2020年度機(jī)械設(shè)計(jì)與制造學(xué)科國家自然科學(xué)基金管理工作綜述

葉 鑫 李宏偉 楊志勃 賴一楠

國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料科學(xué)部，北京，100085

0 引言

2020年，國家自然科學(xué)基金委員會(以下簡稱“自然科學(xué)基金委”)工程與材料科學(xué)部機(jī)械設(shè)計(jì)與制造學(xué)科(以下簡稱“學(xué)科”)認(rèn)真貫徹落實(shí)黨的十九屆五中全會精神，黨中央國務(wù)院關(guān)于科技創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究總體部署，習(xí)近平總書記關(guān)于基礎(chǔ)研究的重要指示批示精神和“四個(gè)面向”方針政策，積極響應(yīng)新型冠狀病毒肺炎疫情防控，根據(jù)科學(xué)基金深化改革要求，面向國家重大需求和世界科技前沿，順利完成了各項(xiàng)工作?，F(xiàn)對學(xué)科2020年度國家自然科學(xué)基金評審與資助、項(xiàng)目進(jìn)展與結(jié)題審查、科學(xué)基金改革工作、“十四五”和中長期發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略研究等工作進(jìn)行總結(jié)回顧。

1 2020年度科學(xué)基金評審與資助

1.1 評審與資助總體情況

截至2020年12月31日，學(xué)科共接收各類項(xiàng)目申請7499項(xiàng)，與2019年相比[1]，增加438項(xiàng)，增幅為6.20%。按照規(guī)定程序，經(jīng)過嚴(yán)格評審，學(xué)科共資助各類項(xiàng)目1211項(xiàng)，資助總直接費(fèi)用68 537.6萬元，主要項(xiàng)目申請及資助情況詳見表1。

1.2 三類項(xiàng)目申請、受理、評審與資助

學(xué)科2020年度共接收面上項(xiàng)目、青年科學(xué)基金項(xiàng)目和地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目(以下簡稱“三類項(xiàng)目”)申請6996項(xiàng)，占學(xué)科所有申請項(xiàng)目的93.55%，同比增長5.22%。經(jīng)初審，“三類項(xiàng)目”不予受理29項(xiàng)。經(jīng)會評專家投票，資助“三類項(xiàng)目”共計(jì)1150項(xiàng)(詳見表1)。其中面上項(xiàng)目直接費(fèi)用平均資助強(qiáng)度58.02萬元/項(xiàng)、青年科學(xué)基金項(xiàng)目直接費(fèi)用定額23.92萬元/項(xiàng)(三年期)、地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目直接費(fèi)用平均資助強(qiáng)度34.80萬元/項(xiàng)。

表1 2020年度學(xué)科主要項(xiàng)目申請及資助情況Tab.1 The main projects applied and funded at the discipline in 2020

面上項(xiàng)目和青年科學(xué)基金項(xiàng)目申請數(shù)量前10名的依托單位申請情況如圖1所示，與2019年相比，面上項(xiàng)目申請量增幅最大的是天津大學(xué)，青年科學(xué)基金項(xiàng)目增幅最大的是北京理工大學(xué)，地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目申請量排名前3的單位分別是蘭州理工大學(xué)(38項(xiàng))、南昌航空大學(xué)(32項(xiàng))、貴州大學(xué)(32項(xiàng))。

“三類項(xiàng)目”各二級代碼對應(yīng)領(lǐng)域的申請與資助情況如圖2所示。與2019年相比[1]，9個(gè)領(lǐng)域(二級代碼)的申請量有所增長，其中，5個(gè)領(lǐng)域的申請量增幅明顯(均大于20%)，機(jī)器人與機(jī)構(gòu)學(xué)(E0501)、成形制造(E0508)、機(jī)械摩擦學(xué)與表面技術(shù)(E0505)、加工制造(E0509)和機(jī)械測試?yán)碚撆c技術(shù)(E0511)分別上升了35.76%、32.59%、26.99%、25.99%和21.64%。除此之外，3個(gè)領(lǐng)域的申請量有所下降，其中機(jī)械動力學(xué)(E0503)降幅最大，為11.73%，機(jī)械仿生學(xué)與生物制造(E0507)下降了9.58%，機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)(E0504)略有下降。領(lǐng)域的資助率與2019年相比，除傳動與驅(qū)動(E0502)資助率增長0.25個(gè)百分點(diǎn)外，其他領(lǐng)域資助率均有所下降，其中機(jī)器人與機(jī)構(gòu)學(xué)(E0501)領(lǐng)域降幅最大，下降了5.19個(gè)百分點(diǎn)。

圖2 各二級代碼對應(yīng)的領(lǐng)域申請與資助情況Fig.2 Application and funding for each secondary code

(a) 面上項(xiàng)目

1.3 “共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃評審與資助

2020年度“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃包括重點(diǎn)支持項(xiàng)目和集成項(xiàng)目兩種類型。特別為應(yīng)對新型冠狀病毒感染肺炎疫情突發(fā)，瞄準(zhǔn)疫情防控中阻斷或最大程度減少病原體在人際間傳播的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在診療和護(hù)理中非接觸性無人作業(yè)，靈巧、智能化機(jī)器人的應(yīng)用方面，發(fā)布了“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃2020年度補(bǔ)充指南[2]。指南以重點(diǎn)支持項(xiàng)目形式，在①應(yīng)急問診與檢疫智能作業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)和②傳染病房護(hù)理多模式作業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)兩個(gè)研究方向，支持相關(guān)單位通過醫(yī)工交叉開展基礎(chǔ)性、前瞻性研究，為發(fā)揮機(jī)器人在重大疫情有效防控中的作用提供理論及技術(shù)支撐。

2020年度該研究計(jì)劃共受理43個(gè)依托單位的申請項(xiàng)目63項(xiàng)，其中重點(diǎn)支持項(xiàng)目61項(xiàng)、集成項(xiàng)目2項(xiàng)。經(jīng)過評審，最終資助重點(diǎn)支持項(xiàng)目5項(xiàng)，資助率8.20%，平均資助強(qiáng)度240萬元/項(xiàng)；集成項(xiàng)目2項(xiàng)，平均資助強(qiáng)度850萬元/項(xiàng)。獲批的5項(xiàng)重點(diǎn)支持項(xiàng)目中有3項(xiàng)檢疫或插管機(jī)器人方向的項(xiàng)目。

1.4 “航天先進(jìn)制造技術(shù)研究”聯(lián)合基金評審與資助

“航天先進(jìn)制造技術(shù)研究”聯(lián)合基金(以下簡稱“航天先進(jìn)制造聯(lián)合基金”)自2015年實(shí)施以來，共受理159個(gè)依托單位(190個(gè)合作單位)的578項(xiàng)申請。經(jīng)嚴(yán)格評審，共批準(zhǔn)47個(gè)依托單位(77個(gè)合作單位)的107項(xiàng)申請，包括集成項(xiàng)目9項(xiàng)、重點(diǎn)支持項(xiàng)目67項(xiàng)、培育項(xiàng)目31項(xiàng)。獲批項(xiàng)目中，航天系統(tǒng)牽頭項(xiàng)目29項(xiàng)，涉及單位17個(gè)，包括集成項(xiàng)目8項(xiàng)、重點(diǎn)支持項(xiàng)目15項(xiàng)和培育項(xiàng)目6項(xiàng)；航天系統(tǒng)參與項(xiàng)目62項(xiàng)，包括集成項(xiàng)目1項(xiàng)、重點(diǎn)支持項(xiàng)目49項(xiàng)和培育項(xiàng)目12項(xiàng)。

2020年度“航天先進(jìn)制造聯(lián)合基金”接收了20個(gè)依托單位的申請29項(xiàng)，其中，集成項(xiàng)目9項(xiàng)、重點(diǎn)支持項(xiàng)目20項(xiàng)。經(jīng)函評和會評并報(bào)請聯(lián)合基金管理委員會批準(zhǔn)，“航天先進(jìn)制造聯(lián)合基金”資助直接費(fèi)用4200萬元，其中，資助集成項(xiàng)目3項(xiàng)，平均資助強(qiáng)度873.3萬元/項(xiàng)；重點(diǎn)支持項(xiàng)目6項(xiàng)，平均資助強(qiáng)度263.3萬元/項(xiàng)。

1.5 原創(chuàng)探索計(jì)劃項(xiàng)目評審與資助

原創(chuàng)探索計(jì)劃項(xiàng)目(以下簡稱“原創(chuàng)項(xiàng)目”)旨在資助科研人員提出原創(chuàng)學(xué)術(shù)思想、開展探索性與風(fēng)險(xiǎn)性強(qiáng)的原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究工作，如提出新理論、新方法和揭示新規(guī)律等，培育或產(chǎn)出從無到有的引領(lǐng)性原創(chuàng)成果，解決科學(xué)難題、引領(lǐng)研究方向或開拓研究領(lǐng)域，為推動我國工程與材料領(lǐng)域基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展提供源頭供給。

2020年度學(xué)科共收到“原創(chuàng)項(xiàng)目”預(yù)申請9份，初篩1份，經(jīng)雙盲評審，推薦2項(xiàng)提交正式申請。經(jīng)通訊評議，清華大學(xué)林峰教授的“液浮粉末床增材制造技術(shù)研究”進(jìn)入會評答辯，并最終獲批。該項(xiàng)目針對粉床選區(qū)熔化工藝中粉末價(jià)格高、用量大、粉末污染回收浪費(fèi)大、成本高等問題，提出液浮粉末床新方法，利用低熔點(diǎn)高密度液態(tài)金屬的浮力來柔性支撐極小厚度的一層粉末層，進(jìn)行選區(qū)融化增材制造，改變了現(xiàn)有粉末床的工作模式，避免了傳統(tǒng)工藝大量粉末的浪費(fèi)，還可以對零件進(jìn)行溫度梯度、熱應(yīng)力和組織性能的調(diào)控。

2020年度工程與材料科學(xué)部獲批的原創(chuàng)項(xiàng)目資助期限均為一年，額度60～80萬元。一年探索期滿后，將組織專家對項(xiàng)目進(jìn)行評估，對后續(xù)有望獲得突破性原創(chuàng)成果的項(xiàng)目進(jìn)一步予以支持。

2 項(xiàng)目進(jìn)展、中期與結(jié)題管理工作

2.1 “三類項(xiàng)目”進(jìn)展與結(jié)題報(bào)告審核

2020年學(xué)科共接收2015—2019年度批準(zhǔn)的各類項(xiàng)目進(jìn)展報(bào)告3214份，2014—2016年度批準(zhǔn)的各類項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告1191份(含部分延期項(xiàng)目)。學(xué)科對項(xiàng)目年度進(jìn)展和結(jié)題項(xiàng)目成果進(jìn)行了認(rèn)真審核，客觀評估項(xiàng)目的研究質(zhì)量和完成度。學(xué)科遴選了結(jié)題較好的“三類項(xiàng)目”共150項(xiàng)，于2020年9月11—13日在西安舉辦的第十四屆設(shè)計(jì)與制造前沿國際會議(ICFDM 2020)[3]上進(jìn)行了成果匯報(bào)和展示，并推薦其中的48項(xiàng)在會上作了優(yōu)秀項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告；評選出10項(xiàng)國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀結(jié)題項(xiàng)目(6項(xiàng)面上項(xiàng)目、4項(xiàng)青年科學(xué)基金項(xiàng)目)，詳見表2(按項(xiàng)目類別和批準(zhǔn)號排序)。

表2 ICFDM 2020評選的優(yōu)秀結(jié)題項(xiàng)目清單Tab.2 Excellent finished projects voted in ICFDM 2020

2.2 重點(diǎn)項(xiàng)目中期與結(jié)題管理

重點(diǎn)項(xiàng)目結(jié)題審查與中期檢查學(xué)術(shù)交流會于2020年1月5—7日在北京召開。學(xué)科組織11位專家，對2014年獲批的13個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目和2個(gè)重點(diǎn)國際(地區(qū))合作研究項(xiàng)目進(jìn)行了結(jié)題審查，對2016年獲批的11個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目和2個(gè)重點(diǎn)國際(地區(qū))合作研究項(xiàng)目進(jìn)行了中期檢查，同時(shí)進(jìn)行了深入的學(xué)術(shù)交流。經(jīng)專家投票，結(jié)題項(xiàng)目均為優(yōu)秀，中期項(xiàng)目中8個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目和1個(gè)重點(diǎn)國際(地區(qū))合作研究項(xiàng)目為優(yōu)秀。

2.3 “共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃項(xiàng)目年度、中期與結(jié)題管理

“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃項(xiàng)目年度與中期檢查學(xué)術(shù)交流會于2020年7月22—23日以網(wǎng)絡(luò)會議形式召開。學(xué)科組織17位專家，對2017年獲批的12個(gè)重點(diǎn)支持項(xiàng)目進(jìn)行了中期檢查，對2016年及2018年獲批的14個(gè)重點(diǎn)支持項(xiàng)目開展了年度檢查，并進(jìn)行了深入的學(xué)術(shù)交流，同時(shí)組織12位專家對22項(xiàng)培育項(xiàng)目進(jìn)行了結(jié)題審查。經(jīng)專家投票，中期檢查的6項(xiàng)重點(diǎn)支持項(xiàng)目獲得優(yōu)秀，結(jié)題審查的5項(xiàng)培育項(xiàng)目獲得優(yōu)秀。

2.4 “航天先進(jìn)制造技術(shù)研究”聯(lián)合基金中期與結(jié)題管理

2020年10月27日學(xué)科組織航天科技集團(tuán)專家和高校專家，在北京對“航天先進(jìn)制造技術(shù)研究”聯(lián)合基金2019年度結(jié)題和中期的重點(diǎn)支持項(xiàng)目，進(jìn)行了結(jié)題審查、中期檢查與學(xué)術(shù)交流。2020年度共有15項(xiàng)結(jié)題項(xiàng)目和14項(xiàng)中期項(xiàng)目，按照研究領(lǐng)域相近原則，分為2個(gè)組進(jìn)行。與會專家對項(xiàng)目組提交的結(jié)題材料和中期材料進(jìn)行了審核，對29個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了評審。同時(shí)，項(xiàng)目參會人員也進(jìn)行了深入的學(xué)術(shù)交流。經(jīng)專家投票，遴選出了10項(xiàng)優(yōu)秀結(jié)題項(xiàng)目和10項(xiàng)優(yōu)秀中期項(xiàng)目。

這些優(yōu)秀結(jié)題項(xiàng)目設(shè)計(jì)與制備了航天發(fā)動機(jī)復(fù)合材料-金屬焊接釬料，揭示了界面反應(yīng)機(jī)理，提出了調(diào)控方法(U1537206)；提出了航天飛行器大型燃料貯箱箱底的多道次復(fù)合旋壓+淬火的成形工藝方法，研制了φ3.35 m薄壁異型箱底構(gòu)件，誤差小于3 mm(U1537203)；針對航天機(jī)電產(chǎn)品復(fù)雜結(jié)構(gòu)，提出了鑄造—淬火—時(shí)效全過程變形與組織控制方法，研制了火箭用復(fù)雜結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件(U1537201)；提出了基于TSV轉(zhuǎn)接板的高可靠硅基系統(tǒng)三維集成方法，研制了多芯片集成的星載嵌入式計(jì)算機(jī)微系統(tǒng)(U1537208)等。這些成果解決了航天器及其關(guān)鍵器件的設(shè)計(jì)、制造難題。

3 2020年度落實(shí)科學(xué)基金深化改革任務(wù)

3.1 完善RCC評審機(jī)制

2020年，學(xué)科落實(shí)了“負(fù)責(zé)任、講信譽(yù)、計(jì)貢獻(xiàn)”的RCC科學(xué)評審機(jī)制；學(xué)科建立了評審專家信譽(yù)檔案，準(zhǔn)確記錄專家的責(zé)任度、信譽(yù)度和貢獻(xiàn)度，對評審中認(rèn)真、負(fù)責(zé)、及時(shí)完成評審的專家，計(jì)入信譽(yù)檔案的正面清單；學(xué)科總結(jié)了專家7種不負(fù)責(zé)任、不講信譽(yù)的情況：①“張冠李戴”貼錯(cuò)評議意見的情況；②請他人代評的情況；③不注意保密，主動聯(lián)系被評審項(xiàng)目相關(guān)人員的情況；④受到項(xiàng)目申請人及相關(guān)人員請托后，影響?yīng)毩?、客觀評審的情況；⑤與項(xiàng)目申請人、參與者存在利益關(guān)聯(lián)或利益沖突而沒有拒評的情況；⑥無視自然科學(xué)基金委有關(guān)知識產(chǎn)權(quán)和保密的規(guī)定，致使評審材料的內(nèi)容被復(fù)制、抄襲、泄露和剽竊的情況；⑦其他影響公正性評審的情況。如有以上情況，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)則計(jì)入專家信譽(yù)檔案負(fù)面清單。提請2021年度及以后參與科學(xué)基金項(xiàng)目評審的專家充分重視。

嚴(yán)審評議意見重置。2020年項(xiàng)目通訊評議階段，學(xué)科嚴(yán)格執(zhí)行學(xué)部制定的項(xiàng)目評議意見重置的“評議人申請+學(xué)科審核+學(xué)部審批”三級審批程序，對情況屬實(shí)確需重置的予以重置。申請重置的主要原因在于意見上傳錯(cuò)誤或意見部分描述欠妥，操作失誤等。提請2021年度評議人謹(jǐn)慎對待評議意見及結(jié)果，建議提交前反復(fù)核對，確認(rèn)無誤后再提交。

3.2 優(yōu)化學(xué)科布局

(1)構(gòu)建學(xué)科樹。為進(jìn)一步梳理學(xué)科知識體系的邏輯關(guān)系，學(xué)科以機(jī)械學(xué)和制造科學(xué)為兩條大主干，圍繞機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、功能創(chuàng)成與運(yùn)維、能量與信息傳換、幾何與物理演變、系統(tǒng)與過程調(diào)控五大共性基礎(chǔ)理論和核心技術(shù)原理，構(gòu)建學(xué)科知識體系的邏輯關(guān)系。機(jī)械學(xué)主要包括面向機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和面向服役性能的設(shè)計(jì)兩部分。面向機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括原理設(shè)計(jì)(E0501機(jī)器人與機(jī)構(gòu)學(xué))和部件設(shè)計(jì)(E0502傳動與驅(qū)動)；面向服役性能的設(shè)計(jì)包括動力學(xué)設(shè)計(jì)(E0503機(jī)械動力學(xué))、可靠性設(shè)計(jì)(E0504機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué))、表界面設(shè)計(jì)(E0505機(jī)械摩擦學(xué))。E0506機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理論與方法支撐這兩個(gè)部分。制造科學(xué)主要包括零部件制造(E0508成形制造、E0509加工制造)和裝配、車間、工廠級制造(E0510制造系統(tǒng)與智能化)，E0511機(jī)械測試?yán)碚撆c技術(shù)提供制造過程中的檢測、測試與傳感方法和器件，為制造過程保駕護(hù)航。E0507機(jī)械仿生學(xué)與生物制造及E0512微納機(jī)械系統(tǒng)分別作為仿生設(shè)計(jì)與生物制造、系統(tǒng)級設(shè)計(jì)/制造與集成的前沿交叉，成為聯(lián)系機(jī)械學(xué)和制造科學(xué)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化的紐帶。

(2)專家?guī)炀S護(hù)。由于學(xué)科代碼改革，專家?guī)熘?221條研究方向空白。學(xué)科在進(jìn)行專家?guī)炀S護(hù)中，將其分為三類情況進(jìn)行處理：第一類是專家本身有多條研究方向，部分研究方向空白(共5340條)；第二類是專家只有一條研究方向且為空白(1510人)；第三類是新邀請的青年科學(xué)基金獲得者入庫(共1371條)。針對這些情況，學(xué)科制定了改革前后新舊研究方向?qū)?yīng)表，通過后臺直接替換舊研究方向，同時(shí)與手動維護(hù)相結(jié)合，圓滿完成了此項(xiàng)任務(wù)，為2020年度科學(xué)基金項(xiàng)目評審的順利開展提供了保障。

3.3 代表作核查

為進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)基金科研誠信建設(shè)，2020年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南[4]對科研誠信進(jìn)行了嚴(yán)格的要求。學(xué)科對所有上會答辯項(xiàng)目的代表作進(jìn)行了真實(shí)性核查，本著申請人“是否得利” 原則(如申請人非通訊作者，標(biāo)為通訊作者；申請人非第一作者，標(biāo)為第一作者；申請人為通訊作者，未標(biāo)其他共同通訊作者；申請人為第一作者，未標(biāo)其他共同第一作者等多種情況)，對代表作存在問題的項(xiàng)目一律執(zhí)行“一票否決”，不推薦上會答辯。2021年度，按照工程與材料科學(xué)部的統(tǒng)一要求，代表作核查將更加嚴(yán)格：不再考慮“得利與否”，必須與原文一致。提請申請人務(wù)必認(rèn)真檢查代表作填報(bào)內(nèi)容。

4 相關(guān)管理工作

4.1 瞄準(zhǔn)尖端，培養(yǎng)高水平青年人才和團(tuán)隊(duì)

本年度學(xué)科共有8人獲得國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目資助：

(1)上海交通大學(xué)谷國迎從事軟體機(jī)器人學(xué)研究，提出了介電彈性體驅(qū)動器的非線性機(jī)電耦合本構(gòu)建模及其拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法，發(fā)明了具有敏捷爬行和轉(zhuǎn)向功能的軟體爬壁機(jī)器人；提出了非對稱遲滯的廣義P-I模型與直接逆遲滯補(bǔ)償方法，軌跡跟蹤誤差減小了一個(gè)數(shù)量級；提出了氣動軟體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)變剛度調(diào)控方法，研制了操作感知一體化神經(jīng)控制軟體靈巧手。

(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)朱延河面向空間大型結(jié)構(gòu)件組裝、空間站維護(hù)、在軌元器件更換等復(fù)雜作業(yè)任務(wù)，借鑒自然生物肢體行為產(chǎn)生機(jī)理，結(jié)合模塊化變形機(jī)器人基礎(chǔ)理論，利用大量具有互換性的模塊單元，組成了具有多種生物肢體形態(tài)的空間作業(yè)型機(jī)器人。

(3)西安交通大學(xué)雷亞國圍繞機(jī)械裝備故障診斷與預(yù)測的重大需求，提出了自適應(yīng)加噪的早期故障診斷方法，突破了強(qiáng)噪聲信號中微弱特征的提取瓶頸；建立了多域特征評估技術(shù)及混合智能診斷模型，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合故障多域特征自動提取及智能診斷；建立了裝備退化過程統(tǒng)一模型框架及預(yù)測方法，解決了多源隨機(jī)因素影響下的故障趨勢預(yù)測難題；形成了加噪診斷、智能診斷等關(guān)鍵技術(shù)和診斷系統(tǒng)，在新能源、交通領(lǐng)域的華電、中車等骨干企業(yè)中獲得了應(yīng)用。

(4)清華大學(xué)陳皓生針對微尺度復(fù)雜界面下摩擦和潤滑的前沿基礎(chǔ)問題，構(gòu)建了液/液、氣/液、機(jī)械/生物等復(fù)雜流動界面的潤滑模型，建立了界面潤滑失穩(wěn)判據(jù)；發(fā)展了微流成形制造技術(shù)，突破了高溫氣冷堆核燃料微球、航空發(fā)動機(jī)高溫涂層熱噴涂粉體以及載藥微泡等國家重大需求的技術(shù)瓶頸。

(5)吉林大學(xué)張志輝圍繞極端環(huán)境減阻耐磨的重大需求，研發(fā)了“微結(jié)構(gòu)陣列”、“形態(tài)-結(jié)構(gòu)二元耦合”和“結(jié)構(gòu)超彈”等仿生耦合表面設(shè)計(jì)原理與制造技術(shù)；面向關(guān)鍵材料/器件智能化發(fā)展前沿，建立了智能仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與增材制造優(yōu)勢融合的新原理與新方法，提出了系統(tǒng)性的仿生防護(hù)與修復(fù)技術(shù)。

(6)天津大學(xué)徐連勇圍繞極端復(fù)雜環(huán)境下管道長壽命焊接成形與評價(jià)科學(xué)難題開展研究，揭示了高溫、腐蝕、疲勞及交互下材料的微觀損傷機(jī)制，構(gòu)建了材料-接頭-結(jié)構(gòu)一體化的精準(zhǔn)壽命預(yù)測理論和模型，發(fā)展了以長壽命為目標(biāo)的焊接設(shè)計(jì)、成形制造及評價(jià)技術(shù)體系，應(yīng)用于發(fā)電機(jī)組蒸汽管道、海底管道，解決了制約管道長壽命服役、接頭綜合性能提升等卡脖子問題。

(7)上海交通大學(xué)李永兵圍繞運(yùn)載工具焊接接頭形性多能場復(fù)合調(diào)控問題，發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)焊熔核金屬流體流動模式的逆轉(zhuǎn)機(jī)制，解釋了低溫度梯度熔核的形成原因，修正了熔核單一流動模式假說；發(fā)明了熔核生長磁流體動力學(xué)調(diào)控技術(shù)，將熔核內(nèi)流動轉(zhuǎn)變?yōu)槿S流動，實(shí)現(xiàn)了熔核生長和結(jié)晶的綜合調(diào)控，顯著提升了難焊材料接頭韌性；發(fā)明了自沖摩擦鉚焊新原理，將自沖鉚接機(jī)械互鎖機(jī)制與攪拌摩擦焊固相連接機(jī)制復(fù)合，解決了低延展輕合金鉚接開裂難題。

(8)西安交通大學(xué)邵金友從流體表界面行為的電場調(diào)控出發(fā)，發(fā)現(xiàn)了電場對流體潤濕特性和填充行為的影響機(jī)制，建立了多物理場約束的微納結(jié)構(gòu)形貌控制方法，揭示了電驅(qū)動成形過程中材料性狀的演變規(guī)律，形成了“近零壓力填充、微觀控形、成形控性”三個(gè)方面緊密聯(lián)系的電驅(qū)動壓印方法體系。

吉林大學(xué)韓志武教授團(tuán)隊(duì)獲得創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目資助(項(xiàng)目名稱：機(jī)械系統(tǒng)仿生理論與技術(shù)基礎(chǔ))。該群體依托機(jī)械工程國家重點(diǎn)學(xué)科和仿生科學(xué)與工程國家一級學(xué)科，圍繞機(jī)械系統(tǒng)表界面與感知仿生、材料性能原位測試仿生技術(shù)、健康機(jī)器人仿生理論與技術(shù)三大方向開展研究，在仿生基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)和示范應(yīng)用等方面取得了重大突破，研究成果成功用于航空航天、精密探測、感知驅(qū)動、醫(yī)療健康等裝備的設(shè)計(jì)與制造。群體發(fā)展目標(biāo)是以機(jī)械系統(tǒng)仿生理論與技術(shù)為核心，開展高端裝備仿生基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用等多學(xué)科交叉研究，服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求。

4.2 集成升華，啟動重大研究計(jì)劃自評估

2020年11月21日，“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃自評估啟動會在無錫召開[5]。指導(dǎo)專家組成員丁漢院士、張建偉院士、樊瑜波教授、劉宏教授、高峰教授，特邀專家，秘書組全體成員，以及重點(diǎn)支持項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和培育項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等70余人參加會議。秘書組作了該重大研究計(jì)劃啟動以來的工作匯報(bào)，與會專家對匯報(bào)的重點(diǎn)內(nèi)容、取得的成果進(jìn)行了充分肯定，對存在的問題提出了改進(jìn)意見。工程與材料科學(xué)部常務(wù)副主任王岐東指出，重大研究計(jì)劃中期評估意義重大，希望指導(dǎo)專家組、管理工作組、秘書組、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人各自落實(shí)責(zé)任，瞄準(zhǔn)中期評估目標(biāo)，突出集成項(xiàng)目的重要性和顯示度，切實(shí)做好自評估與中期評估工作。自評估啟動會形成了詳細(xì)的自評估與中期評估方案的意見和建議，并對后期評估工作進(jìn)行了安排和討論，為自評估及中期評估工作的順利開展奠定了基礎(chǔ)。

4.3 聚焦前沿，助力一線科研人員研討交流

設(shè)計(jì)與制造前沿國際會議(ICFDM)是由自然科學(xué)基金委等單位于1994年聯(lián)合發(fā)起的系列國際學(xué)術(shù)會議，每兩年召開一次，是國內(nèi)機(jī)械工程領(lǐng)域最權(quán)威、規(guī)模和影響力最大的學(xué)術(shù)會議之一。2020年9月11—13日第十四屆設(shè)計(jì)與制造前沿國際會議(ICFDM2020)在西安召開[3]。會議由西安交通大學(xué)主辦，西北工業(yè)大學(xué)協(xié)辦，自然科學(xué)基金委和中國機(jī)械工程學(xué)會等單位共同支持。會議以“基礎(chǔ)·前沿·探索·創(chuàng)新”為主題,圍繞設(shè)計(jì)與制造科學(xué)的前沿領(lǐng)域與熱點(diǎn)研究方向，邀請上海交通大學(xué)楊廣中教授、英國機(jī)械工程師學(xué)會主席Joe McGeough教授(線上)及國內(nèi)多位知名學(xué)者進(jìn)行學(xué)術(shù)報(bào)告。同時(shí)，邀請學(xué)科遴選的150位優(yōu)秀結(jié)題項(xiàng)目負(fù)責(zé)人以展板形式展示科學(xué)基金資助項(xiàng)目成果，其中近50位負(fù)責(zé)人作了項(xiàng)目成果報(bào)告。

“先進(jìn)塑性成形基礎(chǔ)研究”中青年學(xué)者論壇于2020年12月3—5日在西安召開[6]。論壇由西北工業(yè)大學(xué)陜西省高性能精確成形技術(shù)與裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國機(jī)械工程學(xué)會塑性工程分會旋壓論壇和青年工作委員會共同主辦。論壇邀請了塑性成形領(lǐng)域國內(nèi)資深專家及中青年學(xué)者，按4個(gè)專題：①高性能輕量化塑性成形理論與技術(shù)；②短流程/復(fù)合/柔性塑性成形理論與技術(shù)；③數(shù)字化智能化塑性成形理論與技術(shù)；④極端塑性成形理論與技術(shù)，深入研討先進(jìn)塑性成形理論和技術(shù)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，研判未來發(fā)展趨勢與熱點(diǎn)。此次論壇面向先進(jìn)塑性成形的基礎(chǔ)科學(xué)問題，結(jié)合國家重大需求，研討前沿創(chuàng)新學(xué)術(shù)思想、理論與技術(shù)成果和未來發(fā)展趨勢，對推動先進(jìn)塑性成形理論與技術(shù)領(lǐng)域研究的不斷進(jìn)步具有重要作用。

4.4 戰(zhàn)略研究，深化“十四五”和中長期發(fā)展規(guī)劃

2020年學(xué)科組織專家深入研討學(xué)科“十四五”和中長期發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略研究領(lǐng)域?！笆奈濉逼陂g，學(xué)科將重點(diǎn)圍繞超滑新體系和超滑零部件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法、增材制造與激光制造科學(xué)與工程等重要基礎(chǔ)問題，在高性能機(jī)電裝備設(shè)計(jì)與制造的科學(xué)基礎(chǔ)領(lǐng)域開展研究。面向中長期發(fā)展規(guī)劃，擬重點(diǎn)支持高性能裝備系統(tǒng)智能設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)，極端制造的科學(xué)基礎(chǔ)與前沿技術(shù)，機(jī)械仿生學(xué)與生物制造基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域的研究。

與此同時(shí)，學(xué)科組織專家在2019年深入研討的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入征求了專家學(xué)者對機(jī)械設(shè)計(jì)與制造學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告(2021—2035年)的意見和建議。學(xué)科通過函評方式，征求院士、知名學(xué)者對規(guī)劃稿的意見；邀請中南大學(xué)鐘掘院士等一批參加過多次規(guī)劃稿撰寫的資深科學(xué)家參與規(guī)劃稿研討；丁漢院士和12個(gè)領(lǐng)域負(fù)責(zé)人在ICFDM2020會議上以大會報(bào)告、邀請報(bào)告形式對各領(lǐng)域規(guī)劃內(nèi)容進(jìn)行了匯報(bào)，更為廣泛聽取學(xué)者們的意見和建議。根據(jù)收集到的意見和建議，學(xué)科組織戰(zhàn)略報(bào)告專家組對規(guī)劃稿作了進(jìn)一步修改和完善。目前，戰(zhàn)略報(bào)告在機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人，機(jī)械驅(qū)動與傳動，摩擦學(xué)與機(jī)械表面界面科學(xué)，復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的集成科學(xué)，生物制造與仿生制造，高性能、智能化制造，微納制造科學(xué)與技術(shù)等13個(gè)方向，闡述了其內(nèi)涵與研究范圍，分析了研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，凝練了研究前沿與重大科學(xué)問題，提出了重點(diǎn)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告將為機(jī)械領(lǐng)域基礎(chǔ)科學(xué)研究指明方向，也利于科研工作者進(jìn)一步凝練科研方向，做出重要成果。

5 2021年工作展望

2021年是“十四五”和全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程的開局之年。深化科學(xué)基金改革、構(gòu)建新的科學(xué)研究范式是自然科學(xué)基金委應(yīng)對科技變革和產(chǎn)業(yè)變革的主動選擇。學(xué)科將繼續(xù)聚焦“3+3+6+2”改革任務(wù)，全面落實(shí)黨組、技術(shù)科學(xué)板塊和學(xué)部的決策部署與工作要求，圍繞“高端裝備設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)科學(xué)問題”，面向國家重大需求和世界科學(xué)前沿，持續(xù)推動落實(shí)學(xué)科戰(zhàn)略調(diào)研工作，構(gòu)建枝繁葉茂根深的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造學(xué)科樹；做好“十四五”及中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的發(fā)布工作；以“共融機(jī)器人基礎(chǔ)研究與關(guān)鍵技術(shù)”重大研究計(jì)劃中期評估為契機(jī)，深度總結(jié)凝練創(chuàng)新成果，力求解決機(jī)器人領(lǐng)域信息科學(xué)與機(jī)械“融”的問題；面向關(guān)鍵技術(shù)問題，在制造業(yè)共性軟件平臺、高端精密裝備精度測量等領(lǐng)域進(jìn)行布局，著力培育重大原創(chuàng)項(xiàng)目。

致謝2020年度學(xué)科工作得到了于文波、譚秋林、趙清海等兼聘老師的大力支持和幫助，特此致謝。