《工业APP：开启数字工业时代 》 —1.2 美国的数字化进程

美国的数字化进程

美国的数字化进程是其历史上最快速、最波澜壮阔的经济和社会变迁。根据美国商务部数字经济咨询委员会发布的《数字经济的度量》报告，截至2015年7月，53%的美国人使用智能手机，79%的家庭接入宽带，88%的在校大学生使用互联网。数字科技正在改变消费、交易、互动、组织和工作方式。

企业、员工和个人使用数字工具可以提高效率和收入，对宏观经济指标、收入增长和其他产出带来深刻影响。数据的资产性质正在得到快速提升，得数据者得天下。

此外，人们从诸如搜索引擎和社交媒体等免费获得的在线服务和数字商品所产生的价值更是不可估量。

根据中国信息化百人会发表的《中国数字经济报告》，2016年美国数字经济的规模约为11万亿美元，占GDP比重约为59.2%。

（1）信息基础设施

20世纪90年代，克林顿政府高度重视并大力推动信息基础设施建设和数字技术发展，引领世界进入数字时代。时任副总统戈尔在全球率先提出了著名的“信息高速公路”和“数字地球”的概念。1993年9月，美国政府公布“国家信息基础设施行动计划”，信息高速公路战略开始落地。

（2）消费和服务领域

由于美国互联网技术的崛起，互联网在消费领域和服务业得到了广泛应用，数字技术进一步突破了空间和时间上的约束，涉及电子商务、社交网络、搜索引擎、出行、医疗服务、电子政务等领域，全球化能力被极度放大。

根据阿里研究院发布的《2018全球数字经济发展指数》报告，截至2017年6月，Facebook的月活动用户已超过20亿，覆盖了全球27%的人口。

1997年7月1日，克林顿政府发布《全球电子商务纲要》，在全球范围内掀起了电子商务的热潮。美国的互联网用户约为2.4亿，约3/4的互联网用户属于网购人群，网购渗透率达到71.6%，51%的美国人喜欢网络购物。根据eMarketer的统计与预测，2015年美国电子商务销售额为3430亿美元，比2014年增长15%，2017年美国电子商务销售额达到4506亿美元，2018年为5258亿美元。随着手机和平板电脑的广泛应用，移动端电子商务（通过智能手机和平板电脑）的销售额增长迅速。2016年移动端电子商务销售额为1159亿美元，比2015年增长37.1%，占总电子商务销售额的23.7%，预计2020年将达到3358亿美元。其中，亚马逊在美国电子商务市场中占有重要地位，2017年其销售额达到1960亿美元，占领43.5%的市场份额，到2018年年底，亚马逊在美国的电子商务零售额达到2582亿美元，占领49.1%的市场。亚马逊、eBay、苹果、沃尔玛、家得宝、百思买、QVC Group、梅西百货、Costco和Wayfair等是美国电子商务市场前十的明星企业，深入到了各个领域。

1993年9月，电子政务（electronic government）一词首次出现在美国政府文件《创造一个效率更高、成本更低的政府：从繁文缛节到结果导向》中。从“开放政府”到“开放数据”，再到2012年5月，美国白宫发布《数字政府战略》，要求政府机构“建立一个21世纪平台，更好地服务美国人民”。正如奥巴马在《数字政府战略》中所言：“我希望我们每天都问自己，我们怎样才能利用科技真正改变人们的生活？”

（3）工业领域

美国的数字产业发展成熟、基础设施配套完善，尤其在基础科研的数字化以及数字产业生态的布局方面领先，信息技术领域的基础研究、应用型专利，以及技术的商业转化能力全球领先，这种能力造就了“美国的数字经济发展是由互联网巨头和行业巨头双轮驱动的”。

基于强大的互联网技术以及在消费产业的广泛应用经验，在互联网和实体工业对接后，美国将大数据采集、分析、反馈以及智能化生活的全套数字化运用引入工业领域；充分利用数字的价值，通过先进的传感器、控制器和软件应用程序将现实世界中的人、机器、设施设备、生产线等工业生产要素互联，颠覆传统制造业的设计、生产、保障与服务方式。

在制造业，基于自20世纪50年代以来的各种技术突破，美国从20世纪80年代开始，开展了一系列制造业数字化战略与计划，图1.1列举了美国自20世纪50年代以来在制造业领域的技术突破与主要的数字化战略。

从1952年第一台三坐标硬件数控立式铣床开始，到CAD概念的提出，再到1969年DARPA开发的ARPANET网络系统上线，美国在设备、工业软件和网络上的技术突破，奠定了其工业领域数字化的坚实基础。1974年，微处理器在数控机床的应用促进了数控机床的普及应用和飞速发展，随着20世纪80年代开始逐渐兴起的CAD/CAE工具软件在制造业中的应用，美国制造业界掀起了制造业数字化的一波又一波高潮。1990年，由波音、洛·马、通用动力等著名公司发起成立的NCOSE（国家系统工程委员会，是INCOSE的前身），确立了系统工程方法在复杂装备研制中的核心地位，并开展正向设计。至此，美国在设施设备、工具软件、互联网络以及方法论四方面做好了充分的工业领域数字化准备。

美国政府于1993年实施了“先进制造技术（AMT）计划”，以提高美国制造业的竞争力。1995年美国政府实施了为期5年的“敏捷制造使能技术（TEAM）战略发展计划”，每年投资3000万美元。

美国机械工程师协会从1997 年1 月起发起关于三维模型标注标准的起草工作，2003 年7月，被美国机械工程师协会接纳为新标准 （ASME Y14.41），波音公司在787 项目中开始推广使用该项技术。从设计开始，波音公司作为上游企业，全面在合作伙伴中推行基于模型定义（MBD）技术。采用MBD 技术后，波音公司在管理和效率上取得了质的飞跃。

2004年美国政府启动了“下一代制造技术计划”（NGMTI）。NGMTI是美国军方和重要制造企业合作发展制造技术的计划，旨在加速制造技术突破性发展，以加强国防工业的基础和改善美国制造企业在全球经济竞争中的地位。

图1.1　美国制造业的数字化战略历程

2009年，时任总统奥巴马提出了“再工业化战略”，强调回归制造业，重整实体经济。2009 年12 月美国国防部和国家标准与技术研究院举办了“基于模型的企业”首脑会议和数据包（MBE/TDP）技术研讨会。基于数字模型而不是二维图纸的全生命周期管理，B52首次完成了基于MBD的数据协同。

美国政府于2011年6月正式启动了“先进制造伙伴计划”，同年12月宣布成立制造业政策办公室，并于2012年2月制定了《先进制造业国家战略计划》（NSPAM）。

2012年，联邦政府与产业界、学术界以及独立专家合作，共同创建了美国国家制造创新网络（NNMI），现称为美国制造业计划（Manufacturing USA）。2012年，美国政府建立了首个制造创新机构，即美国国家增材制造创新中心。

2014年10月，美国总统科技咨询委在《加速美国先进制造》的报告中建议政府在先进制造促进工作上要整体参与并协调一致。国会在2014年12月16日也做出响应，《振兴美国制造与创新法案》成为法律，NNMI正式成为法定计划。NNMI计划将使美国重建厚实的制造能力网络。

为应对复杂多变的威胁环境，促进复杂系统设计和交付的转型，美国国防部系统工程司在2018年6月公布了数字工程（DE）战略计划，推行集成的数字化措施，建设系统数据和系统模型的权威来源，作为支持所有利益相关方生命周期活动的跨学科连续统一体，在集成度更高的虚拟工程环境中促进投资者和供应商之间的合作。

美国在信息基础设施建设、消费服务领域的数字化应用，尤其是制造业领域的数字化推进，为我国数字经济建设提供了很多好的参考——消费/服务领域与制造业齐头并进，互联网巨头与行业巨头双轮驱动，尤其是对基础科研和产业布局更应该足够重视。