工业物联网 美国国家制造创新网络（NNMI）

观察一个生物体的最好对象是果蝇，因为它的寿命期很短，非常快速地呈现了一个生物的生与死，演化中各种精彩的过程片断，都压缩在一个非常少的时间段。《美国制造创新研究院解读》一书，正是提供了一个这样高强度聚焦的过程。
　　美国国家制造创新网络（NNMI），或者称为制造业USA，是一幕徐徐拉开的全系列工业剧，从最初到现在，过去了五年，而且基本停止了财务意义上的生长（特朗普上台后连基本关注都没有）。长度刚刚好，一切可以仔细观察。
　　作为一个由国家财政支持，致力于提升美国先进制造业实力和加强美国先进制造业领导地位的项目，截止到2017年1月，在美国已经建立了14个，其中国防部（DoD）资助的创新研究院有8个，能源部（DoE）资助的创新研究院有5个，而商务部（DoC）资助的创新研究院只有1个，即生物制药创新研究院（NIIMBL）。

　　图1 局部集群 辐射全国

　　美国宏大的国家战略计划也不少，例如，美国基因组计划，投资比这个要大很多；而作为美国制造创新网络主要委托方之一，美国国防部（DoD），在推动工业界、院所等进行联合创新方面都是驾轻就熟。然而，美国制造创新研究院在当下仍然非常值得关注，因为它充分表达了美国工业体系在调度资源上的章法。这一次，它呈现了规律性和重复性，是美国工业体系中难得一见的一次最为整齐的集体踢踏舞。
　　产学研都不容易
　　然而，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向来并不容易。即使在美国，同样有难度。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，使得联盟合作貌合神离。在中国，这种现象太普遍了。三个和尚就会没水吃，利益方如果再多，更是松散而难成事。
　　在美国，产学研合作机制有着更长久的历史。早在二十世纪七十年代，面对日韩半导体的崛起，美国半导体界非常恐慌，形成了产业界、学术界和政府联合起来的SEMATech半导体制造技术联盟。这种政府支持的PPP公私合营推进创新的模式，对于美国重新夺回半导体对日本的优势领先地位，居功至伟。而在九十年代， 由于不愿因为政府资助而不得不接受一些条款和发展方向的限制， 1996年终止联邦制政府的补贴，如今已经成为半导体制造商组成的行业研究机构。
　　这些政府参与的利弊和实践经验，或多或少也会体现在美国制造创新研究院的运作机制中。美国制造创新网络，一开始就给联邦政府设定了退出机制，政府在创新院的投入计划，一般是七年为周期完成退出。另外，联邦政府要求配套资金，不得低于1：1等许多这种例子表明，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，看看那些曾经走过的历程，是面向未来的一种必要的方式。
　　《美国制造创新研究院解读》一书正是从观察和记录的尝试，采用了远焦和近焦两个镜头角度进行展开。主要是从采用了远焦镜头，从十年多来美国制造的报告、战略角度，可以发现“美国制造创新网络”并不是突然的战略行为，它内含的逻辑，并不是“工业再振兴”所激发的，而是一种多年创新机制发展的延续。与此同时，14个创新研究院的各自缘起、发展机制和重点发展方向，也是作为近焦镜头，进行了放大，从而可以清楚看到不同的创新研究院的一举一动。
　　美国NNMI创新网络大致可以划分为五大技术领域。

　　图2 五大类别

　　一个是电子学：AIM集成光子电路创新中心、NextFlex柔性混合电子制造创新中心、Power America大功率半导体器件创新中心；一个是材料：LIFT轻量材料和技术创新中心、IACMI复合材料及结构创新中心、AFFOA革命性纤维及织物创新中心；一个是能源使用与环境影响：RAPID模块化学流程集约化创新中心、CESMII清洁能源智能制造创新中心、REMADE材料生产能源消耗及排放降低创新中心；其中数字自动化也是重点，包括DMDII数字制造及设计创新中心、America Makes增材制造创新中心、ARM先进机器人创新中心。最后一个是生物制造：BioFabUSA 先进再生制造创新中心、NIIMBL生物制药创新中心。

　　图3 美国制造创新的五大领域

　　这些每个创新院具体的目标、方向和技术路线图，读者可以从《美国制造创新研究院解读》一书的下篇中一一找到答案。
　　谁是创新中心主体
　　企业毫无疑问是商业创新的主体。然而，对于美国制造创新网络而言，这个结论或许是文不对题的一个正确答案。
　　截止2016财年，制造创新网络NNMI一共有830个成员，三分之二的成员是制造商，制造商中的三分之二是小企业，有341个；高等院校和科研机构共有177个，占21%；有105个联邦、州和地方政府机构及非盈利组织，占13%（图4）。

　　图4 NNMI的成员构成

　　光从数目来看，毫无疑问，制造业占据主要位置。然而每个创新研究院的会员层级都是分级（有的甚至可以分为10级）。但一个创新中心的主导权，主要是由第一个层级所决定。

　　图5 非制造业占据更多金字塔尖

　　当然其他实体，也是包括院所、非营利机构、政府的杂牌军，利益诉求也会多元化。但这种设计的奥妙就在于，这是一次关于科技成果“墙内开花墙外香”的拓展，其重点就是实现院所成果的转化。
　　NNMI创新研究院采用PPP公私合营模式，由联邦政府与非联邦政府预算共同组成，要求至少达到1：1的比例。非联邦的配套资金，需要创新院自行运作，可以来源于州政府拨款以及会员投入的资金。会员费，也可以算作配套资金。另外，创新研究院进行调研、开展咨询获得的收入或者项目收入，都可以算作配套资金。
　　NNMI创新研究院进行的不是基础研究，而是做转化。基础研究还是以学校为主来开展的。NNMI开展的前后几年，美国制造业整个情况已经逐渐有了一些进展，例如，有新的工厂开始运行、投资有所增加、就业的人口数量增长，制造就业人口从2010年开始至今大概增加了一百万左右。另外，整个社会对于制造业的价值观也慢慢的发生了改变，尤其是特朗普采用各种方式大力呼吁和推动，其效果还有待慢慢观察。
　　知识产权是第一原则
　　根据适用于商业应用的阶段，技术成熟度TRL提供了一个1-9级的评估门槛。美国的基础研究非常多，在全球领先，但大多数集中在1-3。而技术成熟度在8-9级，已经基本接近于商业早期应用，算是蓝海范畴。唯有技术成熟度在4-7的这个中间地段，往往是“姥姥不疼、舅舅不爱”的阶段。NNMI的基本思路，就是呵护和推进这个阶段的发展。
　　而要做到对技术成熟度进行评估，首先要做的就是必须与知识产权（IP）结合在一起。当转化成果得以实现，进入了更高的技术成熟度TRL8-9，那么根据事先的规定，有些机构享有优先权。就需要另外的机构，重新组织工作；如果享有优先权的机构不想继续开发，也可以转让给其他组织，然后获得授权收入。因此，知识产权的设计是非常重要的。
　　管理机制的设计也是一门学问，每个创新研究院都必须有治理委员会，由10人组成。每个创新院的收费不同，委员一部分来自一级会员组织的机构代表，但每个机构只能有一个席位。治理委员会可以决定知识产权的归属。对于新加入的会员，如果提前带着知识产权进来，那就需要提前规定。
　　风波预算：一路有坎儿
　　从成立时间上看，2012年8月，第一个NNMI旗下的America Makes（美国造）增材制造创新中心即宣告成立。当时NNMI计划尚未被国会批准授权，这是由美国国防部依赖当时现有拨款组建的创新中心，主要目的是试验NNMI创新模式。这是一个典型的“未婚先孕”的创新中心，也是创新路上本身对体制的一种突破。
　　2014年12月16日，美国总统签署 RAMI Act法案，国会批准该法案为NNMI项目从2016至2020年提供6亿美元，最高限额达10亿美元的政府财政拨款，成为NNMI正式成立的标志。NNMI项目最高限额10亿美元的政府财政拨款，如果平均到14个研究院中，联邦拨款平均为7000万美元，但是实际情况并非平均分配。联邦拨款按照每年度进行发放，大约分发5至7年。实际上，这也要看每年美国国会审定的情况。而现状是，每年拨款在逐步减少。
　　工业复兴法案RAMI通过之后，规定了AMNPO办公室需要进行14个机构的协调。另外国家级的先进制造计划AMP，每四年要更新一次，2018年是个更新交替年，这也是公开面向整个社会的。
　　随着美国政府重新评估奥巴马清洁能源计划，2018年环保署的预算也大幅削减31%。环保署减少预算，主要原因是对环保署的定位正在进行全新评估，因为如果定位是开展基础研究，就不需要做应用研究了。美国能源部（DoE）也面临同样的问题，也需要面向基础研究，而非应用研究。作为面向应用研究的NNMI，都会受到一定影响，尤其是5个能源部管辖的创新研究院，尤其是清洁能源智能制造创新研究院（CESMII）,属于应用研发部门，预算更容易被减少。但这并不是因为NNMI的问题，而是因为能源部的定位需要减少应用研发而造成的。
　　就费用管理而言，办公室的费用由商务部来出。美国商务部（DoC）2018年资助NNMI的预算是1500万美元，直接拨款到国家标准与技术研究院（NIST）。这其中，1000美万是投入到生物制药创新研究院（NIIMBL）——商务部唯一领导的一个研究院，另外500万美元由先进制造国家计划办公室（AMNPO）用于14个NNMI研究院的协调工作。目前AMNPO需要解决的两个问题，一是5-7年后怎么办，需要有明确的设计；二是当前的14创新研究院，是非常独立的，管理方式不同，需要有一些相对统一的规范。
　　RAMI法案已经批准在2016-2020年开展NNMI，那项目总会继续进行。只是14个创新研究院各自发展的力度，可能会有一定的调整。
　　对NNMI创新中心的进行考核评价
　　美国政府扶持制造业创新的规矩是：前期播下一颗颗种子，中期必然会指定一个麦田守望者。
　　按照2014年RAMI法案的要求，美国国会下属的政府问责局（GAO）需要每2年提交一份关于NNMI的评估报告， 2017年4月GAO提交了一份《商业能够促进创新研究院与其他组织的协作》的报告，并提交国会委员会。按照法案的要求，这个评估工作需要一直持续到2024年结束。
　　另外，美国先进制造办公室（AMNPO），也委托了第三方德勤公司，给出了评估报告。其中，主要从四个方面对NNMI创新中心进行考核评价：对美国创新生态系统的影响、财务杠杆、技术先进性和培养领先的制造业劳动力。

　　图6 考核评价指标

　　可以看出，人才教育，也是一个考核的重点。事实上，这是“制造业USA”的三大支柱之一。

　　图7 制造业USA的三大基石

　　各个创新中心大约有28000人次参加了人才培养计划，2万多名大学生参与了研发项目、实习和培训，1000多名教师和培训师进行了教学培训。

　　图8 人才培训的分布

　　可以看出来，面向大学生、面向教育者，是一个对未来就业进行塑造的关键动作。这一点，对中国当下制造创新中心很少关心人才培养问题，是一个巨大的反差。
　　区域创新与路径依赖
　　美国制造创新网络一向以生态自居，以培养未来的先进制造集群为目标，或者更简单地说，它再次凸显了产业集群的演化与跳跃概念，尤其是 “先进制造产业群”的孵化问题。制造创新，到底跟区域历史，是一个什么关系？根据演化经济学的概念，区域发展有着深度的路径依赖和制约，而隐性知识的异地传播则带有很大的难度，这使得一个地区，是否可以跳开既有产业基础，成为一个巨大的谜团。
　　美国制造创新研究院并没有挑战这样的问题，它基本上都是在原有工业基础上发生的，五大湖的分布依然优势明显。像轻质材料研究院放在底特律、机器人放在匹兹堡，都是顺理成章的选择。
　　然而，历史的失败像是地理经济学的一个影子，跟在那些志在锐意创新的行动者的屁股后面。德国的鲁尔谷，或者美国的马萨诸塞州128公路的案例表明，一旦衰退的路径依赖机制被确立，那么制度和文化锁定，会使得脱离这条轨迹非常困难。硅谷树立了一个“凭空移植高新产业区”的全球典范，随后台湾新竹、印度班加罗尔都在学习这种模式，几十年下来，新竹工业园曾经被认为是成功，但现在依然是失败。而当年立志做中国硅谷的中关村，在经历了辉煌的PC机和互联网时代之后，已经难以担当重任，当下更像是剩下一个亮闪闪的“金皮包公司”。为什么有资金、有人才、有产业链的中关村，仍然无法锁定持续的高科技之地？这些思考，本不是美国制造创新网络所需要思考的范畴，但再往前走几步，产业集群的生态问题，就会重新浮现出来。
　　不可否认，如美国学者Walker所说，一个区域的“生产文化”，可以认为是“产业历史在当下被逐字逐句的具体体现”。这些文化是特定区域的历史资产，也可能是历史包袱。这是先进制造产业集群总是要面对的问题。美国制造创新网络也不例外。
　　小记
　　美国制造创新研究院将美国科技学术界、企业和官方的整个目标，凝练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。美国制造创新网络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。而不同的创新研究院呈现出不同的色彩和形状，很难是一个模子放出来的——这也是美国制造创新研究院被一些官员诟病的地方，放权太大，管理松散，难以进行业绩评估。
　　尽管看上去它只是美国制造产业的很小一部分，但也呈现出美国工业恐龙的皮影戏般的效果。《美国制造创新院解读》一书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。
　　中国制造的创新中心正在被寄予厚望。目前国家级有5个，而省级创新中心则达到48个，正在呈现创新浪潮高涨的态势。此一刻，美国制造创新研究院的发展，就是一个活生生的样本。意味深长的是，二者之间的运行机制和秉承理念的不同，可能远远超过了二者在名字和政策上的相同之处。