聚焦“五大工程” 建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)

首先談第一個(gè)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)2008年金融危機(jī)后，世界各國(guó)特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都一致公認(rèn)，要發(fā)展實(shí)體經(jīng)濟(jì)，特別是制造業(yè)。制造業(yè)對(duì)國(guó)家的繁榮昌盛、人民幸福至關(guān)重要。

美國(guó)在2011年宣布啟動(dòng)了“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃（AMP）”，呼吁政府、高校及企業(yè)之間加強(qiáng)合作，強(qiáng)化美國(guó)在制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位。到2013年，美國(guó)進(jìn)一步就如何實(shí)施AMP，發(fā)布建立國(guó)家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)由一批制造創(chuàng)新研究院組成，目前已經(jīng)建立了14個(gè)創(chuàng)新研究院。為了更加確切地解讀美國(guó)的創(chuàng)新戰(zhàn)略，2016年正式命名為“制造業(yè)-美國(guó)”，英文是“Manufacturing USA”。

美國(guó)建成的14個(gè)創(chuàng)新研究院，有4個(gè)是聚焦在智能制造，即增材制造、智能制造、DMDII（數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造）及機(jī)器人創(chuàng)新研究院。我想說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題，就是美國(guó)對(duì)智能制造十分重視，他們要保持領(lǐng)先地位。但是除了智能制造以外，材料和工藝也不可或缺。所以也有三個(gè)關(guān)于材料方面的創(chuàng)新研究院，輕量化材料、復(fù)合材料、及纖維材料等。因此，在聚焦智能制造的同時(shí)，對(duì)材料及工藝方面仍然要給予足夠的重視。

美國(guó)的創(chuàng)新研究院的另一特點(diǎn)值得我們借鑒。研究院組成的創(chuàng)新聯(lián)盟60%是企業(yè)，企業(yè)中60%是中小企業(yè)。美國(guó)的制造創(chuàng)新研究院是為企業(yè)服務(wù)的，它比較廣泛地受到了美國(guó)中小企業(yè)的歡迎。

同時(shí)，為了充分利用美國(guó)的企業(yè)、高校院所的資源，建立的研究院和聯(lián)盟，不是另起爐灶，而是組成網(wǎng)絡(luò)，互通信息，儀器設(shè)備可以共享使用。同時(shí)，14個(gè)研究院全部形成了網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)有近1200個(gè)單位參加。

最近，美國(guó)智能制造創(chuàng)新研究院提出了一個(gè)新的口號(hào)，“Better than the Last”。它是說(shuō)經(jīng)過(guò)了大數(shù)據(jù)，人工智能，產(chǎn)品可以不斷完善、做得更好。這些反映了世界各國(guó)都將智能制造和數(shù)字化轉(zhuǎn)變作為主要的發(fā)展方式。

關(guān)于中國(guó)制造，我強(qiáng)調(diào)三點(diǎn)，第一，中國(guó)已是世界制造大國(guó)。第二，取得舉世矚目成就。第三，總體上，我們還是大而不強(qiáng)。這三句話比較準(zhǔn)確地概括中國(guó)制造的現(xiàn)狀。

1999年，世界制造業(yè)增加值美國(guó)第一、日本第二、德國(guó)第三、中國(guó)第四。但是經(jīng)過(guò)十幾年的努力到了2013年，中國(guó)是第一，制造業(yè)增加值在全世界約占24%。美國(guó)為第二占16%。

目前，我國(guó)的創(chuàng)新能力薄弱，缺少關(guān)鍵核心及共性技術(shù)，資源與環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)峻。每年世界銀行公布“創(chuàng)新能力指數(shù)（GII）”，我國(guó)今年是第17位。

關(guān)于“制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略”，我強(qiáng)調(diào)有三個(gè)特點(diǎn)：第一，“制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略”結(jié)合我國(guó)國(guó)情，我們沒(méi)有照搬德國(guó)的工業(yè)4.0，也沒(méi)有照抄美國(guó)的Manufacturing USA。第二，“制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略”要面向新的科技與產(chǎn)業(yè)革命，如人工智能、大數(shù)據(jù)等等，我們也要面向未來(lái)、跨步前進(jìn)。第三，“制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略”的形成過(guò)程，我們也學(xué)習(xí)了世界各國(guó)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)，需要聚焦五大工程。第一是創(chuàng)新體系工程，第二是工業(yè)強(qiáng)基工程，第三是智能制造工程，第四是綠色制造工程，第五是高端裝備工程。其中主攻方向是智能制造。

五大工程相互依賴、相互支持。我們突出主攻方向智能制造，但不是獨(dú)科前進(jìn)，不是孤軍奮戰(zhàn)。需要工業(yè)強(qiáng)基工程等支持，我們基礎(chǔ)材料不過(guò)關(guān)、基礎(chǔ)工藝不過(guò)關(guān)，談不上智能制造?；ヂ?lián)網(wǎng)也好、智能制造也好、無(wú)人駕駛汽車也好，要不要有傳感器？我們高端傳感器全部進(jìn)口，傳感器不過(guò)關(guān)，不可能支撐智能制造進(jìn)一步地發(fā)展。所以我們?cè)趶?qiáng)調(diào)智能制造是主攻方向的同時(shí)，千萬(wàn)不要忘記，還要大大加強(qiáng)“工業(yè)強(qiáng)基工程”。

如何發(fā)展智能制造？首先是全面推進(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造?，F(xiàn)在工業(yè)4.0炒得很熱，但是不少企業(yè)還處在2.0階段。我們要選擇一批有條件的、已經(jīng)是3.0的企業(yè)做示范試點(diǎn)，而對(duì)大多數(shù)企業(yè)而言，應(yīng)該先制定一個(gè)路線圖，根據(jù)路線圖進(jìn)行發(fā)展。

我們國(guó)家公布的《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016—2020）》將感知、建模與仿真、控制作為關(guān)鍵共性技術(shù)。

什么是感知？就是傳感器，現(xiàn)在大數(shù)據(jù)講得很多，沒(méi)有傳感器談不上數(shù)據(jù)。第二數(shù)據(jù)要成為知識(shí)，需要分析工具，就是建模與仿真。

什么是控制？增材制造及機(jī)器人。美國(guó)的智能制造創(chuàng)新研究院也將感知、控制、建模與仿真、平臺(tái)作為關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。

什么是數(shù)字孿生？數(shù)字孿生是智能制造工廠的“心臟”，就是現(xiàn)實(shí)與虛擬。德國(guó)的西門子公司，是德國(guó)目前智能制造工業(yè)4.0的領(lǐng)先者，他們特別強(qiáng)調(diào)要搞數(shù)字孿生?，F(xiàn)在可以先在虛擬世界實(shí)現(xiàn)以后，百分之百地直接在物理世界實(shí)施。

數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造是智能制造的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，而建模與仿真是它們的科學(xué)基礎(chǔ)。福特汽車公司提出從“原子到汽車”多尺度，全流程集成計(jì)算材料工程，其核心內(nèi)容也是建模與仿真技術(shù)。

采用建模與仿真技術(shù)是關(guān)鍵舉措。比如輕量化材料工藝建模與仿真，汽車的輕量化至關(guān)重要，目前國(guó)際上有數(shù)據(jù)，汽車大量使用的是鋁合金及鎂合金。例如，原來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)的底架是用鋼材，重27公斤，用了鎂合金16公斤，大大減少零件，重量也減輕。我們現(xiàn)在可以做到鋁或鎂合金鑄件不僅可以預(yù)測(cè)能不能鑄造，而且可以預(yù)測(cè)零件的組織、性能，甚至它的疲勞壽命。

最后，世界各國(guó)都將智能制造作為先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和主要研究方向。我們要加強(qiáng)發(fā)展智能制造的傳感、建模與仿真、控制、平臺(tái)等關(guān)鍵共性技術(shù)和相應(yīng)支持軟件研發(fā)。我國(guó)在數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造及建模與仿真領(lǐng)域已經(jīng)具有較好基礎(chǔ)，創(chuàng)新中心要做到以企業(yè)為主體，尤其要為中小企業(yè)服務(wù)，為中小企業(yè)提供關(guān)鍵共性技術(shù)支撐?？傊?，全面實(shí)施智能制造，任重而道遠(yuǎn)。

（本文根據(jù)世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會(huì)·院士大講堂柳百成院士演講速記整理，未經(jīng)本人審閱。）