2015年1月，該機構發(fā)布首批7個智能制造方面的技術開發(fā)項目，涉及先進制造企業(yè)、智能機器、先進分析以及賽博物理系統(tǒng)安全這4個技術領域。

2012年3月，作為“振興制造業(yè)”戰(zhàn)略的重要一環(huán)，美國政府宣布啟動“國家制造創(chuàng)新網絡”計劃，該計劃由先進制造國家項目辦公室協(xié)同國防部、能源部、航空航天局、商務部以及國家科學基金等聯(lián)邦政府部門共同負責實施，以公私合營的方式，建設15~45家“制造創(chuàng)新機構”，形成覆蓋全美的制造創(chuàng)新網絡。

2014年2月25日，第2家創(chuàng)新機構“數(shù)字制造與設計創(chuàng)新機構”（DMDII）由國防部牽頭組建成立，負責管理該機構的是位于底特律的UI實驗室。該機構主要研究數(shù)字化數(shù)據在產品全壽命周期中的交換以及在供應鏈網絡間的流動，推進數(shù)字化、智能化制造。該機構目前擁有80多家成員，包括波音、洛克希德?馬丁、通用電氣、羅爾斯?羅伊斯、西門子、微軟等企業(yè)、政府機構、院校、研究所和商業(yè)組織。

數(shù)字制造與設計創(chuàng)新機構中的頂級和高級工業(yè)界與學術界成員

數(shù)字設計與制造創(chuàng)新機構是美國國家制造創(chuàng)新網絡的組成部分，工業(yè)界成員除了軍工制造業(yè)，還包括機械制造業(yè)、流程制造業(yè)、軟件業(yè)的諸多巨頭與中小創(chuàng)新企業(yè)。在國防部航空航天項目和大型工業(yè)企業(yè)已經全面實施數(shù)字化設計與制造的情況，創(chuàng)新的方向必然是全壽命周期和全價值鏈數(shù)字化以及智能化。因此，該機構的研究方向和相關項目將是對美國國防部以及工業(yè)界智能制造發(fā)展思路的直觀反映。

四大技術領域推進全數(shù)字化與智能化

2014年9月，數(shù)字設計與制造創(chuàng)新機構提出了該機構關注的4大技術領域：先進制造企業(yè)、智能機器、先進分析和賽博物理系統(tǒng)安全，并且給出了前三個領域的當前研究重點。在今后5年內，該機構將陸續(xù)獲得聯(lián)邦政府投入的7000萬美元資金，以及各成員配比的2.5億美元“成本公擔”資金，支持這4個領域中關鍵技術開發(fā)與轉化。迄今已發(fā)布其中3個領域的重點：

（1）先進制造企業(yè)

關注基于模型的企業(yè)（MBE）數(shù)據與基礎結構。當前目標是建立基于最新的基于模型的定義（MBD）和技術數(shù)據包（TDP）標準，開發(fā)全標注的三維模型；利用諸如基于協(xié)同技術的云計算等創(chuàng)新的解決方案，演示并驗證這些三維模型在供應商之間的可靠轉換，并且將MBE要求與車間能力進行連接，演示并驗證供應鏈的集成。

（2）智能機器

關注用于外形自適應加工的即插即用工具集。當前目標是開發(fā)“即插即用”的軟硬件工具集，讓新舊生產機床和機器人設備在一個外形自適應加工的模式下操作，也就是具備實時原位狀態(tài)感知、自適應刀具路徑修改以及加工結果虛擬測量的能力。

（3）先進分析

關注集成測量的設計與制造綜合模型。研究目標是通過先進計算模型、預測和測量工具的使用，對制造工藝和零件性能進行預先評估，降低產品成本并加速推向市場。這些模型和工具將融入更大的產品全壽命周期與全價值鏈的“數(shù)字線”，實現(xiàn)更快、更精確的設計與生產決策。

全壽命周期與全價值鏈“數(shù)字線”

這些技術領域都是全數(shù)字化與智能制造的研究范疇，在美國通用電氣（GE）公司提出的“工業(yè)互聯(lián)網”中，智能機器和先進分析就是實現(xiàn)所謂智能制造的三個核心元素中的兩個。可以想見，數(shù)字設計與制造創(chuàng)新機構將在基于模型的設計方法學、虛擬制造工具和傳感器以及基于機器人的制造網絡的開發(fā)等智能制造方面引領創(chuàng)新。此外，該機構還將與國防高級研究計劃局（DARPA）的“自適應運載器制造”項目相結合，將智能特征明顯的研究成果轉化到武器裝備研制生產中，大幅縮短其研制過程，系統(tǒng)優(yōu)化其生產流程。

發(fā)布首批7個項目透露2015年發(fā)展重點

2015年1月21日，美國數(shù)字制造與設計創(chuàng)新機構發(fā)布了首批7個項目的招標書。2月25日-26日，該機構還將組織研討會，詳細闡述項目技術要求，并鼓勵大中小企業(yè)組隊競標。

這7個項目幾乎都是圍繞“智能制造”展開的，該機構的技術咨詢委員會認為這些研究的成果將能夠迅速轉化為工業(yè)應用，大幅優(yōu)化生產流程和工廠運行，促使美國制造發(fā)生變革。這些項目包括：

（1）工廠賽博安全基礎設施評估。開發(fā)評估制造企業(yè)賽博安全弱點的工具，為保護工廠數(shù)據提供支持。

（2）智能工廠能見度和實時優(yōu)化。驗證工廠運行的實時可視化技術，以及基于實時反饋的工廠控制。即打造全面數(shù)字化的智能工廠，利用數(shù)字信息優(yōu)化生產和工廠運行，降低運行成本并減少能源消耗。

（3）智能機床通信標準。開發(fā)制造生產設備使用的數(shù)字語言，以及智能機床與工人之間的數(shù)據交換方式，形成一系列標準。

（4）工廠增強現(xiàn)實和可穿戴計算。開發(fā)制造中使用的可穿戴計算技術（例如數(shù)字眼鏡）、移動計算技術和先進的數(shù)據可視化技術，讓制造工人以新方式捕獲數(shù)字信息，與其他人進行高效協(xié)作。

（5）使用數(shù)字線的系統(tǒng)設計。為產品設計人員提供全壽命周期的和全價值鏈的數(shù)字工具，幫助他們更快、更低成本地實現(xiàn)產品設計、驗證和制造。

（6）面向賽博物理制造的運行系統(tǒng)。面向分布在不同位置的從底層硬件到企業(yè)層的制造生產設備，開發(fā)優(yōu)化資源配置的運行技術。

（7）虛擬指導下的認證。開發(fā)先進技術、建模仿真和數(shù)據分析技術，預測新材料、新設計和新制造工藝的性能，減少產品和工藝創(chuàng)新的成本、認證周期和風險。

這些項目共將得到2500萬美元的資金，其中數(shù)字制造與設計創(chuàng)新機構代表聯(lián)邦政府出資1250萬，工業(yè)界和學術界組成的勝出團隊以1:1的“成本共擔”比例自籌1250萬。招標結果將于2015年7月-8月公布，項目預計持續(xù)12-24個月，最終目標是將技術成果迅速轉化到工業(yè)界。

數(shù)字制造與設計創(chuàng)新機構執(zhí)行主任、通用動力戰(zhàn)術系統(tǒng)公司前副總裁Dean Bartles表示：“智能制造已經開始變革美國企業(yè)生產產品的方式，數(shù)字制造和設計技術是智能制造的基礎和中樞。這些項目專為促進智能工廠的持續(xù)創(chuàng)新，以及向下一次工業(yè)革命演進而設立。機構的成員正在繪制美國智能制造的藍圖，我們邀請美國企業(yè)積極參與項目競標?！?/span>

2015年即將建成的協(xié)同設計與制造工作環(huán)境示意圖

美國政府還于2014年12月啟動了國家制造創(chuàng)新網絡中第8個創(chuàng)新機構即“智能制造創(chuàng)新機構”的競標，該機構將由能源部牽頭組織建設。能源部給智能制造下了一個嶄新的定義：智能制造是先進傳感、儀器、監(jiān)測、控制和過程優(yōu)化的技術和實踐的組合，它們將信息和通信技術與制造環(huán)境融合在一起，實現(xiàn)工廠和企業(yè)中能量、生產率和成本的實時管理。我認為，已經在智能美國理念下推進智能制造多年的美國智能制造領導力聯(lián)盟將極有可能勝出。屆時，兩個機構將分別從基礎和關鍵技術方面以及技術集成和資源平臺建設方面，多方發(fā)力，有機互補，共同助力美國智能制造的發(fā)展與美國工業(yè)的變革。