制造技术

2022年9月12日，白宫官网发布简报，宣布了美国总统拜登已经正式签署了一项行政命令，以启动一项《国家生物技术和生物制造计划》（National Biotechnology and Biomanufacturing Initiative）。在白宫同期发布的情况说明书中，其对于这一计划的背景释义，是这样的：“借助生物技术，我们可以对微生物进行编程，以制造特殊化学品和化合物，这一过程称为‘生物制造’。这些进步促使工业界接受生物制造以作为基于石油基的替代品来重塑塑料、燃料、材料和药品等产品。行业分析表明，在本世纪末之前，生物工程可能占全球制造业产出的 1/3 以上，价值接近30万亿美元。”很显然，此项技术所针对的技术核心，直指合成生物学。而在稍早时候，在周日的电话会议上，美国高级官员因面对提问而解释该计划时，更是直接这样说道：“一个挑战是：我们可能在生物工程和合成生物学方面处于领先地位，但是如果一家公司，尤其是没有能力在内部制造所有东西的小公司，除非我们真正扩大生物制造基地，否则它就必须走出国门去寻找基础设施。”以下为白宫官网发布的对于该技术的情况说明书全文，其详细介绍了该计划的问题背景、行业背景以及措施行动。今天，美国总统拜登签署了一项行政命令，以启动一项《国家生物技术和生物制造计划》，来确保美国能够在国内制造于美国所发明的所有东西。该计划将在美国国内创造就业机会、建立更强大的供应链，并为美国家庭降低价格。周三，白宫将举办 “国家生物技术和生物制造计划峰会”，届时内阁机构将宣布一系列新的资源投入，这将使美国能够充分利用生物技术和生物制造的潜力，并推进拜登的行政命令。当前，全球工业正处于由生物技术驱动的工业革命的风口浪尖。各国都正在将自己定位成为全球生物技术方案和产品的提供商。目前，美国过于依赖外国原料和生物生产，过去，对于包括生物技术在内关键行业的离岸外包，威胁到其获取重要化学品和活性药物成分等原料的能力。不过，鉴于美国的行业、创新者和强大的研究企业，生物经济仍然是美国的强项，这同时也是一个巨大的机遇。通过负责任地利用生物技术和生物制造，人们将能够实现生物学的潜力，这将可以制造人们日常生活中所使用到的几乎任何东西，从药物到燃料再到塑料，借助生物技术，我们可以对微生物进行编程，以制造特殊化学品和化合物，这一过程称为 “生物制造”。这些进步促使工业界接受生物制造以作为基于石油基的替代品来重塑塑料、燃料、材料和药品等产品。行业分析表明，在本世纪末之前，生物工程可能占全球制造业产出的 1/3 以上，价值接近 30 万亿美元。该计划将加速生物技术创新，并在多个行业发展美国的生物经济，包括健康、农业和能源等。该计划将推动生物制造的进步，以美国国内强大的供应链替代来自国外脆弱的供应链，并为美国各地社区提供高薪工作。该计划将改善粮食和能源安全，推动农业创新，同时减轻气候变化的影响，其将通过医学的进步帮助人们过上更长寿、更健康的生活。具体而言，该计划将：• 提高美国国内生物制造能力。今天，由于美国国内缺乏基础设施，许多美国生物公司在国外进行生产。该计划将建立、振兴和保护美国生物制造的国家基础设施，包括通过投资区域创新和加强生物教育，同时加强美国生产国内燃料、化学品和材料的供应链；• 扩大生物基产品的市场机会。该计划是政府机构可持续采购的标准，既提供石油产品的替代品，又支持美国工人的高薪工作。该计划将增加联邦机构的强制性生物基采购，包括通过培训和支持合同官员，并确保管理和预算办公室和美国农业部定期发布进展评估。通过这样做，该计划将为行业提供有关生物基产品选择差距的具体指导，从而创造新产品和新市场。该计划将共同发展和加强生物优先计划，增加可再生农业材料的使用，并使美国公司在生物创新方面继续引领世界；• 推动研发（R&D）以解决我们面临的最大挑战。政府对生物技术的重点支持可以迅速产生解决方案，正如 COVID-19 大流行期间首创的 mRNA 疫苗。该计划将指导联邦机构确定优先研发需求，将生物科学和生物技术发现转化为医学突破、气候变化解决方案、食品和农业创新以及更强大的美国供应链；• 改善对优质国家数据的访问。将生物技术与海量计算能力和人工智能相结合，可以为健康、能源、农业和环境带来重大突破。该生物经济计划的数据将确保生物技术开发人员能够简化对高质量、安全和广泛的生物数据集的访问，这些数据集可以推动解决紧迫的社会和全球问题；• 培养多元化的技术劳动力。美国正面临着从社区大学到研究生院各个层次的相关人才短缺。该计划将扩大所有美国人在生物技术和生物制造方面的培训和教育机会，重点是促进种族和性别平等，并支持服务不足社区的人才发展；• 简化生物技术产品的法规。生物技术的进步正在迅速改变农业、工业、技术和医疗产品的格局，这可能给开发者和创新者带来挑战。该计划将提高生物技术产品监管过程的清晰度和效率，以便有价值的发明和产品能够在不牺牲安全性的情况下更快地进入市场；• 推进生物安全以降低风险。该计划将优先投资于应用生物安全研究，并激励生物安全创新，以降低整个生物技术研发生命周期的风险；• 保护美国生物技术生态系统。该计划将通过推进人类生物数据的隐私标准和实践、生物数据的网络安全实践、生物相关软件的标准开发以及对于国外竞争对手参与生物制造供应链所带来的风险的缓解措施来保护美国生物技术生态系统；• 与合作伙伴和盟友建立繁荣、安全的全球生物经济。该计划推动国际合作，以利用生物技术和生物制造来应对最紧迫的全球挑战，从气候变化到健康安全，并共同努力确保生物技术产品的开发和使用符合民主道德和价值观，确保生物技术的突破造福全体公民。

随着2016年“5.20世界计量日”的日益临近，计量，再次成为人们关注的焦点。事实上，计量，在人们生活中无处不在，人们应该时刻关注计量。近日，中国计量测试学会秘书长马爱文撰文论述了计量对中国制造的重要性和作用。　　该论文指出，国务院印发的《中国制造2025》明确强调：制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。《中国制造2025》，是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。聂荣臻元帅曾经说过:科技要发展，计量须先行。那么对于中国制造呢?中国计量测试学会马爱文秘书长认为，计量测试技术必须走在中国制造的前列。　　一、中国制造的基本内容和特征　　《中国制造2025》，在全面分析全球制造业格局面临的重大调整、我国经济发展环境发生重大变化、我国制造业存在的问题等基础上，国务院提出了我国建设制造强国的九项战略任务和重点:提高国家制造业创新能力、推进信息化与工业化深度融合、强化工业基础能力、加强质量品牌建设、全面推行绿色制造、大力推动重点领域突破发展、深入推进制造业结构调整、积极发展服务型制造和生产性服务业、提高制造业国际化发展水平。　　通过分析这九个方面的关系，中国制造的实质可以概括为:通过创新、融合、强基，实现质量提升、企业转型和快速发展。　　创新，《中国制造2025》中上百次用到“创新”一词，并且提出了一些新的创新领域和创新概念，如设计创新、工艺创新、创新网络、创新联盟、创新模式等，但最为主要、最为基础的是科技创新。科技是第一生产力，是中国制造业发展的核心，是其他创新最为依赖的技术基础。我国虽然有200多种产品产量居世界第一位，但缺少核心技术和品牌优势，95%的高档数控机床、85%的集成电路、80%的高端芯片依赖进口。究其原因，科技的落后是我国制造业落后的主要因素。必须通过科技发展与创新，全面提高中国制造创新能力，激发中国制造的创新活力，推动中国制造实现创新发展，并建立起“以企业为主体、市场为导向、政产学研用相结合的制造业创新体系”。　　融合，就是指推进信息化与工业化深度融合。信息化与工业化的融合是现代制造业的重要特征。美国提出的网络物理系统(CPS:cyber-physical system)以及德国的工业4.0，其实质都是信息化与工业化的融合问题。中国的制造水平落后于德国、美国，这是不争的事实，中国必须加快这种融合，加快“机器换人”进度，这样中国的制造才能在“再工业化”进程中占有一席之地。也只有实现信息化与工业化深度融合，才能实现智能制造、绿色制造，才能不断“推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平”，才能不断增强中国制造的竞争实力。　　强基，就是要夯实中国制造的各项基础。我国已提出“四基战略”，就是把“核心基础零部件(元器件)、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础”做为我国的工业发展的基础。零部件的精度直接决定着整机的精度 生产工艺、基础材料直接决定产品的质量与效益，产业技术水平直接决定着现代化制造业的整体水平和能力。要实现中国制造，必须夯实这四个中国制造的基础，不断提升精密加工、智能制造以及高质量产品的制造能力，才能全面提升我国基础工业发展水平和快速发展的能力。　　二、计量测试技术是中国制造的基础　　(一)计量测试技术是科技的基础，也是创新的基础。　　我国制造业整体水平排在德国、美国等发达国家之后，而我国的计量测试能力和水平也在这些发达国家之后，这不仅仅是一个巧合，而是从另一个角度反映了计量对整个制造业的影响。俄国化学家门捷列夫讲:没有测量就没有科学。每一项科研成果的取得都是在成百上千次甚至上万次的计量测试的基础上，经过分析、比较、归纳出来的。计量对科技具有很强的引领和促进作用。国家质检总局局长支树平在2015年亚太计量规划组织(APMP)大会上讲:计量测试技术是创新的“种子”和“引擎”，是国家核心竞争力的重要标志之一。没有计量测试技术的创新与发展，没有计量测试提供准确、可靠、一致、有效的计量测试数据，就很难提出创新的思路，也很难验证创新的成果。从科技领域来看，每一次计量测试精度的提高或者新的测试方法的提出，都会带来一些科技新发现，带来一些科技新发明，也会带来一些新技术上革命与进步。　　(二)计量测试技术是“融合”的基础。　　实现信息化与工业化深度融合，“智能”“大数据”将成为深度融合的重要手段。智能产品、智能装备，及至智能车间、智能工厂，这些都是智能制造的重要组成部分，也是信息化与工业化深度融合的前提和基础。要实现“智能”，就必须以计量测试为前提，为手段。以智能制造为例:一个智能产品(原材料)的基本信息，如基本尺寸、基本成份含量，都必须经过计量测试才能得到 这个智能产品(原材料)要与智能装备进行信息交互，实现智能制造加工，必须经过计量测试才能相互感知，才能对智能产品(原材料)进行定制(按提前计量测试好的要求)化加工 加工后的基本信息只有通过计量测试才能重新写入新的智能产品中，为下一道工序加工提供新的更加完备的基本信息。德国一家玻璃智能制造生产线上有3000多个传感器，正是这3000多个计量测试用的传感器，不停地感知有关信息，并经传输、分析、再感知、再分析，才能保证制造出带有“智能”功能的玻璃产品。带有“智能”功能的玻璃产品再进入“智能”物流或其他“智能”制造过程中，成为社会需要的更加“智能”的产品。在整个“智能”制造过程中，计量测试发挥着重要的作用，并且计量测试的精度直接影响着“智能”产品最后的质量和效益。　　(三)计量测试技术是“四基”的基础。　　基础零部件、基础原材料、基础工艺、产业技术基础(包括基础检测技术)构成我国制造业的基础。直接把基础检测技术列入国家战略发展的基础，这足以说明基础检测技术的重要性。但更为重要的是:计量测试技术也是其他“三基”(基础零部件、基础原材料、基础工艺)的基础。以基础零部件为例:齿轮是机械加工、高精密仪器制造等各类机械制造中非常重要的一个基础零部件，齿轮的精度直接影响着机械加工的精度。大连理工大学王立鼎院士是齿轮研究方面的专家，他制造的齿轮可以和德国的齿轮精度相一致。他多年来担任中国计量测试学会的常务理事。2013年，我拜访他时，曾经问他:齿轮制造与计量测试有什么样的关系?他对我讲:要制造出高精度的齿轮，就必须要有更高精度的计量测试手段。同时他还讲到:我国精密加工机床精度不高，机器噪音大，寿命短等，造成的原因表现上是齿轮之间或轴承之间的有效啮合不好，深层次原因是我国在这方面的计量测试精度不够。在现代化的生产工艺过程中，计量测试是实现工艺过程控制的技术基础，计量测试精度的高低直接影响着产品的质量，影响着企业的效益。同样，在原材料的制造过程中，如果计量测试不准确，精度不够高，同样会直接影响到原材料的质量和性能。　　(四)计量测试技术是企业提质增效、转型升级的基础。　　在工业企业，人们常讲的一句话是:计量是企业的“眼睛”。的确，从原材料进厂，到企业生产工艺过程控制，到企业的产品检测，再到企业的节能减排增效，计量都发挥着重要的“眼睛”作用。但随着现代化企业的发展，特别是工业化与信息化的深度融合，计量测试将成为现代化企业的“中枢”，甚至是大脑。在智能制造过程中，使用微型传感器进行计量检测，通过互联网将数据传到数据中心，数据中心经过计算分析，再将指令传达到智能设备，智能设备进行智能操作。这时，计量测试已不仅仅是简单的“眼睛”，而变成一个系统，包括传输、分析甚至执行。随着芯片技术的发展，这一整套过程都会集成到一个小小的芯片上。计量测试已完全构成了一套系统，成为一个“智能人”。未来要实现定制化智能制造，一条生产线已不再只生产一种规格的产品，要随时检测、随时调节、随时制造不同规格、不同颜色、不同大小、不同形状、不同性能的产品。这时更需要不断进行计量测试。计量测试水平以及计量测试技术的应用已成为影响中国“智造”的关键。早在上世纪初，世界工业发达国家就把合格的原材料、先进的生产工艺以及计量测试技术做为现代化企业的三大支柱。计量测试已成为现代企业保障产品质量、实现转型升级的重要技术基础。欧盟2002年一项统计表明，计量通过支持技术创新对欧盟GNP的贡献达0.77%，数额达610亿欧元。随着社会进步对科技的依赖，这个数字肯定还要高。　　三、加快推进计量测试技术进步，引领中国制造快速发展　　基础不牢，地动山摇。要实现中国制造，计量测试技术必须先行。　　(一)加强计量测试前沿技术研究，不断提高计量测试精度。　　计量研究是一个不断超越自我的过程。精度的提高是永无止境的。精确计量还将不断催生其他领域新技术的发展。伴随测量精度的大幅度提高，一大批革命性的新技术也会相继涌现，如纳米技术的应用将不断提升航空发动机的精度，也不断推动核潜艇技术的发展。目前我国整体的计量测试水平离发达国家还有很大的差距，特别是在与中国制造相关的极大、极小，极高、极低等领域差距更大。因此，要加强计量科技基础及前沿技术研究，特别是基本物理常数等精密测量和量子计量基准研究，在应对国际单位制重大技术革命的同时，建立一批新一代的高准确度、高稳定性量子计量基准，为中国制造服务。要突破重点领域的关键计量测试技术，建立一批适合中国制造快速发展的国家计量基标准、社会公用计量标准；要加强高精度、具有快速反应能力的计量测试技术的研究，为精准制造、敏捷制造提供精准计量测试技术服务。　　同时，要加强计量测试科技成果的转化，推动计量测试产业发展。计量科研项目的立项、论证等要与中国制造中的重点领域、重点产业、重大战略的科研项目对接，把科研成果的转化作为计量测试技术研究课题立项、执行、验收的全过程评审指标。要建立计量科研机构与企业技术机构交流平台，加强计量技术机构与企业联合立项、联合攻关、联合研发力度。　　(二)加强先进实用计量测试技术研究，推动计量测试技术与中国制造的深度融合。　　要加快新型传感器技术、微型传感技术、功能安全技术等新型计量测试技术和测试方法研究，推动我国传感器产业的快速发展 要加强传感器计量检定、校准特别是自校准、自适应过程中的量传溯源技术的研究，保证传感器量值的准确可靠。要加强远程传输、远传校准、扁平校准等新计量测试技术的研究，以适应“系统计量”或“整体计量”的需要。要加快航空航天装备、海洋工程装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备等现代制造业重点领域专用计量测试技术研究，提升专业计量测试水平。要加强核心基础零部件、基础工艺、基础材料相关计量测试技术的研究，着力解决影响核心基础零部件(元器件)、基本原材料产品性能和稳定性的关键共性技术，为“四基”战略打好计量测试技术基础。要加强数控机床、机器人、轨道交通装备等整体中计量测试技术的研究，特别要在柔性制造中，加强“柔性计量”技术的研究，提高整体(机)加工(制造)精度。加强仪器仪表核心零(部)件、核心控制技术研究，培育具有核心技术和核心竞争力的仪器仪表品牌产品。　　(三)加强中国制造过程中智能计量测试技术研究。　　2005年，美国国家标准与技术研究所(NIST)提出了“聪明加工系统(smart machining system，SMS)”研究计划。我国也要加强这方面的研究工作。加强工业生产中计量测试技术的研究，为精益生产、在线检测、质量诊断、精细化管理、绿色制造提供计量测试技术保障。加强产业计量测试技术研究，为全产业链、全产品寿命周期、全量传溯源链提供前瞻性计量测试技术服务。加强智能产品、智能装备以及智能制造中相关的计量测试技术研究，为智能化生产提供计量测试技术服务。要加强互联网技术中的计量测试技术研究，确保计量测试数据在传输过程中的保真、保准、一致、可靠。要加强人机智能交互、工业机器人、智能物流管理、增材制造等过程中的计量测试技术研究，促进制造工艺的优化、实时监测、远程监控和自适应控制技术的发展。要将计量测试嵌入到产品研发、制造、质量提升、全过程工艺控制中，实现关键量准确测量与实时校准。　　计量测试是中国制造的基础，特别是随着中国制造质量的提升、制造精度的提高以及制造功能的扩大，计量测试的基础作用、先导作用将更加突显。计量测试技术必须走在中国制造的最前沿。

2010年2月2日，由机械科学研究总院中机生产力促进中心(下称“中心”)组织，中国机械工业联合会、北京机电研究所、重庆大学等20余家单位共同发起的绿色制造技术标准联盟(下称“联盟”)成立大会在北京召开。成立大会由中心副主任邱城主持，中国机械工业联合会李冬茹处长、机械科学研究总院院长李新亚到会并讲话。中心标准化研究所副所长丁红宇做了绿色制造技术标准联盟筹备工作总结报告，对近两年的联盟筹备工作进行了详细介绍。 　　据了解，联盟以“十一五”国家科技支撑计划“绿色制造关键技术和装备”重大项目成果为基础，由国内相关的研发单位、应用企业、标准化机构、行业协会以及检测、评定机构等共同发起，自愿组成。主要任务为：跟踪绿色制造技术发展前沿和国内外相关标准化动态，研究装备制造业绿色制造技术标准需求，开展共性问题和重点标准的前期研究和技术研讨工作 提出绿色制造技术标准体系、行业标准和国家标准制修订计划、标准化研究项目立项以及相关标准化方针和政策的建议 促进相关标准化机构之间的信息沟通、技术交流与标准协调工作，配合相关标准机构，组织联盟成员单位协助或参与相关国家或行业标准的研究与制定工作 组织开展国际、国内相关标准化技术交流活动，建立绿色制造技术标准平台，配合相关标准机构开展标准技术咨询、标准宣传与贯彻工作。 　　李新亚院长对联盟的成立给予了充分的肯定，并指出，联盟的组建将进一步增强绿色制造技术联盟的整体实力，为统一绿色制造技术基本概念的理解与表述，更好地开展绿色制造技术标准体系研究、标准制修订奠定了基础。在提升绿色制造技术的普及、应用和收效程度，保障绿色制造技术相关检测、评估评价与认定工作的规范化，促进绿色制造技术资源的共享与积累等方面具有重要的意义。同时，李院长表示，作为绿色制造技术创新联盟的成员，机械科学研究总院将积极支持院直属企业加入绿色制造技术标准联盟，认真履行相应义务。 　　此次会议推选中国机械工业联合会李冬茹为理事长，中机生产力促进中心奚道云为联盟第一届理事会秘书长，重庆大学曹华军、上海交通大学陈铭为副秘书长。