把握新一代制造技术发展方向

　　前不久，实施制造强国战略的第一个十年行动纲领《中国制造2025》印发，为我国工业转型升级明确了目标任务。制造业是工业的主体。我国工业要在新一轮国际竞争中获得优势地位，不能盲目追求超前的工业生产方式，更不能亦步亦趋地被动追赶，而必须立足我国实际，紧盯新一代制造技术发展方向。

　　我国工业转型升级，首先应立足自身实际。德国“工业4.0”战略是信息化与工业化深度融合的产物。作为新的工业生产模式，“工业4.0”对我国工业转型升级具有一定启示意义。但目前，我国绝大多数工厂还处于劳动密集的“规模化流水线”的“工业2.0”时代，尚未进入大规模自动化生产的“工业3.0”时代。鉴于与发达国家工业水平存在较大差距，我国应立足自身实际，在总体上追求“工业4.0”的同时，兼顾“工业3.0”“工业2.0”，寻找工业转型升级的突破口。《中国制造2025》就是要打开这个突破口。

　　把握新一代制造技术发展方向，是我国工业转型升级的关键。制造业的发展历程和趋势可分为三个阶段：以经验和技艺为基础的手工成型制造1.0时代，基于机器精度的可控制造2.0时代，接近物质基本组成的原子和近原子尺度的制造3.0时代。制造的核心技术之一是加工。当加工的尺度从微米、纳米向原子尺度逼近时，出现了原子量级的材料去除、迁移或增加，传统的加工理论已无法解释这一尺度下发生的现象和效应。这也标志着制造技术将从以经典力学、宏观统计分析和工程经验为主要特征的现代制造技术，走向基于多学科综合交叉集成的新一代制造技术。这种原子或近原子尺度的制造，简称为ACSM制造，即“制造3.0”。制造3.0远远超出常规制造的理论和技术范畴，在电子信息、材料、新能源、生物医药和国防安全领域具有重要研究价值和广阔应用前景，是新一代制造技术发展的重要方向。

　　只有牢牢把握制造技术发展方向，才能避免无效投入、摆脱被动局面。例如，电子管出现后，曾一度成为电路系统的核心元件，但随后被晶体管取代。又如，微芯片的诞生开创了一个时代，芯片集成度正在快速发展。但将来，利用量子科学开发出基于量子芯片的新的信息处理机制，即量子计算机，其处理速度理论上将是传统电子计算机的上万亿倍。试想，如果在晶体管出现之前，我们下大气力投入电子管的研究、开发与产业化，当晶体管出现后，所有努力就都会付之东流。同样，如果我们付出巨大努力在微电子芯片制造上，若干年后，当量子芯片时代到来时，就不得不进行另一轮追赶。无论量子芯片还是其他我们没有预见到的新的革命性元器件，当它们形成产品时，都必然对新一代制造技术产生巨大需求。

　　从历史上看，一个国家只有把握制造技术发展方向，利用好制造领域科学技术变革的机遇，才能实现快速发展、跨越式发展。可以说，制造业发展一定程度上左右着世界经济格局的变化。亚毫米级制造精度使蒸汽机革命在英国获得成功，造就了“日不落帝国”；微米级制造精度适应了电气和电子产品制造，成就了美国、欧洲和日本的经济快速发展。作为下一代制造技术的代表，“制造3.0”有望在制造领域带来科学技术变革，为我国实现由制造大国向制造强国转变提供重要机遇。

　　（作者为天津大学教授、“973”计划项目首席科学家）