2021年度機械設(shè)計與制造學(xué)科國家自然科學(xué)基金管理工作綜述

葉 鑫 李宏偉,2 朱明亮,3

1.國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料科學(xué)部，北京，100085 2.西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院，西安，7100723.華東理工大學(xué)機械與動力工程學(xué)院，上海，200237

0 引言

中國共產(chǎn)黨第十九屆中央委員會第五次全體會議提出，堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。習(xí)近平總書記在2021年5月28日兩院院士大會上指出，“加強基礎(chǔ)研究是科技自立自強的必然要求，是我們從未知到已知、從不確定性到確定性的必然選擇”。2021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)部機械設(shè)計與制造學(xué)科(以下簡稱“學(xué)科”)貫徹落實黨的十九屆五中、六中全會精神，根據(jù)科學(xué)基金深化改革要求，堅持“四個面向”，在以往管理工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上[1-3]，順利完成了各項工作?，F(xiàn)對學(xué)科2021年度國家自然科學(xué)基金項目評審與資助、項目進展與結(jié)題審查、科學(xué)基金改革，以及學(xué)科發(fā)展規(guī)劃等工作進行回顧與總結(jié)。

1 2021年度科學(xué)基金評審與資助情況

1.1 評審與資助總體情況

截至2021年12月31日，學(xué)科共接收各類項目申請7650項，比2020年度[4]增加151項，增幅2.01%。按照規(guī)定程序，經(jīng)過嚴格評審，學(xué)科共資助各類項目1265項，資助總直接費用70 579萬元。主要項目申請及資助情況見表1。

表1 2021年度學(xué)科主要項目申請及資助情況

1.2 三類項目申請、受理、評審與資助

學(xué)科2021年度共接收面上項目、青年科學(xué)基金項目和地區(qū)科學(xué)基金項目(以下簡稱“三類項目”)申請7229項，占學(xué)科所有申請項目的94.50%，同比增長3.33%。經(jīng)初審，“三類項目”不予受理32項。經(jīng)會評專家投票，資助“三類項目”共計1221項(表1)。其中面上項目(預(yù)算制)平均資助強度58萬元/項、青年科學(xué)基金項目(包干制)經(jīng)費30萬元/項(三年期)、地區(qū)科學(xué)基金項目(預(yù)算制)平均資助強度35萬元/項。

2021年度面上項目和青年科學(xué)基金項目申請數(shù)量前十名的依托單位申請情況如圖1所示。與2020年度相比，依托單位面上項目申請量有增有降，增幅最大的是合肥工業(yè)大學(xué)，降幅最大的是天津大學(xué)；青年科學(xué)基金申請數(shù)量均有不同程度增加，增幅較大的有太原理工大學(xué)與浙江大學(xué)，均高達78%，與去年基本持平的單位是華中科技大學(xué)。地區(qū)科學(xué)基金申請量排名前三的單位與去年相同，分別是蘭州理工大學(xué)(43項)、南昌航空大學(xué)(31項)和貴州大學(xué)(28項)。

(a)面上項目

“三類項目”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2020年度相比[4]，9個領(lǐng)域(二級代碼)的申請量增加，其中，機械仿生學(xué)與生物制造(E0507)增加11.86%，成形制造(E0508)增加8.84%，加工制造(E0509)增加7.96%，機械結(jié)構(gòu)強度學(xué)(E0504)增加5.23%，制造系統(tǒng)與智能化(E0510)增加3.92%，機械測試理論與技術(shù)(E0511)增加3.69%，傳動與驅(qū)動(E0502)增加3.00%，機械動力學(xué)(E0503)增加2.58%，機械摩擦學(xué)與表面技術(shù)(E0505)增加0.82%。3個領(lǐng)域的申請量下降，其中，微納機械系統(tǒng)(E0512)降幅最大，達8.94%，機器人與機構(gòu)學(xué)(E0501)下降3.13%，機械設(shè)計學(xué)(E0506)下降2.65%。領(lǐng)域內(nèi)的資助率與2020年度相比，機器人與機構(gòu)學(xué)(E0501)與微納機械系統(tǒng)(E0512)資助量各增長18%，機械結(jié)構(gòu)強度學(xué)(E0504)、機械摩擦學(xué)與表面技術(shù)(E0505)、成形制造(E0508)、加工制造(E0509)、制造系統(tǒng)與智能化(E0510)增長8%～13%，機械仿生學(xué)與生物制造(E0507)、機械測試理論與技術(shù)(E0511)降幅為10%左右，其他領(lǐng)域資助率變動不大。

圖2 三類項目各二級代碼對應(yīng)的領(lǐng)域申請與資助情況Fig.2 Application and funding for all secondary codes of the three types of projects

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

2021年度“共融機器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計劃包括重點支持項目和集成項目兩種類型。2021年8月，自然科學(xué)基金委發(fā)布了“共融機器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計劃年度項目申請指南[5]。指南明確了資助領(lǐng)域與方向，即在重點行業(yè)智能制造、養(yǎng)老服務(wù)和非結(jié)構(gòu)化環(huán)境機器人適應(yīng)性等方面擬資助集成項目，在機器人新概念、新原理和醫(yī)療手術(shù)機器人等領(lǐng)域資助重點支持項目。2021年度共受理47個依托單位的申請項目90項，其中重點支持項目77項、集成項目13項。經(jīng)過評審最終資助重點支持項目6項，資助率7.79%，平均資助強度為直接費用235萬元/項；集成項目1項，資助強度為直接費用780萬元。

2 項目進展、中期與結(jié)題管理工作

2.1 “三類項目”進展與結(jié)題報告審核

2021年學(xué)科共接收各類項目進展報告3042份、結(jié)題報告1146份(含部分延期項目)。學(xué)科組織專家對項目年度進展和結(jié)題項目成果進行了認真審核，客觀評估項目的研究質(zhì)量和完成度。學(xué)科遴選了結(jié)題較好的“三類項目”共197項，于2021年11月17—19日在西安舉辦的第十九屆國際制造會議(IMCC 2021)[6]上進行了成果匯報和展示，并推薦其中49項優(yōu)秀候選項目在會上作了結(jié)題報告；最終評選出10項國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀結(jié)題項目(6項面上項目、4項青年科學(xué)基金)，詳見表2。

表2 IMCC 2021上評選的優(yōu)秀結(jié)題項目清單

2.2 重點項目(重點國際(地區(qū))合作)中期與結(jié)題管理

2021年3月17—18日，在工程與材料科學(xué)部統(tǒng)一安排下，學(xué)科組織11位專家對2015年批準的12項重點項目和2項重點國際(地區(qū))合作項目進行結(jié)題審查，對2017年批準的13項重點項目進行中期檢查。與會專家聽取了項目組的研究工作報告和相關(guān)學(xué)術(shù)進展報告，審查了項目組提交的文檔資料，經(jīng)過提問、質(zhì)疑和充分討論，最終遴選出10項優(yōu)秀結(jié)題項目(其中重點項目8項，重點國際(地區(qū))合作項目2項)和10項優(yōu)秀中期項目。

南京航空航天大學(xué)朱荻院士負責(zé)的重點項目“脈動態(tài)精密電解加工的方法和理論”(51535006)提出了脈動態(tài)電解加工新概念，建立了拷貝式脈動態(tài)精密電解加工多場耦合模型，闡明了旋印式電解加工回轉(zhuǎn)體零件的成形規(guī)律，在新型航空發(fā)動機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的研制中得到應(yīng)用。天津大學(xué)戴建生教授負責(zé)的重點項目“機構(gòu)演變與變胞機理及其面向任務(wù)的多工況性能綜合設(shè)計”(51535008)提出了機構(gòu)運動分岔及其鑒別理論，建立了構(gòu)型演變對機構(gòu)性能影響的分析和系統(tǒng)評價體系，開發(fā)出多種可變構(gòu)態(tài)的新型變胞機構(gòu)與可重構(gòu)機構(gòu)，開發(fā)了變胞足式機器人，適用于復(fù)雜環(huán)境下探測及安防等領(lǐng)域。

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

2021年3月22—23日，學(xué)科組織航天科技集團和高校專家，在北京對2016年、2018年獲批的集成項目、重點支持項目進行結(jié)題審查和中期檢查。會議期間，與會專家對13項結(jié)題項目和13項中期項目提交的材料進行了審核，對結(jié)題與中期匯報進行了評審，最終遴選出6項優(yōu)秀結(jié)題項目(集成項目1項、重點支持項目5項)和3項優(yōu)秀中期項目(集成項目2項、重點支持項目1項)。與會專家還對匯報項目解決航天先進制造關(guān)鍵核心科學(xué)問題的成果進行了評價，并對每個項目的未來工作提出了建設(shè)性意見和建議。

優(yōu)秀結(jié)題項目“航天大型2219鋁合金環(huán)件形性精準協(xié)同制造的科學(xué)基礎(chǔ)”(U1637601)發(fā)明了超大2219鋁合金環(huán)件高溫多向鍛造開坯和多級多相形性協(xié)同環(huán)軋成形新技術(shù)；“真空環(huán)境下滑動電接觸部件損傷機理及長壽命摩擦副體系設(shè)計”(U1637204)突破了低應(yīng)力電鍍疊層擇優(yōu)取向和晶粒尺寸調(diào)控設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)；“空間環(huán)境下高速軸承潤滑、失效機理及長壽命驗證方法研究”(U1637205)建立了空間高速軸承微量油潤滑壽命試驗方法和乏數(shù)據(jù)下的空間長壽命高速軸系壽命評估方法；“面向空間太陽能電站(SSPS)的大型空間結(jié)構(gòu)設(shè)計制造基礎(chǔ)問題”(U1637207)建立了面向空間太陽能電站多物理系統(tǒng)、多場的耦合理論模型，研制了全鏈路、全系統(tǒng)地面驗證樣機；“非均質(zhì)殼體流體壓力成形機理與缺陷控制方法”(U1637209)揭示了雙向應(yīng)力狀態(tài)下拼焊板塑性失穩(wěn)機制，提出了以臨界起皺應(yīng)力為判據(jù)的加載曲線設(shè)計方法；“面向智慧工廠的防空導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)件混線生產(chǎn)實時優(yōu)化協(xié)同管理”(U1637211)提出了基于類生物調(diào)控機制的生產(chǎn)資源協(xié)同管理策略，實現(xiàn)了面向車間多生產(chǎn)要素的整體優(yōu)化等。這些成果解決了航天器及其關(guān)鍵部件的設(shè)計與制造難題。

2.4 創(chuàng)新研究群體項目結(jié)題管理

2021年3月25日，自然科學(xué)基金委工程與材料科學(xué)部創(chuàng)新研究群體項目結(jié)題審查會議在北京舉行，學(xué)科2項創(chuàng)新研究群體項目結(jié)題審查評價為優(yōu)秀，其中大連理工大學(xué)郭東明院士牽頭的“高性能精密制造理論與技術(shù)”項目，提出并系統(tǒng)研究了高性能精密制造基礎(chǔ)理論，在難加工材料精密超精密加工、高性能零件全流程形性協(xié)同制造、柔性仿生納米器件與功能表面層精密制造方面取得了突出進展；華中科技大學(xué)邵新宇院士牽頭的“高性能數(shù)字制造裝備的基礎(chǔ)研究”項目，在難加工零件制造中的能量耦合與目標界面形性調(diào)控、多源復(fù)雜擾動機理及結(jié)構(gòu)動強度增強機制、強時變工況下加工物理量在線感知與裝備自律執(zhí)行等方面取得了突出進展。

2.5 國家杰出青年科學(xué)基金項目結(jié)題管理

2021年5月17—18日，工程與材料科學(xué)部組織專家對2015年獲批的國家杰出青年科學(xué)基金項目進行結(jié)題審查。機械學(xué)科共有4個項目參加此次結(jié)題審查。經(jīng)過專家評審，單忠德院士主持的“數(shù)字化綠色制造理論、技術(shù)及裝備”項目、劉世元教授主持的“機械測試理論、方法與技術(shù)”項目結(jié)題評價為優(yōu)秀?！皵?shù)字化綠色制造理論、技術(shù)及裝備”項目發(fā)明了一種砂型/芯曲面柔性擠壓近成形、切削凈成形的高效復(fù)合成形方法，構(gòu)建了形性可控的自適應(yīng)復(fù)合鑄型機理以及復(fù)合鑄型成形精度主動補償模型，研制出了砂型數(shù)字化擠壓切削一體化成形裝置，使得制造周期縮短50%以上，成本降低30%以上，成果獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎?！皺C械測試理論、方法與技術(shù)”項目創(chuàng)新研制出寬光譜穆勒矩陣橢偏儀、高分辨成像橢偏儀、超快橢偏儀等三類儀器，應(yīng)用于IC納米結(jié)構(gòu)、新型二維材料、極端超快過程等測量表征，實現(xiàn)了高端橢偏儀成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化，開發(fā)的IC膜厚/OCD設(shè)備批量進入中芯國際產(chǎn)線。

2.6 重大研究計劃項目年度交流及中期與結(jié)題管理

2021年8月19—20日，學(xué)科組織召開“共融機器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計劃2020年度項目學(xué)術(shù)交流會，來自國內(nèi)機器人研究領(lǐng)域的專家約200余人參加了會議。分管委主任陸建華院士出席會議并致辭，強調(diào)要深入領(lǐng)會該重大研究計劃的重要意義和時代內(nèi)涵，要始終堅持“以科學(xué)問題為中心”推動重大研究計劃的整體布局，要緊緊圍繞“科研范式改革”任務(wù)培育卓越科技成果。會議期間，學(xué)科組織專家對8項重點支持項目進行結(jié)題審查，對6項重點支持項目進行中期檢查，并組織3項集成、16項重點支持項目進行年度學(xué)術(shù)交流。經(jīng)過專家組問詢與交流，重點支持項目的結(jié)題評價中，5項優(yōu)秀、3項良好；中期檢查評價中，5項優(yōu)秀、1項良好；年度交流項目評價中，3項集成項目均為優(yōu)秀，重點支持項目11項優(yōu)秀、5項良好。此外，2021年“世界機器人大賽——共融機器人挑戰(zhàn)賽”第一階段比賽同期舉行，共有來自國內(nèi)26支參賽隊參加了比賽。經(jīng)裁判專家組評判打分，共有9個參賽隊獲獎，其中一、二、三等獎各2名，最佳風(fēng)采獎、最佳展示獎和最佳潛力獎各1名[7]。

3 深入落實科學(xué)基金改革任務(wù)

為落實科學(xué)基金深化改革任務(wù)，學(xué)科組織專家對修訂后的學(xué)科代碼及學(xué)科資助思路等進行了專題研討，堅持“四個面向”資助導(dǎo)向廣泛開展調(diào)研，以學(xué)科樹為抓手梳理學(xué)科布局，并完成了學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報告的出版工作。

3.1 學(xué)科代碼與資助思路研討

3.1.1學(xué)科代碼研討

2021年10月16日，學(xué)科召集專家對新修訂的學(xué)科代碼實施運行情況進行線上調(diào)研，并圍繞微納機械系統(tǒng)(E0512)進行分析與研討。學(xué)科匯報了新修訂代碼實施以來的項目申請及其變化情況，與會專家就新申請代碼的實施成效、存在的困難和問題進行了深入的討論，在此基礎(chǔ)上提出了進一步優(yōu)化學(xué)科代碼、研究方向及關(guān)鍵詞的建議。

3.1.2學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研討

2021年7月25日下午，學(xué)科召集年度會議評審專家開展學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研討。與會專家暢所欲言，廣泛交流，形成了三方面共識：①提高青年人才項目(尤其是青年基金項目)的資助比例，做好優(yōu)青、杰青的宣傳，發(fā)揮榜樣力量，加強高層次人才對青年人才發(fā)展的指導(dǎo)；②鼓勵持續(xù)性、前沿性或有前沿背景方向的研究，關(guān)注非共識項目，提高學(xué)者的創(chuàng)新動力，引導(dǎo)學(xué)者勇于探索、積極進取，同時不能盲目創(chuàng)新，創(chuàng)新不能脫離需求，鼓勵學(xué)科交叉，但交叉需要與機械學(xué)科的背景相結(jié)合，學(xué)科應(yīng)做好頂層設(shè)計和戰(zhàn)略布局；③加強對以重大裝備、工程項目為背景的基礎(chǔ)研究項目的資助力度。此次調(diào)研結(jié)論為學(xué)科規(guī)劃與項目管理提供了重要參考。

3.2 原創(chuàng)與交叉類項目資助調(diào)控

明確資助導(dǎo)向是科學(xué)基金深化改革的重要任務(wù)，自實行四類科學(xué)問題屬性評審以來，學(xué)科申請項目中B類(前沿)和C類(需求)科學(xué)問題屬性項目占比較大，而A類(原創(chuàng))和D類(交叉)的項目申請量較少。學(xué)科注意到，評審中A類和D類項目不容易得到評議專家的認可，形成了結(jié)構(gòu)性矛盾，使各科學(xué)問題屬性項目的資助率差異顯著。為解決這個問題，學(xué)科開展了兩方面的工作：一是進行分類評審，在通訊評審階段，對A類和D類項目獨立分組，減少與B類和C類項目混合帶來的評審偏見；二是鼓勵交叉原創(chuàng)，在會議評審階段，要求會評專家更加重視原創(chuàng)性和學(xué)科交叉類項目的評審。這些創(chuàng)新舉措的實行，取得了明顯的效果，如表3所示，相比2020年，A類、D類項目上會率和資助率均明顯提高。

表3 機械學(xué)科2021年開展項目分類評審的效果

3.3 行業(yè)研究領(lǐng)域調(diào)研

在面向世界科技前沿方面，2021年1月29日，學(xué)科組織機械領(lǐng)域?qū)＜?，在線召開了“水伏表界面科學(xué)基礎(chǔ)”領(lǐng)域調(diào)研會。南京航空航天大學(xué)郭萬林院士團隊匯報了“水伏表界面科學(xué)基礎(chǔ)”領(lǐng)域的前期調(diào)研內(nèi)容，報告從固液表界面的水伏效應(yīng)及其意義和科學(xué)前沿挑戰(zhàn)等方面，分析了該領(lǐng)域研究的重要性和迫切性，進而凝練了關(guān)鍵科學(xué)問題，提出了研究內(nèi)容和目標，并從國內(nèi)外現(xiàn)狀分析和前期研究基礎(chǔ)層面對該研究領(lǐng)域進行了論證，與會專家一致認為，“水伏表界面科學(xué)基礎(chǔ)”是機械、材料、化學(xué)、能源等多學(xué)科交叉的世界科學(xué)前沿研究方向。

在面向國家重大需求方面，2021年5—9月，學(xué)科組織西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、大連理工大學(xué)、天津大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等單位專家先后赴航天一院一部，航天五院502所、508所，以及航天九院13所開展調(diào)研，圍繞跨域飛行器機構(gòu)設(shè)計、單晶硅X射線反射鏡超精密制造、大口徑空間光學(xué)元件超精密加工、慣性器件精密制造等領(lǐng)域的研究開展了深入調(diào)查與研討，指出了存在的設(shè)計與制造技術(shù)難題，認為此類研究對推動我國下一代導(dǎo)航與通信、深空探測、空間科學(xué)等領(lǐng)域高端裝備的發(fā)展具有重要意義。

3.4 學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報告出版

圍繞《機械工程學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報告(2021～2035)》的出版工作，學(xué)科組織指導(dǎo)評審組、工作組、撰寫組和秘書組專家，堅持高標準、嚴要求，不斷進行總體目標再升華、科學(xué)問題再凝練、交叉邊界再甄別、語言表述再推敲，于2022年2月正式出版。報告緊密圍繞當前世界科技前沿和國家重大需求，注重均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，提出了學(xué)科中長期發(fā)展的總體目標、戰(zhàn)略思路和具體舉措。報告構(gòu)筑了內(nèi)涵明晰的機械學(xué)科基礎(chǔ)知識理論體系，凝練了未來5～15年的研究前沿與重大科學(xué)問題，部署了重點和優(yōu)先發(fā)展方向，以引領(lǐng)未來學(xué)科發(fā)展。該戰(zhàn)略報告將為本學(xué)科遴選優(yōu)先資助方向提供重要依據(jù)，也可供高等院校、科研院所等機構(gòu)從事自然科學(xué)研究工作的科研人員以及科技管理和科技政策研究的人員參考。

4 相關(guān)管理工作

4.1 著力培養(yǎng)基礎(chǔ)研究學(xué)術(shù)高地

基礎(chǔ)科學(xué)中心項目是基金委資助基礎(chǔ)研究的“高峰”，體現(xiàn)著“三高”的要求，即依靠“高水平團隊”、搶占“科學(xué)制高點”和培育“學(xué)術(shù)高地”。2021年度華中科技大學(xué)丁漢院士負責(zé)的“機器人化智能制造”科學(xué)中心項目獲得資助，實現(xiàn)了機械學(xué)科基礎(chǔ)科學(xué)中心項目零的突破。該科學(xué)中心依托我國機器人加工和智能制造領(lǐng)域的一流平臺和領(lǐng)軍學(xué)者，面向航空、航天、航海等國家戰(zhàn)略領(lǐng)域大型復(fù)雜構(gòu)件高性能制造重大需求，圍繞機器人化智能制造“靈巧、順應(yīng)、協(xié)同”三大科學(xué)挑戰(zhàn)，提出“機器人化加工的靈巧性與形性調(diào)控、機器人化加工多模態(tài)感知與行為順應(yīng)、人-機-環(huán)境共融與制造系統(tǒng)進化”三大科學(xué)問題，開展機器人化智能制造基礎(chǔ)研究，力爭創(chuàng)建機器人化智能制造理論體系，開辟機器人化智能制造國際學(xué)術(shù)新前沿。

4.2 著力培養(yǎng)高水平青年科技創(chuàng)新人才

2021年度學(xué)科共有5人獲得國家杰出青年科學(xué)基金項目資助：①西安交通大學(xué)賀健康從事生物制造方向研究，提出了可成活的軟體植入物微流道網(wǎng)絡(luò)與柔性曲線結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計原理，建立了可引導(dǎo)細胞生長的軟體植入物微納結(jié)構(gòu)靜電打印新方法，創(chuàng)新了可融合固定的軟/硬組織界面梯度結(jié)構(gòu)生物制造技術(shù)，率先實現(xiàn)了可降解軟體植入物的臨床應(yīng)用，形成了軟體植入物促進軟組織再生轉(zhuǎn)化的生物制造原理與方法。②哈爾濱工業(yè)大學(xué)曹健從事焊接結(jié)構(gòu)、工藝與裝備方向研究，提出了結(jié)構(gòu)設(shè)計緩解接頭應(yīng)力、低溫/阻隔調(diào)控界面反應(yīng)和反應(yīng)驅(qū)動改善體系潤濕新思路，闡明了異種材料應(yīng)力緩解、反應(yīng)調(diào)控與潤濕改善機理，開發(fā)了自蔓延反應(yīng)活化低溫焊接、等離子體活化低溫焊接新技術(shù)與新裝備，突破了航天發(fā)動機復(fù)合材料噴管、衛(wèi)星微通道流量控制器、航空雙輻板渦輪盤等關(guān)鍵產(chǎn)品制造瓶頸。③大連理工大學(xué)劉巍從事復(fù)雜環(huán)境幾何量與物理量的精密測量方向研究，提出了復(fù)雜環(huán)境下光能調(diào)控成像、特征強化表征的幾何量視覺測量新原理與新方法，發(fā)明了惡劣工況下多維瞬態(tài)力高動態(tài)一體化測量新原理與強振動干擾下測量精度保障方法，構(gòu)建了復(fù)雜工況下跨尺度特征復(fù)合測量與多場參量全場融合監(jiān)測方法，研制出系列化測量系統(tǒng)，解決了超音速/超高速飛行器、大展弦比飛行器、飛翼布局無人機、大飛機、月球/火星探測器、太空艙等高端裝備零部件制造與性能試驗中幾何量與物理量高精測量難題。④重慶理工大學(xué)劉小康從事微納機械傳感理論與技術(shù)方向研究，提出了原創(chuàng)性的納米時柵測量學(xué)術(shù)思想，建立了一套比較系統(tǒng)的納米時柵測量理論體系，發(fā)明了基于離散柵面空間正弦調(diào)制的絕對式位移傳感新方法和正弦形柵面陣列傳感參數(shù)設(shè)計準則，解決了結(jié)構(gòu)優(yōu)化、器件制造和信號處理智能化等關(guān)鍵技術(shù)問題。⑤哈爾濱工業(yè)大學(xué)李隆球從事微納功能結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造方向研究，發(fā)現(xiàn)了低雷諾數(shù)環(huán)境下微納結(jié)構(gòu)與液體界面行為規(guī)律，提出多關(guān)節(jié)功能結(jié)構(gòu)高效驅(qū)動設(shè)計方法，將磁驅(qū)微納機器人速度提高了1個數(shù)量級；建立了粗糙復(fù)雜結(jié)構(gòu)固/固接觸理論模型，實現(xiàn)了界面阻力可控設(shè)計，使得動密封耐壓能力提高100%；揭示了外場作用下微納粒子集群固/液/固界面行為機理，提出成形控性多場耦合調(diào)控方法，使得粒子可控集群含量提高2倍。

4.3 著力培育重大創(chuàng)新研究成果

大型高密度柔性天線廣泛應(yīng)用于陸、海、空、天等領(lǐng)域，是其裝備的眼睛和耳朵。西安電子科技大學(xué)段寶巖院士團隊在國家自然科學(xué)基金(51490660、51522507、51975447等)的支持下，致力于大型高密度柔性天線機電耦合技術(shù)創(chuàng)新及重大工程應(yīng)用研究，系統(tǒng)建立了場耦合理論模型，揭示了影響機理，提出了機電耦合設(shè)計方法，研制了綜合設(shè)計平臺，成功應(yīng)用于中國天眼、我國首部GBR防空反導(dǎo)雷達、首部靜電成形薄膜天線等重大裝備。項目創(chuàng)新成果開辟了我國天線技術(shù)研究的新領(lǐng)域，使之邁向機電耦合的新階段，引領(lǐng)了高性能電子裝備的跨越式發(fā)展，相關(guān)成果“高密度柔性天線機電耦合技術(shù)與綜合設(shè)計平臺及應(yīng)用”獲得2020年度國家科技進步一等獎。

4.4 著力推進重大研究計劃中期評估

學(xué)科把“共融機器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”中期評估作為年度重點工作，精抓實干，與指導(dǎo)專家組密切配合，開展全流程管理。學(xué)科嚴格落實國家自然科學(xué)基金委員會重大研究計劃管理規(guī)定和計劃局的具體安排，2020年下半年即著手準備中期評估工作，相繼召開了3次中期評估動員會議，成立了由一批中青年學(xué)術(shù)骨干組成的中期評估秘書組。在此基礎(chǔ)上，學(xué)科緊密聯(lián)系管理工作組、指導(dǎo)專家組和秘書組，廣泛聯(lián)系本領(lǐng)域?qū)＜?，組織了2次中期自評估正式研討會議，完成了16位專家參與的自評估材料函評工作，指導(dǎo)并組織評估秘書組進行了20余次評估材料修改完善工作，并于2021年4月初組織完成了中期自評估會議，與會專家認為中期自評估報告以3個核心科學(xué)問題為中心，突出了“共融”、“交叉”等特點，為機械、信息、力學(xué)和醫(yī)學(xué)等學(xué)科融合式發(fā)展提供了示范和標桿。在中期綜合評估會議上，丁漢院士作中期評估報告，專家組一致認為，該重大研究計劃的前期研究成果為我國共融機器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)的躍升發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，較好完成了該計劃的階段任務(wù)，評估結(jié)果為優(yōu)秀。

4.5 助力營造學(xué)術(shù)交流良好氛圍

2021年9月17—18日，學(xué)科召集和主辦的第295期雙清論壇“高端精密裝備精度測量基礎(chǔ)理論”在北京召開。論壇執(zhí)行主席由哈爾濱工業(yè)大學(xué)譚久彬院士、西安交通大學(xué)蔣莊德院士和清華大學(xué)雒建斌院士共同擔任，來自機械、信息等學(xué)科領(lǐng)域的20個高校和科研院所近40位代表參加了此次論壇。論壇圍繞“極端條件下可直接溯源幾何量超精密測量”“多物理場耦合測量與精度調(diào)控”“多源、多維、多尺度測量信息高性能傳感”和“智能制造大場景精密測量方法”四個議題，安排了5個主題報告和21個專題報告。與會專家對議題進行了深入研討，梳理了高端精密裝備精度測量理論、方法與技術(shù)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)，凝煉并提出了我國在該研究領(lǐng)域亟需關(guān)注和解決的重要基礎(chǔ)科學(xué)問題。

2021年11月17—19日，第十九屆國際制造會議在陜西西安召開[8]，本次會議由國際生產(chǎn)工程院和中國機械工程學(xué)會主辦，中國機械工程學(xué)會生產(chǎn)工程分會、西北工業(yè)大學(xué)和中國機械工程學(xué)會極端制造分會共同承辦，國家自然科學(xué)基金委員會為會議支持單位。本次會議采用線上線下相結(jié)合的形式，設(shè)有1個主會場和8個分會場，并在《機械工程學(xué)報》雜志公眾號、《極端制造》雜志公眾號等多個平臺線上同步直播，線上參會人數(shù)超過33 000人次。本次會議包含8個大會主題報告和83個邀請報告。會議期間，共有39個學(xué)科2020年度結(jié)題項目作了匯報，有102個學(xué)科2020年結(jié)題項目作了展板展示。大會涵蓋了先進制造技術(shù)與裝備、數(shù)字化設(shè)計與制造、極端制造、智能制造、增材制造、原子及近原子尺度制造、微系統(tǒng)與微納制造、高性能傳動與智能裝備、超精密制造、高能束加工、電火花與電化學(xué)加工、材料成形技術(shù)、模具設(shè)計制造與成形技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計理論與方法、制造相關(guān)的表征與檢測技術(shù)、現(xiàn)代制造系統(tǒng)與管理、綠色制造與制造過程節(jié)能降耗以及制造技術(shù)相關(guān)的其他領(lǐng)域，代表了機械制造的主要研究領(lǐng)域與方向。

5 2022年工作展望

2022年，國家進入了全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家，實現(xiàn)第二個百年奮斗目標的新征程；科學(xué)基金深化改革進入了新階段，科學(xué)研究范式的變革將成為未來科研項目資助與管理的核心任務(wù)。學(xué)科將繼續(xù)聚焦科學(xué)基金改革任務(wù)，全面落實自然科學(xué)基金委黨組以及技術(shù)科學(xué)板塊和學(xué)部的決策部署與工作要求，嚴謹?shù)赝瓿赡甓荣Y助工作，真抓實干、開拓創(chuàng)新，推動機械設(shè)計與制造學(xué)科的發(fā)展邁向新臺階：

(1)堅持“四個面向”總要求，持續(xù)推進學(xué)科戰(zhàn)略調(diào)研工作；

(2)開展以科研范式變革為主題的調(diào)研，總結(jié)學(xué)科資助現(xiàn)狀、人才培養(yǎng)模式和資助成果與績效，探討領(lǐng)域布局和頂層設(shè)計機制，構(gòu)建資助新格局；

(3)加強對“十四五”及中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的宣傳力度，使之成為行動指南；

(4)加強對“共融機器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計劃的管理，培育高質(zhì)量研究成果，培養(yǎng)高水平人才梯隊，提升國際影響力與話語權(quán)；

(5)加強對原創(chuàng)學(xué)術(shù)思想與前沿交叉領(lǐng)域研究的發(fā)掘與培育；

(6)堅持“基礎(chǔ)科學(xué)—技術(shù)科學(xué)—工程技術(shù)”的知識邏輯，促進學(xué)科知識與應(yīng)用的融通。

致謝衷心感謝工程與材料科學(xué)部綜合與戰(zhàn)略規(guī)劃處賴一楠處長對學(xué)科發(fā)展的指導(dǎo)與幫助！

2021年度學(xué)科工作得到了許靜、王四寶、劉煥玲等兼聘老師的支持和幫助，特此致謝。