聚焦“五大工程” 建設制造強國

首先談第一個問題，經過2008年金融危機后，世界各國特別是工業發達國家都一致公認，要發展實體經濟，特別是制造業。制造業對國家的繁榮昌盛、人民幸福至關重要。

美國在2011年宣布啟動了“先進制造伙伴計劃（AMP）”，呼吁政府、高校及企業之間加強合作，強化美國在制造業的領導地位。到2013年，美國進一步就如何實施AMP，發布建立國家制造創新網絡，創新網絡由一批制造創新研究院組成，目前已經建立了14個創新研究院。為了更加確切地解讀美國的創新戰略，2016年正式命名為“制造業-美國”，英文是“Manufacturing USA”。

美國建成的14個創新研究院，有4個是聚焦在智能制造，即增材制造、智能制造、DMDII（數字化設計與制造）及機器人創新研究院。我想說明一個問題，就是美國對智能制造十分重視，他們要保持領先地位。但是除了智能制造以外，材料和工藝也不可或缺。所以也有三個關于材料方面的創新研究院，輕量化材料、復合材料、及纖維材料等。因此，在聚焦智能制造的同時，對材料及工藝方面仍然要給予足夠的重視。

美國的創新研究院的另一特點值得我們借鑒。研究院組成的創新聯盟60%是企業，企業中60%是中小企業。美國的制造創新研究院是為企業服務的，它比較廣泛地受到了美國中小企業的歡迎。

同時，為了充分利用美國的企業、高校院所的資源，建立的研究院和聯盟，不是另起爐灶，而是組成網絡，互通信息，儀器設備可以共享使用。同時，14個研究院全部形成了網絡，這個網絡已經有近1200個單位參加。

最近，美國智能制造創新研究院提出了一個新的口號，“Better than the Last”。它是說經過了大數據，人工智能，產品可以不斷完善、做得更好。這些反映了世界各國都將智能制造和數字化轉變作為主要的發展方式。

關于中國制造，我強調三點，第一，中國已是世界制造大國。第二，取得舉世矚目成就。第三，總體上，我們還是大而不強。這三句話比較準確地概括中國制造的現狀。

1999年，世界制造業增加值美國第一、日本第二、德國第三、中國第四。但是經過十幾年的努力到了2013年，中國是第一，制造業增加值在全世界約占24%。美國為第二占16%。

目前，我國的創新能力薄弱，缺少關鍵核心及共性技術，資源與環境問題嚴峻。每年世界銀行公布“創新能力指數（GII）”，我國今年是第17位。

關于“制造強國戰略”，我強調有三個特點：第一，“制造強國戰略”結合我國國情，我們沒有照搬德國的工業4.0，也沒有照抄美國的Manufacturing USA。第二，“制造強國戰略”要面向新的科技與產業革命，如人工智能、大數據等等，我們也要面向未來、跨步前進。第三，“制造強國戰略”的形成過程，我們也學習了世界各國的先進經驗。

建設制造強國，需要聚焦五大工程。第一是創新體系工程，第二是工業強基工程，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，但不是獨科前進，不是孤軍奮戰。需要工業強基工程等支持，我們基礎材料不過關、基礎工藝不過關，談不上智能制造。互聯網也好、智能制造也好、無人駕駛汽車也好，要不要有傳感器？我們高端傳感器全部進口，傳感器不過關，不可能支撐智能制造進一步地發展。所以我們在強調智能制造是主攻方向的同時，千萬不要忘記，還要大大加強“工業強基工程”。

如何發展智能制造？首先是全面推進數字化設計與制造。現在工業4.0炒得很熱，但是不少企業還處在2.0階段。我們要選擇一批有條件的、已經是3.0的企業做示范試點，而對大多數企業而言，應該先制定一個路線圖，根據路線圖進行發展。

我們國家公布的《智能制造發展規劃（2016—2020）》將感知、建模與仿真、控制作為關鍵共性技術。

什么是感知？就是傳感器，現在大數據講得很多，沒有傳感器談不上數據。第二數據要成為知識，需要分析工具，就是建模與仿真。

什么是控制？增材制造及機器人。美國的智能制造創新研究院也將感知、控制、建模與仿真、平臺作為關鍵基礎技術。

什么是數字孿生？數字孿生是智能制造工廠的“心臟”，就是現實與虛擬。德國的西門子公司，是德國目前智能制造工業4.0的領先者，他們特別強調要搞數字孿生。現在可以先在虛擬世界實現以后，百分之百地直接在物理世界實施。

數字化設計與制造是智能制造的關鍵基礎技術，而建模與仿真是它們的科學基礎。福特汽車公司提出從“原子到汽車”多尺度，全流程集成計算材料工程，其核心內容也是建模與仿真技術。

采用建模與仿真技術是關鍵舉措。比如輕量化材料工藝建模與仿真，汽車的輕量化至關重要，目前國際上有數據，汽車大量使用的是鋁合金及鎂合金。例如，原來發動機的底架是用鋼材，重27公斤，用了鎂合金16公斤，大大減少零件，重量也減輕。我們現在可以做到鋁或鎂合金鑄件不僅可以預測能不能鑄造，而且可以預測零件的組織、性能，甚至它的疲勞壽命。

最后，世界各國都將智能制造作為先進制造業發展趨勢和主要研究方向。我們要加強發展智能制造的傳感、建模與仿真、控制、平臺等關鍵共性技術和相應支持軟件研發。我國在數字化設計與制造及建模與仿真領域已經具有較好基礎，創新中心要做到以企業為主體，尤其要為中小企業服務，為中小企業提供關鍵共性技術支撐。總之，全面實施智能制造，任重而道遠。

（本文根據世界智能網聯汽車大會·院士大講堂柳百成院士演講速記整理，未經本人審閱。）