聚焦“五大工程” 建设制造强国

首先谈第一个问题，经过2008年金融危机后，世界各国特别是工业发达国家都一致公认，要发展实体经济，特别是制造业。制造业对国家的繁荣昌盛、人民幸福至关重要。

美国在2011年宣布启动了“先进制造伙伴计划（AMP）”，呼吁政府、高校及企业之间加强合作，强化美国在制造业的领导地位。到2013年，美国进一步就如何实施AMP，发布建立国家制造创新网络，创新网络由一批制造创新研究院组成，目前已经建立了14个创新研究院。为了更加确切地解读美国的创新战略，2016年正式命名为“制造业-美国”，英文是“Manufacturing USA”。

美国建成的14个创新研究院，有4个是聚焦在智能制造，即增材制造、智能制造、DMDII（数字化设计与制造）及机器人创新研究院。我想说明一个问题，就是美国对智能制造十分重视，他们要保持领先地位。但是除了智能制造以外，材料和工艺也不可或缺。所以也有三个关于材料方面的创新研究院，轻量化材料、复合材料、及纤维材料等。因此，在聚焦智能制造的同时，对材料及工艺方面仍然要给予足够的重视。

美国的创新研究院的另一特点值得我们借鉴。研究院组成的创新联盟60%是企业，企业中60%是中小企业。美国的制造创新研究院是为企业服务的，它比较广泛地受到了美国中小企业的欢迎。

同时，为了充分利用美国的企业、高校院所的资源，建立的研究院和联盟，不是另起炉灶，而是组成网络，互通信息，仪器设备可以共享使用。同时，14个研究院全部形成了网络，这个网络已经有近1200个单位参加。

最近，美国智能制造创新研究院提出了一个新的口号，“Better than the Last”。它是说经过了大数据，人工智能，产品可以不断完善、做得更好。这些反映了世界各国都将智能制造和数字化转变作为主要的发展方式。

关于中国制造，我强调三点，第一，中国已是世界制造大国。第二，取得举世瞩目成就。第三，总体上，我们还是大而不强。这三句话比较准确地概括中国制造的现状。

1999年，世界制造业增加值美国第一、日本第二、德国第三、中国第四。但是经过十几年的努力到了2013年，中国是第一，制造业增加值在全世界约占24%。美国为第二占16%。

目前，我国的创新能力薄弱，缺少关键核心及共性技术，资源与环境问题严峻。每年世界银行公布“创新能力指数（GII）”，我国今年是第17位。

关于“制造强国战略”，我强调有三个特点：第一，“制造强国战略”结合我国国情，我们没有照搬德国的工业4.0，也没有照抄美国的Manufacturing USA。第二，“制造强国战略”要面向新的科技与产业革命，如人工智能、大数据等等，我们也要面向未来、跨步前进。第三，“制造强国战略”的形成过程，我们也学习了世界各国的先进经验。

建设制造强国，需要聚焦五大工程。第一是创新体系工程，第二是工业强基工程，第三是智能制造工程，第四是绿色制造工程，第五是高端装备工程。其中主攻方向是智能制造。

五大工程相互依赖、相互支持。我们突出主攻方向智能制造，但不是独科前进，不是孤军奋战。需要工业强基工程等支持，我们基础材料不过关、基础工艺不过关，谈不上智能制造。互联网也好、智能制造也好、无人驾驶汽车也好，要不要有传感器？我们高端传感器全部进口，传感器不过关，不可能支撑智能制造进一步地发展。所以我们在强调智能制造是主攻方向的同时，千万不要忘记，还要大大加强“工业强基工程”。

如何发展智能制造？首先是全面推进数字化设计与制造。现在工业4.0炒得很热，但是不少企业还处在2.0阶段。我们要选择一批有条件的、已经是3.0的企业做示范试点，而对大多数企业而言，应该先制定一个路线图，根据路线图进行发展。

我们国家公布的《智能制造发展规划（2016—2020）》将感知、建模与仿真、控制作为关键共性技术。

什么是感知？就是传感器，现在大数据讲得很多，没有传感器谈不上数据。第二数据要成为知识，需要分析工具，就是建模与仿真。

什么是控制？增材制造及机器人。美国的智能制造创新研究院也将感知、控制、建模与仿真、平台作为关键基础技术。

什么是数字孪生？数字孪生是智能制造工厂的“心脏”，就是现实与虚拟。德国的西门子公司，是德国目前智能制造工业4.0的领先者，他们特别强调要搞数字孪生。现在可以先在虚拟世界实现以后，百分之百地直接在物理世界实施。

数字化设计与制造是智能制造的关键基础技术，而建模与仿真是它们的科学基础。福特汽车公司提出从“原子到汽車”多尺度，全流程集成计算材料工程，其核心内容也是建模与仿真技术。

采用建模与仿真技术是关键举措。比如轻量化材料工艺建模与仿真，汽车的轻量化至关重要，目前国际上有数据，汽车大量使用的是铝合金及镁合金。例如，原来发动机的底架是用钢材，重27公斤，用了镁合金16公斤，大大减少零件，重量也减轻。我们现在可以做到铝或镁合金铸件不仅可以预测能不能铸造，而且可以预测零件的组织、性能，甚至它的疲劳寿命。

最后，世界各国都将智能制造作为先进制造业发展趋势和主要研究方向。我们要加强发展智能制造的传感、建模与仿真、控制、平台等关键共性技术和相应支持软件研发。我国在数字化设计与制造及建模与仿真领域已经具有较好基础，创新中心要做到以企业为主体，尤其要为中小企业服务，为中小企业提供关键共性技术支撑。总之，全面实施智能制造，任重而道远。

（本文根据世界智能网联汽车大会·院士大讲堂柳百成院士演讲速记整理，未经本人审阅。）