深度解读3D打印在美国军事领域的应用(4)
AM技术能否彻底革新采办程序
通过高度简化和创新措施缩短研发周期,接受最终的风险,而换取采办速度的加快,可有助于消除为保持技术优势而越来越沉重的担忧。在采办领域的这样一种机敏性,可称为“流程机敏性”。建设流程机敏性的努力,我们在采办改革中已经看到,其目的是把科技、采办和需求进行无缝融合,以改进整体能力发展。然而,这项努力至今未见成功。美国空军最新的重点努力中包括更多的“枢轴点”,或者说对某些项目做出改变或放弃的决定,还包括加速制造样机的流程,目的是通过探索创新运作概念来推动新技术的应用。我们可以设想,由于AM技术的实际应用,未来的采办流程将精简到极致,直接将购得的3D打印机、原材料和技术文件发送到战地,在现场打印战车和其他系统。如果这种流程取得成功,可能彻底革新采办速度。
在设计新系统的同时,我们务必要意识到,我们的对手也在进行现代化,也在努力对抗我们的技术,因此,预测新生威胁并规划应对之策必须是研发过程的一部分。为规划及时插入新技术,方法之一是使用模块化结构,这种结构由能被快速更新的可分离部件组成。用AM技术生产相对简单的自主驾驶车辆和系统,成本较低而且有模块化选择,因此蕴藏着战略和战役上的机会,允许美军在高度抗衡的环境中灵敏地执行全球精确打击任务。许多这类资产都采用了模块化平台——由传感器、诱饵机、电磁干扰器、弹药等组成——可产生致命和非致命杀伤效果。这些可以消耗的诱饵机或小型无人机提供灵活性,因为它们可以从任意组合的陆、海、空、天资产部署和发射。模块化也可能吸引其他供应商提供产品,从而促进竞争,并开发多种替代方案。
虽然制定和规范任何程序的目的是把差异降到最低并允许可重复性,但有时候,程序本身变得极为复杂,致使我们迷失了最终目标。比如,我们需要审核产品合格检验和认证程序,从而确定是否能更迅速地利用AM技术制造出的部件和产品。这可能只是一小步,要根除复杂能力系统过长的开发时间(15~20年),还有很长的路要走。从“设定的和有限的”系统或组件寿命,转变到“充分适合于”某种应用和某段时间,这种概念上的转变,也将有利于技术的迅速进步。认证程序应该基于AM部件的功能性和关键性来进行,就是说,并非所有AM部件都需要经过严格的鉴定过程,我们可以为AM技术制造的许多部件设定一个能接受的风险等级,这样才能有效利用AM技术带来的机敏性。和模块化的好处相似,以AM技术制造可消耗的无人机,可快速部署战场,因此有潜力缩短开发时间并节约资金,同时敢于采用新技术。采用AM迅速现场部署技术的另一个可行场合是卫星发射,将有效减少发射成本,而发射成本是美国空军太空司令部当前面临的一个主要问题。
这里值得一提的是,一个系统在研发期间,必须与早期研发过程中的发现紧密关联,因为如果缺少与基础研究关联而获得的知识,就可能错过某些技术插入机会。然而如果了解某些相关技术的成熟程度,我们就敢于在自己的采办计划中前瞻规划定期的技术更新,及时纳入目前正在进行研发的这些技术。迄今得到的经验教训表明,美国政府需要把握对相关界面技术的技术控制和拥有权。
▲通过高度简化和创新措施缩短研发周期，接受最终的风险，而换取采办速度的加快，可有助于消除为保持技术优势而越来越沉重的担忧
AM技术与国家制造创新网络
AM技术正被纳入国防建设,与正在建立中的美国国家制造创新网络(NNMI)同步前进。NNMI计划最初由奥巴马总统在2012年提议,他在其2013财政年度预算中为此增拨了10亿美元经费。对NNMI的设想是:在2024财年之前,政府各部门要联合建立总共15个制造创新研究所,这些政府部门包括:国防部、能源部、商务部,和农业部。截至2015年,已成立8个研究所(国防部5个、能源部3个)。国防部的5个研究所是:
·俄亥俄州杨斯顿的AM研究所;
·伊利诺伊州芝加哥的数字化制造与设计创新研究所;
·密歇根州底特律的轻质和现代金属研究所;
·纽约州罗切斯特的集成光电制造研究所;
·加州圣荷西的柔性混合电子制造创新研究所。
能源部的3个研究所被统称为“清洁能源制造创新研究所”,它们是:
·北卡罗莱纳州罗利的下一代动力电子制造创新研究所;
·田纳西州诺克斯维尔的先进复合材料和结构材料制造研究所;
·加州洛杉矶的清洁能源/智能制造创新研究所。
另有7个新的研究所拟议在2016年成立(国防部1个、能源部2个、商务部2个、农业部2个),累计总投入为6.08亿美元。2016年由国防部资助的机构是马萨诸塞州剑桥市的革命性纤维与纺织制造业创新研究所。能源部力争在2016年获得2.41亿美元,以维持其现存的4个研究所,并成立2个新研究所。农业部请求得到8000万美元,用于建立两个高级生物制造和纳米纤维领域的研究所。商务部国家标准与技术研究所申请在2016年创建2个研究所,探索先前没有被选取的制造主题领域。
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