葉 鑫 李宏偉,2 朱明亮,3

1.國家自然科學(xué)基金委員會(huì)工程與材料科學(xué)部，北京，100085 2.西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院，西安，7100723.華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海，200237

0 引言

中國共產(chǎn)黨第十九屆中央委員會(huì)第五次全體會(huì)議提出，堅(jiān)持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。習(xí)近平總書記在2021年5月28日兩院院士大會(huì)上指出，“加強(qiáng)基礎(chǔ)研究是科技自立自強(qiáng)的必然要求，是我們從未知到已知、從不確定性到確定性的必然選擇”。2021年，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)(以下簡稱“自然科學(xué)基金委”)工程與材料科學(xué)部機(jī)械設(shè)計(jì)與制造學(xué)科(以下簡稱“學(xué)科”)貫徹落實(shí)黨的十九屆五中、六中全會(huì)精神，根據(jù)科學(xué)基金深化改革要求，堅(jiān)持“四個(gè)面向”，在以往管理工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上[1-3]，順利完成了各項(xiàng)工作?，F(xiàn)對學(xué)科2021年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目評審與資助、項(xiàng)目進(jìn)展與結(jié)題審查、科學(xué)基金改革，以及學(xué)科發(fā)展規(guī)劃等工作進(jìn)行回顧與總結(jié)。

1 2021年度科學(xué)基金評審與資助情況

1.1 評審與資助總體情況

截至2021年12月31日，學(xué)科共接收各類項(xiàng)目申請7650項(xiàng)，比2020年度[4]增加151項(xiàng)，增幅2.01%。按照規(guī)定程序，經(jīng)過嚴(yán)格評審，學(xué)科共資助各類項(xiàng)目1265項(xiàng)，資助總直接費(fèi)用70 579萬元。主要項(xiàng)目申請及資助情況見表1。

表1 2021年度學(xué)科主要項(xiàng)目申請及資助情況

1.2 三類項(xiàng)目申請、受理、評審與資助

學(xué)科2021年度共接收面上項(xiàng)目、青年科學(xué)基金項(xiàng)目和地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目(以下簡稱“三類項(xiàng)目”)申請7229項(xiàng)，占學(xué)科所有申請項(xiàng)目的94.50%，同比增長3.33%。經(jīng)初審，“三類項(xiàng)目”不予受理32項(xiàng)。經(jīng)會(huì)評專家投票，資助“三類項(xiàng)目”共計(jì)1221項(xiàng)(表1)。其中面上項(xiàng)目(預(yù)算制)平均資助強(qiáng)度58萬元/項(xiàng)、青年科學(xué)基金項(xiàng)目(包干制)經(jīng)費(fèi)30萬元/項(xiàng)(三年期)、地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目(預(yù)算制)平均資助強(qiáng)度35萬元/項(xiàng)。

2021年度面上項(xiàng)目和青年科學(xué)基金項(xiàng)目申請數(shù)量前十名的依托單位申請情況如圖1所示。與2020年度相比，依托單位面上項(xiàng)目申請量有增有降，增幅最大的是合肥工業(yè)大學(xué)，降幅最大的是天津大學(xué)；青年科學(xué)基金申請數(shù)量均有不同程度增加，增幅較大的有太原理工大學(xué)與浙江大學(xué)，均高達(dá)78%，與去年基本持平的單位是華中科技大學(xué)。地區(qū)科學(xué)基金申請量排名前三的單位與去年相同，分別是蘭州理工大學(xué)(43項(xiàng))、南昌航空大學(xué)(31項(xiàng))和貴州大學(xué)(28項(xiàng))。

(a)面上項(xiàng)目

“三類項(xiàng)目”各二級代碼對應(yīng)領(lǐng)域的申請與資助情況如圖2所示。與2020年度相比[4]，9個(gè)領(lǐng)域(二級代碼)的申請量增加，其中，機(jī)械仿生學(xué)與生物制造(E0507)增加11.86%，成形制造(E0508)增加8.84%，加工制造(E0509)增加7.96%，機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)(E0504)增加5.23%，制造系統(tǒng)與智能化(E0510)增加3.92%，機(jī)械測試?yán)碚撆c技術(shù)(E0511)增加3.69%，傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)(E0502)增加3.00%，機(jī)械動(dòng)力學(xué)(E0503)增加2.58%，機(jī)械摩擦學(xué)與表面技術(shù)(E0505)增加0.82%。3個(gè)領(lǐng)域的申請量下降，其中，微納機(jī)械系統(tǒng)(E0512)降幅最大，達(dá)8.94%，機(jī)器人與機(jī)構(gòu)學(xué)(E0501)下降3.13%，機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)(E0506)下降2.65%。領(lǐng)域內(nèi)的資助率與2020年度相比，機(jī)器人與機(jī)構(gòu)學(xué)(E0501)與微納機(jī)械系統(tǒng)(E0512)資助量各增長18%，機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)(E0504)、機(jī)械摩擦學(xué)與表面技術(shù)(E0505)、成形制造(E0508)、加工制造(E0509)、制造系統(tǒng)與智能化(E0510)增長8%～13%，機(jī)械仿生學(xué)與生物制造(E0507)、機(jī)械測試?yán)碚撆c技術(shù)(E0511)降幅為10%左右，其他領(lǐng)域資助率變動(dòng)不大。

圖2 三類項(xiàng)目各二級代碼對應(yīng)的領(lǐng)域申請與資助情況Fig.2 Application and funding for all secondary codes of the three types of projects

1.3 “共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃評審與資助

2021年度“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃包括重點(diǎn)支持項(xiàng)目和集成項(xiàng)目兩種類型。2021年8月，自然科學(xué)基金委發(fā)布了“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃年度項(xiàng)目申請指南[5]。指南明確了資助領(lǐng)域與方向，即在重點(diǎn)行業(yè)智能制造、養(yǎng)老服務(wù)和非結(jié)構(gòu)化環(huán)境機(jī)器人適應(yīng)性等方面擬資助集成項(xiàng)目，在機(jī)器人新概念、新原理和醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人等領(lǐng)域資助重點(diǎn)支持項(xiàng)目。2021年度共受理47個(gè)依托單位的申請項(xiàng)目90項(xiàng)，其中重點(diǎn)支持項(xiàng)目77項(xiàng)、集成項(xiàng)目13項(xiàng)。經(jīng)過評審最終資助重點(diǎn)支持項(xiàng)目6項(xiàng)，資助率7.79%，平均資助強(qiáng)度為直接費(fèi)用235萬元/項(xiàng)；集成項(xiàng)目1項(xiàng)，資助強(qiáng)度為直接費(fèi)用780萬元。

2 項(xiàng)目進(jìn)展、中期與結(jié)題管理工作

2.1 “三類項(xiàng)目”進(jìn)展與結(jié)題報(bào)告審核

2021年學(xué)科共接收各類項(xiàng)目進(jìn)展報(bào)告3042份、結(jié)題報(bào)告1146份(含部分延期項(xiàng)目)。學(xué)科組織專家對項(xiàng)目年度進(jìn)展和結(jié)題項(xiàng)目成果進(jìn)行了認(rèn)真審核，客觀評估項(xiàng)目的研究質(zhì)量和完成度。學(xué)科遴選了結(jié)題較好的“三類項(xiàng)目”共197項(xiàng)，于2021年11月17—19日在西安舉辦的第十九屆國際制造會(huì)議(IMCC 2021)[6]上進(jìn)行了成果匯報(bào)和展示，并推薦其中49項(xiàng)優(yōu)秀候選項(xiàng)目在會(huì)上作了結(jié)題報(bào)告；最終評選出10項(xiàng)國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀結(jié)題項(xiàng)目(6項(xiàng)面上項(xiàng)目、4項(xiàng)青年科學(xué)基金)，詳見表2。

表2 IMCC 2021上評選的優(yōu)秀結(jié)題項(xiàng)目清單

2.2 重點(diǎn)項(xiàng)目(重點(diǎn)國際(地區(qū))合作)中期與結(jié)題管理

2021年3月17—18日，在工程與材料科學(xué)部統(tǒng)一安排下，學(xué)科組織11位專家對2015年批準(zhǔn)的12項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目和2項(xiàng)重點(diǎn)國際(地區(qū))合作項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)題審查，對2017年批準(zhǔn)的13項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行中期檢查。與會(huì)專家聽取了項(xiàng)目組的研究工作報(bào)告和相關(guān)學(xué)術(shù)進(jìn)展報(bào)告，審查了項(xiàng)目組提交的文檔資料，經(jīng)過提問、質(zhì)疑和充分討論，最終遴選出10項(xiàng)優(yōu)秀結(jié)題項(xiàng)目(其中重點(diǎn)項(xiàng)目8項(xiàng)，重點(diǎn)國際(地區(qū))合作項(xiàng)目2項(xiàng))和10項(xiàng)優(yōu)秀中期項(xiàng)目。

南京航空航天大學(xué)朱荻院士負(fù)責(zé)的重點(diǎn)項(xiàng)目“脈動(dòng)態(tài)精密電解加工的方法和理論”(51535006)提出了脈動(dòng)態(tài)電解加工新概念，建立了拷貝式脈動(dòng)態(tài)精密電解加工多場耦合模型，闡明了旋印式電解加工回轉(zhuǎn)體零件的成形規(guī)律，在新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的研制中得到應(yīng)用。天津大學(xué)戴建生教授負(fù)責(zé)的重點(diǎn)項(xiàng)目“機(jī)構(gòu)演變與變胞機(jī)理及其面向任務(wù)的多工況性能綜合設(shè)計(jì)”(51535008)提出了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分岔及其鑒別理論，建立了構(gòu)型演變對機(jī)構(gòu)性能影響的分析和系統(tǒng)評價(jià)體系，開發(fā)出多種可變構(gòu)態(tài)的新型變胞機(jī)構(gòu)與可重構(gòu)機(jī)構(gòu)，開發(fā)了變胞足式機(jī)器人，適用于復(fù)雜環(huán)境下探測及安防等領(lǐng)域。

2.3 “航天先進(jìn)制造技術(shù)研究”聯(lián)合基金中期與結(jié)題管理

2021年3月22—23日，學(xué)科組織航天科技集團(tuán)和高校專家，在北京對2016年、2018年獲批的集成項(xiàng)目、重點(diǎn)支持項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)題審查和中期檢查。會(huì)議期間，與會(huì)專家對13項(xiàng)結(jié)題項(xiàng)目和13項(xiàng)中期項(xiàng)目提交的材料進(jìn)行了審核，對結(jié)題與中期匯報(bào)進(jìn)行了評審，最終遴選出6項(xiàng)優(yōu)秀結(jié)題項(xiàng)目(集成項(xiàng)目1項(xiàng)、重點(diǎn)支持項(xiàng)目5項(xiàng))和3項(xiàng)優(yōu)秀中期項(xiàng)目(集成項(xiàng)目2項(xiàng)、重點(diǎn)支持項(xiàng)目1項(xiàng))。與會(huì)專家還對匯報(bào)項(xiàng)目解決航天先進(jìn)制造關(guān)鍵核心科學(xué)問題的成果進(jìn)行了評價(jià)，并對每個(gè)項(xiàng)目的未來工作提出了建設(shè)性意見和建議。

優(yōu)秀結(jié)題項(xiàng)目“航天大型2219鋁合金環(huán)件形性精準(zhǔn)協(xié)同制造的科學(xué)基礎(chǔ)”(U1637601)發(fā)明了超大2219鋁合金環(huán)件高溫多向鍛造開坯和多級多相形性協(xié)同環(huán)軋成形新技術(shù)；“真空環(huán)境下滑動(dòng)電接觸部件損傷機(jī)理及長壽命摩擦副體系設(shè)計(jì)”(U1637204)突破了低應(yīng)力電鍍疊層擇優(yōu)取向和晶粒尺寸調(diào)控設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)；“空間環(huán)境下高速軸承潤滑、失效機(jī)理及長壽命驗(yàn)證方法研究”(U1637205)建立了空間高速軸承微量油潤滑壽命試驗(yàn)方法和乏數(shù)據(jù)下的空間長壽命高速軸系壽命評估方法；“面向空間太陽能電站(SSPS)的大型空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)問題”(U1637207)建立了面向空間太陽能電站多物理系統(tǒng)、多場的耦合理論模型，研制了全鏈路、全系統(tǒng)地面驗(yàn)證樣機(jī)；“非均質(zhì)殼體流體壓力成形機(jī)理與缺陷控制方法”(U1637209)揭示了雙向應(yīng)力狀態(tài)下拼焊板塑性失穩(wěn)機(jī)制，提出了以臨界起皺應(yīng)力為判據(jù)的加載曲線設(shè)計(jì)方法；“面向智慧工廠的防空導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)件混線生產(chǎn)實(shí)時(shí)優(yōu)化協(xié)同管理”(U1637211)提出了基于類生物調(diào)控機(jī)制的生產(chǎn)資源協(xié)同管理策略，實(shí)現(xiàn)了面向車間多生產(chǎn)要素的整體優(yōu)化等。這些成果解決了航天器及其關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與制造難題。

2.4 創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目結(jié)題管理

2021年3月25日，自然科學(xué)基金委工程與材料科學(xué)部創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目結(jié)題審查會(huì)議在北京舉行，學(xué)科2項(xiàng)創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目結(jié)題審查評價(jià)為優(yōu)秀，其中大連理工大學(xué)郭東明院士牽頭的“高性能精密制造理論與技術(shù)”項(xiàng)目，提出并系統(tǒng)研究了高性能精密制造基礎(chǔ)理論，在難加工材料精密超精密加工、高性能零件全流程形性協(xié)同制造、柔性仿生納米器件與功能表面層精密制造方面取得了突出進(jìn)展；華中科技大學(xué)邵新宇院士牽頭的“高性能數(shù)字制造裝備的基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目，在難加工零件制造中的能量耦合與目標(biāo)界面形性調(diào)控、多源復(fù)雜擾動(dòng)機(jī)理及結(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度增強(qiáng)機(jī)制、強(qiáng)時(shí)變工況下加工物理量在線感知與裝備自律執(zhí)行等方面取得了突出進(jìn)展。

2.5 國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目結(jié)題管理

2021年5月17—18日，工程與材料科學(xué)部組織專家對2015年獲批的國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)題審查。機(jī)械學(xué)科共有4個(gè)項(xiàng)目參加此次結(jié)題審查。經(jīng)過專家評審，單忠德院士主持的“數(shù)字化綠色制造理論、技術(shù)及裝備”項(xiàng)目、劉世元教授主持的“機(jī)械測試?yán)碚?、方法與技術(shù)”項(xiàng)目結(jié)題評價(jià)為優(yōu)秀?！皵?shù)字化綠色制造理論、技術(shù)及裝備”項(xiàng)目發(fā)明了一種砂型/芯曲面柔性擠壓近成形、切削凈成形的高效復(fù)合成形方法，構(gòu)建了形性可控的自適應(yīng)復(fù)合鑄型機(jī)理以及復(fù)合鑄型成形精度主動(dòng)補(bǔ)償模型，研制出了砂型數(shù)字化擠壓切削一體化成形裝置，使得制造周期縮短50%以上，成本降低30%以上，成果獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)?！皺C(jī)械測試?yán)碚?、方法與技術(shù)”項(xiàng)目創(chuàng)新研制出寬光譜穆勒矩陣橢偏儀、高分辨成像橢偏儀、超快橢偏儀等三類儀器，應(yīng)用于IC納米結(jié)構(gòu)、新型二維材料、極端超快過程等測量表征，實(shí)現(xiàn)了高端橢偏儀成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化，開發(fā)的IC膜厚/OCD設(shè)備批量進(jìn)入中芯國際產(chǎn)線。

2.6 重大研究計(jì)劃項(xiàng)目年度交流及中期與結(jié)題管理

2021年8月19—20日，學(xué)科組織召開“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃2020年度項(xiàng)目學(xué)術(shù)交流會(huì)，來自國內(nèi)機(jī)器人研究領(lǐng)域的專家約200余人參加了會(huì)議。分管委主任陸建華院士出席會(huì)議并致辭，強(qiáng)調(diào)要深入領(lǐng)會(huì)該重大研究計(jì)劃的重要意義和時(shí)代內(nèi)涵，要始終堅(jiān)持“以科學(xué)問題為中心”推動(dòng)重大研究計(jì)劃的整體布局，要緊緊圍繞“科研范式改革”任務(wù)培育卓越科技成果。會(huì)議期間，學(xué)科組織專家對8項(xiàng)重點(diǎn)支持項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)題審查，對6項(xiàng)重點(diǎn)支持項(xiàng)目進(jìn)行中期檢查，并組織3項(xiàng)集成、16項(xiàng)重點(diǎn)支持項(xiàng)目進(jìn)行年度學(xué)術(shù)交流。經(jīng)過專家組問詢與交流，重點(diǎn)支持項(xiàng)目的結(jié)題評價(jià)中，5項(xiàng)優(yōu)秀、3項(xiàng)良好；中期檢查評價(jià)中，5項(xiàng)優(yōu)秀、1項(xiàng)良好；年度交流項(xiàng)目評價(jià)中，3項(xiàng)集成項(xiàng)目均為優(yōu)秀，重點(diǎn)支持項(xiàng)目11項(xiàng)優(yōu)秀、5項(xiàng)良好。此外，2021年“世界機(jī)器人大賽——共融機(jī)器人挑戰(zhàn)賽”第一階段比賽同期舉行，共有來自國內(nèi)26支參賽隊(duì)參加了比賽。經(jīng)裁判專家組評判打分，共有9個(gè)參賽隊(duì)獲獎(jiǎng)，其中一、二、三等獎(jiǎng)各2名，最佳風(fēng)采獎(jiǎng)、最佳展示獎(jiǎng)和最佳潛力獎(jiǎng)各1名[7]。

3 深入落實(shí)科學(xué)基金改革任務(wù)

為落實(shí)科學(xué)基金深化改革任務(wù)，學(xué)科組織專家對修訂后的學(xué)科代碼及學(xué)科資助思路等進(jìn)行了專題研討，堅(jiān)持“四個(gè)面向”資助導(dǎo)向廣泛開展調(diào)研，以學(xué)科樹為抓手梳理學(xué)科布局，并完成了學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告的出版工作。

3.1 學(xué)科代碼與資助思路研討

3.1.1學(xué)科代碼研討

2021年10月16日，學(xué)科召集專家對新修訂的學(xué)科代碼實(shí)施運(yùn)行情況進(jìn)行線上調(diào)研，并圍繞微納機(jī)械系統(tǒng)(E0512)進(jìn)行分析與研討。學(xué)科匯報(bào)了新修訂代碼實(shí)施以來的項(xiàng)目申請及其變化情況，與會(huì)專家就新申請代碼的實(shí)施成效、存在的困難和問題進(jìn)行了深入的討論，在此基礎(chǔ)上提出了進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)科代碼、研究方向及關(guān)鍵詞的建議。

3.1.2學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研討

2021年7月25日下午，學(xué)科召集年度會(huì)議評審專家開展學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研討。與會(huì)專家暢所欲言，廣泛交流，形成了三方面共識(shí)：①提高青年人才項(xiàng)目(尤其是青年基金項(xiàng)目)的資助比例，做好優(yōu)青、杰青的宣傳，發(fā)揮榜樣力量，加強(qiáng)高層次人才對青年人才發(fā)展的指導(dǎo)；②鼓勵(lì)持續(xù)性、前沿性或有前沿背景方向的研究，關(guān)注非共識(shí)項(xiàng)目，提高學(xué)者的創(chuàng)新動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)者勇于探索、積極進(jìn)取，同時(shí)不能盲目創(chuàng)新，創(chuàng)新不能脫離需求，鼓勵(lì)學(xué)科交叉，但交叉需要與機(jī)械學(xué)科的背景相結(jié)合，學(xué)科應(yīng)做好頂層設(shè)計(jì)和戰(zhàn)略布局；③加強(qiáng)對以重大裝備、工程項(xiàng)目為背景的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的資助力度。此次調(diào)研結(jié)論為學(xué)科規(guī)劃與項(xiàng)目管理提供了重要參考。

3.2 原創(chuàng)與交叉類項(xiàng)目資助調(diào)控

明確資助導(dǎo)向是科學(xué)基金深化改革的重要任務(wù)，自實(shí)行四類科學(xué)問題屬性評審以來，學(xué)科申請項(xiàng)目中B類(前沿)和C類(需求)科學(xué)問題屬性項(xiàng)目占比較大，而A類(原創(chuàng))和D類(交叉)的項(xiàng)目申請量較少。學(xué)科注意到，評審中A類和D類項(xiàng)目不容易得到評議專家的認(rèn)可，形成了結(jié)構(gòu)性矛盾，使各科學(xué)問題屬性項(xiàng)目的資助率差異顯著。為解決這個(gè)問題，學(xué)科開展了兩方面的工作：一是進(jìn)行分類評審，在通訊評審階段，對A類和D類項(xiàng)目獨(dú)立分組，減少與B類和C類項(xiàng)目混合帶來的評審偏見；二是鼓勵(lì)交叉原創(chuàng)，在會(huì)議評審階段，要求會(huì)評專家更加重視原創(chuàng)性和學(xué)科交叉類項(xiàng)目的評審。這些創(chuàng)新舉措的實(shí)行，取得了明顯的效果，如表3所示，相比2020年，A類、D類項(xiàng)目上會(huì)率和資助率均明顯提高。

表3 機(jī)械學(xué)科2021年開展項(xiàng)目分類評審的效果

3.3 行業(yè)研究領(lǐng)域調(diào)研

在面向世界科技前沿方面，2021年1月29日，學(xué)科組織機(jī)械領(lǐng)域?qū)＜?，在線召開了“水伏表界面科學(xué)基礎(chǔ)”領(lǐng)域調(diào)研會(huì)。南京航空航天大學(xué)郭萬林院士團(tuán)隊(duì)匯報(bào)了“水伏表界面科學(xué)基礎(chǔ)”領(lǐng)域的前期調(diào)研內(nèi)容，報(bào)告從固液表界面的水伏效應(yīng)及其意義和科學(xué)前沿挑戰(zhàn)等方面，分析了該領(lǐng)域研究的重要性和迫切性，進(jìn)而凝練了關(guān)鍵科學(xué)問題，提出了研究內(nèi)容和目標(biāo)，并從國內(nèi)外現(xiàn)狀分析和前期研究基礎(chǔ)層面對該研究領(lǐng)域進(jìn)行了論證，與會(huì)專家一致認(rèn)為，“水伏表界面科學(xué)基礎(chǔ)”是機(jī)械、材料、化學(xué)、能源等多學(xué)科交叉的世界科學(xué)前沿研究方向。

在面向國家重大需求方面，2021年5—9月，學(xué)科組織西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、大連理工大學(xué)、天津大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等單位專家先后赴航天一院一部，航天五院502所、508所，以及航天九院13所開展調(diào)研，圍繞跨域飛行器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、單晶硅X射線反射鏡超精密制造、大口徑空間光學(xué)元件超精密加工、慣性器件精密制造等領(lǐng)域的研究開展了深入調(diào)查與研討，指出了存在的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)難題，認(rèn)為此類研究對推動(dòng)我國下一代導(dǎo)航與通信、深空探測、空間科學(xué)等領(lǐng)域高端裝備的發(fā)展具有重要意義。

3.4 學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告出版

圍繞《機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告(2021～2035)》的出版工作，學(xué)科組織指導(dǎo)評審組、工作組、撰寫組和秘書組專家，堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，不斷進(jìn)行總體目標(biāo)再升華、科學(xué)問題再凝練、交叉邊界再甄別、語言表述再推敲，于2022年2月正式出版。報(bào)告緊密圍繞當(dāng)前世界科技前沿和國家重大需求，注重均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，提出了學(xué)科中長期發(fā)展的總體目標(biāo)、戰(zhàn)略思路和具體舉措。報(bào)告構(gòu)筑了內(nèi)涵明晰的機(jī)械學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)理論體系，凝練了未來5～15年的研究前沿與重大科學(xué)問題，部署了重點(diǎn)和優(yōu)先發(fā)展方向，以引領(lǐng)未來學(xué)科發(fā)展。該戰(zhàn)略報(bào)告將為本學(xué)科遴選優(yōu)先資助方向提供重要依據(jù)，也可供高等院校、科研院所等機(jī)構(gòu)從事自然科學(xué)研究工作的科研人員以及科技管理和科技政策研究的人員參考。

4 相關(guān)管理工作

4.1 著力培養(yǎng)基礎(chǔ)研究學(xué)術(shù)高地

基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目是基金委資助基礎(chǔ)研究的“高峰”，體現(xiàn)著“三高”的要求，即依靠“高水平團(tuán)隊(duì)”、搶占“科學(xué)制高點(diǎn)”和培育“學(xué)術(shù)高地”。2021年度華中科技大學(xué)丁漢院士負(fù)責(zé)的“機(jī)器人化智能制造”科學(xué)中心項(xiàng)目獲得資助，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械學(xué)科基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目零的突破。該科學(xué)中心依托我國機(jī)器人加工和智能制造領(lǐng)域的一流平臺(tái)和領(lǐng)軍學(xué)者，面向航空、航天、航海等國家戰(zhàn)略領(lǐng)域大型復(fù)雜構(gòu)件高性能制造重大需求，圍繞機(jī)器人化智能制造“靈巧、順應(yīng)、協(xié)同”三大科學(xué)挑戰(zhàn)，提出“機(jī)器人化加工的靈巧性與形性調(diào)控、機(jī)器人化加工多模態(tài)感知與行為順應(yīng)、人-機(jī)-環(huán)境共融與制造系統(tǒng)進(jìn)化”三大科學(xué)問題，開展機(jī)器人化智能制造基礎(chǔ)研究，力爭創(chuàng)建機(jī)器人化智能制造理論體系，開辟機(jī)器人化智能制造國際學(xué)術(shù)新前沿。

4.2 著力培養(yǎng)高水平青年科技創(chuàng)新人才

2021年度學(xué)科共有5人獲得國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目資助：①西安交通大學(xué)賀健康從事生物制造方向研究，提出了可成活的軟體植入物微流道網(wǎng)絡(luò)與柔性曲線結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計(jì)原理，建立了可引導(dǎo)細(xì)胞生長的軟體植入物微納結(jié)構(gòu)靜電打印新方法，創(chuàng)新了可融合固定的軟/硬組織界面梯度結(jié)構(gòu)生物制造技術(shù)，率先實(shí)現(xiàn)了可降解軟體植入物的臨床應(yīng)用，形成了軟體植入物促進(jìn)軟組織再生轉(zhuǎn)化的生物制造原理與方法。②哈爾濱工業(yè)大學(xué)曹健從事焊接結(jié)構(gòu)、工藝與裝備方向研究，提出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緩解接頭應(yīng)力、低溫/阻隔調(diào)控界面反應(yīng)和反應(yīng)驅(qū)動(dòng)改善體系潤濕新思路，闡明了異種材料應(yīng)力緩解、反應(yīng)調(diào)控與潤濕改善機(jī)理，開發(fā)了自蔓延反應(yīng)活化低溫焊接、等離子體活化低溫焊接新技術(shù)與新裝備，突破了航天發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料噴管、衛(wèi)星微通道流量控制器、航空雙輻板渦輪盤等關(guān)鍵產(chǎn)品制造瓶頸。③大連理工大學(xué)劉巍從事復(fù)雜環(huán)境幾何量與物理量的精密測量方向研究，提出了復(fù)雜環(huán)境下光能調(diào)控成像、特征強(qiáng)化表征的幾何量視覺測量新原理與新方法，發(fā)明了惡劣工況下多維瞬態(tài)力高動(dòng)態(tài)一體化測量新原理與強(qiáng)振動(dòng)干擾下測量精度保障方法，構(gòu)建了復(fù)雜工況下跨尺度特征復(fù)合測量與多場參量全場融合監(jiān)測方法，研制出系列化測量系統(tǒng)，解決了超音速/超高速飛行器、大展弦比飛行器、飛翼布局無人機(jī)、大飛機(jī)、月球/火星探測器、太空艙等高端裝備零部件制造與性能試驗(yàn)中幾何量與物理量高精測量難題。④重慶理工大學(xué)劉小康從事微納機(jī)械傳感理論與技術(shù)方向研究，提出了原創(chuàng)性的納米時(shí)柵測量學(xué)術(shù)思想，建立了一套比較系統(tǒng)的納米時(shí)柵測量理論體系，發(fā)明了基于離散柵面空間正弦調(diào)制的絕對式位移傳感新方法和正弦形柵面陣列傳感參數(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，解決了結(jié)構(gòu)優(yōu)化、器件制造和信號(hào)處理智能化等關(guān)鍵技術(shù)問題。⑤哈爾濱工業(yè)大學(xué)李隆球從事微納功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造方向研究，發(fā)現(xiàn)了低雷諾數(shù)環(huán)境下微納結(jié)構(gòu)與液體界面行為規(guī)律，提出多關(guān)節(jié)功能結(jié)構(gòu)高效驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，將磁驅(qū)微納機(jī)器人速度提高了1個(gè)數(shù)量級；建立了粗糙復(fù)雜結(jié)構(gòu)固/固接觸理論模型，實(shí)現(xiàn)了界面阻力可控設(shè)計(jì)，使得動(dòng)密封耐壓能力提高100%；揭示了外場作用下微納粒子集群固/液/固界面行為機(jī)理，提出成形控性多場耦合調(diào)控方法，使得粒子可控集群含量提高2倍。

4.3 著力培育重大創(chuàng)新研究成果

大型高密度柔性天線廣泛應(yīng)用于陸、海、空、天等領(lǐng)域，是其裝備的眼睛和耳朵。西安電子科技大學(xué)段寶巖院士團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金(51490660、51522507、51975447等)的支持下，致力于大型高密度柔性天線機(jī)電耦合技術(shù)創(chuàng)新及重大工程應(yīng)用研究，系統(tǒng)建立了場耦合理論模型，揭示了影響機(jī)理，提出了機(jī)電耦合設(shè)計(jì)方法，研制了綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)，成功應(yīng)用于中國天眼、我國首部GBR防空反導(dǎo)雷達(dá)、首部靜電成形薄膜天線等重大裝備。項(xiàng)目創(chuàng)新成果開辟了我國天線技術(shù)研究的新領(lǐng)域，使之邁向機(jī)電耦合的新階段，引領(lǐng)了高性能電子裝備的跨越式發(fā)展，相關(guān)成果“高密度柔性天線機(jī)電耦合技術(shù)與綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)及應(yīng)用”獲得2020年度國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

4.4 著力推進(jìn)重大研究計(jì)劃中期評估

學(xué)科把“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”中期評估作為年度重點(diǎn)工作，精抓實(shí)干，與指導(dǎo)專家組密切配合，開展全流程管理。學(xué)科嚴(yán)格落實(shí)國家自然科學(xué)基金委員會(huì)重大研究計(jì)劃管理規(guī)定和計(jì)劃局的具體安排，2020年下半年即著手準(zhǔn)備中期評估工作，相繼召開了3次中期評估動(dòng)員會(huì)議，成立了由一批中青年學(xué)術(shù)骨干組成的中期評估秘書組。在此基礎(chǔ)上，學(xué)科緊密聯(lián)系管理工作組、指導(dǎo)專家組和秘書組，廣泛聯(lián)系本領(lǐng)域?qū)＜遥M織了2次中期自評估正式研討會(huì)議，完成了16位專家參與的自評估材料函評工作，指導(dǎo)并組織評估秘書組進(jìn)行了20余次評估材料修改完善工作，并于2021年4月初組織完成了中期自評估會(huì)議，與會(huì)專家認(rèn)為中期自評估報(bào)告以3個(gè)核心科學(xué)問題為中心，突出了“共融”、“交叉”等特點(diǎn)，為機(jī)械、信息、力學(xué)和醫(yī)學(xué)等學(xué)科融合式發(fā)展提供了示范和標(biāo)桿。在中期綜合評估會(huì)議上，丁漢院士作中期評估報(bào)告，專家組一致認(rèn)為，該重大研究計(jì)劃的前期研究成果為我國共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)的躍升發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，較好完成了該計(jì)劃的階段任務(wù)，評估結(jié)果為優(yōu)秀。

4.5 助力營造學(xué)術(shù)交流良好氛圍

2021年9月17—18日，學(xué)科召集和主辦的第295期雙清論壇“高端精密裝備精度測量基礎(chǔ)理論”在北京召開。論壇執(zhí)行主席由哈爾濱工業(yè)大學(xué)譚久彬院士、西安交通大學(xué)蔣莊德院士和清華大學(xué)雒建斌院士共同擔(dān)任，來自機(jī)械、信息等學(xué)科領(lǐng)域的20個(gè)高校和科研院所近40位代表參加了此次論壇。論壇圍繞“極端條件下可直接溯源幾何量超精密測量”“多物理場耦合測量與精度調(diào)控”“多源、多維、多尺度測量信息高性能傳感”和“智能制造大場景精密測量方法”四個(gè)議題，安排了5個(gè)主題報(bào)告和21個(gè)專題報(bào)告。與會(huì)專家對議題進(jìn)行了深入研討，梳理了高端精密裝備精度測量理論、方法與技術(shù)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)，凝煉并提出了我國在該研究領(lǐng)域亟需關(guān)注和解決的重要基礎(chǔ)科學(xué)問題。

2021年11月17—19日，第十九屆國際制造會(huì)議在陜西西安召開[8]，本次會(huì)議由國際生產(chǎn)工程院和中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)主辦，中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)生產(chǎn)工程分會(huì)、西北工業(yè)大學(xué)和中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)極端制造分會(huì)共同承辦，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)為會(huì)議支持單位。本次會(huì)議采用線上線下相結(jié)合的形式，設(shè)有1個(gè)主會(huì)場和8個(gè)分會(huì)場，并在《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》雜志公眾號(hào)、《極端制造》雜志公眾號(hào)等多個(gè)平臺(tái)線上同步直播，線上參會(huì)人數(shù)超過33 000人次。本次會(huì)議包含8個(gè)大會(huì)主題報(bào)告和83個(gè)邀請報(bào)告。會(huì)議期間，共有39個(gè)學(xué)科2020年度結(jié)題項(xiàng)目作了匯報(bào)，有102個(gè)學(xué)科2020年結(jié)題項(xiàng)目作了展板展示。大會(huì)涵蓋了先進(jìn)制造技術(shù)與裝備、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造、極端制造、智能制造、增材制造、原子及近原子尺度制造、微系統(tǒng)與微納制造、高性能傳動(dòng)與智能裝備、超精密制造、高能束加工、電火花與電化學(xué)加工、材料成形技術(shù)、模具設(shè)計(jì)制造與成形技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法、制造相關(guān)的表征與檢測技術(shù)、現(xiàn)代制造系統(tǒng)與管理、綠色制造與制造過程節(jié)能降耗以及制造技術(shù)相關(guān)的其他領(lǐng)域，代表了機(jī)械制造的主要研究領(lǐng)域與方向。

5 2022年工作展望

2022年，國家進(jìn)入了全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家，實(shí)現(xiàn)第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)的新征程；科學(xué)基金深化改革進(jìn)入了新階段，科學(xué)研究范式的變革將成為未來科研項(xiàng)目資助與管理的核心任務(wù)。學(xué)科將繼續(xù)聚焦科學(xué)基金改革任務(wù)，全面落實(shí)自然科學(xué)基金委黨組以及技術(shù)科學(xué)板塊和學(xué)部的決策部署與工作要求，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)赝瓿赡甓荣Y助工作，真抓實(shí)干、開拓創(chuàng)新，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造學(xué)科的發(fā)展邁向新臺(tái)階：

(1)堅(jiān)持“四個(gè)面向”總要求，持續(xù)推進(jìn)學(xué)科戰(zhàn)略調(diào)研工作；

(2)開展以科研范式變革為主題的調(diào)研，總結(jié)學(xué)科資助現(xiàn)狀、人才培養(yǎng)模式和資助成果與績效，探討領(lǐng)域布局和頂層設(shè)計(jì)機(jī)制，構(gòu)建資助新格局；

(3)加強(qiáng)對“十四五”及中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的宣傳力度，使之成為行動(dòng)指南；

(4)加強(qiáng)對“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計(jì)劃的管理，培育高質(zhì)量研究成果，培養(yǎng)高水平人才梯隊(duì)，提升國際影響力與話語權(quán)；

(5)加強(qiáng)對原創(chuàng)學(xué)術(shù)思想與前沿交叉領(lǐng)域研究的發(fā)掘與培育；

(6)堅(jiān)持“基礎(chǔ)科學(xué)—技術(shù)科學(xué)—工程技術(shù)”的知識(shí)邏輯，促進(jìn)學(xué)科知識(shí)與應(yīng)用的融通。

致謝衷心感謝工程與材料科學(xué)部綜合與戰(zhàn)略規(guī)劃處賴一楠處長對學(xué)科發(fā)展的指導(dǎo)與幫助！

2021年度學(xué)科工作得到了許靜、王四寶、劉煥玲等兼聘老師的支持和幫助，特此致謝。