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纳米技术研究报告范文1
一、台湾“国家型”科技计划的形成及发展脉络
上世纪50年代以后的台湾在经济建设方面积极奉行对发达国家产业的跟进政策，形成了50年代“进口替代”、60年代“出口导向”、70年代“重化工业”这样明显的产业发展阶段，基本形成了台湾的外向型产业体系。由于70年代的两次能源危机，作为台湾出口市场的发达国家经济停滞，台湾的经济也备受冲击。从1981年起，台湾制定和实施了十年经济建设计划，其目标是以科技升级为前导，带动经济结构调整和产业升级，也相继通过几次全台科技会议提出了推动能源、材料、信息、自动化、生物技术等“重点科技”并制定“国家科学技术发展十年长期规划”及“六年中期规划”等，试图从战略和政策层次强调以科学技术发展来推动产业升级，但实施效果却并不理想。其中的主要原因是，在台湾这种以中小企业为主的地方，企业规模小、技术开发能力弱，如果政府不给予足够政策引导和资金支持，企业在产业调整中往往是跟着市场随波逐流。所以，这一时期台湾行政当局也陆续采取了规划建立科技园区、推动科技专项计划、策略性工业发展政策和《促进产业升级条列》的制定等四项措施，力图提升企业在产业创新领域的活力。这些政策和规划层面的措施促成了台湾70年代以后的一轮产业结构快速调整，推动了台湾重化工产业的成长，显示出政策因素在台湾科技发展和产业结构调整中发挥的作用。但是，在台湾的产业结构中，超过九成的厂商为中小企业，而在中小企业中大部分的厂商没有研发部门，产业技术也基本遵循的是“面向出口”的消化吸收国外技术的跟随模式，呈现出政府与企业间创新投资不均衡、企业的研发投入强度小等问题，使台湾的产业调整和升级再次遇到发展瓶颈。
到20世纪的80、90年代，世界范围的高技术革命逐渐向产业界延伸，各国政府为了适应第三次技术革命的发展趋势，推动高新技术的应用和产业化，纷纷加强对科技的扶持和引导性资金投入以体现国家意志。以美国的“战略防御倡议”为标志，欧盟提出“尤里卡计划”、中国实施“863计划”等高度综合性的科技发展计划，各国政府对高技术的投入及对产业化的支持渐显成效。台湾行政当局也逐渐认识到，只有改善社会整体的创新环境才能够满足社会发展的需求并实现台湾产业从“代工制造”到“高值化制造”的根本转变，修正了以往以产业发展引导科技发展的政策，提出“科技导向”的经济发展战略，并开始创新体系的构建，相继提出了“科技岛”构想、建设“亚太高科技制造中心”、“亚太研究重镇”和“科技化社会”等目标。
为了发挥台湾的竞争优势并解决重大社会经济问题的需要，整合研发各阶段的优势，推动官、产、学、研整体的创新机制建设，台湾“?政院国家科学委员会”（以下简称“国科会”）于1996年提出设立“国家型”科技计划并拟定了《“国家型”科技计划推动要点》。该文件对台湾实施“国家型”科技计划的目的、批准条件，组织机构的构成及任务、经费编列及管理考核等进行了相应的规划。该“要点”对设立“国家型”科技计划提出了一些基本要求，即：必须有长期而明确的目标、能开发出创新技术，对产业发展或社会福利有重大贡献；具有跨部门、跨领域的且需要政府引导投入并给予长期支持；具有国际性、前瞻性，能够整合产业的上中下游以及官产学研资源并进行良好的分工合作，促进产业投资。在1998至2001年间，台湾“国科会”共批准设立了6个“国家型”科技计划，即：“防灾”、“农业生物技术”、“电信”、“制药与生物技术”、“基因组医学”和“数字典藏”，随后又设立了“系统芯片”、“纳米”和“能源”等计划。
二、各“国家型”科技计划的执行情况概要
台湾的“国家型”科技计划从1998年开始设立至今已有十五年，“国科会”前后共批准设立了十个“国家型”科技计划。其间，有些计划在执行过程中因研究环境的变化、承担实施机构的调整以及研究成果的应用和产业化等因素的影响，发生了计划的更名、合并或终止等情况，目前尚有七个“国家型”科技计划仍在继续执行之中。截至目前，台湾推动的“国家型”科技计划的名称、执行期限、预算及主要实施目标见下表：
计划名称 执行期限 总预算
（亿元） 计划实施主要目标
防灾计划（一期） 1998-2001
（四年） 10.4 结合学术研究与防灾专业机构，整合利用研究成果应用于防灾技术；加强政府各部门防灾有关基础及应用研究；建立防灾决策支持系统、建立维护防灾资讯系统；防灾救灾法规的修订及防灾救灾体系的运行检查和调整；扩大和提升相关国际合作范围及层次。
防灾计划（二期） 2002-2006
（五年） 30.7 协调政府有关部门系统开展防灾有关的上、中、下游科技研发工作，推动研发成果转化为实际防灾运用技术。防灾计划于2006年终止执行。
电信计划（一期） 1998-2003
（五年） 128.4 开展以3G为主的无线通讯技术研发，以宽带网络基础建设、提高宽带网络服务和宽带应用为主，建设试验网络，成为宽带网络重点技术的综合测试平台。
电信计划（二期） 2004-2008
（五年） 133.5 以无线通讯、宽带网络、应用服务三大领域技术为重点开展研究，配合产业推动、人才培养，推动台湾电信产业技术的提升与产业结构调整。“电信”计划于2009年后转为“网络通讯”计划。
网络通讯计划 2009-2013
（五年） 41.4（注） 以电信应用有关通讯技术（包括通讯、信息与综合应用服务技术）研发为主轴，同时完善发展这些技术所需的法规环境；开展接入技术、通信软件及平台技术、应用服务技术及法规环境研究等。
农业生物技术计划（一期） 1998-2001
（四年） 7.9 开发本土农业生物技术产品的有关技术（涉及的领域包括：花卉与观赏植物、植物保护、水产养殖、畜产/动物用疫苗、农产品保鲜利用、环境保护及保健/药用植物等），建设相关科技资源及研发与应用体系。
农业生物技术计划（二期） 2002-2004（三年） 19.9 整合农业技术上、中、下的人力、物力和科技资源，加强本土具有产业开发潜力的研究，落实产业应用，提高生物技术产品的国际竞争力。
农业生物技术计划（三期） 2005-2008（四年） 25.72 推动兰花等花卉的产销体系、中草药及保健食品产业化体系、优良猪鸡生产体系、生物反应器生产相关技术开发、基因改性生物（GMO）评估技术及产业认证等15项产业化建设，实现商品化。
制药与生物技术计划（一期） 2000-2002（三年） 10.6 以本地抗癌天然药物的研发为主，从上游的化学药物研究（包括合成、天然化合物）、生化药物（包括重组蛋白、抗体）及生物医学芯片；中游的药物毒理、制剂、GMP生产及临床实验；下游的药物市场开拓（GMP量产）等。该计划从第二期更名为“生物技术与制药”计划。
生物与制药技术计划（二期） 2003-2006（四年） 75.9 重点是在一期计划范围内加强相关资源的整合并增加开展小分子和蛋白药物的研发。
制药与生物技术计划（三期） 2007-2010（四年） 33.96 在整合第1、2期计划成果的基础上，以癌症药物、糖尿病药物、心血管药物及神经药物的4大类药物为目标，开展上、中、下游的综合研发。
基因组医学计划（一期） 2002-2004（三年） 72.7 以基因组相关基础研究为主，开展疾病预防、诊断与治疗，特别针对台湾常见病，结合基础研究、动物模型与测试、临床实验、技术转让等开展研发，完成基因药物开发，促进产业技术应用。
基因组医学计划（二期） 2006-2010（五年） 76.16 以癌症、糖尿病、心血管疾病、神经性疾病和传染病相关研究为主轴，整合各部门的药物研发资源，促进上游研发成果的产业化应用，建设及运营相关核心设施，开发具有产业化潜力的技术，提供技术支持，辅助生物制药业者投入基因组相关研发应用。
数字档案计划（一期） 2002-2006（五年） 27.8 将台湾重要文物藏品进行数字化，以实现文物的数字化典藏。
数字学习计划（一期） 2003-2007（五年） 40.1 整合数字化学习平台，发展整体数字化学习。
数字典藏与数字化学习计划 2008-2012（四年） 36.78 本计划是2007年由“数字典藏”与“数字化学习”两个计划合并而成。计划主要目标：以“以典藏多样台湾，深化数字化学习”为目标，推动数字典藏、数字技术研发与整合、数字核心平台、相关学术研究和社会应用推广、推动数字典藏与数字化学习的产业发展、数字化教育网络、语文数字化教学、海外推展及国际合作等。
系统芯片计划（一期） 2002-2005（四年） 76.7 发展具有知识产权的整合电子设计自动化软件，重点在于建立平台，将系统封装技术应用于实际产品，根整合产学研力量，将台湾建设成全球系统芯片设计中心。
系统芯片计划（二期） 2006-2010（五年） 101.36 建立丰富的知识产权，整合电子设计自动化软件，提供优良的设计环境，加速由系统封装向系统芯片制造转变，创新性产品开发、先进技术的整合及人才环境的全球化。
纳米计划（一期） 2003-2008（六年） 231.9 提升纳米技术研究的原创性，建立纳米技术平台，加速纳米技术产业化，建立国际级纳米共同实验室，加速培育纳米人才，开创以技术创新、知识产权创造为核心的高附加值知识型产业。
纳米计划（二期） 2009-2014（五年） 62.2（注） 开展纳米前瞻研究，支持纳米电子/光电、纳米仪器研发、能源与环境技术、纳米生物技术、纳米材料与传统产业技术应用，使研究成果转化为产业竞争力，推动纳米科技产业化。
能源计划 2003-2007（五年） 303.22 提升能源自主与安全、减少温室气体排放、开场能源产业、提升能源使用效率、改善能源使用结构
注：仅为2009-2010年两年的预算。
三、台湾实施“国家型”科技计划的一些特点
台湾各“国家型”科技计划涉及的领域相对单一，主要为经济产业、生物技术及民生科技三个领域，而2009年设立的能源计划则比较综合，涉及的领域相对较广。从计划实施十五年的变化来看，台湾行政部门在推动和执行“国家型”科技计划时，也采取的是一种“摸着石头过河”的思路，根据计划执行环境、研发方向和目标取向的变化，对计划实施的领域选择、名称、主管机关、承担机构、执行期限、研究重点及投入等都在不断进行调整。总体看来，有以下一些特点：
1．经济产业类计划的领域选择。在经济产业类计划中（含网络通讯、系统芯片、纳米及能源计划），均被认为是推动台湾经济发展所需的重要技术，并且是促进台湾产业转型的关键技术。由于从代工产业发展而来的台湾企业在计算机、半导体、芯片制造、电讯和网络等信息技术领域有着雄厚的产业基础，它也是台湾制造业的优势领域，研发水平也不低，因此在经济产业类项目中列入网络通讯（原电信科技）项目不足为奇，而系统芯片则是在上述领域拓展智能化所必需的技术。因此，网络通讯、系统芯片计划都可以看成是为信息技术产业升级提供支持。纳米技术及其产业在全世界也属于新兴产业，其产业化尚不成熟。台湾在纳米领域原本没有多少基础研究的优势，但看重的是纳米技术将对人类生活产生全面的影响，有可能引发一场技术革命和产业创新浪潮，因此将纳米技术列为“国家型”科技计划之一。纳米计划以人才培养及核心科研设施建设为主，以推动纳米学术研究及产业化为目标，以期抢占技术先机，获得产业竞争的先发优势。由于经济产业类计划大都涉及到台湾产业的强势领域，因此计划的投入相对较高。这一方面是因为相关产业基础雄厚，研发人才和研发基础完善，需要较多的投入才能满足业界的需要，同时这些计划也被寄予了推动台湾产业转型、实现研究成果产业化的较高期望。
2．生物技术类计划的领域选择。在生物技术类计划中（含农业生物技术、生物技术与制药及基因组医学计划），涉及前沿的分子生物技术，并与民生与健康产业息息相关。由于台湾在农业技术领域有一定的研究传统和基础，精准农业及其相关技术较为发达，将农业生物技术列入“国家型”科技计划可以在既有的农业技术优势的基础上，利用生物技术改造传统农业，能够促进精准农业的产业化发展并有助于提高台湾农产品的竞争力。而生物制药及基因组医学在台湾并无太大的基础研究优势和技术应用基础，将其列入“国家型”科技计划的考虑也是期望通过加大对生物制药及基因组医学研究的投入，从而在台湾创造出新的产业或者推动现有传统产业的升级改造。同样，这两项计划的内容也可能基本限于开展前瞻性的研究，离推动相关产业发展的目标尚有不小的距离。但从这些计划的实施过程的变化中可以看出，涉及农业的研究比例在逐渐下降，计划项目的投入近年来在逐渐向纯生物技术研究领域倾斜。
3．在民生类计划中（含防灾、数字典藏与数字化学习计划），与社会安全、教育和社会文化密切相关。“防灾”科技计划是台湾最早开始实施的“国家型”科技计划之一。由于台湾地处亚热带地区，台风频繁且台湾属于世界上有感地震最频发的地区之一，有73%的土地和人口处于易遭受地震、洪水及干旱等自然灾害之中，在世界上也属于易受自然灾害损害的地区之一。因此，将防台风（含气象、防洪与泥石流研究）、防震（地震及地震工程研究）及体系建设（防灾救灾体系、社会经济和防灾救灾信息），促进科研成果的应用等列入防灾科技计划之中开展重点研究，该计划与推动产业化发展关系不大。数字典藏与数字化学习是唯一一项涉及文化教育领域的“国家型”科技计划，主要为适应知识社会发展趋势及数字化时代的需求，平衡社会与经济发展的需要，在知识经济产业化方面进行探索，为文化教育领域的发展提供支持。民生类计划的投入在整个“国家型”科技计划中所占的比例原本就不高，而且在实施过程中还出现了计划的“关、停、并、转”现象，研究领域逐步缩减并且单一化，目前仅有“数字典藏与数字化学习”一个计划尚在执行中。这种现象可以理解为，这类计划被认为与推动产业升级和提升台湾经济作用有限，与设立、实施“国家型”科技计划的初衷联系不紧密，因此逐渐被边缘化。
4．能源“国家型”科技计划是台湾“国科会”推动的第十个“国家型”科技计划，其涵盖的领域相当广泛，其性质也比较特殊。由于能源技术是近百年来全球技术开发的焦点，属于相当成熟的技术范畴，因此需要开展基础研发的技术和进行产业化拓展的空间并不太大。由于台湾常规能源缺乏，99%的能源需要进口，而风力、太阳能和潮汐能等可再生能源技术的发展和应用在台湾反倒有一定的空间。因此，能源“国家型”科技计划把重点放在了节能减碳、能源技术（重点在可再生能源技术）及能源技术综合利用、政策规划与人才培养等方面，研究课题涉及的范围广，首期计划（五年）的预算就达到300多亿元。由此看来，能源“国家型”科技计划不能看着是一项单纯的经济产业类计划，它与社会发展和民生都密切相关。
纳米技术研究报告范文2
关键词：俄罗斯；国际科技合作；技术转移
中图分类号：G322.5；G325.125 文献标志码：A 文章编号：1008-0961(2010)02-0038-04
中俄战略协作伙伴关系建立以来，双方相互支持和互信水平不断提高，各领域务实合作不断扩大。截至2010年，中俄总理已经进行了第十四次定期会晤。定期会晤机制促进了双方在经贸、能源、人文、地方等各领域合作，取得了实质性进展。但是，“灰色清关”、“中国”等现象，表明俄罗斯政府及民众对中国的总体认识还存在诸多误区，导致中俄科技合作及俄罗斯技术转移工作进展缓慢。深入研究俄罗斯的国情民意，探索中俄科技合作及技术转移的新模式、新途径，剖析合作过程中产生的诸多核心问题，对于促进俄罗斯高新技术向中国技术市场转移尤为必要。
一、俄罗斯的国际科技合作策略
(一)国际科技合作方向
俄罗斯对外科技政策的基本发展方向是在基础研究和应用科学方面制定国际合作计划。组建由多个国家参加的国际科学中心，特别注重恢复苏联原有的科技地位和实力，保存和发展高等文化教育，充分利用现有的科技资源等。
在基础研究方面，俄罗斯采取世界多极化的科技发展战略，积极促进在俄罗斯境内，以国家重点科研机构为基地建立基础科学国际一体化中心，主要有合资、合作研究、联合研究中心以及联合实验室等形式。
重点发展同工业发达国家的国际合作，挖掘现有的基础科学潜力，在国际一体化、基础科学劳动分工与协作方面巩固已有的地位。参与解决人类共同的课题项目，执行全球性的项目和计划等等。尤其是注重开展解决人类与自然、不可再生资源等问题的研究合作。
(二)国际科技合作定位
在符合俄罗斯科学发展重点方向的基础上，积极参与国际竞争，是俄罗斯国际科技合作的主要内容。俄罗斯的国际科技合作的定位是通过应用俄罗斯科技成果来解决带有全球化特点和能使现代文明稳步发展的课题，如生态环境、能源、交通、全球气候、艾滋病、全球性信息网络建设及全球安全等。
在应用科学研究方面，俄罗斯首先注重在优先发展的科技领域，同西欧国家、美国、日本、中国、东南亚国家的国际和国家重点科学中心开展合作。
俄罗斯近年来重视国家科技成果在国外的信息宣传，但来华参加各种展会的技术研究类项目多局限于中试阶段，俄罗斯技术出让方希望引进外资，以技术或设备参股合作实现产业化。国际科技合作将是支撑俄罗斯科学发展的关键因素之一。俄罗斯鼓励科学家参与国际竞争，接受国际资助，制定政策保障资金的有效使用。
(三)国际科技合作体系
俄罗斯利用联合国和其他国际组织，建立适应本国政治和经济利益的国际科技和创新合作体系。依据世贸组织协议有关保护知识产权贸易的条款，以及世界知识产权组织的有关文件，充分运用保护知识产权的国际法则。在与独联体国家科技合作所确定的重点发展方向上，建立总体合作空间。积极促进与独联体国家的双边科技合作。加强与独联体各成员国的科技信息交流。
开展与发达国家的合作，扩大与科技强国美国、德国、法国和英国的合作，以加强对基础科学和应用科学新内容的补充，参与解决全球性课题。利用国外先进管理经验对俄罗斯科研体系进行改革。与工业发达国家如欧盟各成员国建立科技合作机制，从而达到吸引外资，实现对俄科研成果投资的目的，有助于稳定俄罗斯的基础科学研究工作，逐步提高科技在经济发展中的比重。
俄罗斯不断发展同新兴工业国家和发展中国家的科技合作，扩大同印度、中国在基础研究和应用科学领域的合作。积极发展同巴西、埃及、朝鲜、马来西亚、新加坡、泰国、菲律宾、南非等国家在应用研究方面的合作，推广应用俄罗斯科技成果。吸收新兴工业国家的金融资本和物质资源，以俄罗斯国内科研中心为基地，积极促进在俄境内建立国际科技组织。
(四)国际科技合作新模式
俄罗斯通过建立自由经济区或技术产业化区，吸引外资建设技术园区，包括技术孵化机构、科技产业区、科学城，参与国际科技合作及技术转移。俄罗斯联邦政府鼓励利用外资，包括私人投资在俄境内建立技术创新机构，并支持俄罗斯科技创新企业在境外建立分支机构。为促使俄罗斯技术在境外成功实现产业化，俄罗斯企业非常看重技术购买方国家的市场支付能力。目前，技术转移市场前景看好的国家有经济快速增长的中国、伊朗及亚太地区的一些国家等。俄罗斯技术成果和技术服务多采取入股方式参与国际技术转移合作，外方则需投入基础设施和资金。
俄罗斯国际技术合作的重点是同发达国家的技术创新机构、创新网络加强联系，此举可利用双边科技合作，甚至全欧洲伙伴协作计划得以实现。俄罗斯的科学城、国家科学中心、技术转移中心、技术创新中心、工业创新企业联合体、专业协会将在建立面向21世纪的俄罗斯技术创新方面发挥特殊作用。
(五)国际科技合作与国家利益关系
为使国家利益损失降低到最小限度，俄罗斯全力支持与移居国外的俄裔科学家进行学术交流活动，让其参与执行国内科学项目工作，并从联邦财政预算中拨出住房等优惠条件吸引年轻学者回国创业。同时，俄罗斯建立监管体系，管理由国家财政资助开发的技术项目的对外转让。重视知识产权的保护，避免发生境外技术流失和非法盗用等问题。对于国外资助的、涉及俄罗斯国防以及民科技产品的科学家或科研项目，俄罗斯政府实行严格的国家监管。科技和教育领域面向国际的信息网络，要求建立信息安全保障的解决方案以及对国际科技信息交流采取监控措施。
俄罗斯联邦政府为维护民族利益，保障科技安全，制订了面向21世纪全球安全的国际科技战略，在多边、双边国际科技合作的实际工作中，加强有关安全保障方面的法律基础研究。
二、中俄科技合作的契合点
(一)基础科学研究领域
中俄科技合作在基础研究领域应本着的原则，即以中俄两国科技部颁布的基础研究重点领域中的相同学科为切人点并作为合作重点。中俄双方共同的基础研究优先方向应包括数理科学、技术科学、化学科学、材料科学、生命科学，这些基础研究方向符合俄罗斯开展国际科技合作的规划。
俄罗斯国际科技合作的一般流程如下：根据技术购买方的订单，利用外资进行研究和设计，接受技术购买方的资金、设备、材料，参加国际学术会议及研讨会，按合同派遣科学家出国工作。针
对俄罗斯的国际科技合作及技术转移方式，中国须制定灵活多样的对策，遴选具有一定研究水平和科研实力的机构开展对俄科技合作。
中俄基础研究领域的合作，应注意把握两个关键因素，一是要优化合作环境，创造便利条件，充分支持两国专家之间的技术交流与合作；二是要制定中俄双方均认可的基础研究发展规划，精心组织重大合作课题，着重提高合作的质量和效益。
(二)高新技术研究领域
高新技术对于中俄开展国际科技合作及技术转移是个极其敏感的话题。俄罗斯科技领域亟待解决的课题可能会成为两国开展国际科技合作的突破口。2008年，在中俄总理会晤机制下的科技合作分委会第十二次例会上，双方强调在纳米技术和材料、生命科学、能源和节能、合理使用自然资源、信息和通信技术等领域优先开展合作。中国可考虑利用俄罗斯已有的设备和实验条件完成一些重大实验项目，同时还可优选一些俄罗斯技术出售方的高新技术和关键设备，在国内创办高新技术合作企业。
(三)技术改造与创新领域
中国国有大中型企业改革处于攻坚阶段。加快技术改造是国有大中型企业，特别是苏联援建中国的156项工程普遍面临的问题。近年来，中国从事国际技术转移的机构对苏联时期援建的一些工厂进行多轮技术转让谈判后发现，以高新技术对大中型国企的传统产业进行改造是实现国企跨越式技术创新的途径之一，而技术转让价格相对较低、技术壁垒相对较少的俄罗斯则是中国大中型国企技术改造的较为切实可行的技术源。对苏联援建的156项工程的技术改造而言，完全可利用这些企业与俄罗斯技术的渊源关系和相关性进行技术改造，可起到投资少、周期短、见效快的效果。
(四)军事技术领域
目前，中国国防科技方面总体上仍与发达国家有差距。从整体上看，中国航天、核技术已跻身世界先进行列，但从各项应用技术看，与国际先进水平仍相差20年左右；常规武器装备亦约相差15～20年；飞机、坦克、舰船等重大武器装备平台的动力技术问题还有待进一步解决，电子装备是薄弱环节；武器导弹化是未来的发展方向，目前中国的导弹制导技术与国际水平相比差距还很大；对部队整体成效影响较大的电子战技术薄弱，技术储备不够。冷战结束后，俄罗斯正将中国视为重大的军事技术合作伙伴之一。伦敦国际战略研究所的一份研究报告指出，1992～1995年间，中俄武器贸易额超过25亿美元。利用中俄战略协作伙伴关系日益巩固的有利条件，引进俄罗斯的先进武器和技术，是缩小中国军事技术与世界先进水平差距的有效途径，也是加速中国武器装备建设的一项重要举措，须把引进、转化、开发、创新结合起来，将引进转化为加强自力更生基础的条件。
三、中俄科技领域合作前景
(一)俄在基础科学和高科技领域的优势
基础研究一直受到俄罗斯的重视，其重点研究领域主要集中在物理、天文学、天文物理、地球学、生命科学等方面，上述领域集中了俄罗斯最优秀的科学家并取得了一批重大科研成果。就高科技领域整体而言，俄在航空航天技术、能源产业(水电、火电、核电、核能)、太空能源技术、激光技术、生物工程技术等领域均居世界领先地位，其中在航天高科技领域、激光技术领域、新能源领域俄罗斯具有明显优势。航天领域，俄罗斯继承了苏联约80％的航天方面的企业和科研机构，是独联体国家中唯一能从事航天活动的国家；激光技术领域，俄罗斯不仅获得了从真空紫外到达红外整个波段的发射，且在激光脉冲宽和激光输出能量等方面也取得了令人瞩目的丰硕成果；在核能技术方面，俄罗斯把核武器、核电站、核动力潜艇作为重点，取得了可与美国相匹敌的成就；热能直接转化电能的技术居世界首位。
在重点科研领域中，俄约有40％居世界领先地位。1991年由苏联近300名著名学者和院士参与完成的大规模科研成果鉴定表明，俄在物理学、化学、电子学、地理学、信息学、人体生物学、生物化学、人类生命活动结构基础领域的研究已达到了国际领先水平，在上述各类科学技术中30％以上具备了许可证出口的能力。自经济转轨以来，尽管困难重重，但在基础研究领域仍涌现了一批世界水平的科研成果。如1999年，俄罗斯科学家在核反应实验室合成并确认了门捷列夫化学元素周期表中最新的第114号超重元素，原子量为289，这是一项具有开创意义的发现。
(二)中俄科技发展的互补作用
目前，中国许多研究俄科技问题的学者认为，中俄两国科技领域发展水平各异，科技合作的互补性很强，具有极大的合作潜力。近年来，经多次组织中俄科技合作及技术转移洽谈发现，如果具体项目科研水平差距太大，反而影响合作谈判的进行，技术转移最后成为高科技产品出口贸易。
俄罗斯的科学技术整体发展很不平衡，军事技术、航空航天技术、重工业技术、基础科学研究领域发展较快，而应用研究、消费工业部门科研力量相对薄弱，水平较低。与俄罗斯相比，中国的应用研究投入较多并取得很大进展，在工业技术方面，轻纺、食品、轻化工、家电产业方面水平较高，发展较快，并在一些行业有传统优势。目前中俄双方从整体来说，在科技上互有短长，在很多领域都有满足对方需求的能力，这正是中俄开展科技合作的基础和有利条件。
俄罗斯已出台《俄联邦至2010年及长期科技合作发展基本政策》，进一步明确了俄将要集中资源支持那些对提高人民生活质量、提高国家经济竞争能力、提高国家安全具有重大意义的研发项目。而中国正在制定2004～2020年科技发展中长期规划，旨在迎接世界新科技革命的挑战，有力地支撑全面建设小康社会目标的实现，促进经济社会的全面发展，提高国家的综合国力、国防实力和国际竞争力。
(三)对俄科技合作及技术转移平台的建设
纳米技术研究报告范文3
关键词：先进制造技术；新工业革命；制造模式；新一代信息技术；
作者简介：周佳军(1989-)，男，湖北黄冈人，博士研究生，研究方向：计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机集成制造系统等
0引言
制造业是中国经济增长的主体和支柱，是综合国力的重要体现。当前我国制造业的总体情况依然落后，从资源与环境的角度看，我国制造业对能源和资源消耗巨大，环境污染严重；从技术与创新水平的角度看，我国制造产业的技术创新能力薄弱，科技含量低，技术水平落后，有自主知识产权的产品少，产品的附加值较低[1]；从产业内部价值链的角度看，我国传统制造业处在价值链上(研发、制造、营销)价值创造能力最低的环节，在研发和营销领域，科技创新能力弱、品牌建设不足；从市场环境的角度看，知识经济时代的市场竞争日趋激烈，消费更加个性化，传统的以追求生产效率为目的而进行的品种单一、大批量以及标准化的产品制造模式，很难适应现代市场中客户的个性化和多样化需求。
先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology，AMT)注重经济效益和技术的融合性，通过柔性生产、灵活生产、产品差异化、注重效率和质量等方式增强企业对市场的反应能力、提高自主创新能力，为客户提供更加人性化的服务，具有产品质量精良、技术含量高、资源消耗低、环境污染少、经济效益好等特性，通过发展AMT和战略性新兴产业改造提升传统的资源密集型和劳动密集型工业，以开辟一条科技含量高、资源消耗低和环境污染少的新型工业化道路，已成为提高我国高新技术发展、推动经济发展和满足人民日益增长需求的主要技术支撑。
2012年以来，新工业革命成为各国讨论的热点，以物联网(Internetofthings)和大数据(bigdata)为代表的信息技术、以绿色能源为代表的新能源技术、以3D打印技术为代表的数字化智能制造等技术系统协同创新，将柔性化、智能化、敏捷化、精益化、全球化和人性化融为一体，将改变制造业的生产模式和全球经济系统，引领人们的生活走向智能化时代。工业西方发达国家纷纷提出“再工业化战略”，试图实现从“产业空心化”到“再工业化”的回归，提出的再工业化战略并不是恢复传统制造业的生产能力，而是通过加快突破和应用AMT抢占新一轮科技和产业竞争的制高点，占领产业链的高端。为了保证我国制造业的持续发展，必须尽快完成制造业的转型升级，实现由制造大国向制造强国的转变。
1先进制造技术
AMT自20世纪80年代提出以来，世界各国都十分重视其理论和应用实践研究。AMT既包括先进加工技术(AdvancedProcessingTechnology，APT)(主要指材料加工工艺及方法)，又包括对先进装备、人的智慧等有机构成的现代集成制造系统的智能控制和组织管理的先进制造模式(AdvancedManufacturingMode，AMM)，主要指制造模式及系统。美国联邦科学、工程和技术协调委员会(FederalCoordinatingCouncilorScienceEngineeringandTechnology，FCCSET)下属的工业和技术委员会AMT工作组提出其主要包括三个技术群[2]：主体技术群(AMT的关键支撑，如计算机辅助设计、加工工艺规划、增材制造技术、并行工程，以及材料生产工艺、加工工艺、加工和测试技术等)、支撑技术群(如计算机技术、自动化技术、检测与转换技术、标准和框架等)和管理技术群(如质量管理、基础设施、人员培训、全局监督等)。虽然先进制造模式和AMT密不可分，实践中也常将二者混为一谈，但是它们是两个不同的概念。AMT注重制造单元功能效用的发挥(偏重技术)，AMM注重组织方式，强调的是人、组织结构和技术三者的协同。两者的关系如图1所示。
从社会技术系统的观点看，任何制造系统都有两个尺度，即技术系统和伴随技术系统的社会系统，社会技术系统强调系统中技术系统与社会系统两类因素的相互作用，技术影响社会系统投入的种类、转换过程的性质和系统的产出。然而，社会系统决定着技术利用的有效性和效率，如果孤立地试图使其中一个系统最优化，则可能使系统的总效能降低。AMT是各个单项技术在先进制造哲理下的有机集成，从最初关注技术和工程科学等自然科学的集成，慢慢过渡为重视在AMT应用过程中科学技术、组织结构以及人的智慧等的深度融合，尤其注重自然科学与社会科学的集成、系统体系观念和整体全局优化，最终目的是使整个制造系统能对外部市场环境的变化产生及时、高效、敏捷的反应。
1.1先进制造技术的概念、内涵及主要内容
制造指对原材料进行加工或再加工，以及对零部件装配过程的总称。AMT的概念起源于美国[3]，早期其定义是以计算机和信息技术为基础的制造技术群，主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助工程、机器人及柔性制造技术、自动控制系统、数控技术及装备等[4-5]，从研究的角度看，先进制造技术在不同时代具有不同的含义，当前各种新出现的、先进的机械加工技术(纳米加工、激光切割、增材制造等)、精益生产、并行工程、柔性制造、虚拟制造、敏捷制造和现代集成制造模式等，都属于AMT的研究之列。
我国学者在对国外学者有关AMT定义的归纳和研究中，更为系统地对AMT进行了定义，认为AMT是一个多学科体系，包括从市场需求、产品设计、工艺规划到制造过程与市场反馈的人—机—物系统工程[6-7]。AMT本质上是自然科学(自动控制技术、工艺规划技术等)和社会科学(组织管理和经济学等)的有机融合体，是通过生产方式的智能化和柔性化来提高企业的核心竞争力和对市场环境的反应能力。
从制造系统的观点看，AMT是一个三层次的技术群，如图2所示：第一个层次(内层)为基础制造技术，主要指优质、高效、低耗、清洁的通用共性技术，对应AMT中的支撑技术(如图1)；第二层(中层)是新型制造单元技术，由制造技术与信息技术、新型材料加工技术、清洁能源、环境科学等结合而成，涉及多学科交叉、集成与融合，对应于先进制造技术中的主体技术和管理技术；第三层(外层)为先进制造模式/系统(集成技术)，是由先进制造单元技术和组织管理等融合而成的现代集成制造模式，强调技术系统和社会系统的协同与融合，对应于图1的先进制造模式，是人、技术、组织和管理等要素的集成，也是人机物协同制造系统。
1.1.1基础制造技术
优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术，主要指传统的制造工艺技术(如毛坯测量下料、铸造/塑性成形、锻压、焊接、热处理、材料强韧化、表面保护、机械加工、优质高效连接技术、功能性防护涂层及各种与设计制造等)经过优化和改进后形成的基础制造工艺，是先进制造技术的核心组成部分。
1.1.2新型制造单元技术
新型制造单元技术由制造技术与互联网信息技术、人工智能、新型材料加工技术、清洁能源、环境科学等结合而成，涉及多学科交叉、集成与融合，主要包括以下内容：
(1)新型材料、纳米技术和激光加工传统材料的研制过程通过基本材料的组合反复试验配制获得，整个过程非常缓慢。2011年6月，美国先进制造业伙伴关系(AdvancedManufacturingPartnership，AMP)计划之一的“材料基因组计划”[8]，从分子结构的角度分析材料，通过原子排列找出相—显微组织—性能—环境参数—使用寿命的关系，建立了原子、分子的结构与材料性能的关系，极大地提高了研发、生产和应用先进材料的速度。纳米技术和激光加工引发了机械技术与电子技术在毫微米水平上的融合。
(2)增材制造与精密成型技术增材制造(如3D打印[9])是材料技术、粘结技术和打印技术的融合创新，由原材料直接制造成精密工件的材料近净成型技术(Near-netShapeForming，NSF)制作的零件不需要加工或少量加工即可投入使用，极大地改造了传统的毛坯成型技术[10]。
(3)机器人、自动化及智能化技术工业机器人在生产加工中可以完成某些过程复杂、费时耗力的标准化生产流程[11]；自动化促使机器或生产过程从自动控制发展到自学习、自组织、自维护和自修复等；智能化技术综合了信息技术、模糊算法、神经网络控制等智能优化算法，使机器在没有人工干预的情况下进行生产，具有人机一体化、自律能力强、自组织与超柔性、自学习与自我维护等特点。
(4)先进电子技术装备先进电子装备，如平板电脑、智能手机、穿戴设备等普适人机交互设备和移动终端会越来越普及，使人与物理世界的交互方式更加普适化、虚拟化、智能化和个性化，实现任何地点、任何时间、任何人都能访问任何信息的交互，传感器和嵌入式设备将会感知和采集各种环境和监测对象信息，并对这些信息进行处理，用户能够利用自然普适智能的方式无缝地实现资源共享和服务的获取。
(5)分子生物学和生物制造通过学习生物系统的结构、功能及其控制机制，解决制造过程中的一系列难题。强调生命科学的应用，方法包括基因算法、进化算法、强化学习和神经网络等。
(6)供应链管理制造过程是物质流、信息流在控制流的协调下实现从原料到产品的转换，供应链管理以整体效益最优化为目标，以系统化的观点综合考虑对人、技术、管理、设备、物料、信息等系统构成要素的优化组合，实现产品生命全周期经济效益、社会效益和生态效益的协调统一。
(7)清洁生产技术、绿色可持续制造清洁生产和绿色制造主要表现在以下几个方面：1绿色设计，设计阶段就充分考虑对资源和环境的影响；2绿色选材，将环境因素融入材料的选择过程中；3绿色制造，采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的制造方法；4回收和循环再制造，实现资源―产品―废弃物―再生资源或再生产品的反馈式循环模式[12]。
(8)物联网、大数据、云计算(cloudcomputing)等新一代信息技术IBM公司基于新一代信息技术提出的智慧地球(smartplanet)掀起了物联网研究的，引起了国内外学者和政府的广泛关注[13]。物联网是利用无线射频识别(RadioFrequencyIDentification，RFID)、嵌入式系统、传感器等技术获取现实世界信息，使物体与物体之间通过网络相互连接并进行信息交互，以实现智能化识别、跟踪、监控和管理的一种网络[14]。物联网技术融入产品的全生命周期及制造过程的各个阶段，将形成新的制造模式———制造物联。随着物联网时代的到来，社交网络、电子商务、信息物理系统、移动终端等迅速发展，数据量尤其是半结构化、非结构化数据呈爆发式增长，据著名咨询公司IDC的研究报告，2011年网络大数据总量为1.8ZB，预计到2020年，总量将达到35ZB，大数据时代正在来临[15]。一般意义上，大数据指无法在一定时间内用常规机器和软硬件工具对其进行感知、获取、管理、处理和服务的数据集合[16]，具有大量、高速、多样、价值密度低的特点。对于制造业而言，数据积累和数据的广度还不够，数据应用大多针对传统企业内的结构化数据，有效整合大数据，包括微博、论坛、网站等数据源，分析发掘这些数据蕴藏的潜在价值，有助于快速预测市场趋势和客户的个性化需求，细分客户并提供量身定制的合适服务，及时了解整个供应链的供需变化等。此外，制造系统中包括大量的物料、人员、生产设备状态及加工过程等数据，研究制造系统中产生的大量不同来源的数据的动态演变过程，搜索、比较、聚类、分析、处理与融合制造过程的数据，可以支持制造过程的优化决策，优化生产流程和改进产品质量，有效提升制造企业的经营管理效率和市场竞争力。大数据分析需要高效的数据处理平台，目前制造业已经进入大数据时代，而大数据具有数据体量巨大、数据类型繁多、查询分析复杂等特点，超越了现有企业的IT架构和基础设施的承载能力，因此需要高性能的计算机和网络基础设施，必须依托云计算的分布式架构、分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术等。云计算[17]是能够提供动态资源池、虚拟化和高可用性的下一代计算平台，通过按需使用的方式为用户提供可配置的资源(包括网络、服务器、存储、IT基础设施、软件、服务等)。云计算融合物联网、面向服务、高性能计算和智能科学等技术形成云制造[18]，将各类制造资源或能力虚拟化、服务化，通过网络和云平台为用户提供可高效便捷、按需使用、优质廉价的制造全生命周期服务。
1.1.3先进制造模式/系统
制造模式是制造业为了提高产品质量、市场竞争力、生产规模和生产速度，以完成特定的生产任务而采取的一种有效的生产方式和一定的生产组织形式。先进制造模式是以计算机信息技术和智能技术为代表的高新技术为支撑技术，在先进制造思想的指导下，用扁平化、网络化组织结构方式组织制造活动，追求社会整体效益、顾客体验和企业盈利，是最优化的柔性、智能化生产系统。按照历史唯物主义的观点，社会存在决定社会意识，从制造业的发展进程来看，不同社会发展时期决定了不同的制造思想、生产组织方式和管理理念，它们相互作用、共同决定了特定时期的制造模式。如图3所示，按照制造技术的发展水平、生产组织方式和管理理念，将制造模式的发展历程归纳为手工作坊式生产、机器生产、批量生产、低成本大批量生产、高质量生产、网络化制造、面向服务的制造、智能制造8个阶段。
工业革命以前，产品主要以手工作坊式和单件小批量模式生产为主，产品质量主要依赖手工匠的技艺，其成本较高、生产批量小，零部件的质量可控性和兼容性比较差，供不应求成为制造业进一步发展必须解决的问题。产业革命后，新的生产技术和管理思想大量涌现，这一阶段的早期，制造技术的改进重点是规模化大批量生产和提高生产效率，流水线式生产方式使得专业分工和标准化规模生产从技术方法上成为可能，科学组织管理理念等又从组织、结构和方式上保障了流水线式生产的实现，使得大规模制造成为可能。然而，大规模、批量化生产方式的精细化分工和高度标准化形成了一种刚性的资源配置系统，在买方市场下，市场环境瞬息万变，这种生产模式会给企业带来巨大损失，20世纪90年代，随着先进制造理念、先进生产技术以及先进管理方式的不断成熟与发展，各种新的制造理念、先进制造新模式得到了迅猛发展，理论界相继出现了高质量生产、网络化制造、面向服务的制造、智能制造等一系列新概念，各种先进制造模式之间的关系如图4所示。
(1)高质量生产
并行工程、柔性制造、精益生产[19-20]这三类制造模式是基础的生产管理方法，是虚拟制造、敏捷制造、现代集成制造的基础技术；虚拟制造[21]是实现敏捷制造[22-23]的重要手段；生物制造[24]和绿色制造[25-26]是考虑环境影响和资源利用率的制造模式，相关文献已有介绍，不再赘述。
(2)网络化制造
网络化制造是指在产品全生命周期制造活动中，以信息技术和网络技术等为基础，实现快速响应市场需求和提高企业竞争力的制造技术/系统的总称。比较典型的应用模式有制造网格(MGrid)[27]、应用服务提供商(ApplicationServiceProvider，ASP)[28]。制造网格是运用网格技术对制造资源进行服务化封装和集成，屏蔽资源的异构性和地理上的分布性，以透明的方式为用户提供服务，从而实现面向产品全生命周期的资源共享、集成和协同工作；ASP是企业将其部分或全部流程业务委托给服务提供商进行管理的一种外包式服务，以优化资源配置、提高生产和管理效率。企业用户可以直接租用ASP平台提供的各类软件进行自己的业务管理，如产品生命周期管理(ProductLifecycleManagement，PLM)、企业资源规划(EnterpriseResourcePlanning，ERP)等，不必购买整个软件和在本地机器上安装该软件，从而节省了IT产品技术的购买和运行费用，降低了客户企业的应用成本，特别适用于中小型企业。
(3)面向服务的制造
制造的价值链正不断延伸和拓展，制造和服务逐渐融合，制造企业更加倾向于为顾客提品服务及其应用解决方案。面向服务的制造是为实现制造价值链的增值，通过产品和服务融合、客户全程参与、提供生产型服务或服务型生产，实现分散的制造资源整合和各自核心竞争力的高效协同，达到高效创新的一种制造模式[29]。面向服务的制造的典型应用有众包生产(CrowdSourcing，C-Sourcing)、工业产品服务系统(IndustrialProductServiceSystem，IPSS)等。众包生产源于众包，众包一词最早出现在2006年，由美国《连线》杂志一位名叫杰夫·豪的记者首次提出[30]。众包是一种分布式的问题解决和生产模式，它将工作任务通过互联网以公开、自由自愿的方式分发给非特定的大众。众包生产就是网络化社会生产，让更多产品和服务用户参与到产品的创新活动中来，打破企业创新来源的界限，聚集大众智慧，增加公众的参与度，并通过“用户创造内容”的形式生产出符合消费者需求的个性化产品[31]。众包生产对构建创新型制造企业非常重要，它具有开放式生产、组织构成的动态性、物理范围的分布性、参与者的主动性等特点，能够突破传统生产模式，通过外部资源的整合实现产品开发任务；另外，它还可以通过激励机制代替合约机制，以极低的成本聚集外部的零散个体用户和群体资源，为客户提品及其应用解决方案。面对多样化的个性需求和不断变化的市场环境，众包生产能够灵活、高效、低成本地进行资源的重新分配和整合，有效降低产品制造成本，减少企业风险，提高适应个性化需求的灵活性，它的出现给企业的研发、生产、销售、管理和售后服务带来了巨大影响。产品服务系统(ProductServiceSystem，PSS)通过系统地集成产品和服务，为用户提品功能而不是产品本身来满足用户需求，从而实现产品全生命周期内的价值增值和生产与消费的可持续性[32]。IPSS[33]是在PSS的基础上提出的。IPSS是工业产品及其相关服务的集成，它将产品与服务作为一个集成化的整体提供给用户，这里的产品既可以是用户所有，也可以是IPSS的提供者所有，不但关注产品本身质量而且考虑顾客体验，通过用户的参与来提高产品服务创新能力；服务则是覆盖整个产品全生命周期内的所有活动(设计、制造、运输、销售、使用、维护、售后服务等)，通过专业的服务共享降低用户的成本投入，从而集中更多的精力关注其核心竞争力。IPSS的核心是提供工业产品的工作能力，这依赖于提供者的知识水平和经验丰富程度，因此它具有知识服务和生产型服务的特点。
(4)智能制造
基于新一代信息技术和IBM智慧地球的研究框架，制造系统的集成协同越来越关注人的发展和周围环境的融合，研究的关注点从之前侧重信息技术和工程科学的集成，逐步转变为技术体系、组织结构、人及环境的深度融合与无缝集成，实现优势互补与可持续制造。此类制造包括云制造、制造物联、基于信息物理系统(Cyber-PhysicalSystem，CPS)的智能制造乃至智慧制造。德国政府于2013年4月举办的汉诺威工业博览会上正式推出了工业4.0战略，在该战略下提出的智能制造是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造。智能制造技术是在新一代信息技术、云计算、大数据、物联网技术、纳米技术、传感技术和人工智能等基础上，通过感知、人机交互、决策、执行和反馈，实现产品设计、制造、物流、管理、维护和服务的智能化，是信息技术与制造技术的集成协同与深度融合。在产品加工过程中，智能制造将传感器及智能诊断和决策软件集成到装备，由程序控制的装备上升到智能控制，能自适应反馈被加工工件在过程中的状况[34]。例如，基于CPS的智能制造生产过程与传统的数控加工技术相比，能感知温度、环境、加工材料的属性变化，并作出相应调整，不会死板地执行预定程序，能够保证加工出的产品精度。基于云计算、物联网、面向服务和智能科学等技术的云制造也是一种智能化的制造模式[35]，它利用网络和云制造服务平台，按需组织网上制造资源(制造云)，为用户提供可随时获取的、动态的、敏捷的制造全生命周期服务[36-38]。云制造能促进制造资源/能力的物联化、虚拟化、服务化、协同化和智能化。与传统的网络化制造相比，云制造具有更好的资源动态性、敏捷性以及产品和服务解决方案的灵活性，同时能更好地解决ASP模式的客户端智能性和数据安全性的不足问题，以实现更大范围的推广和应用；与制造网格相比，云制造在“分散资源集中使用”思想的基础上，还体现了“集中资源分散服务”的思想。制造物联[39]是基于互联网、嵌入式系统、RFID、传感网、智能技术等构建的现代制造物联网络，是以中间件、海量信息融合和系统集成技术为基础，基于物联网系统开发服务平台和应用系统，解决产品设计、制造、维护、管理、服务等过程中的信息感知、可靠传输与智能处理，增加制造的服务化与智能化水平的制造新模式。制造物联在制造系统中的应用能够有效地管理制造资源、监控制造过程、匹配制造需求等，将传统的产品制造从市场调研、研发设计、供应链、生产过程、销售、物流运输与售后服务融为一体，协同制造过程中物料流、能量流、信息流、价值流的优化运行，以支持产品智能化、生产过程自动化、供应链与物流的准时化和精益化、企业经营管理辅助决策等应用，极大地提高了制造企业的核心竞争力。
基于语义Web、务联网(InternetofService，IoS)、社会性网络服务(SocialNetworkService，SNS)等，智能制造/云制造的进一步发展将会诞生智慧制造(WisdomManufacturing，WM)[40-41]。WM将机器智能、普适智能和人的经验、知识与智慧结合在一起，形成以客户需求为中心、以人为本、面向服务、基于知识运用、人机物协同的制造模式。
综上所述，先进制造模式是以所追求的目标和生产开展方式的转变为基础而产生及发展的，体现的是消费者的个性化需求、科学技术发展水平和市场竞争形势，是由先进制造哲理、先进组织管理方式、先进制造技术及人的相互融合发展、相互协同作用的产物。这是一个系统灵活性不断增大、组织结构和过程不断优化的进程，将形成人机物协同制造系统，使制造资源得到最佳利用、生产效率得到极大提高，能够对市场变化和内部变化作出迅速响应。
1.2先进制造技术对产品生产活动的影响
从生产流程来看，AMT与传统制造技术对制造过程的影响如图5所示。传统制造是利用制造资源将原材料转换为产品的过程，仅为生产过程的一部分，一般包括产品的加工和装配两大内容，制造商自行生产或者从供应商购买零件，将其组装成产品并检验以符合要求。制造过程中输入的是原材料、能量、信息、人力资源等，输出的是符合要求的产品。传统的制造系统设计、制造与销售各部分之间信息的传递与反馈不畅，各部门按功能分解任务，容易只考虑本部门的利益，对系统的优化考虑较少，造成设计与制造部门间难以协调、矛盾突出。
AMT主要从材料设计、制造流程改造、产品服务融合的集成解决方案和循环利用四个方面拓展传统制造技术的内容：
(1)材料设计新型材料的成型和加工技术愈发重要，对材料分子层或原子层的定向改造极大地提高了产品性能，超硬材料、功能梯度复合材料的某些新的成形、加工技术将不断涌现，如超导材料成形加工等。
(2)制造流程改造传统制造是面向批处理、时间上和空间上分离的分布式加工，先进制造超效能加工和自动化技术能够促使连续流制造，减少零件库存。
(3)产品服务融合先进制造强调涵盖从产品研发直至客户应用的全过程，提品、软件和服务于一体的产品解决方案和端对端的服务。知识资本、人力资本和技术资本的高度聚合，使制造活动摆脱了传统制造低技术含量、低附加值的模式，通过产品设计、管理咨询等活动，技术和知识在生产过程中被实际运用，将技术进步转化为生产能力和竞争力，为企业产生更高的附加价值。
(4)循环利用[42]先进制造注重材料的回收利用，不但对环境友好而且节约原材料成本。传统的产品制造模式是一个开环系统，即原料工业生产产品使用报废弃入环境，是以大量消耗资源和破坏环境为代价的制造方式；而循环生产是一个闭环系统，整个生命周期考虑生态环境和资源效率，从单纯的产品功能设计扩展到生命周期设计，强调所有资源应该实现在经济体系内的循环利用。
基础制造技术、新型制造单元技术和现代先进集成制造技术对制造业的发展产生了重要影响。基础制造技术通过改进、整合形成新型制造单元技术，进而影响整个制造过程。诸如网络化制造、面向服务制造和智能制造等先进集成制造技术已在前文说明，这里着重探讨新型制造单元技术对制造过程的影响。具体来讲，新型制造单元技术(图2中第二层)对传统制造流程的改造如图6所示，增材/精准制造用于对加工阶段的改造；机器人/自动化技术用于组装和生产流程的自动化；先进电子技术用于产品和服务的融合以及加工过程的控制；供应链设计以整体效益最优化为目标，以系统化的观点综合考虑人、技术、管理、设备、物料、信息等系统构成要素的优化组合，在满足产品或服务供给要求的同时，达到成本最低；清洁生产技术主要用于材料的循环利用、回收等环节；分子生物学和生物制造用于材料设计及制造流程的改进；纳米材料技术用于合成与加工功能梯度材料、复合材料等；物联网、云计算和大数据用于对产品全生命周期制造过程进行全方位跟踪、分析、优化和控制，实现多维度、透明化的泛在感知，确保制造过程的高效、敏捷、可持续和智能化。
需要指出的是，AMT对传统制造流程的改造，不但使原有制造和装配工艺等制造中期阶段产生了质的变化，而且涵盖了市场信息分析、产品决策、产品设计、生产准备等生产前阶段，以及质量监测、销售使用、售前售后服务、产品报废的处理和回收再生产等后阶段，覆盖了产品生命周期的制造全过程，可提供集产品、软件和服务于一体的整体解决方案，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产。
1.3各国先进制造技术发展情况和研究进展
近年来，美国、日本、德国等发达国家先后针对AMT的研发提出了国家层面的发展战略计划。美国在2009年12月颁布了《AFrameworkforRevitalizingAmericanManufacturing》(重振美国制造业框架)[43]；2011年6月宣布了《TheAdvancedManufacturingPartnership》(先进制造伙伴计划)[44]；2012年2月了《ANationalStrategicPlanForAdvancedManufacturing》(先进制造业国家战略)[45]，提出通过加强研究和试验税收减免、扩大和优化政府投资、建设智能制造技术平台，以加快智能制造的技术创新。
日本在1989年就发起“智能制造系统”计划，推动本国AMT的研究和发展；2010年5月公布了《产业结构蓝图》，同年6月通过《新增长战略》法案，规划了日本经济2011年~2020年的十年发展战略，其中包括对先进制造业的支持策略，通过大力调整制造业结构，加快发展机器人、无人化工厂、3D打印技术等尖端领域，提升制造业的国际竞争力[46]。
德国作为工业强国，为保持其制造业的竞争优势，采取积极有效的行动，将大量人力和物力投入到AMT中，推动AMT的发展，并制订了相关的计划[47]，特别是2010年7月制订了《高技术战略2020》，以支持制造领域新型革命性技术的研究与创新。其中“工业4.0”项目[48]是《高技术战略2020》确定的十大未来技术项目之一，用以支持工业技术领域新一代关键技术的研发和创新，该项目成为2013年汉诺威自动化展最热门的话题。工业4.0旨在通过互联网、物联网、CPS、IoS等技术提升制造系统的智能化水平，它包括两大主题：1智能工厂，重点研究智能化生产系统和过程，以及网络化分布式生产设施的实现；2智能生产，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。欧盟于1998年~2007年相继公布了第五框架计划(1998~2002)、第六框架计划(2002~2006)和第七框架计划(2007~2013)，于2009年颁布了《欧盟共同关键使能技术发展战略》，次年3月颁布了《欧洲2020战略》[49]。发达国家希望以高新技术为依托大力发展节能环保产品、清洁能源、新材料等新兴产业，构筑新的优势，消除不利因素，创造有利环境及符合自身优势的新兴市场，规避在传统制造领域与中国等发展中国家相比的竞争劣势，以树立其AMT的持续竞争优势，提高其先进制造业的竞争力。
我国也十分重视AMT的发展，国家863计划在清华大学建立了CIMS工程研究中心。先进制造技术作为一个主题在国家科技部领导下取得重大进展，如数字化制造与工业工程[50]、网络协同设计[51]、网络制造、仿生制造[52]、绿色制造与区域网络制造[53]、供应链、网络化制造、大批量定制和仿生制造[54-55]等。特别是国家“十二五”制造业信息化科技工程规划中，明确提出了大力发展新一代集成协同技术、制造服务技术和制造物联技术，该规划的实施将促进互联网、云计算、物联网等新一代信息技术与制造技术相融合，为加速制造业结构调整和转型升级、发展高端制造业等战略性新兴产业发挥极其重要的作用。制造业信息化工程的实施使我国在AMT领域取得了大批具有先进水平的研究成果，促进了制造业向精益化、全球化、协同化、服务化、绿色化、智能化的方向发展，为传统产业的升级改造和高技术产业的发展做出了贡献。
2新工业革命
工业革命是生产技术的变革，同时也是一场深刻的社会关系变革。新科技群的协同效应和深度融合将导致生产组织方式和制造模式发生重大变化，从而引发新的工业革命。目前正在出现一种新工业革命，但仍是一个十分模糊的概念，不同研究者对新工业革命的概念有各自的理解，主要有5种不同的观点：
(1)杰里米·里夫金[56]认为，历史上重要的工业革命都是在新通讯方式和新能源结合之际产生的，当前正由互联网和新能源结合引发新的经济和社会变革，即包括五大支柱的新工业革命，如图7所示，其中：1能源转型，向可再生能源转型，利用风和阳光等，不再消耗石化产品；2分散式生产，互联网信息技术等基础设施的建设大大减小了时间、空间对人们的经济活动交流的制约，基于知识的共享、创新和发展的扁平式、分散化、合作性的生产组织结构更加符合现代商业的需求；3存储，充分利用社会基础设施存储间歇式可再生能源；4构建能源互联网，利用互联网技术将电网转变为能源共享网，通过一种网格式的智能分布式电力系统和他人共享；5交通工具转变，将汽车、卡车、火车等运输工具转向插电式或者燃料电池等以可再生能源为动力的交通工具，电动车需要的电可在充电站购买。这五大支柱协同发展实现了1+1+1+1+1>5的整合效应，树立起一个新经济发展范例，带领世界进入新纪元。
(2)克里斯·安德森[57]认为，新型材料的应用和增材制造技术等数字化制造方式将引发新工业革命，采用新型材料、3D打印技术和基于网络的协同制造服务等智能化与数字化制造方法，能够迅速和精准地将计算机中的虚拟设计模型转化为真实物体，甚至直接打印出零件或模具，基于网络的新型数字化设计及制造的创新提供给网络用户以创造真实物体的能力，将制造延伸至范围更广的生产人群中，这些制造过程蕴藏着由普通人完成的无限可能，众多个人制造联合推动全面创造，将直接加快向新型工业化趋势发展的步伐，从而引领新工业革命。
(3)英国彼得·马什[58]在《新工业革命：消费者、全球化以及大规模生产的终结》一书中，将工业革命划分为五次，如表1所示，而将始于2005年的第五次工业革命称为新工业革命。
(4)保罗·麦基利的三次革命说[49，59]认为，以制造业数字化为核心的第三次工业革命(新工业革命)即将到来，互联网、智能软件、新能源、新材料、机器人、新的制造方法和以网络为基础的商业服务模式将使技术要素和市场配置要素发生革命性变革，产生改变社会发展历程的巨大能量。而制造业的数字化进程正从智能计算机软件、新材料、更灵巧的机器人、基于网络的制造业服务化、新的制造方法5个方面向前推进。
(5)德国政府于2013年4月举办的汉诺威工业博览会上，正式推出了工业4.0第四次工业革命[48]项目，目的是支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。工业4.0强调在工业生产过程中，以信息物理融合系统为核心，将众多智能体聚集在信息平台上，形成一种高度协同的互联互通关系，从而构建智能化的新型生产模式与产业结构。工业4.0正引领新一轮的工业革命，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域、商业模式和合作形式，将导致工业结构、经济结构和社会结构从垂直向扁平转变，从集中向分散转变。
这些研究预言了新的工业革命即将来临，勾勒出了先进制造业的影响，描绘了未来制造业的走向。从上述观点可以看出，工业革命的实质是制造方式与模式的革命：保罗·麦基利认为生产工具发生很大变化将导致新工业革命；杰里米·里夫金认为生产动力的变革将引发新工业革命；彼得·马什认为新工业革命主要集中在材料、动力、加工工艺、制造模式等方面的变革；克里斯·安德森的新工业革命观点主要体现在生产方式的革新；德国工业4.0体现在在工业生产过程中，基于CPS建立了一种高度协同的产品与服务的生产模式。其实，任何一项单一的技术都不足以引发新一轮工业革命，判断工业革命的依据关键为是否有新科技群协同效应以及是否带来人类生产、生活方式的重大变革。因此，新工业革命是基于新能源、智能制造、数字化制造、机器人技术、新一代信息网络技术等先进技术综合系统协同创新及突破性的发展，融合信息、计算机、数字化、互联网技术创新变革，使工业生产方式与制造模式发生巨大变化，从而使交易方式与人们的生活方式发生重大变化。传统的自上而下、集中规模化的生产模式将逐步被新工业革命的分散、扁平和协作的模式取代，定制化、个性化、智能化、分散化和合作化是新工业革命的主要特征。
3先进制造技术与新工业革命之间关系
从主导技术和新兴产业的角度来看，以生产方式变革为主线的AMT的群体涌现、协同融合将导致新的工业革命，各种技术之间产生的耦合效应推动了工业革命的进程。新工业革命不是依赖单一学科或某几类技术，而应该是全方位的多学科、多技术层次、宽领域的协同效应和深度融合。人类制造模式的演变从原始手工生产模式到现代先进制造模式的演变过程中，经历了3次大的革命性变革。图8所示为由市场变化与技术发展推动的先进制造模式的变革。
图中：第一次工业革命中，由于蒸汽机、电气技术、内燃机的发明与改进，机器取代手工成为主导生产方式，制造业进入机械化制造时代，成为近代工业化大生产时代的开端。第二次工业革命中，大规模制造成为主导生产方式，20世纪20年代，随着电子技术、信息技术的发展，以流水线为典型代表的大规模制造模式在组织结构上追求纵向一体化与大规模，内部分工仔细，专业化程度高，简单熟练的操作提高了生产效率，使制造成本随规模递减，同时质量的稳定性也得到提高，制造模式进入批量大规模制造阶段。新工业革命是现代先进制造模式集成协同创新的结果，进入20世纪90年代后期，随着网络信息技术、智能控制技术研究的深入和以知识为基础的经济时代的到来，制造业的市场环境与技术变革发生了根本性的改变。大规模制造系统的刚性与市场的个性化需求以及环境快速变化所要求的响应速度之间的矛盾日益尖锐，正是在此背景下，各种新制造模式研究探索与试验如雨后春笋般迅速兴起，现代AMT融合自然科学和社会科学的最新进展，以绿色、低碳、可持续为发展理念，带来了产业组织模式的转变，对转变经济增长方式、政府管理模式和社会组织形态都有巨大的推动作用，使全球技术要素和市场要素配置方式发生了革命性变化。
AMT的发展将在新工业革命中发挥重要作用。如前所述，工业革命的实质是制造业生产方式与制造模式发生重大变化，它必然也是始于制造技术突破性的发展。AMT是制造业产生变革的根本力量，新一代信息技术(云计算、大数据、物联网、务联网、云平台等)、新能源(再生能源、清洁能源等)、新材料(复合材料、纳米材料等)技术等将为新工业革命创造强大的新基础设施；分散式制造(网络化制造、制造物联、云制造、智能制造)、众包生产、集群效应、利基思维等使生产方式产生变革，将整个工业生产体系提升到一个新的水平，工业生产、经济体系和社会结构将从垂直转向扁平、从集中转向分散；以智能制造为代表的新一代先进制造模式，必将使商业模式、管理模式、服务模式、企业组织结构和人才资源需求发生巨大变化，给工业领域、生产价值链、业务模式乃至生活方式带来根本性变革，进而推进和实现新的工业革命。
制造模式的演进与新工业革命的出现由市场发展、社会变革、技术突破、管理创新多种动因的综合作用决定。对新工业革命的内涵的理解必须通过与社会科学(如经济学和管理学)等跨学科的对话和交流，适当突破自然科学和工程技术学科的理论范畴。工业发展历程表明，新的生产模式的出现均为与特定的社会制度、组织结构和经济因素等相互作用的产物，而新的制造模式又会对既有社会制度和管理方式提出新的要求，从而推进企业管理模式、社会制度环境的变革[60]。综上所述，在市场、技术、社会经济环境变化与全球一体化趋势的推动下，制造业正在经历着一场革命，一场以实施先进制造技术和经营方式彻底变革为主要内容的先进制造模式的革命，涉及制造理念、制造战略、制造技术、制造组织与管理各个领域的全面变革。
4新一代先进制造技术的应用案例
产品制造的智能化变革绝不仅是优化现有的制造业，而是将制造延伸至范围更广的生产人群中———既有现存的制造商又有正成为创业者的普通民众。随着社会化网络的发展，通过充分开发大众的智慧、力量和资源，以用户创造内容(Usergeneratedcontent)为代表的社会化生产模式更能形成突破性创新，彰显出巨大的能量和商业价值。以思科(Cisco)为例[31]，2007年秋，思科借助Brightidea公司的创意网络平台，为其一个十亿美元的新业务寻找创意，通过征集创意—进行筛选—提炼创意三个阶段，最后从104个国家的2500多名参与者提交的约1200个创意中，成功筛选出最佳创意；再如美国越野赛车LocalMotors公司通过社会化生产方式，将越野赛车的个性化设计与制造分包给不同的社区，在社区内的微型工厂实现了快速小批量设计与生产；波音公司联合全球40多个国家和地区企业，通过网络协同和制造服务外包的形式协同研发制造了波音787，将研发周期缩短至原来的30%，成本也减少了50%[18]。如此一来，创意新阶层得以进入生产领域，将自己的设计产品模型转变成产品，却无需自行建立工厂或公司，制造变成了另外一种可由网络浏览器获取的云服务，实现了低成本的高技术，保持了小型化与全球化并存的能力。借助物联网、云服务、大数据等技术，用户参与不再局限于创意征集阶段，而向设计研发、制造、实验、检测、营销等纵深发展，向产品全生命周期拓展，这些生产方式将为开发出成功的产品、降低生产成本、提高效率作出巨大贡献。
以大数据、物联网/CPS、云计算等新一代信息技术为基础的先进制造技术将促进制造系统向服务化、智慧化、个性化、社会化的方向发展，智慧制造应运而生[40-41]。智慧制造将制造系统分为社会系统、信息系统和物理系统三个子系统，其中社会系统强调群体智慧和人的主观能动性，尤其是人及其隐性知识的集成，是基于人际网(Internetofpeople)所形成的社会化网络，注重客户参与的互动性、个性化和创新性；物理系统通过物联网实现物理实体的互联互通，利用RFID、嵌入在资源或产品内的感知器等获得资源状态和环境的数据信息；信息系统通过大数据技术对业务对象的属性、位置和状态等信息进行整合，从海量数据中抽取出所需的信息、知识和智慧，为需求分析、设计、生产、营销和回收等制造全生命周期过程提供知识支持。物联网获取的数据与知识的价值是通过服务的形式来体现的，通过云计算和“一切皆为服务”的理念，为用户提供按需即取的服务方式，将服务资源延伸到物理世界，最终得以在物理系统中实现产品生产。
新工业革命将促进社会制造/智慧制造理念的实现。社会制造将使传统的企业转变为能够主动感知并响应客户大规模个性化定制需求的智慧型企业，其核心就是主动、实时地将社会需求与社会制造能力有机地结合起来，从而高效、实时动态地满足客户需求。Shapeways公司就是一个典型的例子[61]，该公司于2007年创立于荷兰，后将总部移至美国曼哈顿，是一家利用3D打印技术为客户定制各种产品和服务的公司，至今已获数千万美元的风险投资支持，截止2012年6月20日，其生产产品已经超过100万款，产量超过60亿件。2012年10月19日，该公司位于纽约皇后区的“未来工厂”正式投入运营。该工厂占地2.5×104m2，可以容纳50台工业打印机，每年可按照消费者的需求生产上千万件产品。Shapeways的市场运营模式如下：通过Facebook和Twitter等社会媒体接受客户关于各种产品的3D设计方案，将顾客的需求发送给Shapeways工厂，由工作人员确定是否可行，评估并制定方案，并在数天内完成产品的打印生产，然后寄送给客户。同时，该公司还为商家和设计者设立平台，使他们可以利用公司的3D打印机生产并销售自己设计或收集的产品，用户提交他们的产品创意，如果有足够多的人喜欢(如通过Twitter，Facebook等独特社区)，则产品开发团队将制作产品原型，用户可在线对其进行投票、评分、提意见或建议，参与产品的设计开发、改进、预售和营销等，即通过聚集大众智慧的方式，让社区参与产品开发的整个过程。如果产品获得预期成功，则发明者和其他协作者可分享一定的产品销售收入。在过去的2014年，其月均订单已超过18.1万件，成为目前全球第一的在线3D打印社区。该案例成功地利用社会性网络、群体智慧和3D打印等技术实现了个性化产品的生产，涉及社会系统、信息系统及物理系统的各个层次，大批3D打印机形成制造网络，并与互联网、物联网、务联网和人际网(社会性网络)无缝连接，形成复杂的社会制造网络系统，从而将社会需求、虚拟设计与实物制造有机地衔接起来，在一定程度上为智慧制造/社会制造提供了例证。
5我国制造业发展的思考
新工业革命将对全球产业结构、生产资料、劳动者素质等生产力要素和人类生产生活方式、思想观念产生巨大影响，企业组织结构、管理方式、社会制度政策环境等因素决定了先进制造技术在制造业领域应用的广度和深度。我国应基于国情把握好新工业革命的发展机遇，高度重视AMT的发展动态，大力发展战略新兴产业，为新工业革命创造良好的环境条件，从而促进我国经济社会快速发展[62]。自2009年以来，我国密集部署未来新兴产业的重点发展方向和主要任务，提出积极发展新能源、新一代信息技术、新材料等七大战略性新兴产业，努力抓住“新工业革命”这一难得的发展机遇，发展知识技术密集、资源消耗小、成长潜力巨大、综合效益好的产业，增强自主发展能力。我国先进制造业目前主要由两大部分构成(如图9)：1由融合先进制造技术的传统制造业改造而成的先进制造业，如数控机床、海洋工程设备、航空航天装备等；2科技重大突破创新的成果落地应用后形成的新产业，如增量制造(3D打印)、生物制造、微纳制造等。
(1)信息化和工业化深度融合
新工业革命的兴起为我国探索资源消耗低、环境污染少的工业新类型和生产新方法带来了契机，新一代智能化技术、新能源、新材料等新科技正快速形成产业规模市场，该市场有利于发展循环生产和循环经济，实现经济效益与环境效益、社会效益的均衡发展。新工业革命以智能化微制造科技为关键科技支撑体系、以深层次循环式生产为主导，促使生产力和生产方式向更深层次和更广范围拓展。我国未来的现代产业体系应该更多地建立在新的工业生产方式、新的生产组织方式和新的生产制造模式基础上。
(2)发展战略新兴产业
战略性新兴产业[63]以重大科学技术突破性发展为基础，对社会发展具有重大引导带动作用，而且知识密集、资源消耗小、发展潜力巨大并且综合效益好，能增强我国的自主创新和可持续发展能力，更深入地参与国际竞争。发展战略新兴产业目前面临知识科技创新、组织管理创新、体制政策创新三大重要创新任务。我国十分重视战略新兴产业，2010年10月18日颁布了《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，准备用20年左右时间，使节能环保能源产业、新一代电子信息技术、高端装备制造业等七大战略性新兴产业的创新能力和发展水平达到世界领先；在《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中提出了七大战略性新兴产业的发展方向和任务，以重大技术突破和重大发展需求为基础，将知识技术密集型、引领作用强、发展潜力好和综合效益大的新兴产业作为发展重点，建立战略性新兴产业重点领域产业联盟，大力发展可再生新能源、生物技术、智慧物联网、云计算、普适人机交互等新技术，并且注重智力资源的开发、新能源和互联网的应用，将创新放在关键的位置。
(3)为新工业革命创造环境条件
新工业革命创造环境条件包括至关重要的制度改革、政策环境和商业模式等，新工业革命带来的不是个别政策的微量调整，而是系统化大规模变革问题。首先建立创新激励机制和知识产权保护，集聚大量的高端创新人才，将技术和管理、软科学和硬科学结合在一起协同创新，增强市场化导向和创新激励机制；其次加强政策引导企业技术创新及技术改造，鼓励企业和科研院所建立各种模式的创新联盟，促进产业集聚和资源整合；最后通过法律强制、财政资金支持、税收优惠等措施引导和支持企业突破核心关键技术，支持新技术新产品的推广应用。与新的制造技术相适应的企业管理方式和社会制度基础决定了其在制造业领域应用的广度和深度，同时也在一定程度上决定了AMT能在多大程度上转化为制造业的产业竞争力。
(4)培育知识创新能力与人力资本
