序 言
最近几年，围绕着新一轮科技和产业革命，制造业受到工业发达国家的高度重视，而制造业 创新已成为各国不约而同的努力方向。英国近几年建立了高价值制造技术与创新中心，德国弗劳恩霍夫协会建立了创新技术联盟，都积极在这条道路上进行探索和实践。
美国总统科技顾问委员会在2011年发布报告，认为美国先进制造业衰退的重要因素是在将发明和发现实现产业化、转化成产品这个流程上出了问题。这个介于基础研究和产业化之间的空缺，被称为死亡谷。如何将基础研究的成果转化为先进制造技术的商业化应用，是制造业解决创新问题必须跨过的一道坎。
最近五年，美国为了推动国家制造创新战略计划，围绕科技成果转化建设了由一批制造创新研究院组成的一个遍布全国的国家制造创新网络，旨在保持美国先进制造在全球竞争中的领先地位。由制造创新研究院组成的制造创新网络涉及近2 000家企业、院所、大学、咨询等各种机构，构建了面向未来的美国先进制造业创新竞争能力。到2016年，美国已建成14个制造创新研究院。同时，又将国家制造创新网络正式命名为制造业-美国。
2017年5月，美国先进制造国家计划办公室发表了《从概念到实践：制造业美国年度报告》，充分肯定了制造创新研究院已取得的成就。当然，美国国家制造创新网络期待着在美国创新研发与先进制造产业化间起到积极的桥梁作用。但是，要完全实现这个目标，仍有一些困难。这种管理、运营模式的发展及效率还有待进一步观察。
美国制造创新网络及制造创新研究院给我们最大的启发是：政府如何利用有限的资金，调动产、学、研、用的积极性，寻求多方面的参与，共同组成创新联盟，聚焦于共性技术的研究与开发，在基础研究与产业化间架设桥梁。这给我们留下了十分深刻的印象。
根据《中国制造2025》规划，我国要建立一批制造业创新中心。近年来，政府已经发布了《制造业创新中心建设工程实施指南（20162020年）》《关于完善制造业创新体系推进制造业创新中心建设的指导意见》，以及2017年7月发布的《省级制造业创新中心升级为国家制造业创新中心条件》；为建设制造业创新中心指明了发展方向。
他山之石，可以攻玉。《美国制造创新研究院解读》的出版恰逢其时。本书是国内第一本系统和完整地介绍美国制造创新网络的由来，以及14个创新研究院的发展情况及运行机制的图书，，具有近距离观察、学习和消化吸收的意义，可以让国内从事这一领域的专家和工程科技人员充分了解美国在这方面的进展、发展趋势和运行机制。深信本书对推动我国制造业由大变强，实现建设制造强国目标，具有十分重要的参考价值。



柳百成
中国工程院院士
清华大学机械工程学院及材料科学与工程学院教授
2017年8月6日于北京




《美国制造创新研究院解读》
一部长度刚刚好的工业实验剧
据说观察一个生物体演化的最好对象是果蝇，因为它的生命周期很短。它快速地呈现了一个生物从生到死的过程，演化中各种精彩的片断都压缩在一个非常短的时段内。对于实践者而言，都是苦乐自知的自然呈现，而对于观察者而言，却是最珍贵的记录舞台。美国国家制造创新网络，以及建立的各种创新研究院，正是一幕徐徐拉开的全系列工业实验剧，一切都可以仔细观察。
中国正在努力地将制造大国提升为制造强国，创新作为转型升级的重要抓手被寄予厚望。国家和省级制造业创新中心的建设，呈现出高涨的态势。此刻，美国制造创新研究院的发展，就是一个活生生的样本，给了我们直接学习和借鉴的案例。
美国宏大的计划很多，例如，美国基因组计划，投资非常巨大；美国制造创新研究院的主要委托方，美国国防部DoD在推动工业界、科研院所等开展协同创新方面已经驾轻就熟。然而，美国制造创新研究院充分表达了美国工业体系在调度资源上的章法，仍然是当下最值得关注的热点。这一次，它呈现出的规律性和重复性，是美国工业体系发展中难得一见的一次最为整齐的集体踢踏舞。
这样的组织其实协调难度还是很大的，产业界和学术界的合作并不容易。利益既不能太清晰，以至于联盟成员会相互提防甚至大打出手；但目标也不能太模糊，使得联盟合作不痛不痒、貌合神离。这种挑战是对一个组织、一种机制最为严峻的考验。哪些技术应该扶持、哪些知识产权应该保护、哪些成员应该加入、哪些利益集团应该联合，是一场工业实验剧复杂的舞台调度。
中国电子信息产业发展研究院组织编写本书，意图借鉴美国制造创新网络发展模式，通过剖析现有创新研究院的方向选择、建设过程和运营机制，为我国建设制造业创新中心提供指导，加快推动我国制造强国建设。
本书正是一种观察和记录的尝试，采用了远焦和近焦两个镜头角度进行展开，上篇主要采用远焦镜头，从十年多来美国制造的报告、战略角度取景，发现美国制造创新网络是宏大主旋律下的一曲铿锵的乐章。它内含的逻辑，其实并不必然是工业再振兴所激发的，产、学、研合作机制有着更长久的历史。早在20世纪70年代，面对日、韩半导体的崛起，美国形成了产业界、学术界和政府联合起来的SEMATech半导体联盟，对于美国重新夺回这块市场的领先地位居功至伟。而在90年代，由于不愿接受一些条款和发展方向的限制，SEMATech毅然放弃来自政府的补贴，彻底走上市场机制路线。这些政府因素的利弊和实践经验，或多或少也会体现在美国制造创新研究院的运作机制中，例如，政府在创新研究院的投入计划就是七年完成退出。还有很多这种例子表明，美国制造创新研究院正是美国工业体系的一个标准缩影。尊重既定的传统工业史，回顾那些走过的历程，是更好面向未来的方式。
下篇则采用了近焦镜头，逐一对14个创新研究院进行了分析。然而，有些创新研究院材料比较丰富，所以挖掘相对深；有些则资料相对较少，因此行文中没有也很难追求完全一致的结构。如果您是一个期望掌控实际操作细节的读者，可以从不同的章节中抽取不同要素，拼出一个完整的七巧板。可以说，下篇在追述美国未来先进制造脉络的时候，也比较像一个实操手册。我们在编写的时候，有时候甚至都想从书面上跳出来，跟未来的读者一起探讨这种机制到底如何操作。这是编写本书给我们带来的一个巨大乐趣。
创新研究院是一个丰富的光谱镜头。它将美国科技学术界、产业界和政府凝聚在一个五年的连续镜头之后，它之前的逻辑很深，之后的故事很长，我们作为观众却只能定格在这样的片断下去观察它，揣测它的工业体系。因此，这本书也可以看成一个小小的美国制造万花筒，不同的创新研究院呈现不同的色彩和形状，不是由一个模子制出来的。
本书的阅读对象，比较适合政府规划与决策者、产业界高层管理人员和技术管理者。它涉及的领域，既有美国产、学、研平台的运行机制，又有对未来高端制造的方向选择。更重要的是，它的招标流程、技术路线图的规划、政府宣传的手段等，都透出了美国方式，这是最值得学习和借鉴的地方。
然而，有些内容在专业领域涉足过深。因此建议读者可以像袋鼠一样，跳跃着阅读本书。阅读中如果碰到不可忍受的专业词汇，不妨放过这个小节，跳到下面一个章节。正如行驶在田间路上，碰到没有林荫的地方，可以加速通过，前面的风景又会呈现不同的体验。
早在三年前，我就开始陆陆续续地关注美国先进制造的战略，研究工作也是零零星星的。然而，从好奇到兴趣，线索越挖越深，主题越来越明确。在这个过程中，才能意识到，手里抓住的钓鱼线下面，沉甸甸的是一条超级大鱼。掌控它显然已经超出了作者的能力：这些形形色色的创新研究院就是一架完整的美国工业创新机器。只有靠集体的力量，才能去把握它的含义，因此非常感谢其他作者如贲霖、刘亚威、宋华振等众人对这本书重要章节的完成。这期间对内容做了大量的裁减和调整，许多好的内容也未能全部放进去。美国制造创新网络涉及众多专业学科，大量丰富的细节和内容仍然会有不少遗漏，专业细节理解起来也很有难度，因此本书有很多不太成熟的地方，还请读者多多提出建议。
美国制造创新网络，看上去只是美国制造战略的很小一部分，但也呈现出美国工业恐龙皮影戏般的效果。我们只能提供一个剪影轮廓，要想还原成生龙活虎的真实立体效果，还需要依赖产、学、研各界共同的努力和实践了。


林雪萍
中国电子信息产业发展研究院第二届学术委员会智能制造分委会委员
南山工业书院创始人
2017年8月于北京

中国电子信息产业发展研究院（赛迪集团）是直属于国家工业和信息化部的一类科研事业单位。　　成立二十多年来，一直致力于面向政府、面向企业、面向社会提供研究咨询、评测认证、媒体传播与技术研发等专业服务。形成了政府决策与软科学研究、传媒与网络服务、咨询与外包服务、评测与认证服务、软件开发与信息技术服务五业并举发展的业务格局。

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第一章 美国国家制造创新网络出台的背景1
1.1 美国制造业现状1
1.2 美国制造业面临的主要问题2
1.3 美国制造为何重要6
1.4 国家制造创新网络的诞生8
1.5 美国制造伙伴（AMP）计划的推进机制11
第二章 创新战略如何振兴美国制造14
2.1 著名的两大报告14
2.2 竞争法推动创新美国15
2.3 国家创新战略的六年三次更改17
2.3.1 《国家创新战略2009》17
2.3.2 《国家创新战略2011》20
2.3.3 《国家创新战略2015》21
2.4 是由创新政策而不是由产业政策推动22
第三章 国家制造创新网络与制造创新研究院的运行机制26
3.1 循序渐进的国家制造创新网络战略设计27
3.2 NNMI的战略方向与目标28
3.3 NNMI的管理机构30
3.4 IMI的运作机制概要31
3.5 制造创新研究院的技术领域如何确立33
3.6 IMI的业绩评估36
第四章 面向中小制造企业的创新网络39
4.1 制造业拓展伙伴计划概要39
4.2 MEP的来源：扶持美国中小企业40
4.3 运作架构41
4.3.1 多样化的人员组成41
4.3.2 MEP与联邦机构的合作关系42
4.3.3 资金运作机制43
4.4 知识网络的30年45
4.4.1 传递知识45
4.4.2 MEP是一个学习型组织47
4.5 在美国制造创新研究院中嵌入MEP48
第五章 美国制造创新研究院的会员制和知识产权51
5.1 会员制51
5.2 国家制造创新网络项目中的知识产权问题55
5.3 数字制造与设计创新研究院（DMDII）的知识产权管理56
第六章 国家制造创新网络对中国的启发59
6.1 边界回归：是技术创新还是商业化60
6.2 美国制造创新研究院与传统产、学、研平台的区别61
6.2.1 采用PPP模式，公私合营，由非营利组织牵头61
6.2.2 强调连接的强度62
6.2.3 培养新工人：人才培养是必需品而非衍生物62
6.2.4 坚持美国优先63
6.3 政府扶持的作用64
6.3.1 政府投入的机制64
6.3.2 联邦提供自主性与监管性67
6.3.3 制造创新网络需要长期建设68
6.4 创新研究院运行机制：一种特殊的产业联盟的主要作用69
6.4.1 运行体系架构：共生组织、共担项目的机制70
6.4.2 为什么要扎堆：分摊成本，建立市场公约数72
6.4.3 连接与扩散73
6.4.4 知识产权：打破手铐，穿上铠甲74
6.4.5 谁来牵头创新研究院74
6.4.6 面临的困难75

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第七章 国家增材制造创新研究院美国造（AM）77
7.1 第一个创新研究院上路了77
7.1.1 先上马再找资金的国家级试点创新研究院77
7.1.2 美国造，美国行78
7.1.3 从区域队走向国家队79
7.2 组织结构的形态80
7.2.1 领导机构与管理组织80
7.2.2 管理结构与领导层81
7.2.3 卫星中心82
7.2.4 维修与保障工作组82
7.3 会员制度与核心会员83
7.3.1 会员制度83
7.3.2 铂金会员的增材制造之路84
7.4 技术领域与技术路线图86
7.4.1 涉及的技术领域86
7.4.2 技术领域路线图87
7.4.3 劳动力、教育和拓展路线图90
7.4.4 国防部增材制造路线图91
7.5 项目机制与重点项目92
7.5.1 项目机制92
7.5.2 重点项目92
7.5.3 成功项目案例96
7.6 教育与影响力传播98
7.7 案例分析美国造如何影响美国铸造行业99
第八章 轻量化制造创新研究院（LIFT）101
8.1 为了明天的轻量化而创新101
8.1.1 从轻量化金属到轻量化材料101
8.1.2 与五个州通力合作102
8.1.3 寻求各种跨界102
8.2 组织结构与领导层103
8.2.1 组织结构103
8.2.2 领导层的设置104
8.3 会员制度与核心会员105
8.3.1 会员制度105
8.3.2 核心会员106
8.4 技术领域与技术路线图107
8.4.1 技术领域107
8.4.2 技术路线图109
8.5 项目机制与重点项目111
8.5.1 项目机制111
8.5.2 重点项目112
8.5.3 集成计算材料工程（ICME）项目113
8.6 教育与影响力传播114
8.6.1 教育与培训114
8.6.2 劳动力发展路线图116
第九章 数字设计与制造创新研究院（DMDII）118
9.1 专注数字技术的机构118
9.1.1 工业界发力数字转型成就DMDII118
9.1.2 打造开放的数字制造社区119
9.1.3 数字制造还是智能制造120
9.2 组织结构与领导层121
9.2.1 组织结构121
9.2.2 领导层123
9.3 核心会员124
9.4 技术领域126
9.4.1 第一轮技术领域126
9.4.2 第二轮技术领域128
9.5 DMDII的项目运行机制与重点项目129
9.5.1 项目如何运行130
9.5.2 重点项目133
9.5.3 值得关注的项目群135
9.6 教育与影响力传播137
9.6.1 培训与影响力提升活动137
9.6.2 劳动力发展战略路线图138

第十章 电力美国（POWER AMERICA）140
10.1 POWER AMERICA（PA）的背景与发展140
10.1.1 功率电子应用的市场领域141
10.1.2 PA的使命与行动142
10.1.3 重要会员与成员利益144
10.2 举足轻重的技术路线图145
10.2.1 路线图的诞生145
10.2.2 四大推动力146
10.2.3 短期与长期应用市场规划148
10.3 项目机制与重点项目149
10.3.1 项目申请方向与流程149
10.3.2 示例一：铸锭运营149
10.3.3 示例二：加速WBG功率电子的产业化150
10.3.4 示例三：教育与劳动力开发151
10.4 人力资源开发与影响力推广152
第十一章 柔性混合电子制造创新研究院153
11.1 柔性混合电子制造创新研究院简介153
11.1.1 柔性混合电子技术简介153
11.1.2 NextFlex的使命与产业范围154
11.2 会员组织与管理156
11.2.1 成员的分级管理157
11.2.2 学术与非营利组织成员157
11.2.3 加入NextFlex的成员权益158
11.2.4 NextFlex资金规则160
11.3 技术领域与技术路线图160
11.3.1 NextFlex聚焦的技术领域160
11.3.2 NextFlex聚焦的产业应用领域161
11.3.3 NextFlex的技术路线图162
11.4 项目机制与重点项目164
11.4.1 NextFlex的项目机制165
11.4.2 项目示例165

第十二章 AFFOA先进功能织物创新研究院168
12.1 发展概述168
12.1.1 创立背景168
12.1.2 协同创新169
12.1.3 发展目标170
12.2 组织结构与领导层171
12.2.1 跨界人才171
12.2.2 组织结构172
12.2.3 与政府机构的协作关系173
12.3 会员制度与核心会员173
12.3.1 会员组成173
12.3.2 会员管理特色174
12.3.3 会员制度174
12.3.4 核心会员175
12.4 技术领域与技术路线图175
12.4.1 技术领域175
12.4.2 技术路线图176
12.5 项目机制与重点项目178
12.6 教育与影响力传播179
第十三章 其他创新研究院181
13.1 复合材料制造研究院（IACMI）181
13.1.1 IACMI简介181
13.1.2 IACMI聚焦产业应用领域182
13.1.3 IACMI成员与布局183
13.1.4 如何建立技术路线图185
13.2 光电集成制造创新研究院（AIM）189
13.2.1 重点依靠院所190
13.2.2 基本运营模式191
13.2.3 管理团队分析198
13.3 清洁能源智能制造创新研究院（CESMII）199
13.3.1 CESMII发展历程200
13.3.2 网络状的地区制造中心203
13.3.3 有待确定的技术路线图和发展方向204
13.3.4 CESMII的合作伙伴制207
13.4 化工过程强化应用快速 发展创新研究院（RAPID）209
13.4.1 成立过程及相关背景209
13.4.2 组织架构与聚焦领域210
13.5 生物制药创新研究院（NIIMBL）214
13.5.1 生物制造的背景214
13.5.2 各个国家竞相发展生物制造215
13.5.3 定位与聚焦216
13.5.4 组织及资金筹募217
13.5.5 建立人才培养机制，保障人才需求219
13.6 先进再生制造创新研究院（ARMI）220
13.6.1 ARMI的含义220
13.6.2 ARMI的领导机构221
13.6.3 投资技术领域222
13.7 降低内涵能源与减少排放研究院（REMADE）225
13.7.1 产生背景225
13.7.2 组织方式与资金筹措226
13.7.3 职能定位与技术聚焦227
13.7.4 发展目标与愿景229
13.8 先进机器人创新研究院（ARM）230
13.8.1 成立过程230
13.8.2 组织结构与会员231
13.8.3 主要关注的技术领域232
13.8.4 教育与影响力传播235
后记236
参考文献237