賈啟君 ，顧雨竹，楊 振

(1. 天津大學(xué)馬克思主義學(xué)院 天津300350；2. 天津大學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究中心 天津300350)

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的根基，打造具有國際競爭力的制造業(yè)，是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設(shè)世界強國的必由之路。近十年來，世界各國都對制造業(yè)的發(fā)展傾注了巨大力量。美國制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃(National Network for Manufacturing Innovation—NNMI，后改稱為 Manufacturing USA)[1]是美國“回歸制造業(yè)”總體戰(zhàn)略中的重要舉措，研究其運行機制和重點研究領(lǐng)域，對于天津制造業(yè)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略具有重大意義。

1 美國制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃

2011年，美國總統(tǒng)科技顧問委員會提交一份專題報告，指出美國制造業(yè)問題將對美國帶來風(fēng)險，提出設(shè)立先進制造合作伙伴計劃的建議(Advanced Manufacturing Partnership，AMP) 。2012 年，AMP 指導(dǎo)委員會發(fā)布報告，指出帶來問題的主要原因在于大量私營部門在成果轉(zhuǎn)化方面面臨技術(shù)和資金限制，解決的關(guān)鍵是設(shè)立國家制造創(chuàng)新機構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。2013年，制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的初步設(shè)計發(fā)布。2014年，美國國會通過《振興美國制造與創(chuàng)新法案》，國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)成為法定計劃。2016年，美國商務(wù)部、總統(tǒng)行政辦公室、國家科學(xué)與技術(shù)委員會、先進制造國家項目辦公室，向國會提交首份國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)年度報告和戰(zhàn)略計劃。2017年，國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)年度報告公布，目前已經(jīng)成立14家創(chuàng)新研究機構(gòu)[2]。

1.1 主要目標(biāo)

美國制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃有四個主要目標(biāo)：目標(biāo)一是提升美國制造競爭力，支持更多美國本土制造產(chǎn)品生產(chǎn)，培育美國在先進制造研究、創(chuàng)新與技術(shù)上的領(lǐng)導(dǎo)地位；目標(biāo)二是促進創(chuàng)新技術(shù)向規(guī)?；⑿б婊徒?jīng)濟性的本土制造能力轉(zhuǎn)化，讓美國制造商能夠使用經(jīng)檢驗的制造能力和資本密集型基礎(chǔ)設(shè)施，共享制造業(yè)創(chuàng)新最佳實踐，促進支持美國先進制造標(biāo)準(zhǔn)與服務(wù)發(fā)展；目標(biāo)三是加速先進制造勞動力發(fā)展，培養(yǎng)未來工人，支持相關(guān)的中等和高等教育，包括資格鑒定與認(rèn)證，支持州立、地方教育和培訓(xùn)課程體系與先進制造協(xié)調(diào)，培養(yǎng)掌握先進知識的人員，包括研究人員和工程師，確認(rèn)下一代工人所需的能力；目標(biāo)四是支持幫助制造創(chuàng)新機構(gòu)穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)模式。

1.2 基本架構(gòu)

創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)分兩個層面。第一個層面是核心層面的創(chuàng)新研究機構(gòu)，每一個研究機構(gòu)將匯聚制造業(yè)利益相關(guān)者，包括工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、國家實驗室、聯(lián)邦政府、州政府和地方政府，形成制造業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，按照規(guī)劃準(zhǔn)備在 10年內(nèi)設(shè)立 45家機構(gòu)，目前已經(jīng)組建14家。這些創(chuàng)新機構(gòu)主要有四項任務(wù)：一是先進制造技術(shù)研發(fā)，減少新技術(shù)開發(fā)時間和成本以及技術(shù)應(yīng)用不確定性；二是教育培訓(xùn)；三是創(chuàng)造最佳供應(yīng)鏈實踐；四是支持中小企業(yè)，面向這些企業(yè)共享研究設(shè)施和成果資源，提升創(chuàng)新能力。第二個層面是網(wǎng)絡(luò)層面，主要由美國商務(wù)部負(fù)責(zé)將創(chuàng)新機構(gòu)組成網(wǎng)絡(luò)，增強創(chuàng)新機構(gòu)輻射能力，比如共享實踐經(jīng)驗，共同預(yù)測先進制造的技術(shù)需求，按需求培訓(xùn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)人員，推進新技術(shù)和新工藝的運用，集成跨學(xué)科領(lǐng)域的知識等。網(wǎng)絡(luò)通過有效溝通機制和使用集成的信息系統(tǒng)來進行溝通協(xié)調(diào)。

1.3 研究機構(gòu)

每個研究機構(gòu)都有一個設(shè)立引導(dǎo)基金的部門，其運行資金來源一部分是財政性的項目經(jīng)費，一部分為非項目性的經(jīng)費來源，參與創(chuàng)新研究機構(gòu)的成員通過不同的利益訴求形成一個利益共同體，從這個創(chuàng)新機構(gòu)中獲益。目前已經(jīng)設(shè)立的 14家先進制造技術(shù)創(chuàng)新研究機構(gòu)情況如表 1所示[3]，參與機構(gòu)包括了大學(xué)、科研機構(gòu)、企業(yè)、政府組織、非營利性組織等。

表1 美國制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)研究機構(gòu)設(shè)立情況一覽Tab.1 Institution distribution of the U.S. national network for manufacturing innovation

1.4 運行成效

根據(jù)美國制造業(yè)復(fù)興法案的要求，美國商務(wù)部組織對2016財年(2015年9月30日至2016年10月1日)運行情況進行了總結(jié)，邀請第三方機構(gòu)進行評估，在這一評估周期共有9個創(chuàng)新機構(gòu)開展了200個左右針對制造業(yè)的應(yīng)用研究項目，每個研究機構(gòu)平均82%的項目達到了預(yù)期(因為成果投入生產(chǎn)需要幾年的時間，所以衡量的是預(yù)期指標(biāo))。已有 830多個來自工業(yè)界的會員從中受益，其中有 548家是制造企業(yè)，有 361家小企業(yè)。28000人參加了由創(chuàng)新機構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)的教育和人力資源培訓(xùn)，其中在研究中心參與項目和實習(xí)的學(xué)生為 23560人，參與培訓(xùn)項目的工人3386人，教育人員 1032人[2]。制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的整體架構(gòu)不斷完善，網(wǎng)絡(luò)成員間的聯(lián)系與協(xié)同效應(yīng)進一步提升，制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃的影響力不斷提升。

2 創(chuàng)新機構(gòu)研究重點領(lǐng)域

目前已經(jīng)成立的 14家創(chuàng)新機構(gòu)，按研究重點可以分為19個領(lǐng)域，如表2所示[3-4]。先進制造業(yè)突破性發(fā)展的關(guān)鍵在于基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)器件、基礎(chǔ)工藝等方面創(chuàng)新突破。這些創(chuàng)新機構(gòu)在研究領(lǐng)域的總體布局，也體現(xiàn)了美國在振興制造業(yè)方面非常明確的目標(biāo)，就是希望通過研究具有顛覆性創(chuàng)新的制造技術(shù)，在未來世界制造業(yè)大格局中發(fā)揮引領(lǐng)作用。

表2 14個創(chuàng)新機構(gòu)研究領(lǐng)域布局情況Tab.2 Field distribution of 14 innovation institutions

①國家增材制造創(chuàng)新機構(gòu)(AM)關(guān)注增材制造和3D打印研發(fā)，集中在設(shè)計(適應(yīng)增材制造的新設(shè)計方法)、材料(材料性能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范)、工藝(生產(chǎn)型技術(shù)開發(fā))、供應(yīng)鏈(面向全生命周期的供應(yīng)鏈設(shè)計)、增材制造基因組(材料基因組計劃)五方面[4-5]。

②數(shù)字制造與設(shè)計創(chuàng)新機構(gòu)(DMDII)涵蓋先進制造企業(yè)、智能機床、先進分析和網(wǎng)絡(luò)物理安全四個技術(shù)領(lǐng)域[6]。包括敏捷制造策略和綜合能力，制造和應(yīng)用建模仿真工具、智能傳感器，控制、測量、分析、決策和溝通軟件工具、集成智能設(shè)計工具，協(xié)同環(huán)境信息安全。

③美國輕質(zhì)材料制造創(chuàng)新機構(gòu)(LIFT)[4,7]圍繞軍民兩用汽車、機器設(shè)備、船舶、飛機制造輕型金屬領(lǐng)域，主要技術(shù)領(lǐng)域包括連接與裝配、熱機械加工、粉末加工、熔化加工、新型/敏捷加工、涂層。同時，還關(guān)注集成計算材料工程和建模分析等交叉學(xué)科主題。

④下一代電力電子制造創(chuàng)新機構(gòu)(Power America)[8]聚焦寬禁帶(WBG)半導(dǎo)體電力電子技術(shù)，以氮化鎵和碳化硅為基體的寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件。主要是降低成本、改進穩(wěn)定性、提高性能、增強功率電子生態(tài)系統(tǒng)四方面。

⑤先進復(fù)合材料制造創(chuàng)新機構(gòu)(IACMI)[9]支持五大技術(shù)專題，包括三個具體的應(yīng)用領(lǐng)域(汽車工業(yè)、風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域、壓縮氣存儲 CGS)中的減量化設(shè)計、復(fù)合材料設(shè)計等問題，還包含基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域：設(shè)計、建模、仿真和復(fù)合材料及加工工藝。

⑥美國集成光子制造創(chuàng)新機構(gòu)(AIM)[7]主要研究領(lǐng)域包括：網(wǎng)絡(luò)和電信信號超高速傳輸；新高性能信息加工系統(tǒng)和計算；緊湊傳感器應(yīng)用；多傳感器應(yīng)用；其他多樣化軍事應(yīng)用。

⑦柔性混合電子制造創(chuàng)新機構(gòu)(NextFlex)[4]主要技術(shù)領(lǐng)域包括：柔性混合電子的制造過程和工藝水平，超薄柔性芯片，基板的可折疊性，柔性基板與芯片、板間的連接，應(yīng)對全新工藝制程和材料加工處理的全新設(shè)備。

⑧革命性纖維和紡織品創(chuàng)新機構(gòu)(AFFOA)[4,10]主要關(guān)注的三大技術(shù)領(lǐng)域為纖維、紗線、技術(shù)紡織品。纖維和紗線與集成電路、LED、太陽能電池和其他設(shè)備與先進材料集成在一起，創(chuàng)造具有特定用途的纖維與織物。

⑨智能制造的清潔能源制造業(yè)創(chuàng)新機構(gòu)(CESMII)[11]圍繞制造工藝能源使用效率，在制造業(yè)各規(guī)模企業(yè)中開發(fā)、驗證和應(yīng)用信息物理系統(tǒng)；應(yīng)用先進傳感器系統(tǒng)實現(xiàn)更經(jīng)濟、更可靠、易于配置且安全的無線數(shù)據(jù)通信；擴大數(shù)據(jù)分析和建模應(yīng)用；為各種規(guī)模企業(yè)的員工提供高級控制及分析方法和工具；用于信息物理系統(tǒng)設(shè)計及再利用所需的系統(tǒng)工程工具與方法。

⑩國家生物藥品制造創(chuàng)新研究中心(NIIMBL)[12]關(guān)注成熟產(chǎn)品的創(chuàng)新，如疫苗和蛋白質(zhì)療法；新興產(chǎn)品的創(chuàng)新，如基于細胞的癌癥免疫療法和基因療法。

綜上所述，美國制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)的主要研究領(lǐng)域都是面向未來制造業(yè)的顛覆性創(chuàng)新技術(shù)，覆蓋了基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究，屬于面向企業(yè)應(yīng)用的全鏈條創(chuàng)新，其重點針對制造業(yè)的核心競爭力提升。一方面通過多種機構(gòu)之間的協(xié)同，加速新技術(shù)制造成熟度從實驗室制造水平(MRL4)向現(xiàn)實生產(chǎn)制造水平(MRL7)轉(zhuǎn)變，通過新技術(shù)的應(yīng)用加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提高傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品的附加值。另一方面，通過新技術(shù)的應(yīng)用、新產(chǎn)品的研發(fā)，拓展新的應(yīng)用市場，滿足不同領(lǐng)域的新的應(yīng)用需求，同時創(chuàng)造新的增長點和就業(yè)機會。

3 推進天津市制造業(yè)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新對策建議

我國于2015年發(fā)布了《中國制造2025》，明確提出推動十大重點領(lǐng)域的突破發(fā)展，分別是新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)機裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械。天津是我國近代民族工業(yè)的搖籃，具有良好的制造業(yè)基礎(chǔ)，正在按照中央的定位建設(shè)成為全國先進制造研發(fā)轉(zhuǎn)化基地，天津市第十一次黨代會提出，高水平建設(shè)全國先進制造研發(fā)基地，深入對接《中國制造 2025》，以大項目好項目為抓手，充分發(fā)揮海河產(chǎn)業(yè)基金引導(dǎo)作用，聚焦高端裝備、新一代信息技術(shù)、航空航天、生物醫(yī)藥與健康、新能源、新材料等領(lǐng)域，培育壯大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群。發(fā)揮天津市工業(yè)體系齊全的優(yōu)勢，運用新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式加快改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展服務(wù)制造、綠色制造、高端制造、精品制造，讓天津制造成為天津創(chuàng)造。明確未來天津制造業(yè)建設(shè)發(fā)展的重點領(lǐng)域，符合國家總體的發(fā)展要求。結(jié)合美國制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)研究機構(gòu)的運行機制和重點研究領(lǐng)域，就天津市制造業(yè)未來創(chuàng)新和發(fā)展的機制以及顛覆性技術(shù)方向有幾點建議。

3.1 建立產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新機制

顛覆性技術(shù)的發(fā)展，或源于各領(lǐng)域技術(shù)的融合，或是傳統(tǒng)技術(shù)深化后實現(xiàn)的躍遷突變。如果缺少必要的技術(shù)積累，即便發(fā)現(xiàn)了顛覆性技術(shù)的潛在方向，也很難實現(xiàn)持續(xù)的提升與突破。在推進制造業(yè)顛覆性技術(shù)的發(fā)展中，必須借助大學(xué)和科研機構(gòu)的力量，特別是大學(xué)多學(xué)科交叉、各領(lǐng)域知識匯聚的優(yōu)勢。我國經(jīng)濟正在從高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級關(guān)鍵在于創(chuàng)新。天津市應(yīng)圍繞重點發(fā)展的制造業(yè)領(lǐng)域，發(fā)揮現(xiàn)有的企業(yè)、科研機構(gòu)、高校優(yōu)勢學(xué)科的優(yōu)勢，建立產(chǎn)學(xué)研緊密協(xié)同的創(chuàng)新機構(gòu)，形成覆蓋基礎(chǔ)研究、工業(yè)化應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)于一體的全鏈條創(chuàng)新的制造網(wǎng)絡(luò)，提高相關(guān)產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)創(chuàng)新水平。同時發(fā)揮高校在知識創(chuàng)新和人才培養(yǎng)中的雙重作用，有針對性開展科學(xué)研究、人才培養(yǎng)和人力資源的培訓(xùn)，促進技術(shù)人才的一體化創(chuàng)新。依托制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)建立高效的技術(shù)服務(wù)平臺，特別是面向中小企業(yè)形成技術(shù)服務(wù)平臺，促進實體經(jīng)濟領(lǐng)域的中、小、微企業(yè)創(chuàng)業(yè)發(fā)展，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)造活力，在新一輪產(chǎn)業(yè)革命和“中國制造2025”中占據(jù)領(lǐng)軍位置。

3.2 推進顛覆性技術(shù)創(chuàng)新

結(jié)合重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)集群，布局顛覆性技術(shù)，提升天津產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力，培育和發(fā)展面向未來的產(chǎn)業(yè)。重點加強關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、先進基礎(chǔ)工藝、核心基礎(chǔ)零部件、產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的發(fā)展水平。就美國目前已經(jīng)成立的 14個制造技術(shù)創(chuàng)新機構(gòu)來看，重點還是聚焦在基礎(chǔ)材料、材料加工、傳感器、電子、數(shù)字化設(shè)計制造等幾個領(lǐng)域，大部分創(chuàng)新機構(gòu)都涉及這些關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用，也從一個方面證明，顛覆性技術(shù)創(chuàng)新前提是這些基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域的突破。目前天津市在化工、材料、制造、電子信息等領(lǐng)域具有較好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和較強的學(xué)科優(yōu)勢，需要聚焦重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)需求，重點布局和突破一批制約產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵性基礎(chǔ)技術(shù)，明確技術(shù)的創(chuàng)新指標(biāo)和完成時限，真正提升產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力。培育新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，生物醫(yī)藥是天津重點發(fā)展的領(lǐng)域之一，生物醫(yī)藥領(lǐng)域也是顛覆性技術(shù)集中的領(lǐng)域，已經(jīng)突破了原有的醫(yī)藥制造工藝，比如近年來興起的合成生物技術(shù)，將可能替代現(xiàn)有的醫(yī)藥制品生產(chǎn)過程。通過新技術(shù)促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，比如天津的石油化工行業(yè)、紡織工業(yè)等能夠發(fā)展面向未來的技術(shù)進行機遇顛覆性創(chuàng)新的轉(zhuǎn)型升級，美國的AFFOA通過傳統(tǒng)紡織工業(yè)與電子信息產(chǎn)業(yè)深度交叉融合，促進了紡織工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

3.3 加強機制創(chuàng)新和政策的配套支持

在制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的過程中，既需要產(chǎn)學(xué)研協(xié)同，更需要從政府層面加強頂層的設(shè)計與牽引。美國主要由聯(lián)邦政府主導(dǎo)建立了制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，政府提供初始資金，在競爭環(huán)境下由企業(yè)、高校、科研機構(gòu)等合作，建立制造創(chuàng)新研究機構(gòu)，美國國防部、能源部、商務(wù)部、農(nóng)業(yè)部、教育部、航空航天局、國家標(biāo)準(zhǔn)委員會、國家基金管理委員會、聯(lián)邦航空管理局、食品藥品監(jiān)督局等均參與了制造創(chuàng)新研究機構(gòu)的建設(shè)工作，并發(fā)揮了重要作用，也促使這些機構(gòu)直接為國家不同領(lǐng)域的需求服務(wù)。我們應(yīng)發(fā)揮政府的引導(dǎo)作用，加強對重點制造業(yè)領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局，通過政府初始投入帶動更多社會資金投入到制造業(yè)新技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化這一中間環(huán)節(jié)，加強對制造業(yè)創(chuàng)新的政策服務(wù)，建立專門的制造業(yè)創(chuàng)新統(tǒng)籌管理機構(gòu)，通過制定稅收優(yōu)惠、以獎代補等政策，保障制造業(yè)創(chuàng)新可持續(xù)發(fā)展；加強對知識產(chǎn)權(quán)保護、配套政策支持等方面的服務(wù)。創(chuàng)新人才政策，圍繞制造業(yè)創(chuàng)新所需的人才，加快建立人才培養(yǎng)培訓(xùn)的機制，提高制造業(yè)從業(yè)人員的整體水平。同時圍繞高層次人才，加大政府在人才引進方面的投入力度，盡快形成人才的高地和優(yōu)勢。