美國(guó)防部《增材制造在國(guó)防部的使用》5000.93

來源：空天防務(wù)觀察，作者陰鵬艷

2021年6月10日，美國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)辦公室發(fā)布國(guó)防部5000.93指示《增材制造在國(guó)防部的使用》，該指示作為首份面向增材制造（AM）的頂層政策文件，就增材制造在國(guó)防部的實(shí)施和應(yīng)用制定政策、明確責(zé)任并細(xì)化程序。5000.93指示是對(duì)國(guó)防部1月發(fā)布的《國(guó)防部增材制造戰(zhàn)略》的進(jìn)一步落實(shí)，將有力推進(jìn)增材制造在裝備研制、保障、戰(zhàn)備中的高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展、安全應(yīng)用和穩(wěn)定供應(yīng)，支撐應(yīng)急能力采辦和中間層采辦等程序的快速應(yīng)用與部署需求，以及以數(shù)據(jù)、模型為驅(qū)動(dòng)的數(shù)字工程轉(zhuǎn)型目標(biāo)。

5000.93指示《增材制造在國(guó)防部的使用》文件首頁(yè)（美國(guó)防部圖片）

一、指示發(fā)布背景
1、增材制造是加速創(chuàng)新和提升戰(zhàn)備水平的重要支撐技術(shù)
增材制造作為一種可以快速、按需且可定制的制造手段，能夠直接支撐美軍的后勤和作戰(zhàn)改革，短期看可快速使用以滿足戰(zhàn)備需求，長(zhǎng)期看可通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)改進(jìn)系統(tǒng)。廣泛使用增材制造給美軍帶來的預(yù)期優(yōu)勢(shì)至少包括：驅(qū)動(dòng)更具殺傷力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，提升裝備完好率，賦予作戰(zhàn)人員在戰(zhàn)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)敏捷解決問題的能力。此前，國(guó)防部牽頭成立國(guó)家增材制造創(chuàng)新機(jī)構(gòu)，并先后發(fā)布《國(guó)防部增材制造路線圖》、《增材制造標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》、《國(guó)防部增材制造戰(zhàn)略》等文件，穩(wěn)步持續(xù)地推進(jìn)增材制造的發(fā)展和使用已是美軍共識(shí)。

根據(jù)國(guó)防部推進(jìn)增材制造的途徑，當(dāng)前已處于第二階段。未來，各軍種與業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)還將制定詳細(xì)執(zhí)行計(jì)劃，并在每年列出優(yōu)先級(jí)清單，支持預(yù)算和資源的分配（美國(guó)防部圖片）

2、《國(guó)防部增材制造戰(zhàn)略》的落地實(shí)施需要政策明確規(guī)范與引導(dǎo)
2021年1月，隸屬美國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)辦公室的國(guó)防制造技術(shù)項(xiàng)目辦公室發(fā)布《國(guó)防部增材制造戰(zhàn)略》，提出 “將增材制造集成到國(guó)防部和國(guó)防工業(yè)基礎(chǔ)中、協(xié)調(diào)國(guó)防部和外部合作伙伴的增材制造活動(dòng)、推動(dòng)和促進(jìn)增材制造的敏捷應(yīng)用、提高增材制造應(yīng)用熟練程度、加強(qiáng)增材制造工作流的安全性”五項(xiàng)戰(zhàn)略目標(biāo)，旨在促進(jìn)建立更敏捷、適應(yīng)性更強(qiáng)和更一致的國(guó)防供應(yīng)基礎(chǔ)，使增材制造廣泛應(yīng)用于武器系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)可靠性和作戰(zhàn)能力。目標(biāo)已明，關(guān)鍵聚焦領(lǐng)域與工作流程的建立還需出臺(tái)政策進(jìn)行規(guī)范引導(dǎo)，以細(xì)化需求方與責(zé)任方的職責(zé)與義務(wù)，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)框架和協(xié)作機(jī)制。

2021年1月，《國(guó)防部增材制造戰(zhàn)略》提出五項(xiàng)戰(zhàn)略目標(biāo)（美國(guó)防部圖片）

3、國(guó)防采辦改革與數(shù)字工程轉(zhuǎn)型要求實(shí)現(xiàn)快速、數(shù)字制造
為落實(shí)大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略和新興技術(shù)快速發(fā)展的需要，美國(guó)防部在2018年提出數(shù)字工程戰(zhàn)略，大力推進(jìn)以數(shù)據(jù)和模型為核心謀事做事的轉(zhuǎn)型；2019年底以來，國(guó)防部對(duì)采辦政策進(jìn)行了重大改革，建立了應(yīng)急能力采辦和中間層采辦程序（采辦周期為2-5年），凸顯出靈活、快捷、安全的采辦理念。增材制造作為新興的數(shù)字制造手段，是滿足數(shù)字、快速采辦需求的重要途徑，發(fā)布專項(xiàng)政策來推進(jìn)建立安全、規(guī)范的采辦流程，管理并維護(hù)核心數(shù)據(jù)源十分必要。

美國(guó)防部意在結(jié)合先進(jìn)技術(shù)和數(shù)據(jù)交換共享等核心能力實(shí)現(xiàn)數(shù)字賦能的未來（美國(guó)防部圖片）

二、主要內(nèi)容與職責(zé)

1、國(guó)防部政策
通過5000.93指示，美國(guó)防部旨在：
——推進(jìn)增材制造的應(yīng)用來支持聯(lián)合部隊(duì)司令官和作戰(zhàn)指揮官的戰(zhàn)區(qū)需求、變革維修模式和供應(yīng)鏈、增強(qiáng)后勤彈性、提升各軍種的自主保障和戰(zhàn)備能力；
——應(yīng)用增材制造提升國(guó)防工業(yè)基礎(chǔ)，提高武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)及持續(xù)保障能力；
——確保增材制造計(jì)劃、項(xiàng)目和需求具備充分的資源；
——開展教育、培訓(xùn)及認(rèn)證國(guó)防部增材制造人才隊(duì)伍；
——確保國(guó)防部網(wǎng)絡(luò)-物理基礎(chǔ)設(shè)施和流程的安全性，支持增材制造在武器系統(tǒng)壽命周期中的使用；
——開發(fā)并使用有益于武器系統(tǒng)作戰(zhàn)或保障能力的增材制造技術(shù)；
——通過增材制造社區(qū)開展合作并分享最佳實(shí)踐；
——保護(hù)國(guó)防部在增材制造技術(shù)開發(fā)方面的投資，避免技術(shù)外泄。

2、主要職責(zé)分配
針對(duì)以上主要事項(xiàng)與目標(biāo)，5000.93指示明確了國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)、國(guó)防部首席信息官、國(guó)防部采辦與保障副部長(zhǎng)、國(guó)防后勤局以及參聯(lián)會(huì)主席等各增材制造需求方或程序?qū)嵤┴P(guān)方的職責(zé)。其中：

國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)（USD(R&E)）總體負(fù)責(zé)國(guó)防部增材制造應(yīng)用政策的維護(hù)，以及合作交流、供應(yīng)鏈集成、教育培訓(xùn)、認(rèn)證鑒定、標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)編制等具體工作的協(xié)調(diào)與監(jiān)管，并將增材制造納入數(shù)字工程相關(guān)政策和指南。此外，國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)要確保在武器系統(tǒng)采辦的設(shè)計(jì)和工程階段充分考慮增材制造的各種能力和流程，并充分記錄增材制造生產(chǎn)的各種零件，為保障工作提供支持。國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)還需要組織并指定增材制造聯(lián)合工作組 (JAMWG)主席，以在國(guó)防部的聯(lián)合監(jiān)督下開展協(xié)作，分享最佳實(shí)踐方法。特別地，國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)、各軍事部門和國(guó)防后勤局 (DLA) 需要共同定義一個(gè)通用的國(guó)防部增材制造數(shù)據(jù)框架，包括增材制造數(shù)據(jù)管理最佳實(shí)踐方法，以便在整個(gè)國(guó)防部?jī)?nèi)部安全地共享增材制造數(shù)據(jù)。

國(guó)防部采辦與保障副部長(zhǎng)（USD(A&S)）牽頭負(fù)責(zé)整個(gè)采辦和保障組織體增材制造的協(xié)作工作，包括更新和維護(hù)相關(guān)政策；酌情推動(dòng)使用增材制造來滿足武器系統(tǒng)性能和保障要求；為特定的增材制造數(shù)據(jù)類別建立并維護(hù)包含商定價(jià)格和相關(guān)權(quán)限許可的數(shù)據(jù)庫(kù)；將增材制造納入知識(shí)產(chǎn)權(quán)政策和指南；評(píng)估國(guó)內(nèi)增材制造設(shè)備和材料的工業(yè)制造能力，以打造一條能力強(qiáng)大且具有彈性的增材制造供應(yīng)鏈；指導(dǎo)國(guó)防采辦大學(xué)開展相關(guān)培訓(xùn)等。

國(guó)防后勤局局長(zhǎng)負(fù)責(zé)將增材制造納入供應(yīng)鏈，確保供應(yīng)商生成的增材制造數(shù)據(jù)由國(guó)防后勤局提供給適當(dāng)?shù)膰?guó)防部下屬組織；開發(fā)、維護(hù)和管理聯(lián)合增材制造模型交換（JAMMEX）系統(tǒng)門戶網(wǎng)站，用于共享經(jīng)批準(zhǔn)的增材制造數(shù)據(jù)集和其他安全、可互操作的數(shù)據(jù)管理能力；牽頭制定通用數(shù)據(jù)要求和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)流程和指南；識(shí)別最佳實(shí)踐方法并根據(jù)需要修改系統(tǒng)和流程，將增材制造能力與供應(yīng)鏈信息技術(shù)架構(gòu)、業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)和流程集成。

國(guó)防部首席信息官（CIO）負(fù)責(zé)制定各種網(wǎng)絡(luò)安全要求和標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布國(guó)防部“全球信息網(wǎng)格的通用集成信息計(jì)算和通信環(huán)境”指南，以在必要時(shí)為增材制造技術(shù)的實(shí)施提供支持。

國(guó)防部具有相關(guān)需求的部局負(fù)責(zé)制定和審查機(jī)構(gòu)層級(jí)的持續(xù)保障計(jì)劃；建立和維護(hù)必要的數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)物理和整體網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施；指導(dǎo)如何使用增材制造數(shù)據(jù)框架；推動(dòng)增材制造能力與企業(yè)架構(gòu)和業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)和流程的集成；協(xié)助定義有關(guān)增材制造實(shí)施進(jìn)度和結(jié)果的各項(xiàng)通用指標(biāo)，按需跟蹤和報(bào)告有關(guān)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。
參謀長(zhǎng)聯(lián)席會(huì)議主席負(fù)責(zé)與國(guó)防部長(zhǎng)辦公廳合作推進(jìn)聯(lián)合部隊(duì)的增材制造技術(shù)和創(chuàng)新；與軍種采辦負(fù)責(zé)人合作，確定與聯(lián)合項(xiàng)目相關(guān)的壽命周期保障計(jì)劃中增材制造的適用性；支持在作戰(zhàn)司令部（CCMD）內(nèi)部執(zhí)行各種戰(zhàn)區(qū)保障計(jì)劃，促進(jìn)增材制造在作戰(zhàn)行動(dòng)中的使用。

三、程序與指導(dǎo)
圍繞增材制造推廣使用中涉及的采辦、研究與工程、供應(yīng)鏈、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)與設(shè)備安全、規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn)、培訓(xùn)與教育以及合作等主要流程與要素，5000.93指示制定了相應(yīng)的程序與指南，系統(tǒng)地指導(dǎo)各相關(guān)責(zé)任部門領(lǐng)導(dǎo)推進(jìn)面向增材制造的設(shè)計(jì)、合同要求、數(shù)據(jù)管理框架、材料與工藝研究、質(zhì)量鑒定與認(rèn)證、增材制造供應(yīng)鏈集成、跨域模型交換、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、標(biāo)準(zhǔn)制定、知識(shí)體系構(gòu)建等工作。

1、采辦中的增材制造
增材制造應(yīng)被納入采辦過程，并充分考慮增材制造可能對(duì)武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響，以及合同或協(xié)議如何解決維修和持續(xù)保障期間增材制造零件和數(shù)據(jù)的可用性問題；確保合同包含并明確規(guī)定足以實(shí)現(xiàn)增材制造的數(shù)據(jù)要求，酌情包括一份增材制造數(shù)據(jù)管理計(jì)劃；確保合同條款詳細(xì)說明了需要標(biāo)識(shí)的零件，這些零件在材料清單、構(gòu)型管理文檔和其他相關(guān)增材制造數(shù)據(jù)中明確使用增材制造進(jìn)行生產(chǎn)，或者可能使用增材制造進(jìn)行生產(chǎn)；確保增材制造數(shù)據(jù)要求包括測(cè)試要求和驗(yàn)收或拒收標(biāo)準(zhǔn)；僅獲取必要的增材制造數(shù)據(jù)和相關(guān)許可權(quán)來滿足機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)需求。

2、研究與工程
開展材料和工藝特性研究，提高增材制造工藝和零件質(zhì)量的可靠性，加快鑒定和認(rèn)證過程；對(duì)增材制造采取國(guó)防部通用的風(fēng)險(xiǎn)定義，并制定政策來定義使用增材制造零件所需的鑒定、認(rèn)證、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和批準(zhǔn)權(quán)限級(jí)別；使增材制造的鑒定程序和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與各項(xiàng)通用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和實(shí)踐方法保持一致。

3、在供應(yīng)鏈中集成增材制造

使用經(jīng)批準(zhǔn)的增材制造零件來源，以完善供應(yīng)鏈流程和程序，滿足裝備戰(zhàn)備需求；充分利用現(xiàn)有的增材制造能力，并根據(jù)需求的緊迫性制定支持快速生產(chǎn)增材制造零件的流程和程序；監(jiān)控增材制造供應(yīng)商的實(shí)施、使用、績(jī)效和效能；向國(guó)防后勤局和適當(dāng)?shù)膰?guó)防部供應(yīng)組織提供增材制造零件數(shù)據(jù)和增材制造需求信息，并在必要時(shí)通過國(guó)防后勤局在國(guó)防部?jī)?nèi)共享；制定通用的增材制造數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和要求以及增材制造零件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；記錄并維護(hù)一份已成功交付增材制造零件和增材制造原材料的來源清單；定義有關(guān)增材制造實(shí)施進(jìn)度和結(jié)果的通用指標(biāo)，并根據(jù)需要嵌入各個(gè)流程來跟蹤和報(bào)告增材制造的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

2021年2月，ExOne公司獲得美國(guó)國(guó)防部合同，用于開發(fā)可部署在集裝箱內(nèi)的完全可操作、獨(dú)立的3D打印工廠，集裝箱工廠可通過陸�；蚩者\(yùn)直接部署在現(xiàn)場(chǎng)，用于制造支持戰(zhàn)區(qū)、災(zāi)難救援或其他遠(yuǎn)程操作的部件（ExOne公司圖片）

4、數(shù)據(jù)管理
確保增材制造活動(dòng)符合有關(guān)數(shù)據(jù)訪問和技術(shù)數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)軟件和其他知識(shí)產(chǎn)權(quán)的所有法律、法規(guī)、政策和相關(guān)合同條款要求；充分利用國(guó)防部核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的資源；使用與國(guó)防部數(shù)字工程戰(zhàn)略和實(shí)施計(jì)劃一致的某種基于模型的工程制造工具集；開發(fā)、使用和支持聯(lián)合增材制造模型交換（JAMMEX）系統(tǒng)和其他安全、可互操作的數(shù)據(jù)管理能力，并將基于通用數(shù)據(jù)框架的相關(guān)數(shù)據(jù)連接到每個(gè)組織內(nèi)部的權(quán)威數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)和系統(tǒng)。

5、數(shù)據(jù)與設(shè)備安全
提供安全可靠、可互操作的數(shù)字化商業(yè)信息和數(shù)據(jù)系統(tǒng)，包括但不限于聯(lián)合增材制造模型交換（JAMMEX）系統(tǒng)；根據(jù)需要對(duì)增材制造數(shù)據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)安全流程和政策進(jìn)行更改，并定期開展基于任務(wù)的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

6、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)
在最大程度上使用與增材制造相關(guān)的非美國(guó)政府規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；如果缺少現(xiàn)有的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，可通過非美國(guó)政府的標(biāo)準(zhǔn)組織來制定此類規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。

7、培訓(xùn)與教育
為國(guó)防部使用增材制造或承擔(dān)增材制造相關(guān)職責(zé)的適當(dāng)勞動(dòng)力提供培訓(xùn)和認(rèn)證，包括管理人員、工程設(shè)計(jì)人員、設(shè)計(jì)人員、操作人員、維修人員和采辦專業(yè)人員；創(chuàng)造各種研究和教育機(jī)會(huì)，提高增材制造社區(qū)的技術(shù)水平和技能。

8、協(xié)作
通過增材制造聯(lián)合工作組（JAMWG）和聯(lián)合國(guó)防制造委員會(huì)（JDMC）積極開展協(xié)作，共享增材制造的最佳實(shí)踐方法。

聯(lián)合國(guó)防制造委員會(huì)（JDMC）、增材制造聯(lián)合工作組（JAMWG）與細(xì)分領(lǐng)域的組織關(guān)系和成果物（美國(guó)防部圖片）

四、結(jié)束語(yǔ)
增材制造作為能夠顛覆研制、生產(chǎn)和保障模式的前沿技術(shù)，受到了美國(guó)防部的長(zhǎng)期重視。5000.93指示的發(fā)布標(biāo)志著國(guó)防部對(duì)增材制造的規(guī)劃布局已經(jīng)從技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)探索階段、形成戰(zhàn)略共識(shí)階段進(jìn)入到政策落實(shí)與執(zhí)行階段。

1、“同文共軌”-通用數(shù)據(jù)框架與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是增材制造向供應(yīng)鏈集成的關(guān)鍵
5000.93指示強(qiáng)調(diào)由國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)牽頭與各軍事部門和國(guó)防后勤局共同定義一個(gè)通用的國(guó)防部增材制造數(shù)據(jù)框架，并推動(dòng)建立一致的增材制造鑒定、認(rèn)證和風(fēng)險(xiǎn)管理方法。此外，國(guó)防后勤局將基于數(shù)據(jù)框架開發(fā)聯(lián)合增材制造模型交換（JAMMEX）系統(tǒng)，使國(guó)防部各實(shí)體安全地訪問和共享經(jīng)批準(zhǔn)的增材制造數(shù)據(jù)集和其他安全、可互操作的數(shù)據(jù)�？苫ゲ僮鞯臄�(shù)據(jù)管理能力將有助于國(guó)防部實(shí)體使用通用數(shù)據(jù)管理最佳實(shí)踐方法和構(gòu)型控制，根據(jù)需要安全地訪問和共享、購(gòu)買或許可使用增材制造數(shù)據(jù)，支持打造能力強(qiáng)大且具有彈性的增材制造供應(yīng)鏈。

2、“通功易事”-國(guó)防部各部局分工明確、協(xié)作共享，齊推增材制造使用
5000.93指示明確了國(guó)防部使用和發(fā)展增材制造的各項(xiàng)職責(zé)，研究與工程、采辦與保障、數(shù)據(jù)收集共享、信息安全等事項(xiàng)均有明確分配；協(xié)作機(jī)制方面，指示強(qiáng)調(diào)由國(guó)防部研究與工程副部長(zhǎng)牽頭組建增材制造聯(lián)合工作組(JAMWG)作為國(guó)防部的聯(lián)合增材制造論壇，并要求采辦與保障副部長(zhǎng)與國(guó)防后勤局、提出增材制造需求的各軍事部門、國(guó)防部各直屬局和國(guó)防部外勤機(jī)構(gòu)相關(guān)負(fù)責(zé)人參與，以在國(guó)防部的聯(lián)合監(jiān)督下開展協(xié)作，分享最佳實(shí)踐方法。國(guó)防部?jī)?nèi)相關(guān)部門各司其職同時(shí)協(xié)調(diào)配合，為聯(lián)合推進(jìn)增材制造的發(fā)展使用提供了有力保障。

3、“相輔相成”-天生的數(shù)字制造技術(shù)已成為數(shù)字工程轉(zhuǎn)型的重要抓手
5000.93指示要求將增材制造納入數(shù)字工程政策和指南，使用與國(guó)防部數(shù)字工程戰(zhàn)略和機(jī)構(gòu)層數(shù)字工程實(shí)施計(jì)劃一致的某種基于模型的工程制造工具集，并將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入權(quán)威數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。不同于傳統(tǒng)制造方法，增材制造是天生的由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型、進(jìn)而驅(qū)動(dòng)制造的數(shù)字制造手段，這一優(yōu)勢(shì)契合了國(guó)防部建立權(quán)威數(shù)據(jù)源并以數(shù)據(jù)模型驅(qū)動(dòng)決策的數(shù)字工程轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，更易融入數(shù)字采辦流程中；反之，數(shù)字工程轉(zhuǎn)型建立的工具和數(shù)字線索方法也能為增材制造的使用賦能。5000.93指示順應(yīng)了國(guó)防部采辦改革中對(duì)靈活、快捷采辦的需求，并與數(shù)字工程戰(zhàn)略聯(lián)動(dòng)實(shí)施，將持續(xù)加速增材制造向裝備現(xiàn)代化治理中轉(zhuǎn)化與集成，支撐建立更敏捷、適應(yīng)性更強(qiáng)的國(guó)防工業(yè)基礎(chǔ)。

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