簡介：2022 年《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略》由美國國家安全局在廣泛的公眾宣傳后制定，包含了美國希望在先進制造業(yè)發(fā)揮領導地位的愿景。該愿景將促進經(jīng)濟增長，創(chuàng)造高質量的就業(yè)機會，增強環(huán)境可持續(xù)性，應對氣候變化，加強供應鏈，確保國家安全，并改善醫(yī)療健康。這一愿景的實現(xiàn)方式是開發(fā)和實施先進的制造技術，發(fā)展先進的制造勞動力，以及提升制造供應鏈的彈性。每個目標都確定了重點目標，以及未來四年的國家技術和計劃重點和實施路徑。
執(zhí)行摘要
制造業(yè)是美國經(jīng)濟實力和國家安全的推動力。它在美國經(jīng)濟的幾乎每一個部門（從航空航天到生物制藥等等）都發(fā)揮著重要作用。制造業(yè)的進步使經(jīng)濟持續(xù)增長，因為新技術和創(chuàng)新提高了生產(chǎn)力，為生產(chǎn)下一代產(chǎn)品創(chuàng)造了條件，支持我們應對氣候危機的能力，并創(chuàng)造新的、高質量和高收入的就業(yè)機會。
雖然美國仍能保持其在先進技術領域的領導地位，但是，21 世紀仍有一些高技術制造業(yè)的生產(chǎn)和就業(yè)水平急劇下降。為應對全球競爭，拜登·哈里斯政府采取了一系列措施來振興制造業(yè)，提高美國供應鏈和國家安全的彈性，為研發(fā)提供資金，并培訓美國人未來的工作能力。該愿景將促進經(jīng)濟增長，創(chuàng)造高質量的就業(yè)機會，增強環(huán)境可持續(xù)性，應對氣候變化，加強供應鏈，確保國家安全，并改善醫(yī)療健康。這一愿景將通過開發(fā)和實施先進的制造技術，發(fā)展先進的制造勞動力，以及提升制造供應鏈的彈性。每個目標都確定了重點目標，以及未來四年的國家技術和計劃重點和實施路徑。
本戰(zhàn)略提出了美國在先進制造業(yè)方面發(fā)揮領導地位的愿景。該愿景將促進經(jīng)濟增長，創(chuàng)造高質量的就業(yè)機會，增強環(huán)境可持續(xù)性，應對氣候變化，加強供應鏈，確保國家安全，并改善醫(yī)療健康。
為實現(xiàn)該愿景，設定了三大支柱，而這三大支柱相互關聯(lián)：
(1) 開發(fā)和實施先進的制造技術；
(2) 壯大先進制造業(yè)的勞動力隊伍；
(3) 提升供應鏈彈性。
為了實現(xiàn)這些支柱，確定了未來四年的 11 項重點目標和 37 項實施路徑。
11 項重點目標為：
(1) 實現(xiàn)清潔和可持續(xù)的制造以支持脫碳；
(2) 加快微電子和半導體的制造創(chuàng)新；
(3) 實施先進制造以支持生物經(jīng)濟；
(4) 開發(fā)創(chuàng)新材料和加工技術；
(5) 引領智能制造的未來；
(6) 擴大和豐富先進制造業(yè)人才庫；
(7) 發(fā)展、擴大和促進先進制造業(yè)教育和培訓；
(8) 加強雇主和教育組織之間的聯(lián)系；
(9) 加強供應鏈互聯(lián)互通；
(10) 加大力度減少供應鏈漏洞；
(11) 加強和振興先進制造業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。
這項由國會授權的戰(zhàn)略旨在改善美國政府的協(xié)調活動，并為支持美國制造業(yè)競爭力的聯(lián)邦計劃和活動提供長期指導，包括先進制造業(yè)的研究和開發(fā)。來自全國各地 700 多個個人和組織的公眾意見為該戰(zhàn)略提供了參考。
導言：制造業(yè)和美國的未來
先進制造業(yè)是對現(xiàn)有產(chǎn)品制造方法的創(chuàng)新，以及由先進技術促成的新產(chǎn)品的生產(chǎn)。美國仍然是某些先進技術的全球領導者。1國內和全球對解決氣候危機所需的技術和設備的需求急劇上升，然而，先進制造業(yè)的某些領域的生產(chǎn)和就業(yè)水平卻急劇下降。先進技術產(chǎn)品的貿易平衡（這是美國的傳統(tǒng)優(yōu)勢） 從 2001 年開始從順差轉為逆差，2021 年的貿易逆差為 1970 億美元。2制造業(yè)是美國經(jīng)濟3，4中最大的部門之一，占國內生產(chǎn)總值的 11%。5雖然制造業(yè)的就業(yè)在 1960 年到 1990 年間相對穩(wěn)定，但在 20 世紀 90 年代末開始下降；在 2000 年至 2010 年的十年間，三分之一的美國制造業(yè)工人（近600 萬人）失去了工作。6在這些失業(yè)工人中，只有不到 200 萬人重新找到了工作。然而，值得注意的是，現(xiàn)在制造業(yè)的就業(yè)率已經(jīng)超過了 2020 年的峰值，這是自 1978 年以來就業(yè)率第一次超過其前一個商業(yè)周期的峰值。
新冠肺炎疫情的全球大流行暴露了制造業(yè)供應鏈的脆弱性，造成醫(yī)療用品、關鍵礦物和半導體等關鍵產(chǎn)品的嚴重短缺。7為了加強制造業(yè)供應鏈，中小型制造商（SMM）8（指那些雇員少于 500 人的制造商，其數(shù)量占制造商總數(shù)的 98%，其雇員占雇員人數(shù)的 43%）將需要美國政府及其大客戶和供應商的援助。
因此，美國必須制定和實施戰(zhàn)略，通過對先進制造業(yè)的投資重新奠定美國的領導地位。此外，國家的制造業(yè)和工業(yè)基礎支撐著利用先進技術來保障自身的軍事能力。
本戰(zhàn)略基于公眾意見更新了 2018 年的《先進制造業(yè)美國領導力戰(zhàn)略》9。10它獲得了 2010 年《美國競爭重新授權法案》的授權。2010 年的《美國競爭重新授權法案》規(guī)定了最初的先進制造業(yè)戰(zhàn)略（2012 年），該戰(zhàn)略在首次發(fā)布后每 5 年進行一次更新。11附錄 A 對聯(lián)邦機構的參與情況和衡量標準作出了說明，附錄 B 則總結了自 2018 年戰(zhàn)略發(fā)布以來取得的進展。
先進制造業(yè)的愿景、支柱、目標和實施路徑
本戰(zhàn)略旨在實現(xiàn)美國先進制造業(yè)領導地位的愿景。該愿景將促進經(jīng)濟增長，創(chuàng)造高質量的就業(yè)機會，增強環(huán)境可持續(xù)性，應對氣候變化，加強供應鏈，確保國家安全，并改善醫(yī)療健康。
促進經(jīng)濟增長。先進制造業(yè)應用創(chuàng)新技術來生產(chǎn)新產(chǎn)品和改進現(xiàn)有產(chǎn)品的生產(chǎn)。制造業(yè)的工作，尤其是先進技術領域的工作，提供了比整個勞動力市場更好的薪酬、更穩(wěn)定的工作時間和更強的工人保護，并對其他部門12的工作產(chǎn)生了廣泛影響。這些重大影響使得制造業(yè)的進步（美國將這些進步轉化為產(chǎn)品、工藝和服務的能力）成為政府的優(yōu)先事項和國家整體制造業(yè)戰(zhàn)略的一個關鍵因素。
創(chuàng)造高質量的就業(yè)機會。先進制造業(yè)的創(chuàng)新和新技術的實施需要一支高技能和多樣化的勞動力隊伍。全國制造商協(xié)會估計，到 2030 年，美國可能會有超過 200 萬個制造業(yè)工作崗位空缺。需要對工人進行新的投資，包括從小學到研究生學位的基礎科學教育、頒發(fā)行業(yè)認可的證書的技術培訓計劃、學徒和實習計劃以及領導力發(fā)展計劃。將歷史上在先進制造業(yè)中代表性不足的群體和/或來自服務不足地區(qū)的個人吸納進來，為擴大制造業(yè)勞動力隊伍和隨之而來的經(jīng)濟效益創(chuàng)造了機會。在肯定集群經(jīng)濟發(fā)展的好處的同時，美國將優(yōu)先考慮提高勞動力的技能，增加農村地區(qū)和經(jīng)濟困難地區(qū)的先進制造業(yè)工作的數(shù)量和質量，以此來加強區(qū)域經(jīng)濟條件。15，16美國還將投入資金來改善制造工藝，進而保護工人安全和健康；這種安全和以人為本的工藝，可以保護和保持工人的工作，對長期的全球競爭力至關重要。
增強環(huán)境可持續(xù)性。可持續(xù)制造是指通過經(jīng)濟上合理的流程來創(chuàng)造制成品。所謂的合理流程是指在節(jié)約能源和自然資源的同時，最大限度地減少對環(huán)境的負面影響（注：可持續(xù)制造在中國稱為綠色制造）。將可持續(xù)材料管理原則和增材制造納入產(chǎn)品設計和開發(fā)，可以減少制造產(chǎn)品所需的材料和能源，提高安全性。美國將改進整個制造部門內對環(huán)境有利的流程，包括在材料加工和制造以及水處理過程中有效使用清潔電力。
應對氣候變化。氣候危機對國家和全球安全、環(huán)境和人類健康以及經(jīng)濟利益構成了一個直接的現(xiàn)存威脅。美國已經(jīng)定下了一個雄偉且可實現(xiàn)的目標，即 2030 年的溫室氣體凈排放量比 2005 年少 50-52%，在 2035 年之前創(chuàng)建一個無碳污染的電力部門，并在 2050 年之前整個經(jīng)濟體實現(xiàn)凈零排放。18,19先進制造業(yè)解決方案可以創(chuàng)造新機會，使美國能夠通過工業(yè)脫碳建立一個更循環(huán)的經(jīng)濟；在這種經(jīng)濟中，人們將使用可持續(xù)的生物質來取代石油產(chǎn)品，擴大清潔能源的應用，開發(fā)其他與氣候有關的技術，積極創(chuàng)新，從而幫助整個經(jīng)濟實現(xiàn)凈零排放。
加強供應鏈。支持美國制造業(yè)的供應鏈和生態(tài)系統(tǒng)正在一些因素的影響下逐步變得薄弱，這些因素包括對創(chuàng)新技術的投資不足，對培訓的投資不足，以及為了短期利益而進行的外包和離岸活動。新冠肺炎疫情大流行和不斷變化的地緣政治競爭暴露了這些和其他脆弱性，加劇了經(jīng)濟損失，同時也暴露了國家安全和健康風險。美國需要有彈性的、協(xié)作性的、數(shù)字化整合的制造業(yè)供應鏈，以防止供應鏈中斷并確保供應鏈能夠從中斷中迅速恢復。
確保國家安全。先進的制造技術對國家安全至關重要，它能夠為美國的作戰(zhàn)人員提供創(chuàng)新能力，使美國能夠維持和加強對最重要的戰(zhàn)略競爭對手的防御（美國最重要的戰(zhàn)略競爭對手是誰呢？）。戰(zhàn)略競爭對手對美國的非動能威脅在增加，美國必須加快技術發(fā)展和實施的步伐，并加快制造供應鏈的轉型。
改善醫(yī)療健康。先進制造業(yè)可用于生產(chǎn)許多新的和日趨完善的醫(yī)療保健產(chǎn)品，包括小分子藥物、醫(yī)療設備、生物制品、疫苗、先進療法和生物相容性材料。雖然生物醫(yī)藥制造與其他行業(yè)有許多共同的交叉技術需求，但它也有獨特的需求，因此需要專門定制的應用。制造過程和解決方案必須確保安全性和有效性，這樣才能促進人類和動物健康，并盡量減少藥物短缺，同時也確保美國在新冠肺炎疫情應對和準備方面的全球領先地位。
支柱、目標和實施路徑?
本戰(zhàn)略的愿景將通過實現(xiàn)三個支柱來實現(xiàn)。要想實現(xiàn)這些支柱，必須實現(xiàn)以下的重點目標和實施路徑。未來四年的支柱、目標和實施路徑見下表。
附錄 C 中具體闡述了對每項路徑的進一步討論。
支柱 1：開發(fā)和實施先進的制造技術
最近在自動化、數(shù)據(jù)科學、人工智能、機器學習、生物技術和材料科學等領域的進展，加上整個經(jīng)濟范圍內的脫碳、醫(yī)療保健和國家安全方面的緊迫技術挑戰(zhàn)，正在為先進制造業(yè)創(chuàng)造新的機會。為了在全球范圍內競爭，美國必須通過快速開發(fā)和實施創(chuàng)新的制造技術來利用和保護其技術領先地位。雖然聯(lián)邦對先進制造業(yè)相關的研究、開發(fā)和部署的投資一般集中在每個機構的特定任務目標上，但基于組合的戰(zhàn)略在各機構間的協(xié)調將更加有效。
為促進目標技術領域的發(fā)展而進行公私合作是開發(fā)和實施新的制造技術的關鍵。這種公私合作關系提供了創(chuàng)建和共享工業(yè)相關設施的機會。在這些設施中，工具、技術和嵌入的專業(yè)知識可以擴大區(qū)域創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，并在區(qū)域內和區(qū)域間推動經(jīng)濟增長。
在支柱 1 的范疇下設定了五個重點目標：
1.1. 實現(xiàn)清潔和可持續(xù)的制造以支持脫碳；
1.2. 加快微電子和半導體的制造創(chuàng)新；
1.3. 實施先進制造以支持生物經(jīng)濟；
1.4. 開發(fā)創(chuàng)新材料和加工技術；
1.5. 引領智能制造的未來；
每一個目標都有其對應的實施路徑以及在未來四年內要獲得的成果。
目標 1.1：實現(xiàn)清潔和可持續(xù)的制造以支持脫碳?
氣候變化的產(chǎn)生原因是二氧化碳和其他溫室氣體（GHG）的總量在大氣層中增加和持續(xù)存在。美國的制造業(yè)的一次能源使用量約占全國的三分之一，12制造業(yè)產(chǎn)生的與能源有關的溫室氣體排放量占全部的 30%。 22，23工業(yè)材料如鋼鐵、水泥和化學品的制造也通過化學過程直接產(chǎn)生溫室氣體排放。通過使用清潔和高效的制造技術24以及減少整個產(chǎn)品生命周期的排放，我們將有可能減少與制造有關的能源消耗和溫室氣體排放。
美國已承諾，其 2030 年的溫室氣體凈排放量將比 2005 年減少 50-52%，并在 2050 年實現(xiàn)凈零排放。252022 年 8 月簽署成為法律的《通脹削減法案》，以及 2021 年 11 月頒布的《兩黨基礎設施法》中的基礎設施現(xiàn)代化投資，將提供大量資源和激勵措施，幫助實現(xiàn)氣候和清潔能源目標。這些新資源將促進拜登·哈里斯政府通過國家氣候工作組和美國供應鏈行政命令所做的努力，在美國政府范圍內推進清潔能源和與氣候相關的制造業(yè)的發(fā)展。鑒于制造過程本身的脫碳機會，以及擴大美國零碳設備制造規(guī)模的機會，制造部門將成為這些脫碳努力的組成部分。先進制造業(yè)可以在能源、工業(yè)、建筑和運輸部門實現(xiàn)低成本、零排放的技術。
該目標的實施路徑為：?
1.1.1.制造過程的脫碳：開發(fā)和展示提高能源效率的先進制造技術，使工業(yè)過程電氣化，在制造過程中采用低碳原料和能源，應用新化學反應以避免工業(yè)過程中溫室氣體直接排放，分離和儲存工業(yè)二氧化碳，并創(chuàng)造溫室氣體密集型工業(yè)產(chǎn)品的替代品。創(chuàng)建和傳播驗證工具和程序，以協(xié)助將電氣化和高效技術融入制造業(yè)。公開具有較低能源和碳足跡的先進材料和工藝。
1.1.2.清潔能源制造技術：改進清潔發(fā)電和儲存的材料、制造工藝和產(chǎn)品設計；采用零排放的運輸工具、建筑和工業(yè)，以實現(xiàn)脫碳經(jīng)濟。通過先進的導電材料、加工技術和機器開發(fā)，加強設備和材料的制造，使電力轉換和傳輸更加高效。制造具有高能量密度的先進電池，并為低電壓和高電壓應用提供新型可持續(xù)材料。
1.1.3.可持續(xù)制造和回收：開發(fā)經(jīng)濟上可行的制造技術，將有價值的材料從廢物流中分離出來，并開發(fā)能源或污染密集型材料的替代品。在分類、凈化和解構技術領域進行研發(fā)。擴大可持續(xù)材料的設計和制造、多種材料類別的回收和循環(huán)方法以及試點項目和設施的規(guī)模。改進數(shù)據(jù)和方法，以評估生命周期的影響并確定需要改進的領域。
目標 1.2：加快微電子和半導體的制造創(chuàng)新?
半導體是微電子學的基礎，半導體技術的進步對國家安全和幾乎每個經(jīng)濟部門都至關重要。它們是控制和調節(jié)電力流的電力電子設備的支柱，并使電動汽車充電和將可再生能源納入電網(wǎng)成為可能。微電子的廣泛應用為擴大將產(chǎn)品生命周期中的氣候、環(huán)境和其他影響考慮在內的可持續(xù)制造流程提供了機會。目前，制造業(yè)面臨著互補金屬氧化物半導體技術的基本性能限制、處理器和存儲器以外的市場多樣化以及全球競爭激烈等問題。
要想提高未來性能，需要研究新的微電子材料、設備和互連解決方案的制造和加工能力。這些能力將為未來計算和存儲設備提供動力。最近在 2022年 8 月通過并成為法律的為半導體基礎設施提供投資的《芯片和科學法案》27將有助于實現(xiàn)以下目標。
該目標的實施路徑為：
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1.2.1.半導體和電子的納米制造：對集成光子產(chǎn)品、增材和直接印刷電子產(chǎn)品的制造、獨特的傳感器格式以及混合電子制造進行投資，以利用納米制造的力量。開發(fā)物理、化學和生物方法，將原子精確放置和結合到所需的分子和結構中。
1.2.2.半導體材料、設計和制造：發(fā)展能夠創(chuàng)造和測試新的設備、材料和結構的先進制造能力。為國內公司和大學提供方便的設計工具和微電子代工廠，以提供準確信息和訓練有素的勞動力。為微電子器件和組件提供高效和可持續(xù)的操作。
1.2.3.半導體封裝和異構設計：引進新的材料、工具、設計、工藝、裝配和測試，使封裝活動具有更高的密度、產(chǎn)量和可靠性。加強研發(fā)和原型設計，以提高生產(chǎn)效率和可靠性。發(fā)展國家設施，進行異構包裝集成研發(fā)。
目標 1.3：實施先進制造以支持生物經(jīng)濟?
美國的生物經(jīng)濟“是由生命科學和生物技術的創(chuàng)新驅動的經(jīng)濟活動，由工程和計算及信息科學的技術進步促成” ，并包括產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和服務。在生物制造中，微生物和不同的生物體（細菌細胞、病毒、酵母、藍藻、海藻）經(jīng)過編程可以用來制造各種產(chǎn)品，如食品、飼料、燃料、纖維、生物塑料、天然橡膠、可再生化學品、營養(yǎng)品、非食品材料和其他高價值產(chǎn)品。這個過程，利用可持續(xù)的生物質或糖源作為原料，為許多產(chǎn)品如塑料、燃料和材料的生產(chǎn)提供了一個基于石化的替代品。
2022 年 9 月，拜登總統(tǒng)簽署了一項關于推進生物技術和生物制造創(chuàng)新以實現(xiàn)可持續(xù)、安全和可靠的美國生物經(jīng)濟的行政命令。29該行政命令要求整個政府推進生物制造，為健康、氣候、變化、能源、食品安全、農業(yè)、供應鏈彈性以及國家和經(jīng)濟安全提供創(chuàng)新解決方案。行政命令中的優(yōu)先事項在本戰(zhàn)略文件中也有概述，其中包括擴大國內的生物制造能力，連接相關的基礎設施，以及增加生物制造的勞動力。制造業(yè)對于與人類和動物都有生物接口的下一代醫(yī)療療法和設備至關重要。通過將生命科學的發(fā)現(xiàn)與智能制造等先進技術相結合，美國可以在創(chuàng)造高質量的生物基產(chǎn)品方面取得巨大的飛躍。應優(yōu)先實施強有力的生物安全、生物安保和數(shù)據(jù)隱私控制，以確保對生物經(jīng)濟的支持，促進和保護美國的領導地位、競爭力和國家安全。
為了繼續(xù)提高食品安全和食品可及性，以及食品供應鏈的彈性，先進的制造工藝必須充分利用新技術，并加快新領域（如細胞農業(yè)、替代蛋白質和個性化營養(yǎng)）的發(fā)展。應采取措施來創(chuàng)造更多機會，進一步追求從實驗室到市場的生物技術，實現(xiàn)新興產(chǎn)品的制造規(guī)?；拖蛲馔卣埂＿@一部分關于制造技術的內容涉及健康、疾病、氣候變化、能源、食品和營養(yǎng)安全、經(jīng)濟發(fā)展以及持續(xù)發(fā)展多樣化和多學科的勞動力等關鍵問題。
該目標的實施路徑為：?
1.3.1 生物制造：支持推進生物制造研究，包括基因組和蛋白質工程生產(chǎn)工具、多細胞系統(tǒng)工程、生物模型和生物加工的生物技術方法。支持用于預測模型和生物加工分析工具的多組學和生物計量學的發(fā)展。支持加強原料準備、技術準備和制造準備水平的分析工具。優(yōu)先實施保障措施來確保這些產(chǎn)品用于合法用途。
1.3.2 農業(yè)、林業(yè)和食品加工：支持先進的基因組測序、生物信息學、功能表型的預測模型、控制系統(tǒng)的整合以及食品、飼料、燃料和纖維制造中人與機器的合作等方面的研究。開發(fā)可持續(xù)的能源和低成本的水處理技術，包括養(yǎng)分回收系統(tǒng)，從廢物和非常規(guī)來源中生產(chǎn)出適合的水。
1.3.3 生物質加工和轉化：找出可在美國持續(xù)生產(chǎn)并轉化為制造業(yè)原料的10 億噸生物質的開發(fā)方法、工藝和技術。為理想的生物質原料的預加工和解構開發(fā)預測過程建模、生物過程分析以及基因組和蛋白質工程。推進生物基廢物流的厭氧處理，以生產(chǎn)沼氣、可再生天然氣、肥料、植物營養(yǎng)物、土壤改良劑、生物炭、工程碳、動物墊料、表面活性劑、聚合物、清潔生物能源、電力和混合熱/冷動力。
1.3.4 藥品和保健品：促進連續(xù)制造、在線過程監(jiān)測和控制、綜合人工智能16輔助系統(tǒng)和新型細胞培養(yǎng)技術的發(fā)展。優(yōu)先發(fā)展減法和加法加工以及生物基制造，以創(chuàng)造針對特定患者的醫(yī)療產(chǎn)品、設備和生物驅動的給藥系統(tǒng)。
目標 1.4：開發(fā)創(chuàng)新材料和加工技術?
先進材料對于新產(chǎn)品的開發(fā)以及經(jīng)濟和國家安全至關重要，其應用遍及多個工業(yè)部門。先進材料可能包括用于高超音速的極端溫度結構材料、用于惡劣環(huán)境的材料、高強度輕質金屬合金、合成生物材料，以及許多其他材料。
使用新材料往往需要創(chuàng)新的制造技術。由于設計限制得以放松，像增材制造和納米制造這樣的先進工藝為新材料創(chuàng)造了機會。新的高性能先進材料的加工技術可以通過用更快、更有效、更精確和更堅固的方法取代（或補充）現(xiàn)有的方法來提高成本效益和競爭力。先進的材料和工藝可以減少生命周期中的溫室氣體和制造及產(chǎn)品使用中的其他環(huán)境后果。
該目標的實施路徑為：?
1.4.1.高性能材料設計和加工：通過整合基于物理學的計算和數(shù)據(jù)驅動的機器學習工具，提高材料設計和加工能力。加快高性能材料的測試、鑒定和工藝驗證，以簡化進入市場的程序。加強材料行為的預測能力以及在苛刻的服務條件下的性能。
1.4.2. 增材制造：開發(fā)可供所有用戶使用的增材制造（AM）工藝優(yōu)化框架。創(chuàng)造新的傳感器來提高過程監(jiān)測和控制能力。開發(fā)機器學習算法，以分析大型、安全、可互操作的數(shù)據(jù)流，并實現(xiàn)反饋控制。生產(chǎn)工具，創(chuàng)造新的增材制造專用材料和能力。將增材制造技術與智能制造平臺相結合。
1.4.3. 關鍵材料：識別和整合替代材料和技術，以減少或取代高需求技術中關鍵材料的使用。找出先進方法來從初級、二級和非常規(guī)來源分離和加工關鍵材料。為可重復使用、回收、再制造和再利用的關鍵部件和產(chǎn)品開發(fā)設計和制造方法。
1.4.4. 太空制造：在微重力環(huán)境下開發(fā)新的增材制造工藝，以制造替換部17件和太空基礎設施。將機器人技術與太空增材制造工藝相結合來進行深空探索。優(yōu)先考慮微重力環(huán)境下的生物制造投資，以實現(xiàn)長期的太空存在，包括可持續(xù)的食品生產(chǎn)、加工和回收，以及危險材料的鈍化。
目標 1.5：引領智能制造的未來?
通過數(shù)字化設計和制造進行的智能制造業(yè)收集和分配生產(chǎn)設備所需的信息，將設計和原材料轉化為產(chǎn)品，從而形成一個高度連接的工業(yè)企業(yè)，可以跨越一個公司或整個供應鏈。智能制造業(yè)將相關信息分發(fā)到企業(yè)從工廠車間到高管的每個層面，從而提高產(chǎn)品質量和可追溯性，同時降低成本。工業(yè) 4.0 范式描述了由越來越多的互聯(lián)互通和智能自動化帶來的技術、行業(yè)和社會模式及流程的轉型變化。要想在未來取得進步，必須在制造業(yè)中廣泛采用強大的數(shù)字基礎設施，打造一支精通數(shù)字化的勞動力隊伍，并創(chuàng)建以人工智能為動力的制造業(yè)商業(yè)模式，在保護專有信息的同時聚合各制造商的數(shù)據(jù)。通過這種聚合，制造公司將能找到更好的解決方案，而不是各自為營，分別開發(fā)自己的解決方案，因為他們可以從參與網(wǎng)絡的所有公司積累的生產(chǎn)經(jīng)驗中受益。
該目標的實施路徑為：?
1.5.1.數(shù)字化制造：促使先進的傳感、控制技術和機器學習在整個制造業(yè)的應用。通過追求數(shù)字雙胞胎來推進智能制造。制定數(shù)據(jù)兼容的標準，以實現(xiàn)智能制造的無縫整合。
1.5.2.制造業(yè)中的人工智能：優(yōu)先考慮機器學習、數(shù)據(jù)訪問、保密性、加密和風險評估方面的研發(fā)，以便在制造業(yè)中采用人工智能。開發(fā)最佳實踐、標準和軟件工具，以擴大新的商業(yè)模式，在維護數(shù)據(jù)安全和尊重知識產(chǎn)權同時實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的貨幣化。平衡生產(chǎn)者和消費者在隱私、知識產(chǎn)權和維修權等方面的利益。
1.5.3. 以人為本的技術應用：促進新技術和新標準的發(fā)展，通過實現(xiàn)安全和高效的人機互動，增強人的能力和生產(chǎn)工人的能力，從而擴大人與機器之間的協(xié)作工作。
1.5.4.制造業(yè)的網(wǎng)絡安全：開發(fā)標準、工具和測試平臺，并傳播在智能制造系統(tǒng)中實施網(wǎng)絡安全的準則。將工作重點放在更新中小型制造商的資本設備和更換無法實現(xiàn)網(wǎng)絡安全的生產(chǎn)設備上。根據(jù)總統(tǒng)關于改善國家網(wǎng)絡安全的第 14028 號行政命令，直接或通過公開發(fā)布向購買者提供每個產(chǎn)品的軟件材料清單。
支柱 2：壯大先進制造業(yè)的勞動力隊伍
先進技術的變革有希望創(chuàng)造數(shù)百萬個新的、可持續(xù)的、高質量的美國就業(yè)機會——這也包括先進制造業(yè)的就業(yè)機會。雖然仍有一些不同意見，但大多數(shù)證據(jù)表明，自動化、人工智能和機器人技術將是未來十年內全球制造業(yè)工作的凈增長點。這些技術的開發(fā)和部署應該是對工人技能的補充，而不是取代他們。為了維持和發(fā)展一個強大的先進制造業(yè)，提供高質量的工作機會，美國必須增加制造業(yè)的勞動力，特別應該注意吸納那些過去很少在科學、技術、工程和數(shù)學領域發(fā)展的個人，并通過靈活的教育和培訓系統(tǒng)發(fā)展工人的技能，使這些技能與創(chuàng)新同步。事實表明，基于工作的學習模式（如注冊學徒制）對工人和雇主都有很多好處。
聯(lián)邦政府可以通過促進先進制造業(yè)勞動力發(fā)展的愿景，團結公共和私人利益相關者，并加強各機構之間對聯(lián)邦政策和計劃的協(xié)調，以最大限度地提高整體效益和實現(xiàn)基于地方的倡議，在增長制造業(yè)勞動力方面發(fā)揮領導作用。
在支柱 2 的范疇下設定了三個重點目標：
2.1. 擴大和豐富先進制造業(yè)人才庫
2.2. 發(fā)展、擴大和促進先進制造業(yè)教育和培訓
2.3. 加強雇主和教育組織之間的聯(lián)系
目標 2.1：擴大和豐富先進制造業(yè)人才庫?
根據(jù)最近的調查，除非美國迅速采取相關措施，否則到 2030 年估計會有 210 萬個制造業(yè)工作崗位空缺。36因此，提高工人報酬是增加制造業(yè)工人的關鍵途徑。37滿足對工人的預期需求的戰(zhàn)略包括擴大制造業(yè)勞動力的人口基礎并使之多樣化。為了應對即將到來的勞動力挑戰(zhàn)，將需要過去很少在科學、技術、工程和數(shù)學領域工作的人和各種背景的婦女（包括歸化公民）更多參與這些領域的工作。此外，擴大先進制造業(yè)的勞動力并使之多樣化，也將加強創(chuàng)新、彈性和績效。
拜登·哈里斯政府已經(jīng)啟動了幾項舉措，以壯大制造業(yè)的勞動力隊伍。尋求改善工作質量并創(chuàng)造獲得良好工會工作的機會《好工作倡議》將為工人、雇主和政府實體提供信息。38人才管道計劃幫助雇主建立部門伙伴關系，將工人與好工作聯(lián)系起來。39此外，政府努力擴大注冊學徒制，40并為行業(yè)領導的、以工人為中心的伙伴關系提供資金。41國家生物技術和生物制造倡議旨在壯大生物制造的勞動力隊伍，重點是促進公平和支持服務不足的社區(qū)。42這些努力將帶來與制造業(yè)有關的巨大利益。
該目標的實施路徑為：
2.1.1.提高對先進制造業(yè)職業(yè)的認識：通過專門計劃的運動和活動來提高學生或過去很少在先進制造業(yè)中工作的人對先進制造業(yè)職業(yè)的認識。與機構和社區(qū)領導人合作，提供與工業(yè)界接觸的機會，特別是親身體驗的機會。
2.1.2.吸引參與度不高的社區(qū)：制度化行業(yè)主導的能力建設伙伴關系，與社區(qū)大學和地區(qū)高中合作，讓過去很少涉足先進制造業(yè)和服務不足的社區(qū)的學生和家庭參與進來，特別是那些轉型自化石燃料產(chǎn)業(yè)的社區(qū)。積極參與學院和大學的工作，重點是那些為少數(shù)群體服務的機構。明確界定合作伙伴之間的共同目標、戰(zhàn)略和資源，包括工會和社區(qū)代表。為來自服務不足的社區(qū)的人提供全行業(yè)的技術援助、支持服務和指導。
2.1.3.解決服務不足群體的社會和結構性障礙：通過建立標準、政策、相關指標、評估和問責制，確保聯(lián)邦計劃推動多樣性、公平性、包容性和可及性。要求針對聯(lián)邦授予的撥款設計包容性計劃，以確保退伍軍人和過去很少參與和服務不足的社區(qū)的人有機會進入先進制造業(yè)。
目標 2.2：發(fā)展、擴大和促進先進制造業(yè)教育和培訓?
教育和勞動力發(fā)展系統(tǒng)必須能夠靈活地應對先進制造業(yè)所需技能和能力的變化。為了讓更多的學生接受先進制造業(yè)教育，教學法必須繼續(xù)探索新的技術和授課系統(tǒng)。這意味著開發(fā)和提供更廣泛的部門合作培訓項目，以及更多的動態(tài)和吸引人的遠程學習和混合課程（結合虛擬和現(xiàn)場教學）。這也意味著要為先進制造業(yè)專業(yè)的學生增加更多真實世界、親身實踐、基于工作的學習機會。
教育和培訓的變化應始于科學、技術、工程和數(shù)學教育的早期基礎中的先進制造業(yè)意識，并在中學后的職業(yè)和技術教育計劃、基于雇主的培訓、學徒和其他基于工作的計劃中繼續(xù)進行。
該目標的實施路徑為：
2.2.1.將先進制造業(yè)納入科學、技術、工程和數(shù)學的基礎教育：將先進制造技術的關鍵概念、基礎知識和技能納入小學和中學科學、技術、工程和數(shù)學的改進議程。提高對多種職業(yè)道路的認識，加強行業(yè)參與，為學生提供實踐培訓機會。支持技術教育和科學、技術、工程和數(shù)學課程，更加注重工程和技術。讓教師做好帶領工作，為學生提供令人興奮的、學習密集型的課程，將先進的制造概念和職業(yè)結合起來。
部門伙伴關系將勞動力系統(tǒng)中的主要行為體（包括雇主、培訓機構、工會和社區(qū)組織）聚集在一起，設計工作和培訓，以解決招聘、留任和職業(yè)發(fā)展道路的問題——而不僅僅是短期安置的問題；它們是基于證據(jù)的戰(zhàn)略，是各政府部門日益增長的勞動力投資優(yōu)先事項。
2.2.2.使先進制造業(yè)的職業(yè)技術教育（CTE）現(xiàn)代化：通過撥款和基于行業(yè)的努力，加強教學和學習，提高學生的參與度和學習成果，激發(fā)學生對制造業(yè)職業(yè)的興趣，從而實現(xiàn)職業(yè)技術教育的現(xiàn)代化和規(guī)模化。為教師和大專院校的教師提供資源，使他們能夠使用最新的教學方法教授先進制造業(yè)的學術知識和技能。支持學生的競賽活動，提供先進制造業(yè)所需的技能，如數(shù)字技能和系統(tǒng)思維。
2.2.3.擴大和傳播新的學習技術和實踐：在中學和中學后階段開展混合課程（包括先進的模擬活動）以及使用先進制造業(yè)中的尖端設備和方法。通過學習技術，擴大成人的技能提升和技能再提升的途徑，讓更多的學生更多地接觸先進制造業(yè)的職業(yè)。為改善學生對高速互聯(lián)網(wǎng)的使用提供支持。
目標 2.3：加強雇主和教育組織之間的聯(lián)系?
制造業(yè)工人供需之間的不平衡可以通過在雇主和培訓和教育提供者之間建立更強大的關系來解決。工業(yè)界必須明確界定其技能需求和對解決方案的支持，而教育機構必須領導開發(fā)所需的教育材料，以獲得高質量的證書和認證。在職培訓和學徒制對制造業(yè)的技能發(fā)展非常重要，需要行業(yè)、工人代表、教育提供者和政府機構的密切合作。
該目標的實施路徑為：
2.3.1. 擴大基于工作的學習和學徒制：擴大高質量、有償?shù)墓ぷ鲗W習和學徒制，包括實習、學徒預科和注冊學徒制。為工人提供平臺，讓他們通過層層深入的邊賺錢邊學習的經(jīng)驗來獲得先進的制造技能。將先進制造業(yè)的雇主與現(xiàn)有的學徒制贊助商和學徒制合作伙伴聯(lián)系起來。
2.3.2. 設立行業(yè)認可的證書和認證：鼓勵對新興制造技術的模塊化的、受行業(yè)認可的證書和認證進行投資。鼓勵行業(yè)與教育工作者合作，開發(fā)和更新評估方法。追蹤不斷變化的職業(yè)要求，為新的先進制造業(yè)職業(yè)制定證書標準和要求。
支柱 3：提升供應鏈彈性
美國的制造業(yè)供應鏈是一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，它連接著原材料和零部件生產(chǎn)商、物流公司、集成商和商業(yè)支持服務。這些相互依存的實體設計、生產(chǎn)和組裝部件和最終產(chǎn)品，它們所處的生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造并受益于產(chǎn)品和工藝創(chuàng)新。一個需要改進的關鍵領域是供應鏈和生態(tài)系統(tǒng)的彈性。
彈性是指從意外沖擊中恢復的能力，包含可見性、敏捷性和冗余性，這些都可以通過更好的管理和先進的數(shù)字模型來提高。缺乏數(shù)字基礎設施和透明度使我們的供應鏈變得脆弱，在面臨沖擊和壓力時無法適應。供應鏈的彈性將通過能夠承受各種外部沖擊的相互依存的系統(tǒng)來減輕風險，諸如地緣政治沖突、網(wǎng)絡攻擊、能源中斷、金融危機、自然災害和大流行病等。
《關于美國供應鏈的行政命令：行動與進步的一年》指示聯(lián)邦機構采取具體行動來提高供應鏈的彈性。最初的行動包括測繪、監(jiān)測和分析供應鏈，以準備和應對中斷事件。然而，需要對供應鏈的漏洞進行更多的測繪和建模，以支持不同公共和私人利益相關者的集體行動，并保證供應鏈的完整性。中小型制造商占美國制造業(yè)公司的 98%，約占全國制造業(yè)服務和產(chǎn)品的一半。應對它們加以支持，以提高制造業(yè)供應鏈和生態(tài)系統(tǒng)的彈性。
在支柱 3 的范疇下設定了三個重點目標：
3.1. 加強供應鏈互聯(lián)互通
3.2. 加大力度減少制造業(yè)供應鏈漏洞
3.3. 加強和振興先進制造業(yè)生態(tài)系統(tǒng)
目標 3.1：加強供應鏈互聯(lián)互通?
制造業(yè)企業(yè)之間強有力的合作可以提供諸如降低成本、增加創(chuàng)新和適應供應鏈中斷等好處。然而，由于存在大量的離岸和外包活動，行業(yè)內的合作十分薄弱，行業(yè)行動呈孤立狀態(tài)。因此，美國的小型制造商在技術投資方面已經(jīng)落后于大型企業(yè)，部分原因是主導企業(yè)只注重降低單位價格等容易衡量的成本。中小型制造商遭遇技術滯后問題后，他們的大客戶也會因此受到影響。例如，供應商在采用增材制造（AM）方面的遲緩，給航空航天和國防制造商的鍛造和鑄造供應鏈造成了瓶頸；在某些情況下，零件在訂購后近一年才交付?？傮w而言，最大的制造商的勞動生產(chǎn)率比中等規(guī)模的同行高 58%；這一差距的很大一部分原因是小公司缺乏技術應用。
該目標的實施路徑為：
3.1.1.促進供應鏈內的合作：促進公私合作，加強制造業(yè)供應鏈中的技術應用并推進環(huán)境減排。建立供應鏈參與者之間的信任和透明度。
3.1.2.推進供應鏈數(shù)字化轉型的創(chuàng)新：努力使關鍵部門的整個流程（從原材料到產(chǎn)品生命周期終止再到廢物回收和再利用）實現(xiàn)數(shù)字供應鏈高速公路（數(shù)字主線/數(shù)字孿生）的愿景，使私營和公共部門能夠使用和分析縱向和橫向供應鏈。
目標 3.2：加大力度減少制造業(yè)供應鏈漏洞?
供應鏈彈性是美國的一個重要優(yōu)先事項，聯(lián)邦和州政府機構已經(jīng)開始繪制、監(jiān)測和分析關鍵部門的供應鏈。這些工作包括檢查產(chǎn)品生命周期從制造和分銷的原材料，到產(chǎn)品維護和修理，再到最終處置的所有方面。美國供應鏈彈性依賴于創(chuàng)新的制造工藝和先進技術。新冠肺炎疫情的全球大流行暴露了多個行業(yè)供應鏈的漏洞，并由此突出了評估和采用新技術、不斷提高物流流程的效率和有效性、減少風險并保持一支高度熟練的供應鏈員工隊伍的迫切性和必要性。研究必須客觀地評估現(xiàn)有的框架和流程，以確定生命周期成本和價值，并開發(fā)和監(jiān)測供應鏈指標，如彈性價值和準備時間的成本。通過整合政府和私營部門知識的物流和供應鏈管理研究，我們將能獲得更強的洞察力、趨勢分析和決策管理工具。
該目標的實施路徑為：
3.2.1.追蹤供應鏈上的信息和產(chǎn)品：培養(yǎng)普遍意識，促進共同數(shù)據(jù)共享，完善報告并推進標準化的網(wǎng)絡安全整合，以幫助識別和快速降低風險。開發(fā)工具和實踐，以幫助更大的供應鏈合作伙伴（包括聯(lián)邦政府）標記漏洞和改善網(wǎng)絡安全措施。
3.2.2.提高供應鏈的可見性：制定和實施供應鏈繪圖戰(zhàn)略、數(shù)字工具和標準，以在保護隱私的同時提高供應鏈的可見性，特別是對那些為許多單獨的供應鏈提供投入并具有巨大溢出效應的公司和行業(yè)。這包括能源生產(chǎn)、半導體或運輸?shù)裙竞托袠I(yè)，以及那些對國家安全很重要的公司和行業(yè)（如氣候和健康安全）。利用人工智能系統(tǒng)和經(jīng)濟分析，優(yōu)先監(jiān)測關鍵節(jié)點，以便預先通知供應鏈面臨的沖擊和壓力。
3.2.3.改善供應鏈的風險管理：通過改進對不確定環(huán)境中決策后果的預測，改善供應鏈中外部因素的風險管理。確保在新冠肺炎和其他發(fā)生概率低但后果嚴重的事件中的敏捷性?？紤]針對這些事件對供應鏈產(chǎn)生的壓力進行測試。開發(fā)和推廣有助于企業(yè)衡量、評價和提高其供應鏈彈性的技術。
3.2.4.提高供應鏈的敏捷性：開發(fā)技術，為在供應鏈遭受沖擊和壓力時進行應變制造和縮短交貨時間提供支持。建立和實施先進工藝和勞動力培訓的最佳實踐，以促進主導企業(yè)和供應商之間的合作。
目標 3.3：加強和振興先進制造業(yè)生態(tài)系統(tǒng)?
先進制造業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)由各種類型和規(guī)模的制造企業(yè)組成。所有這些企業(yè)都在促進新產(chǎn)品、新工藝、新商業(yè)模式和創(chuàng)造新市場的創(chuàng)新過程中發(fā)揮著重要作用。拜登·哈里斯政府推進小型和大型制造商的技術領先地位的計劃將推進顛覆性創(chuàng)新，從而給新市場的創(chuàng)造和發(fā)展注入動力。新成立的公司或小公司經(jīng)常面臨從原型到商業(yè)實踐的挑戰(zhàn)。州和聯(lián)邦一級的政府機構必須關注這些挑戰(zhàn)，并通過將其納入“由美國工人在美國制造”項目來支持它們發(fā)展。一些服務可以幫助公司根據(jù)其技術資產(chǎn)為產(chǎn)品和服務確定客戶和市場，如由美國商務部資助的霍林斯制造擴展合作項目的技術予以驅動的市場情報。
跨越技術、勞動力和經(jīng)濟發(fā)展的全方位的公私合作，對于加強和保障美國的先進制造業(yè)供應鏈至關重要，并有助于區(qū)域創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)推動經(jīng)濟發(fā)展的力量。經(jīng)濟發(fā)展計劃應促進集群方案圍繞特定部門的資產(chǎn)形成，并成功建立一個制造業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。先進制造業(yè)創(chuàng)新的合作機構應著重于先進制造業(yè)技術的傳播、采用和商業(yè)化。這些不同的伙伴關系必須保持并通過評估工具和方法進一步加強聯(lián)系，以應對供應鏈漏洞。美國需要建立和加強這些類型的聯(lián)合體，以保持其在先進制造業(yè)的全球領先地位。
該目標的實施路徑為：
3.3.1.促進新企業(yè)的成立和發(fā)展：優(yōu)先考慮那些為新的制造業(yè)企業(yè)的成立和發(fā)展提供關鍵支持的項目，包括創(chuàng)業(yè)培訓、科學家和工程師指導以及對企業(yè)發(fā)展和影響的長期跟蹤。
3.3.2.支持中小型制造商：協(xié)助和激勵中小型制造商采用先進的制造技術，并為發(fā)展技能培訓作出貢獻。確保中小型制造商得到聯(lián)邦計劃和機構的廣泛支持，以促進它們對先進制造業(yè)的理解和投入。
3.3.3. 協(xié)助技術過渡：協(xié)調各機構和聯(lián)邦技術轉讓相關的政策小組的工作，以確定所有社區(qū)和機構能夠適應技術從實驗室向市場過渡的要求。優(yōu)先資助測量科學和標準開發(fā)方面的研究，以促進研發(fā)向制造可持續(xù)過渡。
3.3.4.建立和加強區(qū)域制造業(yè)網(wǎng)絡：建立區(qū)域協(xié)作，加強技術和勞動力發(fā)展之間的聯(lián)系，促進區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。在戰(zhàn)略上協(xié)助發(fā)展多部門和多轄區(qū)的規(guī)劃、領導、技術和專業(yè)知識，以維持和發(fā)展區(qū)域制造業(yè)網(wǎng)絡。
3.3.5.改善公私合作關系：支持現(xiàn)有的和新的公私伙伴關系，在開展勞動力教育的同時發(fā)展先進的制造技術。繼續(xù)利用聯(lián)邦的召集權來確保有關各方（特別是中小型制造商和服務不足的社區(qū)）充分參與。為這種合作尋求更多的聯(lián)邦撥款計劃的協(xié)調和支持。
