裝備制造業(yè)對人類工業(yè)、科技及軍事發(fā)展貢獻力研究

蘇金遠1 李強1,2

（1.貴州省平塘縣工業(yè)和信息化局 平塘 558300

2.中北大學(xué)機電工程學(xué)院 太原 030051）

摘 要：裝備制造業(yè)因其在國民經(jīng)濟發(fā)展及國防軍事及科技發(fā)展中的中心地位而成為各世界強國的第一戰(zhàn)略支撐產(chǎn)業(yè)。因此本論文從行業(yè)特征、主要行業(yè)分類、歷史發(fā)展進程、政策措施，以及行業(yè)最新技術(shù)進展等方面對裝備制造業(yè)進行較為全面的闡述，并對裝備制造業(yè)的發(fā)展趨勢進行分析，通過分析總結(jié)得出智能制造及智能裝備制造技術(shù)將是第四次裝備制造業(yè)的中心，3D打印技術(shù)、激光加工技術(shù)等將是裝備制造工藝技術(shù)變革的重要推動力，人工仿生智能武器裝備、激光武器裝備、電磁武器裝備等將對人類戰(zhàn)爭模式變革與戰(zhàn)爭勝負起著越來越重要的影響，以期為裝備制造企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營者、工程技術(shù)人員以及高校、科研院所等機構(gòu)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：裝備制造業(yè)；歷史發(fā)展進程；政策措施；技術(shù)進展；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TH-9 文獻標識碼：A

Introduction to the Development of Global Equipment Manufacturing

SU Jinyuan1 LI Qiang1,2

(1. Industrial and Information Bureau of Pingtang County, Guizhou Province 558300

2.School of Mechanical and Electrical Engineering, North University of China Tai Yuan 421001）

Abstract：The equipment manufacturing industry has become the first strategic support industry of all world powers because of its central position in national economic development and national defense military and technological development.Therefore,This paper comprehensively expounds the equipment manufacturing industry from the aspects of industry characteristics, major industry classification, historical development process, policy measures, and the latest technological progress of the industry, and analyzes the development trend of equipment manufacturing industry,Through analysis and conclusion, it is concluded that intelligent manufacturing and intelligent equipment manufacturing technology will be the center of the fourth equipment manufacturing industry. 3D printing technology and laser processing technology will be the important driving force for equipment manufacturing process technology transformation, artificial bionic intelligent weaponry and laser weaponry, electromagnetic weaponry etc.will play an increasingly important role in the transformation of human war models and the outcome of war. in order to be an equipment manufacturing enterprise. Researchers, engineers and technicians, as well as researchers from universities and research institutes provide reference.

Key words: equipment manufacturing industry; historical development process; policy measures; technological progress; development trend

CLC number:TH-9 document identification code:A

裝備制造業(yè)也稱裝備工業(yè)，是工業(yè)經(jīng)濟乃至整個國民經(jīng)濟發(fā)展的生命線，承擔著為國民經(jīng)濟各生產(chǎn)部門提供工作母機、帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重任[1]；是決定任何國家和地區(qū)在經(jīng)濟社會全球化進程中國際分工地位的核心因素；尤其國家重大技術(shù)裝備更是事關(guān)國家經(jīng)濟社會及國防安全的重大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)[2]。當前，裝備制造業(yè)在政策措施制定、技術(shù)創(chuàng)新研究、產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)等方面均取得豐碩的專業(yè)性研究成果。但是，目前缺少全方位論述裝備制造業(yè)發(fā)展的綜述性期刊論文、著作等專業(yè)文獻，缺少對裝備制造業(yè)的全面、深刻認識與理解的專業(yè)文獻，裝備制造業(yè)藍皮書等權(quán)威、專業(yè)的著作、文獻幾乎僅對民用裝備制造業(yè)發(fā)展作論述，且主要論述裝備制造業(yè)當前運行情況，對裝備制造業(yè)各行業(yè)最新技術(shù)研究進展方面的內(nèi)容描述不夠全面、不夠精準，對軍用裝備制造業(yè)的發(fā)展的論述幾乎為零。因此，本論文力求從裝備制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位、裝備制造業(yè)的分類、裝備制造業(yè)行業(yè)特性、全球主要裝備制造業(yè)強國發(fā)展裝備制造業(yè)政策措施、全球主要裝備制造行業(yè)最新技術(shù)進展、全球主要裝備制造行業(yè)發(fā)展趨勢等方面對全球裝備制造業(yè)的本質(zhì)進行研究，使讀者可以通過通讀一篇文獻對裝備制造業(yè)有全面、深刻的理解。

1 裝備制造業(yè)分類

國民經(jīng)濟行業(yè)分類中投資設(shè)備類產(chǎn)品生產(chǎn)的全部企業(yè)均屬于裝備制造業(yè)。按照國民經(jīng)濟行業(yè)分類，裝備制造業(yè)包括機械、電子和軍工裝備工業(yè)中的投資類制成品，包括通用裝備制造、專用設(shè)備制造、交通運輸設(shè)備制造、電氣機械及器材制造、通信計算機及其它電子設(shè)備制造、儀器儀表及文化辦公用裝備制造、金屬制品7個大類185個小類[3]。按裝備功能和重要性進行分類，裝備制造業(yè)主要包含機床等重要的基礎(chǔ)機械裝備，動力電機、控制系統(tǒng)等重要的機械、電子基礎(chǔ)功能單元，重大專用成套技術(shù)裝備，軍事、航空航天等安全保障類裝備，用于基礎(chǔ)科學(xué)研究的各類重大裝備及儀器儀表等幾大類[4]。

高端裝備制造業(yè)是指生產(chǎn)制造技術(shù)含量和附加值較高的先進工業(yè)設(shè)施設(shè)備的行業(yè)，是各國提升本國產(chǎn)業(yè)核心競爭力、搶占未來經(jīng)濟和科技發(fā)展制高點、提升國家安全穩(wěn)定防御能力的必然戰(zhàn)略選擇，對于加快轉(zhuǎn)變本國經(jīng)濟發(fā)展方式，實現(xiàn)本國經(jīng)濟提質(zhì)增效、國防安全保障能力具有重大戰(zhàn)略意義。高端裝備制造業(yè)主要包括航空航天裝備、衛(wèi)星及應(yīng)用裝備、軌道交通裝備、海洋工程裝備、智能制造裝備等[5]。

2 裝備制造業(yè)行業(yè)特性[6]

裝備制造業(yè)是集資本密集型、技術(shù)密集型和勞動密集型于一體的復(fù)合特征型產(chǎn)業(yè)。一是裝備制造業(yè)無論民用裝備還是軍用裝備亦或重大基礎(chǔ)科研裝備的生產(chǎn)制造，其生產(chǎn)制造過程需要的生產(chǎn)設(shè)備多、占地面積大、生產(chǎn)周期長、資金周轉(zhuǎn)周期長，因此投資巨大，動輒以上億至上百億計，投資規(guī)模較小的企業(yè)難以具備整機生產(chǎn)能力而形成競爭力，因此屬于資本密集型產(chǎn)業(yè)。二是裝備制造業(yè)的生產(chǎn)過程對技術(shù)和智力要素的依賴遠遠大于其它行業(yè)，因裝備制造產(chǎn)品技術(shù)性能、組織流程復(fù)雜，生產(chǎn)工藝精密度要求高，因此對企業(yè)研發(fā)水平、技術(shù)實力、知識產(chǎn)權(quán)投入等要求較高，所以又屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。三是裝備制造業(yè)的生產(chǎn)是大量人力參與產(chǎn)成品的制造過程。裝備制造業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品，其生產(chǎn)組織過程均非常復(fù)雜，主要采用按單制造、非標制造、項目制造等模式進行組織生產(chǎn)，存在著大量的個性化定制化需求，以及生產(chǎn)全流程的工藝技術(shù)變更、生產(chǎn)計劃調(diào)整等事項，在現(xiàn)有技術(shù)條件下幾乎需要靠人力介入進行解決，幾乎沒有一成不變的、按鈕式控制的“程式化”生產(chǎn)過程。

3 裝備制造業(yè)發(fā)展史及其重要發(fā)明

3.1工業(yè)革命前裝備制造業(yè)發(fā)展過程

大約200萬年前，人類就已經(jīng)學(xué)會使用石頭、動物骨頭、植物枝干等制作簡單生產(chǎn)生活工具。進入新石器時代后，能夠批量制造復(fù)合工具如帶柄的鐮刀、刀和斧子等，并大批量生產(chǎn)陶器[7]。進入青銅器和鐵器時代，出現(xiàn)了手工作坊式的大規(guī)模銅器和鐵器制造場，冶煉并鑄造出了各種農(nóng)耕器具、兵器等，運用竹木制造了水車、戰(zhàn)車等各類生產(chǎn)生活用具及軍事裝備，早在公元前200多年，古希臘科學(xué)家阿基米德就已利用杠桿原理制造了一種叫作石弩的拋石機；東漢時期，我國科學(xué)家發(fā)明了世界上最早的“地震儀”、發(fā)明使用水車進行灌溉。古人類在裝備制造領(lǐng)域的一系列重大歷史發(fā)明推動人類不斷戰(zhàn)勝自然、向前發(fā)展。

3.2 近代以來世界裝備制造業(yè)發(fā)展歷史

1）第一次裝備制造業(yè)革命的標志。18世紀 60年代 ，織布工哈格里夫斯發(fā)明了一種同時可以紡出多根紗線的珍妮紡紗機，標志著第一次裝備制造業(yè)革命的開始。1785年以后，瓦特改進的蒸汽機首先在紡織部門投人使用，開創(chuàng)了以機器占主導(dǎo)地位的制造業(yè)新紀元[8]。機械技術(shù)與蒸汽動力相結(jié)合,出現(xiàn)了火車、輪船等以及各種以蒸汽為動力的農(nóng)業(yè)機械，標志第一次工業(yè)革命的形成，揭開近代工業(yè)化大生產(chǎn)的序幕，引發(fā)社會的廣泛進步和相關(guān)科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展。

2）第二次裝備制造業(yè)革命的標志。發(fā)電機和電動機的發(fā)明，標志著電氣化時代的到來。1829年美國Joseph Henry設(shè)計和制造出世界上最早的電動機，1855年德國西門子公司開始生產(chǎn)交流電機，電氣驅(qū)動的制造裝備如切削機床逐步進入并主導(dǎo)制造行業(yè)，制造業(yè)電氣化的時代由此揭開序幕。電力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，極大地推動化工、鋼鐵、內(nèi)燃機等相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，使汽車、船舶、機車、能源等一系列新型制造行業(yè)迅速興起[9]。

3）第三次裝備制造業(yè)革命的標志。以原子能、電子計算機、空間技術(shù)等為標志的第三次科技革命推動裝備制造業(yè)發(fā)展新紀元。1946年，世界上第一臺電子計算機A.ENIAC誕生；1957年，蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，開創(chuàng)了空間技術(shù)發(fā)展的新紀元；1969年美國首次實現(xiàn)了人類登月的夢想；1981年，美國第一個可以連續(xù)重復(fù)使用的哥倫比亞航天飛機試飛成功；2018年8月12日，美國宇航局成功發(fā)射“帕克”太陽探測器（Parker Solar Probe），人類首次直接“觸摸”太陽[10]。

前三次工業(yè)革命帶領(lǐng)人類走向空前的繁華，人類在最近200多年的發(fā)展中取得的成就遠大于此前幾十萬年的發(fā)展成就。當前，虛擬實現(xiàn)技術(shù)、量子技術(shù)、微納技術(shù)、光電技術(shù)、可控核聚變等新興科技的快速發(fā)展迫切需要推動裝備制造業(yè)實施重大變革，裝備制造業(yè)的變革為第四次工業(yè)革命進程奠定了堅實的基礎(chǔ)。

4 世界主要裝備制造業(yè)強國促進裝備制造業(yè)發(fā)展政策措施

4.1 美國推動裝備制造業(yè)發(fā)展政策措施

一是扶持壯大創(chuàng)新研究院。截止2017年底，美國在境內(nèi)已經(jīng)成立了增材制造創(chuàng)新研究院（美國制造，AM）美國集成光子制造創(chuàng)新研究院（AIM 光子）等14家國家制造業(yè)創(chuàng)新研究院[11]，編制了完整的國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，推動基礎(chǔ)研究成果加速向產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化轉(zhuǎn)化，對維持美國在全球先進制造業(yè)中的領(lǐng)先地位奠定了堅實的基礎(chǔ)。二是推進互聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)的深度融合。截止2017年底，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（ⅡC）有28個公布驗證的測試平臺，其中3/4是關(guān)于制造業(yè)領(lǐng)域的測試平臺[12]。此舉旨在通過促進物理世界和數(shù)字世界的融合，幫助各機構(gòu)間更便利地優(yōu)化資源配置、提高靈活性、創(chuàng)新運作模式，最大限度釋放制造業(yè)領(lǐng)域的商業(yè)與科技價值。三是加速解決協(xié)作機器人在制造業(yè)應(yīng)用中的障礙。推進協(xié)作機器人發(fā)展已成為美國推進制造業(yè)發(fā)展的重要措施之一，得到了美國國家科學(xué)基金會大力支持，美國政府發(fā)布《先進制造伙伴計劃》等一系列發(fā)展計劃[12]。旨在通過推進協(xié)作機器人技術(shù)加快發(fā)展，解決傳統(tǒng)工業(yè)機器人生產(chǎn)效率低、不能滿足客戶個性化需求的難題，對推動智能機器人技術(shù)發(fā)展起到及其重要的作用。四是發(fā)布減稅政策助力制造業(yè)發(fā)展。2017年11月12日，美國眾議院和參議院通過了美國史上最大的稅收減免法案《減稅和就業(yè)法案》，用于解決稅制對美國制造業(yè)的掣肘。該法案在短期內(nèi)將對美國制造業(yè)注入一支“強心劑”[12]，極大提升美國制造業(yè)企業(yè)投資信心，對吸引美國制造業(yè)回流和海外資本注入美國制造業(yè)起到關(guān)鍵作用。五是調(diào)整貿(mào)易政策推進制造業(yè)回流。近年來，美國制造業(yè)空心和勞工階層大量失業(yè)問題日漸嚴重，美國政府將問題聚焦在全球化和中國制造上，以確保“美國利益優(yōu)先”。通過制定實施一系列貿(mào)易保護主義政策，助力制造業(yè)回流。六是制定促進國防工業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展政策措施。美國國防部通過發(fā)布的采辦項目和出臺系列政策，使軍民融合更加緊密，促進了國防科技工業(yè)保持強勁的發(fā)展速度[13]，對維持美國整體裝備制造業(yè)和國防科技的全球領(lǐng)先地位起到關(guān)鍵作用。

4.2 德國推動裝備制造業(yè)發(fā)展政策措施

一是提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，推動中德智能制造/工業(yè)4.0領(lǐng)域的制造標準化合作。德國于2013年發(fā)表了工業(yè)4.0最終報告，旨在通過實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略推動工業(yè)實現(xiàn)顛覆性變革，提升國家制造業(yè)核心競爭力。2015年12月21日，馬凱副總理與德國加布里爾副總理達成的“六點共識”，務(wù)實推進中德智能制造/工業(yè)4.0領(lǐng)域各項工作。截止2017年底，工作組共召開了五次會議[14]，加快中德雙方在智能工廠和智能服務(wù)的標準化與關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的深化合作，對推動全球裝備制造業(yè)變革起到重要作用。二是推動航空航天數(shù)字化。2017年10月，德國經(jīng)濟部和德國航空航天中心聯(lián)合發(fā)布《德國航空航天2030戰(zhàn)略》（DLR2030）。計劃在未來每年將投入4200歐元，支持DLR在6個聯(lián)邦州新增的7個DLR研究所工作，并加大了數(shù)字化領(lǐng)域研究的投入[15]。通過推動航空航天數(shù)字化，將使德國乃至整個歐盟航空航天技術(shù)加快發(fā)展，提升地區(qū)國防科技競爭力與世界影響力。三是提出人工智能戰(zhàn)略的“四大支柱”戰(zhàn)略。2019年2月15日，德國聯(lián)邦研究部長Anja Karliczek在聯(lián)邦議院辯論會上介紹了落實人工智能戰(zhàn)略的策略，提出“加強人工智能對德國經(jīng)濟的支持、加強對人才競爭的投資、強化科研網(wǎng)絡(luò)、發(fā)揮國際合作與分工優(yōu)勢”四大戰(zhàn)略[16]。通過實施一系列支持人工智能技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，為德國人工智能技術(shù)發(fā)展、實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略提供堅實的政策與資金保障。四是發(fā)布新版ZIM資助指南 促進中小企業(yè)國際化創(chuàng)新合作。2017年12月，德國經(jīng)濟部（BMWi）發(fā)布新修訂的《中小企業(yè)創(chuàng)新核心計劃（ZIM）》，強調(diào)支持德中小企業(yè)開展跨國合作，建立國際合作網(wǎng)絡(luò)，開拓國際市場，并計劃從2018年1月1日開始，啟動一個為期2年的ZIM網(wǎng)絡(luò)資助“國際化模式探索”項目[17]，允許來自其他國家的中小企業(yè)合作伙伴參與資助項目的申請，此舉將提高外國科技型企業(yè)和科技人員參與德國科技創(chuàng)新項目的積極性與主動性，對推動德國科技創(chuàng)新加快發(fā)展起到重要作用。五是發(fā)布世界首份自動駕駛電腦指導(dǎo)原則。2017年德國聯(lián)邦交通部的自動駕駛倫理委員會提出了自動駕駛系統(tǒng)編程的指導(dǎo)原則，聯(lián)邦交通部的倫理委員會率先研提了世界上第一份自動駕駛指導(dǎo)原則，這在移動出行4.0方面處于世界領(lǐng)先地位[18]，有助于推動自動與互聯(lián)駕駛在全面應(yīng)用人機交互的創(chuàng)新領(lǐng)域加快發(fā)展。

4.3 日本推動裝備制造業(yè)發(fā)展政策措施

一是提出應(yīng)對第四次工業(yè)革命的策略。《日本制造白皮書2017》在總結(jié)分析日本制造業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出應(yīng)對第四次工業(yè)革命的策略以及日本制造業(yè)革命的方向，以提升日本先進制造競爭力。《日本制造業(yè)白皮書2018》提出日本制造業(yè)已經(jīng)處于一個“非連續(xù)創(chuàng)新”的時期，明確“互聯(lián)工業(yè)”（Connected Industries）是日本制造的未來[19]。日本通過尋找自身裝備制造業(yè)發(fā)展存在的不足，分析全球裝備制造業(yè)的發(fā)展趨勢，找準了本國裝備制造業(yè)的發(fā)展方向。二是發(fā)布人工智能技術(shù)戰(zhàn)略工程表。2016年初發(fā)布《第五期科技基本計劃(2016—2020)》，提出以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的信息通信技術(shù)為關(guān)鍵基礎(chǔ)性技術(shù)支撐，在全世界率先建成“超智能社會(Society5.0)”的宏偉愿景。2017年3月，日本政府在“人工智能戰(zhàn)略會議”上發(fā)表工程表，計劃在三個時間段內(nèi)，通過人工智能的應(yīng)用，實現(xiàn)生產(chǎn)、流通、醫(yī)療與護理等領(lǐng)域效率的大幅提高[20]。三是圍繞亞洲部署國際標準戰(zhàn)略體系。2017年5月，日本產(chǎn)業(yè)省工業(yè)結(jié)構(gòu)委員會下設(shè)的工業(yè)技術(shù)環(huán)境委員會設(shè)立承擔推動日本工業(yè)標準體系與國際接軌的重要任務(wù)的“標準認證小組委員會”，并設(shè)計了戰(zhàn)略性的國際標準化體系與國際接軌的重要任務(wù)，此舉旨在使日本保持在裝備制造業(yè)國際標準化領(lǐng)域的全球話語權(quán)，為日本如何維持裝備制造業(yè)領(lǐng)域國際標準化領(lǐng)跑者指明了方向。四是擴大科技創(chuàng)新領(lǐng)域官民共同投資。2017年6月，日本政府發(fā)布《科技創(chuàng)新綜合戰(zhàn)略2017》（以下簡稱《綜合戰(zhàn)略2017》），提出在繼續(xù)落實“超級智能社會5.0”戰(zhàn)略任務(wù)的基礎(chǔ)上，增加進一步擴大科技創(chuàng)新領(lǐng)域官民共同投資的任務(wù)，并圍繞兩個核心任務(wù)制定了具體改革措施[19]。提出了日本推動本國科技發(fā)展的現(xiàn)實方向，如何解決日本政府財政狀況不斷惡化、科技領(lǐng)域政府研發(fā)投入低迷的政策措施。為日本在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展知名了方向。

4.4 俄羅斯推動裝備制造業(yè)發(fā)展政策措施

一是加快工業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。俄羅斯將在借鑒國際數(shù)字經(jīng)濟經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，制定了自己的發(fā)展路線圖，除了出臺了數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃外，俄羅斯還高度重視網(wǎng)絡(luò)安全問題[21]。通過工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動俄羅斯裝備制造業(yè)加速信息化，為俄羅斯裝備制造業(yè)加速智能化、工業(yè)物聯(lián)化奠定基礎(chǔ)。二是推動軍事裝備工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。俄羅斯政府出臺了《2007—2015年國家裝備發(fā)展戰(zhàn)略》、《2006—2010年及至2015年間俄聯(lián)邦軍事工業(yè)綜合體發(fā)展計劃》等一系列專項計劃[22]。通過制定符合本國國情和全球戰(zhàn)略需求的軍事工業(yè)發(fā)展規(guī)劃、充分利用本國軍事工業(yè)現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)、實施一系列軍事工業(yè)創(chuàng)新研發(fā)項目，將使俄羅斯全球軍事強國地位得以維持，為俄羅斯維持全球多極化中重要一極的國際地位提供堅強后盾。三是制定航天工業(yè)發(fā)展規(guī)劃。2016年，俄羅斯政府批準了《2016-2025年航天規(guī)劃》，規(guī)劃中提出了新型運載火箭、“聯(lián)盟”號載人運輸飛船的研發(fā)和生產(chǎn)，在國際空間站領(lǐng)域用于應(yīng)用研究和基礎(chǔ)研究的航天器研發(fā)、生產(chǎn)和發(fā)射領(lǐng)域開展國際合作，月球、火星探測器開發(fā)等16項基本任務(wù)[23]。通過制定并實施一系列航天研究與應(yīng)用項目，可使俄羅斯全球航天大國的地位得以繼續(xù)保持。

4.5 中國推動裝備制造業(yè)發(fā)展政策措施

一是發(fā)布《中國制造2025》。2015年5月國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》，提出了制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)工程等“五大工程”與新一代信息技術(shù)、高檔數(shù)控機床和機器人等“十個領(lǐng)域”[2]。為中國制造業(yè)未來10年設(shè)計了清晰頂層規(guī)劃和路線圖，為中國制造向中國創(chuàng)造、中國速度向中國質(zhì)量、中國產(chǎn)品向中國品牌三大轉(zhuǎn)變指明了發(fā)展方向。二是創(chuàng)立“中國制造2025”示范區(qū)。2016年3月，國家工信部啟動開展“中國制造2025”城市（城市群）試點示范工作，并批復(fù)廣州等12個城市和蘇南五市等4個試點示范城市群。2016年7月19日國務(wù)院常務(wù)會議部署創(chuàng)建“中國制造2025”國家級示范區(qū)，并明確表示由國務(wù)院審核、批復(fù)國家級的示范區(qū)并統(tǒng)一制定相關(guān)文件，將“中國制造2025”示范區(qū)創(chuàng)建提升至國家最高戰(zhàn)略發(fā)展層次。試點示范是推動《中國制造2025》系統(tǒng)落地的重要抓手，是創(chuàng)建有利于制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級生態(tài)環(huán)境的重要探索，有利于調(diào)動地方實施的主動性和創(chuàng)造性，對探索新常態(tài)下裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新模式、新路徑具有巨大積極作用，并通過示范推廣進而帶動全國其他地區(qū)實現(xiàn)制造業(yè)提質(zhì)增效、由大變強[24]。三是實施裝備制造業(yè)品牌質(zhì)量提升專項行動。為實現(xiàn)我國裝備制造業(yè)質(zhì)量和品牌的持續(xù)提升，我國于2016年8月15日聯(lián)合發(fā)布了《<促進裝備制造業(yè)質(zhì)量品牌提升專項行動指南>的通知》(工信部聯(lián)科〔2016〕268號)，并實施了質(zhì)量品牌提升六大戰(zhàn)略行動[25]。以期通過品牌質(zhì)量提升行動不斷夯實裝備制造業(yè)質(zhì)量和品牌基礎(chǔ)，提升自主品牌市場滿足率與市場占有率，并最終推動我國裝備制造業(yè)質(zhì)量品牌達到世界制造強國水平，樹立中國制造的質(zhì)量品牌新形象。四是實施智能制造試點示范專項行動。2015年3月9日，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《關(guān)于開展2015年智能制造試點示范專項行動的通知》等政策文件，提出實施智能制造試點示范專項行動。2018年，8.5 代 IGZO TFT 顯示面板智能制造試點示范、6 代柔性 AMOLED 智能制造試點示范等99個項目納入工信部年度智能制造試點示范項目名單。通過實施智能制造試點示范專項激勵，對促進智能制造領(lǐng)域研發(fā)創(chuàng)新、促進裝備制造企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展起到較大的推動作用。

5 世界主要裝備制造業(yè)最新技術(shù)進展

5.1 3D打印技術(shù)取得一系列突破

1）3D打印材料技術(shù)取得系列新進展。材料科學(xué)是3D打印技術(shù)得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)，3D打印材料的發(fā)展水平是決定3D打印技術(shù)應(yīng)用廣度與深度的關(guān)鍵因素。當前，受制于3D打印材料技術(shù)的發(fā)展水平，3D打印技術(shù)未能實現(xiàn)廣泛普遍的應(yīng)用。目前，隨著人類在3D打印材料技術(shù)領(lǐng)域的不斷攻克，取得了一系列新的研究成果，俄羅斯化學(xué)家已經(jīng)發(fā)明了一種以大氣中的二氧化碳和水為原料在陽光的作用下合成纖維素的全新可再生重復(fù)使用3D打印材料PEF；美國勞倫斯?利弗莫爾國家實驗室（LLNL）宣布其成功研發(fā)了一種3D打印不銹鋼零部件，這種零部件的強度是傳統(tǒng)零部件的兩倍；德國有關(guān)科研機構(gòu)開發(fā)出使用熒光3D打印微結(jié)構(gòu)的防偽新技術(shù)；德國聯(lián)邦材料測試研究院（BAM）首次成功實現(xiàn)零重力條件下金屬工具的3D打印制造，并對該技術(shù)完成了兩次飛行測試。隨著3D打印材料制備技術(shù)的不斷成熟、3D打印材料的種類將不斷豐富、生產(chǎn)效率將得到巨大提高，3D打印技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、高效批量化生產(chǎn)方面將實現(xiàn)快速突破。

2）3D打印在航空航天領(lǐng)域的技術(shù)進展。3D打印技術(shù)因其具有制造流程短、材料利用率高、零部件結(jié)構(gòu)性能優(yōu)，以及能夠解決傳統(tǒng)加工方法不能實現(xiàn)對部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜零部件進行加工等方面的優(yōu)勢，使航空航天3D打印技術(shù)備受世界各國矚目，當今世界科技強國紛紛將航空航天3D打印技術(shù)放在重要位置，當前在這一領(lǐng)域已取得了一系列突破性進展。2018年，中國航天科工三院306所技術(shù)人員成功突破TA15和Ti2AlNb異種鈦合金材料梯度過渡復(fù)合技術(shù)，其采用激光3D打印試制出的具有大溫度梯度一體化鈦合金結(jié)構(gòu)進氣道試驗件順利通過了力熱聯(lián)合試驗，為具有溫度梯度結(jié)構(gòu)的開發(fā)設(shè)計與制造開辟了新的研制途徑；同時開創(chuàng)了一種異種材料間非傳統(tǒng)連接的制造模式。2018年2月份，NASA成功對一臺采用多個3D打印復(fù)雜部件的火箭發(fā)動機進行了測試，產(chǎn)生了2萬磅的推力，意味著實現(xiàn)全3D打印的高性能火箭發(fā)動機技術(shù)又邁進了一步[26]。隨著3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的研究及應(yīng)用不斷取得新突破，3D打印技術(shù)將成為推動航空航天技術(shù)加速發(fā)展的重要催化劑。

3）3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域技術(shù)進展。3D打印技術(shù)作為全球制造業(yè)變革的主要驅(qū)動力之一，對醫(yī)學(xué)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展起到巨大的作用，利用3D打印技術(shù)可以仿生與個性化地制造出各類生命體的器官、細胞以及各種醫(yī)療器械等，3D打印技術(shù)的發(fā)展將推動人類醫(yī)學(xué)技術(shù)實現(xiàn)更加快速的發(fā)展，對降低醫(yī)療成本，增加手術(shù)成功率，提升人類健康水平起到了重要關(guān)鍵作用。當前，3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已取得一系列具有實用價值的科研成果，美國已研發(fā)出可以直接在真人手上打印、可用于士兵們戰(zhàn)時在自己身上打印臨時用于檢測生化制劑感應(yīng)器的3D 打印新技術(shù)[27]。《自然—通訊》雜志報道稱，美國科學(xué)家通過3D打印技術(shù)，由凝膠制成的人工卵巢能夠使老鼠受孕并產(chǎn)下健康的后代[28]。俄羅斯醫(yī)療企業(yè)Invitro宣布，俄羅斯已經(jīng)成功在國際空間站利用3D打印技術(shù)制造出老鼠甲狀腺，成為世界上首個在太空打印出生物器官的國家[29]。隨著3D打印生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)將在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得成熟廣泛的應(yīng)用。

4）高分子光纖激光燒結(jié)3D打印技術(shù)研究進展。自3D打印技術(shù)問世以來，打印速度一直是制約其普及應(yīng)用的主要因素之一，各大研究機構(gòu)通過一系列技術(shù)攻關(guān)，取得顯著研究成績。華曙高科在2019年亞洲3D打印和增材制造展覽會現(xiàn)場正式發(fā)布Flight 高分子光纖激光燒結(jié)技術(shù)，現(xiàn)場展示了通過使用光纖激光器進行激光燒結(jié)能實現(xiàn)更強大、更穩(wěn)定、更快速的輸出，且設(shè)備自身損害減小，在效率、產(chǎn)能、打印細節(jié)品質(zhì)方面刷新現(xiàn)有同類技術(shù)的記錄，把SLS工藝帶到了新的發(fā)展階段[30]，成為3D打印技術(shù)發(fā)展史中重要里程碑事件，推動3D打印技術(shù)的廣泛化、普遍化應(yīng)用邁向了新的臺階。

5.2 人工智能技術(shù)不斷成熟并向制造業(yè)多個領(lǐng)域滲透

1）人工智能技術(shù)不斷向?qū)嵱没⑸疃然较虬l(fā)展。人工智能技術(shù)正在像一場革命一樣改變著人類生產(chǎn)生活的方方面面，推動著人類加速全面進入智能化時代。當前，以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的人工智能技術(shù)不斷取得新技術(shù)成果，2017年，人工智能阿爾法圍棋（AlphaGo）成為第一個擊敗人類職業(yè)圍棋選手、第一個戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍的人工智能機器人。目前，百度對話式人工智能系統(tǒng)DuerOS3.0已取得包括情感語音播報、聲紋識別等能力在內(nèi)的自然語言交互技術(shù)的全面升級，為用戶帶來了劃時代的自然對話交互。臻迪(PowerVision)通過視覺等多傳感器融合，使其水下機器人能實現(xiàn)自主導(dǎo)航及智能識別，在智能機器人領(lǐng)域內(nèi)取得了突破性進展。可以預(yù)見，未來人工智能的自主學(xué)習(xí)、運算分析能力將不斷增強，智能系統(tǒng)功能將不斷完善，智能孤島將被打破，人工智能將達到可高度模擬人類的、統(tǒng)一完善的功能系統(tǒng)[31]。

2）智能駕駛技術(shù)取得新進展。智能駕駛技術(shù)作為人工智能技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，對提高人類駕駛安全、解決疲勞駕駛、惡劣自然環(huán)境適應(yīng)性等方面具有明顯優(yōu)勢，因此，智能無人駕駛必然成為交通領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。當前，智能駕駛技術(shù)在航空、航天與海洋運載探測方面已經(jīng)取得初步應(yīng)用；在地面運載器智能化應(yīng)用方面，智能駕駛已經(jīng)成為汽車行業(yè)一個熱門的研究領(lǐng)域，2015年，特斯拉推出了全球第一個商用半自動化駕駛系統(tǒng)Autopilot；2017年10月，英偉達發(fā)布全球首款人工智能自動駕駛平臺“Drive PX Pegasus”；2018年，通用汽車量產(chǎn)了第四代人工智能駕駛汽車Cruise AV；2018年，我國百度與廈門金龍合作生產(chǎn)了全球首款第四代量產(chǎn)自駕巴士“阿波龍”量產(chǎn)下線，智能駕駛技術(shù)迅猛發(fā)展[32]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與人工智能技術(shù)的發(fā)展成熟，智能駕駛普及率將不斷提高，無人駕駛系統(tǒng)與有人駕駛系統(tǒng)將實現(xiàn)軟硬件共用。

3）人工智能醫(yī)療診斷技術(shù)不斷取得新成果。人工智能因其在醫(yī)療診斷領(lǐng)域的應(yīng)用具有誤診率低，手術(shù)成功率、效率高等優(yōu)勢明顯，已成為人工智能技術(shù)發(fā)展的一個主要方向。當前，人工智能醫(yī)療診斷技術(shù)已經(jīng)取得一系列寶貴的研究成果，美國相關(guān)研究機構(gòu)已開發(fā)出人工智能診斷系統(tǒng)，使乳腺癌早期診斷準確率提升至97%；杏脈科技通過運用AI圖像識別技術(shù)對肺部CT片的大數(shù)據(jù)進行深度學(xué)習(xí)和分析，實現(xiàn)對肺癌的準確預(yù)判，目前已能檢測出5毫米以下的微小結(jié)節(jié)，對預(yù)防癌癥等疾病具有重大意義。隨著人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷進步，人工智能的實用化程度將越來越高，可以預(yù)見，隨著人工智能醫(yī)療診斷技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能醫(yī)療診斷、藥物研發(fā)、臨床醫(yī)療等方面的技術(shù)應(yīng)用將越來越廣泛，醫(yī)療成本將逐步降低。

5.3 機器人應(yīng)用技術(shù)不斷創(chuàng)新

1）仿生機器人技術(shù)不斷成熟。仿生機器人是一種用于生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)的高技術(shù)仿生設(shè)備，是通過各種生物體靈巧的運動方式和機敏的應(yīng)激能力設(shè)計發(fā)明出滿足生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)、軍事等需要的高科技產(chǎn)品，是機器人技術(shù)領(lǐng)域的一個熱門分支，受到全球各科技強國的高度關(guān)注。當前，仿生機器人技術(shù)取得一系列重要研究成果，美國波士頓動力公司已經(jīng)開發(fā)出在面對各種飛踹踢打依舊穩(wěn)如狗的狗形機器人，該公司還成功開發(fā)出了可以完成空翻、連跳等各種復(fù)雜動作，甚至做家務(wù)的人形機器人Atlas；瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)打造的機器狗 ANYbotics 在完成了一次大升級后讓自身學(xué)習(xí)速度提升了1000倍，且自主學(xué)會了倒地后蹬蹬腿還能自己站起來的新技能，實現(xiàn)了對波士頓動力機器狗的直接秒殺[33]。2018年4月，日本中央大學(xué)和日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)開發(fā)出一款能夠模擬真實腸道蠕動的可混合各種物質(zhì)成分以制造固體火箭燃料仿生機器人，使用這種攪拌機器人進行燃料攪拌可以避免燃料在攪拌時發(fā)生火災(zāi)或爆炸。隨著仿生機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，仿生機器人將越來越多代替人類執(zhí)行更多工作環(huán)境惡劣的、繁重的人類難以完成的工作，對人類生產(chǎn)生活、科學(xué)探索等帶來極大便利。

2）微型機器人技術(shù)發(fā)展取得系列重大突破。作為微納機電系統(tǒng)的一個重要分支, 由于微型機器人能進入人類和宏觀機器人所不及的狹小空間內(nèi)作業(yè)，在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、軍事等領(lǐng)域?qū)⒕哂芯薮蟮膽?yīng)用前景，因此近幾十年來受到世界各國的廣泛關(guān)注。目前，全球主要發(fā)達國家紛紛投入大量人力物力研究開發(fā)滿足各種功能用途的微型機器人，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員于2018年1月使用DNA分子組裝出可以遠程控制的納米機器人手臂；德國馬普智能系統(tǒng)研究所于2018年1月研發(fā)出一種毫米尺度的磁控軟體機器人，該機器人能夠在磁場控制下靈活自主切換結(jié)構(gòu)形態(tài)和運動方式，靈活實現(xiàn)滾動、跳躍等動作，還能拾起極其微小的“貨物”進行裝貨、運貨和卸貨操作，其未來有望利用于健康醫(yī)療領(lǐng)域；美國Intuitive Surgical公司推出了一款能通過單個小切口就能進入體更深更狹窄的地帶進行手術(shù)操作的名為“達芬奇機器人”的新手術(shù)平臺，該機器人是當今全球最先進的微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)之一。《自然》雜志于2017年9月20日報道，英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家研制出能接收化學(xué)指令并完成組裝分子等基本任務(wù)的世界上首個“分子機器人”，其未來可用于先進制造工藝設(shè)計、藥物研發(fā)、醫(yī)療診斷、搭建分子組裝線和分子工廠等[33]。隨著微納控制技術(shù)、新材料技術(shù)、微納機電制造工藝技術(shù)等相關(guān)高技術(shù)的成熟，微納機器人將在人類生產(chǎn)生活中發(fā)揮越來越重要的作用。

3）軍用機器人實戰(zhàn)能力不斷提升。機器人代替士兵作戰(zhàn)，避免了士兵緊張的作戰(zhàn)情緒和戰(zhàn)斗動作、繁重的體力活動，避免了由于人為的戰(zhàn)斗動作錯誤造成的損失，以及軍用機器人低補給、高機動性等方面的優(yōu)點，隨著軍用機器人技術(shù)的不斷成熟，軍用機器人將越來越廣泛地被用于偵察、巡邏、攻擊等各項軍事任務(wù)。因此，未來戰(zhàn)爭中軍用機器人對戰(zhàn)爭的勝負影響將越來越大，目前，美國和俄羅斯兩大軍事強國分別在軍用機器人領(lǐng)域取得系列重大技術(shù)突破，在美國國防高級研究計劃局(DARPA)的資助下，美國相關(guān)研究機構(gòu)已經(jīng)研究出了一種機器人“肌肉”，實現(xiàn)了在需要較少能量條件下抓取重于自身重量數(shù)倍的物體的能力；俄羅斯已經(jīng)開發(fā)出旋風(fēng)多功能機器人技術(shù)系統(tǒng)和海影滑翔機型無人自主潛水器兩款典型軍用機器人系統(tǒng)，旋風(fēng)用于遂行戰(zhàn)斗行動和特種任務(wù)，海影滑翔機型無人自主潛水器可在海洋中自主航行達半年之久，綜合使用這種機器人技術(shù)系統(tǒng)能高效地獲得水文氣象保障所需的信息的同時，還能與其他軍事裝備聯(lián)合執(zhí)行軍事任務(wù)[34]。隨著人工智能技術(shù)、協(xié)作機器人控制技術(shù)等相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，軍用機器人在軍事應(yīng)用中的越來越廣泛，軍用機器人對戰(zhàn)爭勝負的影響作用將越來越明顯。

5.4 量子科學(xué)與計算機科學(xué)取得重大突破

1）量子通信“從理想王國走到現(xiàn)實王國”。近年來，作為信息傳輸安全高效的解決方案，量子通訊技術(shù)因其卓越的精確性、高效性及安全性成為信息科技領(lǐng)域的重大研究熱點，并取得一系列重大實用化技術(shù)突破，2017年1月，我國研制的世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”正式交付使用；2017年6月“墨子號”在國際上率先成功實現(xiàn)了千公里級的星地雙向量子糾纏分發(fā)，并實現(xiàn)了空間尺度下嚴格滿足“愛因斯坦定域性條件”的量子力學(xué)非定域性檢驗；2017年9月，世界首條量子保密通信干線——“京滬干線”正式開通，結(jié)合“墨子號”衛(wèi)星，我國科學(xué)家成功與奧地利實現(xiàn)了世界首次洲際量子保密通信[28]。當前我國在這一領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，量子通信的基本理論和和框架基本形成，且初具產(chǎn)業(yè)生態(tài)，目前，包括我國阿里巴巴、華為公司等眾多國際科技巨頭紛紛介入量子通信領(lǐng)域并開展廣泛合作，將對推動量子通信這一顛覆性研究領(lǐng)域起到推波助瀾的作用。

2）先進計算科學(xué)取得重大突破。計算科學(xué)應(yīng)用的深度與廣度是反一個國家或一個地區(qū)對科學(xué)問題探索與理解的深度的標尺，是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志之一，尤其進入新世紀以來，高性能計算已越來越成為前沿重大基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域獲得突破不可或缺的重要手段之一。然而，雖然全球計算機科學(xué)取得突飛猛進的發(fā)展，但仍然不能滿足人類發(fā)展尤其是高科技發(fā)展的需要，因此包括我國在內(nèi)的世界科技強國在計算科學(xué)領(lǐng)域持續(xù)高度重視，計算科學(xué)取得一系列突破性成果。2017年5月3日中國科技大學(xué)潘建偉院士科研團隊宣布成功構(gòu)建光量子計算機，通過實驗測試，該原型機的取樣速度比國際同行類似的實驗速度加快至少24000倍；通過和經(jīng)典算法比較，比人類第一臺電子管計算機和第一臺晶體管計算機運行速度快10倍至100倍[28]。國家超算天津中心于2018年5月17日對外展示了被全世界公認為“超級計算機界的下一頂皇冠”的我國新一代百億億次超級計算機“天河三號”原型機，它將在解決人類共同面對能源危機、生態(tài)環(huán)境惡化、自然災(zāi)害預(yù)警等重大問題上發(fā)揮巨大作用[35]。隨著量子科學(xué)技術(shù)、微納制造技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類在計算科學(xué)領(lǐng)域?qū)⒉粩嗳〉眯峦黄啤?/p>

5.5 精密儀器與器械技術(shù)最新進展

1）精密醫(yī)療器械領(lǐng)域取得系列重大技術(shù)進展。高技術(shù)精密醫(yī)療器械及設(shè)備制造技術(shù)是一個多學(xué)科、跨領(lǐng)域、高科技、高附加值的融合產(chǎn)物，是一個國家、地區(qū)醫(yī)療技術(shù)水平的重要支撐與重要體現(xiàn)，是當今世界發(fā)展最快、最熱門的產(chǎn)業(yè)之一，是全球各國在醫(yī)療領(lǐng)域相互競爭的又一制高點，已成為許多國家在醫(yī)療領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，尤其世界科技發(fā)達國家在這一領(lǐng)域投入大量人力物力，取得豐碩的前沿創(chuàng)新研究成果。德國相關(guān)研究機構(gòu)、醫(yī)療機構(gòu)以及相關(guān)專業(yè)企業(yè)采用透視技術(shù)（3D-ARILE）開發(fā)出一種新型能協(xié)助醫(yī)生準確定位癌癥淋巴結(jié)的位置，順利實施腫瘤切除手術(shù)的AR（擴增實境）眼鏡[36]；目前有國際團隊聲稱他們的研究成果實現(xiàn)了用意念控制假肢，即利用他們研發(fā)的傳感器技術(shù)助力，機械假肢能探測到使用者脊髓運動神經(jīng)元發(fā)出的電信號，使假肢的控制更加靈活[33]。俄羅斯相關(guān)專家團隊提出了一種比當前醫(yī)療技術(shù)花費更低、手術(shù)時間比現(xiàn)在提升2倍，并顯著提高治療效果，增加患者存活率的新型醫(yī)療技術(shù)，這種醫(yī)療技術(shù)采用太赫茲光譜儀解決目前最常見的腦瘤類型為對化療不敏感的膠質(zhì)瘤問題[37]。德國弗勞恩霍夫制造技術(shù)研究所（IPT）目前正在研究如何使應(yīng)用于高功率激光器的聚焦鏡頭生產(chǎn)成本降低、質(zhì)量更高的“數(shù)字光子生產(chǎn)”研究園區(qū)子項目“MaGeoOptik”，以期推動光學(xué)系統(tǒng)在醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用[38]。隨著世界經(jīng)濟社會尤其發(fā)展中國家的快速發(fā)展，人類對生理、心里健康的要求越來越高，對醫(yī)療技術(shù)水平及醫(yī)療設(shè)備的要求越來越高，從而推動精密醫(yī)療器械技術(shù)加快發(fā)展，精密醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)將保持旺盛發(fā)展，特別是以中國、印度為代表的新興發(fā)展中國家更是迎來發(fā)展的黃金時期。

2）無損檢測技術(shù)方興未艾。無損檢測是指在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，是采用紅外、超聲、射線、電磁等原理技術(shù)并與儀器進行結(jié)合對材料、零件、設(shè)備進行缺陷、物化參數(shù)等進行檢測的技術(shù)，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展必不可少的有效檢測工具，是一個國家的工業(yè)發(fā)展水平的重要標尺，目前發(fā)達國家在這一領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。目前，發(fā)達國家在這一領(lǐng)域已取得系列重大成果。在飛行器結(jié)構(gòu)部件檢測方面，法國空客公司的GUIBERT等自主研制的超聲、渦流檢測儀器廣泛應(yīng)用在空客飛機結(jié)構(gòu)零部件無損檢測中，顯著提高了飛機零件檢測效率與精確率、生產(chǎn)周期得以縮減；德國的FRACKOWIAK等報道了應(yīng)用兆赫茲脈沖渦流紅外熱成像技術(shù)檢測飛機發(fā)動機渦輪葉片的技術(shù)方法，使構(gòu)件弧形、拐角等部位缺陷采用超聲技術(shù)難以精確檢測的難題得以攻克；在核能結(jié)構(gòu)檢測方面，基于柔性矩陣超聲換能器和關(guān)節(jié)機器人技術(shù)的自動檢測設(shè)備已能夠?qū)崿F(xiàn)對核設(shè)施大型復(fù)雜構(gòu)件的自動掃描檢測[39]。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科技的發(fā)展，無損檢測技術(shù)將越來越成熟、應(yīng)用越來越廣泛，對工業(yè)生產(chǎn)的貢獻作用將越來越明顯。

5.6 航空航天與深空探測技術(shù)最新進展

1）航空航天推進技術(shù)不斷取得重大突破。作為新時代人類重大科學(xué)成果，飛行器技術(shù)的出現(xiàn)改變了人類生產(chǎn)生活和人類戰(zhàn)爭形態(tài)，極大的提高了人們的生活水平，是人類科學(xué)技術(shù)史的一次重大突破。航空航天動力推進系統(tǒng)是航空航天飛行器發(fā)動機以及保證飛行器發(fā)動機正常工作所必需的功能單元，是航空航天器的心臟，是航空航天技術(shù)變革的核心推動力。因此，世界科技軍事強國均把航空航天推進技術(shù)作為國家重要戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)給予大力支持，蘇聯(lián)時期，美蘇航空航天推進技術(shù)遠遠領(lǐng)先于世界其他國家和地區(qū)，早在20世紀60年代，美蘇兩國的軍用飛機飛行速度已超過3馬赫。目前，美國在航空航天推進技術(shù)領(lǐng)域獨占鰲頭，遠遠領(lǐng)先于世界其他國家，美國洛克希德·馬丁公司研制的飛行速度超6馬赫的先進雙模沖壓噴氣式推進飛機SR-72高超音速無人偵察機已經(jīng)完成第一架樣機的正式試飛，完美實現(xiàn)了高超音速和隱形技術(shù)結(jié)合；2018年11月，麻省理工學(xué)院研究人員發(fā)表論文稱，他們發(fā)明創(chuàng)造并試飛了第一架無任何活動部件的等離子推進飛機，飛機在不依靠任何旋轉(zhuǎn)渦輪葉片推動而直接使用電動力推進的情況下自主飛行了60米，且可實現(xiàn)完全不排放任何燃燒污染物[35]。隨著人類科學(xué)技術(shù)的進步，人類對太空的開發(fā)利用活動將越來越多，為了滿足航空航天與深空探測研究的需要，人類需要在包括航空航天推進技術(shù)在內(nèi)的各個領(lǐng)域不斷重大突破，然而，當前相對傳統(tǒng)的化學(xué)推進技術(shù)已經(jīng)達到極限，所以未來先進航空航天推進技術(shù)將會朝著先進化學(xué)推進、激光推進、微波推進、電推進和帆推進等航天推進技術(shù)方向發(fā)展。

2）深空探測科學(xué)與技術(shù)飛速發(fā)展。深空探測指人類對大于等于地月距離的天體或空間環(huán)境開展的探測活動，深空探測是未來人類保護地球、進入宇宙、解決地球能源資源危機、尋找地外生活家園、探索地外文明等的唯一手段，是人類走出地球搖籃的必由之路，是人類發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求；是關(guān)系一個國家未來的發(fā)展空間、太空資源、安全等重大問題，因此越來越受到世界各國的重視。目前，深空探測的主要手段是通過衛(wèi)星等各類航天探測器探測和利用地面望遠鏡進行探測。當前，深空探測技術(shù)主要以美、中、俄及西歐技術(shù)較為成熟，美國深空探測技術(shù)整體領(lǐng)先于其他國家和地區(qū)，中國深空探測技術(shù)飛速發(fā)展。中美兩國在深空探測多個領(lǐng)域取得矚目的成就，2018年8月12日“帕克”太陽探測器的成功發(fā)射正式開啟人類歷史上首次穿越日冕“觸摸”太陽的逐日之旅，預(yù)計到2024年，探測器將可到達距太陽表面383萬英里的范圍內(nèi)[40]；美國東部時間2018年11月26日，“洞察”號無人探測器成功降落火星艾利希平原，執(zhí)行人類首次探究火星“內(nèi)心深處”的任務(wù)，并成功通過與其同行的迷你衛(wèi)星傳回了火星照片；2019年1月3日10時，中國自主研發(fā)生產(chǎn)的人類首個在月球背面軟著陸的探測器嫦娥四號探測器成功在月球背面的南極-艾特肯盆地著陸[41]。2016年9月25日，世界靈敏度最高、最大單口徑500米口徑球面射電望遠鏡在貴州省平塘縣落成啟用，截止2019年8月，“中國天眼”已發(fā)現(xiàn)132顆優(yōu)質(zhì)的脈沖星候選體，其中有93顆已被確認為人類首次發(fā)現(xiàn)的新脈沖星。當前，各世界大國在深空探測領(lǐng)域展開激烈競爭，各世界軍事強國紛紛制定系列完整的航空探測計劃，主要圍繞近地軍用/遙感/科研衛(wèi)星、載人航天、空天飛行器、星際飛船、載人登陸星球、星球基地建設(shè)以及其他星系的研究探測等，隨著人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類將逐步實現(xiàn)自身的航天及宇宙探測夢。

5.7 激光裝備最新技術(shù)進展

激光以其單色性、亮度、方向性及高能量密度的優(yōu)點，目前在醫(yī)療、工業(yè)、軍事方面獲得越來越廣泛的應(yīng)用，技術(shù)越來越成熟。其中醫(yī)療激光裝備主要包括各種激光醫(yī)療檢測與手術(shù)裝備，工業(yè)方面主要包括激光切割、激光打印、激光焊接、激光雕刻等設(shè)備，軍事方面主要包括激光制導(dǎo)雷達、激光制導(dǎo)武器以及各類海基、陸基及天基激光攻擊武器。在激光醫(yī)療方面，英國科研人員采用雙步激光質(zhì)譜法成功實現(xiàn)更精確的細胞研究。在高功率激光工業(yè)裝備方面，萬瓦級功率激光聚焦能量密度已可達到50kW／mm2以上；目前，納秒激光檢測技術(shù)已經(jīng)成熟，飛秒激光檢測技術(shù)已經(jīng)開始投入使用；在軍用激光武器方面，主要是通過高功率及高密度激光的干擾、燒蝕、輻射等作用造成敵方人員和裝備失靈或損傷，目前世界上許多國家已經(jīng)開發(fā)出了各種激光槍與激光炮并初步投入試用，美國計劃在2025年前實驗150千瓦的機載激光武器并并將高功率光纖激光器用于反導(dǎo)和航空作戰(zhàn)，并計劃在2019財年花費2.99億美元用于開發(fā)激光武器系統(tǒng)，其研制的艦載激光武器LaWS系統(tǒng)于2014年首次在美國“龐塞”號成功部署和使用；我國科研人員已經(jīng)研究出一塊晶體塊就能發(fā)射高頻激光的器件，為軍用激光武器便攜化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；當前我國正在研究100千瓦級光纖激光器、模塊化光纖激光器集成技術(shù)等新型激光武器。未來，激光技術(shù)依賴于激光特有的優(yōu)勢屬性其在國民生產(chǎn)生活及國防軍事中的應(yīng)用將越來越廣泛，尤其軍用激光武器在殺傷破壞力、殺傷效率、殺傷精確度等方面將具備傳統(tǒng)常規(guī)武器無法媲美的性能指標優(yōu)勢。

5.8 電磁裝備最新技術(shù)進展

電磁裝備主要包括各類磁懸浮裝備、電磁武器裝備以及各類電磁器械與器件，當前的主要研究熱點集中在前兩類。在磁懸浮裝備研究中，磁懸浮列車和磁懸浮軸承等是當前國內(nèi)外的研究熱點，其中以日本和德國的磁懸浮列車技術(shù)最為先進，我國磁懸浮列車研究應(yīng)用發(fā)展飛快，2015年日本L0型磁懸浮列車時速達到了603公里，刷新磁懸浮列車的世界紀錄，當前已建成一條長18.4km、最高運行時速可達550km的磁懸浮列車試驗線；德國已建成一條長34.5km、最高運行速度可達450km/h、載客時車速420km/h的啞鈴式的載人磁懸浮列車試驗線；我國目前正在著手研究時速400km高速動車組類和時速600km高速磁懸浮列車。在電磁武器方面，主要包括電磁軌道炮裝備、電磁彈射裝備、電磁脈沖武器、電磁波定向能武器幾類。當前在電磁軌道炮技術(shù)方面美國、俄羅斯、中國技術(shù)最為先進，目前美國已經(jīng)研究出可發(fā)射16千克的彈藥、炮彈的飛行速度2千米/秒、產(chǎn)生動能32兆焦耳/每發(fā)炮彈、發(fā)射四發(fā)炮彈/每分鐘的電磁軌道炮樣機，我國研制的電磁軌道炮已經(jīng)在“海洋山號電磁炮試驗艦”上進行發(fā)射試驗。在電磁彈射器技術(shù)方面，美國已經(jīng)研制成功并裝備在先進的福特級航空母艦上，當前我國研制的電磁彈射器已順利完成相關(guān)測試，預(yù)計我國建造的第3艘航母將使用電磁彈射器。在電磁脈沖武器方面，美國是世界上最早涉足該領(lǐng)域、當前技術(shù)居于領(lǐng)先的國家，2003年，美軍使用電磁脈沖彈空襲了伊拉克國家電視臺，造成其轉(zhuǎn)播信號中斷；2012年，美國波音公司在猶他州對反電子設(shè)備高功率微波先進導(dǎo)彈進行測試時，自身設(shè)定的7個電子測試系統(tǒng)降級或失效，沿線房屋中的測試計算機全部黑屏；我國當前也具備了研制生產(chǎn)中遠程電磁脈沖彈道導(dǎo)彈的能力；在小功率電磁脈沖武器方面，俄羅斯軍火商在2017年軍事展覽會上展出了其最新生產(chǎn)的REX-1電磁反無人機槍[42]。電磁裝備技術(shù)作為當今世界重大前沿科技之一，隨著控制科學(xué)、計算機科學(xué)、材料科學(xué)等相關(guān)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電磁技術(shù)發(fā)展速度將不斷加快，民用電磁裝備技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用將越來越廣泛；軍用電磁裝備技術(shù)將推動軍事裝備技術(shù)加快轉(zhuǎn)型發(fā)展，推動人類戰(zhàn)爭模式加速變革。

5.9 能源裝備最新技術(shù)進展

能源是人類的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，為人類生產(chǎn)生活源源不斷地提供能量保障，是掌握國家與民族生存與發(fā)展命脈的核心要素，能源的有效開發(fā)利用程度是人類生產(chǎn)技術(shù)水平的重要體現(xiàn)。當前，在歷經(jīng)一次次傳統(tǒng)能源危機與一次次嚴重污染事件后，人類深刻意識到節(jié)能降耗的必要性與緊迫性，充分認識到發(fā)展節(jié)能降耗技術(shù)是解決人類能源瓶頸制約與環(huán)境污染的重要途徑，認識到清潔新能源技術(shù)是解決能源危機、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的唯一途徑。當前，世界各國紛紛在節(jié)能環(huán)保與清潔新能源領(lǐng)域加大研究開發(fā)投入，以期緩解自身能源危機與環(huán)境危機壓力，美國休斯敦的Net Power公司選用全新的以高壓高溫超臨界二氧化碳為介質(zhì)的Allam循環(huán)過程，將燃燒天然氣產(chǎn)生的二氧化碳放置到高壓高溫的密閉環(huán)境中，用合成的超臨界二氧化碳作為“工質(zhì)”驅(qū)動特制的渦輪機旋轉(zhuǎn)，使大部分的二氧化碳被不斷地再利用，目前Net Power公司的發(fā)電廠已經(jīng)過初試測試且開始了試運行；日本Qualtec公司的研究團隊已發(fā)現(xiàn)飽和高氯酸鈉水溶液（SSPAS）的電化學(xué)窗口達到普通鉛蓄電池電化學(xué)窗口的1.6伏的2倍且電池電荷在水溶液中流動順暢、不會著火，充電時間僅需2～3分鐘。在清潔新能源方面，截止2018年，全球核電在運裝機容量達到400吉瓦，全球新能源發(fā)電總量占比達到25%以上；2017年，我國大科學(xué)裝置全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置東方超環(huán)（EAST）實現(xiàn)了創(chuàng)造了世界新紀錄的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運行，成為世界上首個實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式運行持續(xù)時間達到百秒量級的托卡馬克核聚變實驗裝置[43]。2017年，我國首次實現(xiàn)海域可燃冰試采成功，南海神狐海域天然氣水合物（又稱可燃冰）試采實現(xiàn)連續(xù)187個小時的穩(wěn)定產(chǎn)氣。這是我國首次，也是全球首次對資源量占比90％以上、開發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型儲層可燃冰成功實現(xiàn)試采[44]。未來，隨著新能源裝備制造技術(shù)與節(jié)能減排技術(shù)的不斷進步，人類對傳統(tǒng)化石能源的依賴性將逐步降低，人類能源危機困境將逐步得到解決，能源利用效率將不斷提高，新能源對人類生產(chǎn)生活的影響將越來越大。

6 結(jié)論與展望

人類裝備制造技術(shù)由簡單到復(fù)雜，裝備制造工藝方法由單一到多元，裝備制造原材料從原始自然物質(zhì)到現(xiàn)代高科技人工制備新材料，裝備制造業(yè)技術(shù)隨著人類科技的發(fā)展而發(fā)展。工業(yè)革命、科技革命與裝備制造業(yè)革命具有相同的本質(zhì)，其每次變革均以裝備制造技術(shù)的重大變革為標志、為起點。截止目前，人類已經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，得益于裝備制造業(yè)技術(shù)突破帶來的工業(yè)革命（科技革命），人類在深空、深海、原子能應(yīng)用等高科技領(lǐng)域取得卓越的成就。生命健康、生態(tài)宜居、能源資源開發(fā)、太空與深海空間開發(fā)、微觀世界探秘與深空未知世界探秘、環(huán)境安全穩(wěn)定是21世紀人類發(fā)展的主題，人類發(fā)展的過程中需要面對更加復(fù)雜的科學(xué)問題以及更加嚴酷的自然環(huán)境，這些工作對人的智力與生理提出更高的要求，而人類的智力與生理能力具有一定的限度，因此，為了滿足人類未來發(fā)展需要，人類迫切需要一種在智力與生理上能代替人類完成某項特定復(fù)雜工作的工具，而這一工具即是人工智能，因此以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的智能制造技術(shù)與智能裝備制造技術(shù)是裝備制造業(yè)未來發(fā)展的中心方向。當前，以智能制造與智能裝備制造技術(shù)為核心的第四次裝備制造業(yè)革命已悄然到來，世界科技強國紛紛制定智能制造與智能裝備制造發(fā)展規(guī)劃，德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、新工業(yè)法國等發(fā)達國家制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略都將智能制造作為制造業(yè)發(fā)展和變革的重要方向，《中國制造2025》提出了裝備制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)變的重要趨勢，智能制造技術(shù)與智能裝備制造技術(shù)必然成為未來裝備制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢。隨著控制論、人腦神經(jīng)科學(xué)、大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)科學(xué)的發(fā)展，智能制造技術(shù)與智能裝備制造技術(shù)發(fā)展速度將不斷加快，將推動著人類社會加快發(fā)展速度，智慧城市、智慧地球設(shè)施將不斷完善，服務(wù)能力將不斷提高。在裝備制造工藝方面，3D打印工藝技術(shù)、激光加工技術(shù)等作為制造工藝技術(shù)領(lǐng)域的重大發(fā)明，以其低耗材、低污染、高效率、精細化等獨特的技術(shù)優(yōu)勢，彌補了眾多傳統(tǒng)制造工藝存在的不足，將給裝備制造工藝技術(shù)帶來重大變革。在軍事裝備領(lǐng)域，新型軍用運載器推進技術(shù)、人工智能仿生軍事裝備、激光武器裝備、電磁武器裝備等新技術(shù)軍事裝備將越來越受到各軍事強國的重視，新技術(shù)裝備對未來戰(zhàn)爭的模式的變革及戰(zhàn)爭勝負的影響將越來越大。在本文論述的重點裝備制造業(yè)行業(yè)中，可以預(yù)見，3D打印技術(shù)將主要朝著設(shè)備向大型化、材料向多元化、大眾化、“太空制造”與深空地外星球原位資源3D打印技術(shù)成熟化等方向發(fā)展。人工智能技術(shù)將主要在大數(shù)據(jù)智能、群體智能、人機混合增強智能、跨媒體智能、智能自主系統(tǒng)等領(lǐng)域取得重大突破[45]。機器人技術(shù)將重點朝著軟體的機器人、可變性機器人、生物信號控制機器人、意念操控機器人等智能機器人方向發(fā)展。量子科學(xué)與技術(shù)主要向遠距離光纖量子網(wǎng)絡(luò)、超導(dǎo)量子計算、量子點量子計算、拓撲量子計算等前沿領(lǐng)域發(fā)展[46]；精密儀器與器械將朝著極端化、集成化、快速化、精細化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。在激光裝備技術(shù)領(lǐng)域，激光醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，強激光治療技術(shù)應(yīng)用更加成熟、光動力療法和弱激光治療裝備技術(shù)逐步發(fā)展，在疾病治療領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要的作用。激光工業(yè)設(shè)備技術(shù)將朝著極端化、集成化、智能化、廣泛化方向發(fā)展；激光武器裝備將朝多功能化、實用化、智能化、高功率高精度及低衰減方向發(fā)展；磁懸浮技術(shù)將朝著高速、重載、遠程的真空管道運行方向發(fā)展；電磁武器方面，電磁軌道炮需大幅提高體積功率密度，電磁脈沖武器因在武器行經(jīng)的周邊非攻擊目標區(qū)域產(chǎn)生強大影響，因此需加強點對點攻擊技術(shù)的攻克。在能源裝備領(lǐng)域，新型太陽能開發(fā)存儲技術(shù)、智慧儲能和電網(wǎng)、核聚變發(fā)電等技術(shù)裝備將成為熱門研究領(lǐng)域。

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48. 作者簡介

蘇金遠（1984-），男，碩士研究生。主要研究方向為系統(tǒng)可靠性、結(jié)構(gòu)強度等。

李 強（1971-），男，博士，教授，副院長。主要研究方向為火炮、自動武器與彈藥工程，機電工程等。