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智慧工厂：中国制造业探索实践 [:1704011771]
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智慧工厂：中国制造业探索实践 2.3.5 美国国防部“下一代制造技术”计划
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美国国防部对智能制造领域的关注比较早，而且由于美国航空航天企业对模型的理解和运用始终走在工业界的前列，它们对于“智能”的理解也会更加深入。“模型”对于智能制造来说是基础、前提，企业运行和制造操作中产生、交换的所有数据最终都需要以模型的形式来仿真、分析。也就是说，只有企业中的所有对象和过程都可以用模型来表达和解析，虚拟（数字）世界和现实（工业）世界的融合才能真正实现，为此我们要先打通这条“数字线”。
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1.计划概述
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美国国防部2005年启动的“下一代制造技术”（NGMTI）计划是一个旨在促进突破性制造技术开发的政府与工业界合作计划，这些技术可以用于加强国防工业基础并提升美国制造商的全球竞争力。该计划围绕6个领域开展，包括基于模型的企业（MBE），新兴工艺技术，安全、放心、可靠和可持续的制造过程，推进与动力，任务电子与光子器件，医学矫正与弥补。
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基于模型的企业或者基于模型的制造联盟，简单来说，就是应用建模与仿真（M&S）对其所用的技术和商业过程进行彻底改进、无缝集成以及战略管理的制造实体。这些过程与设计、制造、产品保障相关，基于模型的企业通过使用产品、工艺模型来定义、执行、控制和管理集合体所有的过程，应用基于科学的仿真、分析工具在产品全生命周期的每一步做出最佳决策，这有可能彻底减少产品创新、开发、制造和保障的时间、成本。
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MBE属于NGMTI计划、美国国防部制造技术（ManTech）计划以及“系统2020”计划的重要关注领域，波音、洛克希德·马丁、雷神、BAE系统公司、通用电气、罗尔斯·罗伊斯、罗克韦尔·柯林斯、西门子等在此领域进行了诸多研究。
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NGMTI关注MBE在3大职能领域中的要求（见图2-10），每一个领域又分为一组职能元素，在NGMTI计划中有详细的说明：
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产品实现与保障。所有构想、开发、生产和保障企业（制造联盟）的产品所需的活动，包括在产品使用寿命到期后的适当处理。产品实现是制造企业任务的核心，即进行产品设计、制造和保障，产生收入，满足企业客户以及其他出资人的需求。
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资源管理。所有与企业（制造联盟）业务有关的活动，包括控制和监管生产、保障作业、供应链、销售、物流机制、人力和财务资源、知识和技术资源以及其他资产。
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战略（制造联盟）管理。所有使领导团队能够基于当前精确、完整的信息引领企业所需要的活动。战略管理与资源管理在这里的区别在于：战略管理不是特别关注企业的运营层面，尽管这两个职能密切相关。
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图2-10 MBE职能模型
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2.要点分析
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MBE就是要在产品实现与保障、资源管理、战略管理中充分贯彻模型驱动的思想，实现企业中所有对象和过程的统一建模表征以及虚拟仿真。MBE的项目主题有13个：复杂模型的柔性表征、共享模型库、大系统建模、企业级成本建模、智能模型、面向MBE的构型管理、产品驱动的产品与工艺设计、基于模型的全生命周期管理、基于模型的实时工厂运行、基于模型的物流、多企业协同、基于模型的资源管理、信息传递到使用点。
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MBE得到了美国国防部和工业企业的广泛认同，2010年，美国国防部制造技术计划增加了“先进制造企业（AME）”这一投资领域，使其成为继金属、复合材料、电子器件之后的第4个重点投资领域。“先进制造企业”关注以下策略和能力：构建工业信息基础设施，使数据可以在设计、制造、试验和保障之间无失真、无错误传输；开发先进工程工具与实践，以消除产品和过程合格验证所需的多重设计、原型制造和反复试验；探索供应网络集成技术和管理实践，在不同组织/企业间提供连接，达到提升协同并缩短制造提前期的成效。
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先进制造集合体领域的主要投资方向有：①全数字化打通——研究使设计更优的建模和仿真工具，使综合的设计、分析和制造信息能够贯通产品/系统全生命周期；②制造网络连接——研究提升供应网络集成与管理的工具和方法，使产品/过程能够跨组织/企业无缝协同；③智能制造规划与执行——研究智能制造工具和方法，使制造工厂具备敏捷、自适应的制造能力；④工业基础设施和完备度——研究积极的支撑计划和政策，以确保制造基础设施的健康和美国制造的领先。这些方向与“开放式制造”、“基于模型的企业”、“可生产性建模”、“网络中心制造”、“系统2020”等美国国防部已开展的计划、项目相辅相成，有助于构建能够快速响应的国防工业，也是迈向武器装备智能制造研究中的重要一环。
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智慧工厂：中国制造业探索实践 2.3.6 美国国防部“数字设计与制造创新机构”项目
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数字设计与制造创新机构是美国国家制造创新网络的组成部分，由美国国防部牵头组建，在美国国防部航空航天项目和大型工业企业已经全面实施数字化设计与制造的情况下，创新的方向只能是智能化。因此，该机构的研究方向和相关项目将是对美国国防部以及工业界智能制造发展思路的直观反映，值得研究借鉴。此外，2014年12月，智能制造创新机构也由美国能源部牵头启动了竞标工作。
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1.项目背景
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2012年3月，作为“振兴制造业”战略的重要一环，美国政府宣布启动“国家制造创新网络”计划，该计划由美国先进制造国家项目办公室协同美国国防部、美国能源部、美国航空航天局、美国商务部以及美国国家科学基金等联邦政府部门共同负责实施，以公私合营的方式，建设15~45家“制造创新机构”，形成覆盖全美的制造创新网络。
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2014年2月25日，数字制造与设计创新机构（DMDII）由美国国防部牵头组建，负责管理该机构的是伊利诺伊州大学建立的研究和超级计算中心UI实验室。该机构主要研究设计、工程、制造和维护全生命周期中数字化数据的交换，以及在供应链网络间的数据流动，并且还将建立一个数字制造开放研究实验室，推进数字化制造。该机构的初始成员有74家，包括42家企业、23家大学和实验室，以及9家其他组织，其中数字制造开放研究实验室的合作伙伴包括波音、洛·马、通用电气、罗·罗、卡特彼勒、ITW、约翰·迪尔、西门子、微软等公司。
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DMDII将获得美国政府0.7亿美元以及工业界、学术界、协会、地方政府配套的2.5亿美元启动资金。这些资金主要投入在智能机电一体化设计与制造领域的研究，包括4个方向：先进制造企业、智能机床、先进分析以及CPS安全。
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