一、前言

美國目前仍然是先進技術的領導者，然而，美國部分高科技製造業的生產和就業在21世紀急劇下降。美國白宮科技政策辦公室(Office of Science and Technology Policy, OSTP)發布一份國會授權的戰略報告，旨為美國在先進製造產業的領導地位提出目標與願景。美國將推動「清潔/永續製造實現脫碳」、「加速微電子元件和半導體製造之創新」、「實施先進製造，支持生物經濟」、「開發創新材料和加工技術」、「引領智慧製造之未來」、「擴大和豐富先進製造業人才庫」、「發展並規模化推廣先進製造業教育培訓」、「加強雇主與教育機構之間的聯繫」、「強化供應鏈間之網絡」、「致力降低供應鏈漏洞」，以及「加強並振興先進製造業之生態系統」等11項戰略目標，致力達成「開發和實施先進製造技術」、「發展先進製造業勞動力」，以及「強化製造業供應鏈韌性」等三大關鍵目標；以成就發展經濟成長、創造就業機會、增強環境永續性、解決氣候變遷、強化供應鏈、確保國家安全和改善醫療保健之願景。

二、開發和實施先進製造技術

美國目前面臨自動化、數據科學、人工智慧、機器學習、生物技術和材料科學等技術之進展，以及淨零經濟¹ 、醫療保健和國家安全等迫在眉睫的技術挑戰。因此，美國必須透過快速開發和實施創新製造技術，加以運用並確保其技術領先地位。其確立的戰略目標如下所述：

(一)確保清潔能源和永續製造以實現脫碳
1.製造過程的脫碳：開發先進的製造技術，使工業程序電氣化；在製造過程中使用低碳原料和能源，避免直接溫室氣體(Direct Greenhouse Gas)² 排放新化學物質；捕獲和儲存工業二氧化碳，並創造碳密集產品(GHG-intensive Industrial Product)的替代品。將電氣化和高效技術整合到製程中；以更低的能源和碳足跡創造先進材料和製程的透明度(Transparency) ³。
2.清潔能源製造技術：改善清潔發電和儲存材料、製程和產品設計，並透過零排放交通、建築和產業，實現脫碳經濟。藉由開發先進的導電材料、加工技術和設備，以實現更高效率的電力轉換和傳輸。運用安全可靠的新興材料製造具有高能量密度的先進電池，並用於高/低電壓用途。
3.永續製造和回收：從廢棄物中分離出有價值的材料，研發永續材料設計和製造、回收和循環的技術；並改善評估產品生命週期的數據和方法。

(二)加速微電子元件和半導體製造
1.半導體和電子產品的奈米製造：將奈米技術投入積體光學(Integrated Photonics)、3D列印和印刷電子、先進感測器以及混合電子等元件、裝置的製造；並透過物理、化學、生物等技術開發，精確地合成或生產特定的分子結構產品。
2.半導體材料、設計和製造：開發先進的製造能力，創造和測試新設備、材料和架構；國內企業提供設計工具和微電子元件代工廠，大學提供基礎知識和勞動力，透過產學合作，為微電子元件設備和零組件的製造提供高效率且永續的生產模式。
3.半導體封裝和異質設計(Heterogeneous Design)：為具有更高密度、產量和韌性的先進封裝技術引入新材料、工具、設計、製程、組裝和測試。加強研發和原型設計，以提高產能和可靠性，並針對異質封裝整合(Heterogeneous Packaging Integration)技術的研發建置國家級的設施。

(三)投入生物經濟⁴ 的先進製造
1.生物製造：投入先進生物製造的研究，包括基因和蛋白質工程生產工具、多細胞系統工程、生物模型和生物加工等技術；促進多體學(Multi-Omics)和生物測量學(Bio-metrology)在生物製造預測與分析工具方面的進展；提升原料、技術和製造等整備(Readiness)水準的分析工具；並且確保實施保障措施，確保相關產品的使用目的是良善且道德的。
2.農業和食品加工：推動先進基因定序(Advanced Genome Sequencing)、生物資訊科學、功能表現型(Functional Phenotypes)的預測建模、控制系統整合以及食品、飼料、燃料和纖維製造中的人機協作(the Teaming of Humans and Machines)研究；並開發永續能源的低成本水處理技術，包括廢水和特殊水源之回收系統。
3.生物質(Biomass)加工和轉化：開發生物質加工方法、製程和技術，將美國10億噸可供永續生產的生物質加以利用，轉化為製造原料。建立先進生物反應途徑分析(Biological process analysis)、基因和蛋白質工程預測模型，以供生物質原料的前端處理、加工和解構。投入先進生物廢棄物的厭氧處理，以生產沼氣、可再生天然氣、肥料、植物養分、土壤改良物質(Soil Amendment)、生物炭、工程碳、動物墊料(Animal Bedding material)、表面活性劑(Surfactant)、聚合物、清潔生物能源和電力。
4.藥品和保健品：提升連續製造、線上監控、整合AI輔助系統和新型細胞培養技術，並優先發展減法(Subtractive)/積層(Additive)加工與生物基製造，以創造出符合病患個殊性(Patient-specific)的醫療產品、設備，以及生物驅動(Biologically-driven)的藥物傳遞系統。

(四)發展創新材料和加工技術
1.高效材料設計和加工：透過整合物理運算、數據驅動和機器學習工具提升材料設計和加工能力。加速高效材料的測試、認證與產程驗證，以簡化進入市場的過程；並針對材料的特性和性能發展預測能力，以因應嚴峻的外在環境。
2.積層製造：優化積層製造流程架構，例如以新的感測器提高監控產程的能力。開發機器學習演算法，分析大量、安全且可相互操作(Interoperable)的資料串流(Data Stream)，實現回饋控制(Feedback Control)，並整合積層製造技術與智慧製造平臺。
3.關鍵材料：尋找並整合替代材料及相關技術，以降低或替代關鍵材料的使用。開發先進的分離處理與回收再製造的設計方法，以分離關鍵材料並回收再利用。
4.太空製造：在微重力(Microgravity)環境中開發新的積層製造程序，以創造替換零件和太空基礎設施；並整合機器人技術與太空積層製造程序，以進行深度太空探索。

(五)領導智慧製造的未來
1.數位化製造：在製造產業中應用先進的感測、控制技術和機器學習，透過數位孿生(Digital Twin)達到先進智慧製造，並發展數據相容標準，以無縫(Seamless)整合智慧製造。
2.製造業中的人工智慧：優先考慮機器學習、數據存取、機密性、加密和風險評估方面的研發，以實現人工智慧在製造業中的應用，例如開發最佳實踐、標準和軟體工具，以擴展新的商業模式，將生產數據貨幣化(Monetize Production Data) ⁵。
3.以人為本的技術採用：促進新技術和標準的開發，透過安全高效的人機互動，擴增並強化人類能力，以擴大人與機器之間的協作工作。
4.製造業中的網路安全：開發網路安全的標準、工具和測試平台，在智慧製造系統實施網路安全指南，將中小型製造商的資本設備更換為能確保網路安全的生產設備。

三、強化製造業供應鏈之韌性

美國《供應鏈行政命令》(Executive Order on America's Supply Chains)指示聯邦機構應採取具體步驟來提高供應鏈的韌性。供應鏈韌性可透過相互依存的系統減輕面臨衝擊和壓力時的風險，包括地緣政治衝突、網路攻擊、能源中斷、金融危機、自然災害和流行疾病等。其確立的戰略目標如下所述：

(一)加強供應鏈的互相連結
1.促進供應鏈內的合作：促進公私協作夥伴關係，供應鏈參與者之間建立信任和透明度，以改善製造供應鏈中的技術和增進環境減排。
2.供應鏈數位化轉型的創新：致力於實踐關鍵領域數位供應鏈之願景(例如數位線程或數位孿生)，無論是從原物料到報廢品循環再利用，或是允許公私部門皆能運用並分析垂直及水平供應鏈。

(二)致力減少製造業供應鏈漏洞
1.追蹤供應鏈的訊息和產品：培養普遍意識、整合數據共享、報告和標準化網路安全，以識別和快速降低風險，並開發工具和實踐，有助於供應鏈合作夥伴(包括美國聯邦政府)標記漏洞並改善網路安全措施。
2.提高供應鏈的能見度：運用供應鏈策略藍圖、開發並制定數位工具及其標準，在提高供應鏈能見度的同時也保護其隱私，尤其是能源生產、半導體、運輸或氣候，和健康安全相關的重要企業和產業。運用AI智慧系統和經濟分析監測中的關鍵節點(Node)，在供應鏈面臨衝擊和壓力時可以發出預警。
3.改善供應鏈風險管理：持續精進環境決策的預測能力，進而改善供應鏈外部因素的風險管理，以確保在出現流行疾病或事件時，能保持敏捷性。針對風險事件進行供應鏈壓力測試，並進一步開發有助於企業衡量、評估和提升供應鏈韌性之技術。
4.激發供應鏈敏捷性：開發技術，當供應鏈面臨衝擊和壓力時，能夠迅速提升產能並縮短交貨時間；同時建立先進製程和勞動力培訓的最佳方案，以促進領航企業(Lead Firm)和供應商之間的合作。

(三)強化並振興先進製造生態系統
1.推動新商業模式的形成和成長：為新製造業務的形成和成長提供關鍵計畫，包括創業培訓、提供科學家和工程師的指導，以及長期追蹤產業的成長和影響。
2.支持中小型製造商：協助和激勵中小型製造商採用先進的製造技術，提升技能培訓，並確保中小型製造商受到美國聯邦政府計劃和機構的支持，促使其對先進製造業的理解和承諾。
3.協助技術轉移：在各機構與聯邦技術轉移相關政策團體間進行協調，確保適合的技術能成功地從實驗室轉移到市場。優先資助量測科學(Measurement Science)和標準訂定相關之研究，以促進從研發端到製造端的技術轉移能夠持續不斷。
4.建立並強化區域製造網絡：建立區域合作，加強技術和勞動力發展之間的聯繫，以促進區域經濟發展。戰略性地協助跨部門的技術和專業知識合作，以維持和發展區域製造網絡。
5.改善公私協力夥伴關係：支持現有和新的公私協作夥伴關係，以開發先進製造技術，同時進行人力培訓。並且持續利用聯邦召集權(Federal Convening Powers)確保相關各方(特別是中小型製造商和小型社區)充分參與。

除上述幾點之外，尚有針對發展先進製造業勞動力之關鍵目標，其戰略目標分別為擴大多元化先進製造人才庫、擴大推廣先進製造教育和培訓(CTE)、加強雇主與教育機構之間的連結。

四、小結

美國先進製造產業以創新技術改良產品設計、製程，並強化供應鏈韌性，以期有效提高產業績效，使美國不畏地緣政治、網路攻擊、能源中斷、金融危機、自然災害和流行疾病等風險，持續獨佔先進製造技術之鰲頭。我國無論硬體設備製造或是資通軟體與技術皆具有優勢，若能持續精進，有朝一日亦能在先進製造產業中占一席之地。

註：
1.該報告原文為經濟領域的脫碳(economy-wide decarbonization)，實則指淨零經濟(Net Zero Economy)，面對未來的經濟逆風和能源價格挑戰，國家和企業必須致力將脫碳置於其經濟未來的核心。
2.直接溫室氣體排放：包含固定燃燒源(固定式設備之燃料燃燒)、製程排放源(自身所擁有或控制)、移動燃燒源(控制權下的交通運輸設備之燃料燃燒，如汽車、卡車、 火車、飛機及船舶運輸)、逸散性溫室氣體排放源(有意及無意的排放)。
3. 碳足跡透明化能協助企業檢視並調整其產品碳排放量，消費者亦可依碳足跡標籤，選擇對環境負擔低的產品。
4.「生物經濟」是以生命科學和生物技術之研究發展與應用為基礎，建立在健康、農業、工業等相關領域之上，主要策略在於促進各產業與技術應用的跨域整合。
5.數據貨幣化是一種利用企業自身的數據獲取經濟利益的商業模式。