的关键产品的本土制造能力。
2. 缩短先进材料从开发制造产品到市场应用推广的时间。
3. 开发下一代机器人，建立美国工业的领先地位。
4. 研究开放创新的节能制造技术，提高制造过程的能源效率。

先进制造技术联盟

2013年，推进先进制造技术联盟(AMTech)。该联盟通过公共和私营部门之间的合作，为该行业提供必要的资源。支持有竞争力的基础研究和应用研究，增强美国制造业的研发能量，带动产业发展。

国家制造业创新网络:

美国学术界虽然拥有充足的研究开发能量，但却无法将创意商业化，带动经济。虽然工业可以系统地测试和促进产品发布，但其研究和开发能力不足。美国政府提出了“国家制造创新网络(NNMI)”，由能源部、商务部、国家航空航天局、国家科学基金会等5个联邦机构负责，旨在搭建学术界基础研究与产业商业化之间的桥梁，并成立了15个制造创新研究所(IMI)，作为区域创新和人才培养中心。每个研究所将开发独特的重点领域，汇集企业、大学、社区学院的资源，努力成为可持续发展的卓越中心，但同时，共享基础设施、知识产权、委托研究和绩效指标。削减优势以弥补劣势，并在新技术商业化时提供降低成本和风险所需的能力和设施。

数字化制造的目的是在供应链中使用增强的和可互操作的信息技术系统来改进产品设计和制造过程，并专注于集成设计、生产和产品使用数据，以减少制造时间和成本。该方法是通过包含仿真、三维可视化、分析和其他协作工具的集成计算机系统，将设计和制造、可持续性和最终产品处置系统联系起来，使数字技术更加成熟。在设计的实施中，集成了智能传感器，控制器和软件，以提高可持续性并考虑系统信息安全。

智能制造的目的是通过实时能源管理、能源生产率和过程能源效率来降低制造成本。在智能制造中，有一个数据互联驱动的过程平台，它结合了创新的仿真和先进的传感。这些互连控制集成了整个生产操作中的实时能源管理数据，最大限度地减少了能源和原材料的使用。对于能耗大的行业来说，智能制造尤为重要。

全球制造业趋势

5G和智能制造、增强现实(AR)和虚拟现实(VR)、网络安全、预测性维护、可穿戴技术将成为主导制造业发展的趋势。

智能工厂希望利用自动化、人工智能(AI)和物联网(IoT)的优势。他们需要依靠传感器和连接的设备来收集过程数据，这些数据可以据此分析和指导工人的操作。因此，高速、低延迟、可靠的5G无线网络是最佳选择。5G网络可以为行业创造新的收入来源，最大的受益者将是能源行业、制造业和公用事业。

AR和VR在制造业中应用广泛。制造商越来越擅长使用AR和VR技术来加强组织内部的数字连接。他们有望在提高工艺效率、改进产品设计和开发以及有效维护机械方面发挥重要作用。

随着连接设备数量的不断增加，网络安全的重要性不言而喻。制造业必须有强烈的意识，积极应对，防止安全漏洞的发生。此外，制造商还必须注意两个关键措施:向组织传达网络安全的重要性，实施清晰有效的网络安全战略。

设备的有效维护是制造成功的关键。工业4.0使用预防性维护来分析过程中收集的数据，以便在设备发生故障之前识别潜在问题并立即解决。有效预测故障将减少运行中断，支持维护操作的实时优化，延长设备的使用寿命。制造商必须了解和掌握所有设备。他们需要收集和积累大量的实时设备运行数据，这些数据将有效地帮助他们预测维护，并更准确地预测和缩短交货时间。

物联网在工业应用中的普及带动了可穿戴技术在制造业中的应用。便利性、工作效率和便携性促使各种制造商，无论规模大小，都对配备各种传感器的可穿戴设备进行评估和投资。协助劳动力。可穿戴设备的电子特性使组织能够监控和提高其员工的效率、生产力和安全性。此外，他们还可以收集有用的信息，跟踪活动，并根据需要提供定制的体验。可穿戴设备在制造业中的潜在应用包括增强现实、身份验证、流程改进、远程管理、安全感知、伤害预防、安全规划以及态势感知、培训等。此外，技术进步可以支持可穿戴设备实时监测和收集佩戴者的血氧水平、体温和心率。员工还可以使用这些信息来调整福利计划和减少医疗保健支出。