納米材料研究報告
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納米材料研究報告范文第1篇
清潔煤產業屬于熱點重歸，是“老樹發新枝”。早在1997年，《中國潔凈煤技術“九五”計劃和2010年發展規劃》就得到國務院的批準；2005年，國務院《關于促進煤炭工業健康發展的若干意見》指出，推進潔凈煤技術產業化發展；2006年，煤的高效潔凈利用技術作為先進能源技術進入《我國應掌握自主知識產權的關鍵技術和產品目錄》。2009年，我國政府在哥本哈根氣候會議上宣布，到2020年單位GDP二氧化碳強度減少40％～45％，這一目標僅依靠可再生能源根本無法實現，使清潔煤被進一步突出出來。目前，國家能源局上報國務院審批的《新興能源振興規劃》對清潔煤的未來發展也做出了部署規劃。
繼計算機、互聯網、移動通信網之后，物聯網異軍突起，掀起了第三次信息化浪潮。據估計，物聯網技術將會發展成為一個上萬億元規模的高科技市場。我國在物聯網領域已具備一定產業基礎，攻克了大量關鍵技術，取得了國際標準制定的重要話語權。2009年，得益于國家層面、地方層面等各方力量的共同推動，電信運營商、傳感器企業、系統集成商、應用軟件開發商、高校、科研機構等參與方迅速聚合，一條涉及前端傳感、中間信息傳遞、后端信息處理和應用的物聯網產業鏈已經初步形成，巨大的產業鏈意味著巨大的價值。據了解，“十二五”期間，我國物聯網將鎖定智能電網、智能交通、智能物流和智能家居等十大領域，進行重點投資。
目前，云計算在我國可謂是風生水起，在各地掀起一股熱潮。上海市經信委了《上海推進云計算產業發展行動方案(2010-2012年)》，提出經過三年的努力實現上海在云計算領域“十百千”的發展目標；北京市經信委員也《北京“祥云工程”行動計劃》，提出在2015年形成500億元產業規模，同時帶動云計算產業鏈形成2000億元產值；深圳市則提出，到2015年培育10家左右在國內有影響的年營業收入超億元的云計算企業，帶動信息服務業新增營業收入超過1000億元。
種子是糧食安全的關鍵。由于轉基因種子在全球主要國家已得到普遍應用，生物育種的發展勢頭不可逆轉，成為確保國家食物安全和提高農業國際競爭力的重要途徑。在生物育種領域，我國在發展中國家處于領先地位，但與美國等發達國家相比還有較大差距。目前，跨國公司已控制了中國市場70％的種子來源，對中國的種質資源和種子產業安全構成了威脅。這一狀況已引起國家的高度重視，在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020)》中，“轉基因生物新品種培育”被列為16個重大專項之一；2010年中央農村工作會議首次將種業提至戰略舉措的地位；據了解，在最新的《生物產業發展“十二五”規劃》中，生物育種也被列在最重要的位置。
智能電網是電網發展的大趨勢，在21世紀初由歐美日等發達國家引領興起，為全世界電力工業在安全可靠、優質高效、綠色環保等方面開辟了新的發展空間。近年來，我國的電力工業快速發展，跨區跨省電網建設快速推進，也對智能電網建設提出了新的要求。2009年5月，國家電網公司正式了“建設堅強智能電網”的研究報告，首次向社會公布了“智能電網”的發展計劃。根據國家電網公司2010年的公司“1號文件”，今后10年堅強智能電網的建設規劃，將分三個階段進行：2009～2010年為規劃試點階段；2011～2015年為全面建設階段；2016～2020年為引領提升階段。據了解，智能電網作為重要內容，已被納入國家“十二五”能源規劃。
航空制造尤其是大飛機制造作為裝備制造業的制高點，是我國高端裝備制造扶持的重中之重。未來我國大飛機的市場空間非常廣闊：預計2020年前，大型軍用運輸機的需求將超過500架份，銷售收入有望超千億元；大型客機C919的銷售至少為1000架份，銷售收入將超過2500億元。隨著《低空空域管理改革指導意見》的出臺，2015年通用航空有望實現全國范圍內的放開，預計飛機需求市場容量將達到1500億元。我國“大飛機項目”自2007年起正式啟動，也是《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020)》中的16個重大專項之一。
“十一五”期間，我國逐步發展成為世界上高速鐵路發展最快、系統技術最全、集成能力最強、運營里程最長、運營速度最高、在建規模最大的國家。從引進時速200公里高速列車技術，到自主開發時速350公里、380公里“和諧號”動車組；從京津城際鐵路、武廣高鐵到京滬高鐵的建設，我國引領世界進入“高鐵時代”。據了解，“十一五”全國鐵路新線投產1.47萬公里，基本建設投資完成1.98萬億元；“十二五”在這兩方面均將超過“十一五”，其中50％新建線是高鐵，由此將帶動整個產業鏈蓬勃發展。
納米材料研究報告范文第2篇
“中國高校十大科技進展”評選活動是由教育部科學技術委員會組織開展的，目的在于及時宣傳中國高等學校的重大科技成果，充分展示高等學校在我國科技創新方面的實力，鼓勵高等學校提高科技創新能力。自1998年首次評選以來，活動對提升高校科學技術整體水平，推動高校的科技進步發揮了積極的作用，并在社會上產生了較大的影響。
聚焦 禽流感病毒可以母傳胎兒且造成多器官感染
主持單位：北京大學
所屬領域：醫學領域
北京大學顧江教授等首次證明禽流感病毒有人傳人的潛質，同時發現該病毒能感染包括大腦神經元在內的多種器官和細胞。這些發現對禽流感――這一新發傳染病的預防、診斷和治療有指導意義
高致病性禽流感是一種致死率極高的新發傳染病。一旦爆發將可能導致數百萬人的死亡。禽流感能否在人際間傳播是它能否爆發的關鍵，這一直是醫學界關注的焦點。最近，北京大學基礎醫學院院長顧江教授領導的課題組在對禽流感尸體解剖的分子病理學研究方面取得重要突破。成果于2007年9月29日刊登于著名的《柳葉刀》雜志上，引起世界高度關注。
顧江等率先發現禽流感病毒能穿過胎盤感染胎兒，由于胎兒在基因、表現型、血型等方面都是與母親不同的人。所以這項成果首次證明H5N1病毒具有人傳人的潛力。此外，他們還發現H5N1不僅感染肺臟，還感染氣管、大腦、血細胞和腸道等肺部以外器官，從而證明禽流感是全身性疾病。
上述發現被該領域專家認為是近年來禽流感研究方面最具實質性的進展，對疾病的預防、診斷、治療等都有重要指導意義。該成果一經發表，立刻被全球主流媒體廣泛報導，路透社、法新社、美聯社、新華社、以及《自然》等雜志和鳳凰衛視等其他許多專業和大眾傳媒紛紛以不同語言對這一發現給予報導和評論，互連網上更是轉載無數。這一重要發現使我國在新發傳染病的分子病理學領域的研究處于世界領先地位，成為近年來源自中國的最具有世界影響的醫學科技進展。
聚焦 高端彩色打印控制關鍵技術
主持單位：北京大學
所屬領域：信息領域
本項目是一項集計算機圖形圖像處理技術、高速數據處理技術、數碼打印控制技術于一體的系統性原創成果，獲得多項發明，打破了該領域一直被國外技術壟斷的局面
高端彩色打印控制關鍵技術是數碼印刷技術中保證印刷效率和質量的核心技術，相當于數碼印刷的“CPU”。技術難度大。長期被國外公司所壟斷。
由北京大學楊斌副研究員領導的研究、開發隊伍。在國家科技支撐計劃、電子信息產業發展基金等方面的支持下，與方正集團開展產學研合作，憑借北京大學計算機科學技術研究所在相關方面三十多年的技術積累，針對國外技術的不足，研發具有自主知識產權的高端彩色打印控制技術并獲得成功，一舉打破國外公司的技術壟斷，已有12項專利獲授權，申請并獲受理的發明專利有25項(其中9項國際專利)，初步形成完整的知識產權保護體系。
在2007年5月信息產業部主持的技術鑒定中認為該技術“填補了我國的空白，其整體技術水平達到了國際先進水平，在圖像半色調網點調制技術、圖形文字邊緣增強技術、并行處理效率等方面居領先水平”。高端彩色打印控制關鍵技術研制成功后，不僅在國內獲得廣泛應用，促進了我國數碼印刷技術與產業的發展；而且成功進入國際市場，被世界上著名的數碼印刷設備制造商采用，并正與多家跨國公司進行洽談合作。三年來合計軟件銷售收入近億元，其中64％來自國際市場。
聚焦 首次發現共價鍵晶體及非晶結構一維納米材料的大應變塑性形變
主持單位：北京工業大學
所屬領域：材料領域
本項目是一項集現代電子顯微學原位表征與納米材料新異物理性能研究于一體的原創性成果，為現代納米材料性能表征提供了新途徑
一維納米材料作為具有新異物理性能的納米器件的基本結構單元，引起世界各國的廣泛重視。北京工業大學張澤院士和韓曉東教授領導的研究組，緊密圍繞國家中長期科學技術發展規劃研究方向，在原位外場作用下納米材料物理性能與顯微結構間關系研究上，取得了突破性進展。發明了一種集現代電子顯微學原位表征與納米材料新異物理性能研究于一體的新方法。
在原子尺度對單體一維納米材料力學等性能進行外場作用下原位表征測量，是當今國際納米科學研究的瓶頸性難題之一。該研究小組發明了幾項頗具特色的納米操作技術，并成功用于Si和SiC等重要半導體納米線在外場作用下力學性能與原子尺度顯微結構間關系研究，取得了突出創新性成果。他們驚奇地發現，作為現代信息基礎材料的硅這種脆性材料，達一維納米尺度時，在拉應力外場作用下，也可發生室溫脆－韌轉變，甚至呈現超常塑。同樣，碳化硅在一維納米尺度也呈現這種室溫超塑性。這類共價鍵結構半導體納米線的超常塑，是伴隨缺陷和非晶態轉變等一系列結構演變而產生的。
這些新方法，不僅對在原子尺度認知新異物理現象與顯微結構間關系，而且對它們在先進半導體領域的新應用，將提供重要的試驗和理論依據。
聚焦 鐵路綜合數字移動通信系統(GSM―R)理論、關鍵技術及工程應用
主持單位：北京交通大學
所屬領域：交通領域
本項目在GSM-R技術引進消化基礎上，從理論創新，到技術創新與工程應用，取得一系列原創成果，開辟了中國鐵路交通數字移動通信發展新局面
由北京交通大學鐘章隊教授領導的團隊，在國家自然科學基金、鐵道部重大研究計劃等方面的支持下，在“鐵路綜合數字移動通信系統(GSM-R)理論、關鍵技術及工程應用”上取得了突破性進展。該成果是一項集理論創新、技術創新與工程應用于一體的系統性原創成果。
隨著中國鐵路快速發展，高速鐵路、客運專線、青藏鐵路、重載運輸對于鐵路無線通信技術發展提出新的要求，傳統模擬無線通信存在同頻干擾、可靠性差及功能單一問題，已無法滿足需要，中國鐵路無線通信技術的發展面臨一系列新的難題和挑戰，需要更新換代。
鐘章隊教授率領的團隊，理論上提出分布式智能呼叫接納控制理論、無線場強覆蓋測量可靠評估方法、中國鐵路信息化數據傳輸體系架構等，開創了GSM-R理論研究新方向；在國際鐵路重載運輸領域，首次采用安全電路數據會議技術，開發出基于GSM-R平臺的網絡化無線機車同步操作控制地面應用節點和車載通信單元等設備，徹底解決了大秦線重載運輸鐵路沿線隧道、山區、丘陵等特殊地段的可靠通信問題，創造了顯著的經濟和社會效益根據國家青藏鐵路建設需要，運用理論研究成果開發出新的測量及監測設備，獲取了大量
珍貴的測量數據，為青藏鐵路數字移動通信系統工程提供了可靠依據和運營維護工具；主編了中國鐵路GSM-R系列標準規范，為鐵路GSM-R網絡工程建設和發展打下了堅實的基礎。
本項目研究開辟了GSM-R在中國鐵路交通研究應用新領域，使我國鐵路移動通信研究與應用躋身國際前列，為中國鐵路獨特運輸方式下鐵路交通數字移動通信發展建設提供了先進理論方法和現代技術手段，并為我國鐵路信息化及列車運行控制技術進一步發展奠定了關鍵技術基礎。
聚焦 一株重要采油微生物的全基因組破譯和重油降解分子機制的研究
主持單位：南開大學
所屬領域：生物技術領域
本項目破譯了嗜熱采油細菌的全基因組序列，在世界上首次揭示了微生物降解重油主要組分――長鏈烷烴的代謝途徑和關鍵生物酶的功能，對于石油污染的生物治理和微生物采油技術的革新具有重要科學意義和廣泛的應用前景，為緩解我國能源緊張和促進環保產業的發展帶來新的希望
由南開大學長江學者王磊教授領導的研究組在天津市科技創新專項資金(市長基金)和國家“863”計劃的支持下，在“采油微生物基因組和關鍵的重油降解分子機制研究”的課題上取得了重大進展。該課題破譯了嗜熱采油細菌的全基因組序列，并在世界上首次揭示了重油主要組分――長鏈烷烴的微生物降解途徑，獲得了具有重要應用價值的生物酶。該成果是石油微生物研究領域的重大突破。
石油是人類社會的能源支柱，同時也是環境污染物。石油微生物的研究是發展微生物采油和石油污染生物修復技術的重要基礎。美國能源部的數據顯示，微生物采油能提高采油率10％～15％。目前全球探明儲量的石油中，超過60％的部分是黏度高、流動性差的重油。采用現有的技術無法開采。國際上對以長鏈烷烴為主的重油微生物降解分子機制研究相對匱乏，成為微生物采油技術遇到的最大難題之一。
王磊教授綜合運用前沿的基因組學和蛋白組學研究方法和技術，以一株分離自我國大港油田的采油細菌――嗜熱脫氮土壤芽孢桿菌為突破點，進行“撒網一搜尋式”研究，全面系統地揭示微生物降解重油的分子機制。2002年中旬，王磊教授開始組建科研小組，集中力量進行攻關，不斷縮小目標基因的范圍。歷經基因組學研究一生物信息學預測一蛋白質組學和轉錄組學驗證一功能基因鑒定的逐級篩選，科研人員最終成功地完成了這一重要課題，在世界上首次完整地描述了長鏈烷烴被微生物酶降解的途徑。
該項目研究成果于2007年3月27日在國際權威雜志《美國國家科學院院刊》(PNAS)上發表，得到國內外同行的高度評價。課題組對這項重要成果申請了國際專利保護，為我國進一步發展具有自主知識產權的新一代微生物采油和石油污染修復技術奠定了堅實的基礎。
聚焦 二維協調的新一代電網能量管理系統、關鍵技術及應用
主持單位：清華大學
所屬領域：工程技術領域
本項目首次實現了電網控制中心自動預警和優化閉環控制系統，屬標志性成果，對大電網的安全、經濟和優質運行意義重大。
清華大學張伯明教授領導的研究團隊在國家“973”計劃、國家自然科學基金重大項目等方面的支持下。歷時15年研究開發完成具有國際領先水平的三維協調的新一代電網能量管理系統。
2003年震驚世界的“814”美加大停電，其主要原因之一是作為電網控制中心神經中樞和調度指揮司令部的能量管理系統(EMS)失效。電網發展迅速，傳統EMS已不適應，急需變革。本成果在國際上首次提出(空間、時間、目標)三維協調的新一代電網能量管理系統，將傳統的人工分析型變革為自動預警型；將靜態分析變革為動態分析；將基于斷面的分析變革為連續跟蹤遞歸分析。首創事故前預警和預防控制技術，將電網事故抑止在發生之前，萌芽之中，避免大停電。首創全局優化閉環控制方法，優化電網運行，降低網損，節能降耗效益明顯。申請和授權發明專利13項，具有自主知識產權。在15個省級以上電網應用，創直接經濟效益2.8億元。
教育部組織的鑒定會意見稱：該成果“在整體上處于國際領先水平”，“是電網調度自動化技術領域的重大標志性成果”，“對大電網的安全、經濟和優質運行意義重大”。
該系統為世界首例。國際電力調度自動化之父Dv-Liacco評價：“新一代EMS無疑是當今最新的技術進展，它在中國的實現引領了國際潮流。”美國工程院院士Bose評價：“新一代EMS確實使電力控制中心技術向前邁進了一大步。就我所知，在美國和歐洲，沒有一個電力控制中心將所有上述組成要素包含到一個EMS中。”
聚焦 二十四面體鉑納米晶體催化劑
主持單位：廈門大學
所屬領域：化學化工領域
本項目是集晶體表面結構控制原理創新和高性能金屬納米催化劑制備技術創新為一體的原創性成果，開辟了一條通過控制納米粒子表面微觀結構提高催化劑性能的嶄新途徑，是納米尺度催化劑合成的重大突破。
廈門大學化學化工學院孫世剛教授領導的研究組在國家“973”計劃、國家自然科學基金重大研究計劃等科學基金的支持下，在長期研究金屬單晶電催化的基礎上，發展了金屬納米晶體表面結構控制和生長的電化學方法，突破化學法只能合成低表面能的低指數晶面結構金屬納米晶體的局限，首次高產率制備出具有高表面能的二十四面體鉑納米晶體催化劑。他們與美國佐治亞理工學院王中林教授合作，通過高分辨電鏡分析證實所研制的二十四面體鉑納米晶體的表面為{730}、{520}等高指數晶面結構。二十四面體鉑納米晶體不但具有很高的化學穩定性和熱穩定性。而且顯著增強了鉑納米催化劑的活性。這一研究成果開辟了一條通過控制納米粒子表面微觀結構提高催化劑性能的嶄新途徑，是將模型催化劑的基礎研究推向實際催化劑設計和研制的一個重大進展。該成果以研究報告的形式發表在2007年5月4日出版的美國《科學》雜志上。同期的《科學》雜志還配發了題為“催化劑新面孔”的評述文章，指出這是納米尺度催化劑合成的一個重大突破。
鉑族金屬納米材料是燃料電池、石油化工、汽車尾氣凈化和化學工業等領域廣泛使用的催化劑。因世界鉑族金屬儲量稀少，價格昂貴，如何進一步提高鉑族金屬催化劑的性能一直是科學和技術的重大關鍵問題。孫世剛教授及其研究組提出并實現通過高指數晶面結構鉑族金屬納米晶體的控制合成來提高催化劑活性和穩定性，具有重大的科學意義和應用價值。該項研究成果除在《科學》上發表外，有關技術還申請了中國和美國發明專利各一項。
該項成果在國際學術界引起了重大反響：美國《化學工程新聞》周刊和《每日科學》，英國《新科學家》和英國皇家化學會的《化學世界》等國際主流科技媒體都在第一時間報道和正面評述了這項重大研究進展；德國《應用化學》，英國
《自然納米技術》和《自然中國》，愛思唯爾《今日材料》等重要學術期刊都發表了評述文章，高度評價這一研究工作。這一成果還引起相關產業領域的高度關注(如國際著名的韓國三星公司綜合技術研究院。加拿大巴拉德燃料電池公司，等等)，并被美國《化學工程新聞》周刊評選為2007年度24項最重要的研究成果之一。
聚焦 中國南方早寒武世帶附肢的冠群甲殼動物
主持單位：云南大學
所屬領域：生物學領域
本項目是一項利用特異保存化石，論證先驅甲殼動物的地史分布及其基本特征的原創成果，為探討早期生命起源和演化提供了新信息
一些微小的胚胎和具外皮的后生動物(多為節肢動物幼體)，經億萬年埋藏被磷酸鹽化。其軟軀體部分可顯示體表微米級的剛毛、腺孔，甚至細胞構造，組成一類珍稀的“特異保存”化石。云南大學張喜光教授長期致力于此類化石研究。并于最近在云南省永善縣首次發現如此保存的先驅甲殼動物化石。
借助這些精美化石所獨具的形態學和發育生物學的證據，張喜光教授及其合作者論證了與現生甲殼動物(如蝦、蟹等)有著共同祖先的化石類群存在于5.2億年前的早寒武世，并非此前權威認定的晚寒武世；再次肯定以往認為在生物進化后期方才出現的一些高等或進步的生命形式，在寒武紀初期已具雛形。昆蟲的翼與水生甲殼動物附肢基部著生的上肢可能同出一源，上肢原先僅見于約4億年前泥盆紀的甲殼動物，研究證明上肢為寒武紀甲殼動物的基本特征，為昆蟲由水生到陸生的進化拓展了思維的空間。此前，張喜光教授曾率先報道了中寒武世的胚胎化石，如今我國南方以多處發現胚胎化石聞名于世，卻幾乎不見相對應的幼蟲。上述先驅甲殼類的發現。表明這里化石的豐富多樣，可望為深入認識原始節肢動物的生長發育和早期演化開拓新的研究途徑。
該項目在國家自然基金委、“973”項目等的支持下得以完成。
聚焦 光量子計算機的物理實現和算法應用
主持單位：中國科學技術大學
所屬領域：物理學領域
該項目在光學量子計算機的研制和算法實現的核心領域取得一系列獨創性的成果，獲得了國際學術界的廣泛關注和認可，標志著我國在光學量子計算領域達到國際領先水平
量子計算機利用量子力學的規律實現信息的高效存儲和超快并行計算，不僅具有重大的理論意義，而且對社會、經濟和國家信息安全有著極其重要的影響。2007年，中國科學技術大學潘建偉領導的研究小組在光學量子計算核心領域取得了一系列獨創性的成果。該小組實驗實現了國際上糾纏光子數最多的“薛定諤貓”態和單向量子計算機，刷新了光子糾纏和量子計算領域的兩項世界記錄。該成果被歐洲物理學會和《自然》雜志等廣泛報道，被稱贊為“光學量子計算領域至今最先進的實驗工作”和“為量子計算機的物理實現邁進了重要一步”。該小組還在國際上首次利用光量子計算機演示了關鍵性的Shor算法，實現了15=3×5這一質因子分解，被美國物理學會譽為“量子計算的重大突破”。這個算法的最終目的是利用量子計算機極快地分解出大數的質因子，這將對目前使用的保密系統(如RSA公開碼)造成嚴重威脅。英國科技雜志《新科學家》對該工作做了長篇報道，稱：“出現能運行Shor算法的量子計算機具有極為深遠的意義：這意味著由量子計算將能夠輕松的破解我們銀行帳號、商業和電子商務數據使用的密碼。”
這一系列成果獲得了國際學術界的廣泛關注和高度認可，標志著我國在光學量子計算領域取得了國際領先水平。
聚焦 深層油氣成藏機理與分布預測
主持單位：中國石油大學(北京)
所屬領域：資源與環境領域
本項目是一項石油地質理論創新與勘探實踐緊密結合的原創性成果
納米材料研究報告范文第3篇
一、無機材料化學的學科特色
材料是人類文明的物質基礎和先導,是直接推動社會發展的動力。基于材料對社會發展的作用,人們將信息、能源和材料并列為現代文明和生活的三大支柱。在三大支柱中,材料又是能源和信息的基礎。新材料既是當代高新技術的重要組成部分,又是發展高新技術的重要支柱和突破口。伴隨著信息時代的來臨和材料設計、制備及加工的信息化處理,世界各國都將目光轉向具有“高、精、細”特征的新材料萬面,我國也將新材料作為重點發展的行業之一。鑒于此,國家中長期科學和技術發展綱要(2006年-2020年)將新材料技術列為前沿技術,提出新材料技術將向材料的結構功能復合化、功能材料智能化、材料與器件集成化、制備和使用過程綠色化發展;要突破現代材料設計、評價、表征與先進制備加工技術,在納米科學研究的基礎上發展納米材料與器件,開發超導材料、智能材料、能源材料等特種功能材料,開發超級結構材料、新一代光電信息材料等新材料。這一切都預示著材料科學正經歷著一次重大的變革。因此,加強材料科學領域創新人才的培養是時代的要求。
無機材料化學是材料化學家從材料科學、材料工藝和技術的角度出發,把固體物理、固體化學相關理論和工程方面有關無機材料研究的化學內容集中起來,加以分析、綜合和提高而形成的一門獨立學科。[2]無機材料化學研究的范圍非常廣泛,包括材料相關的基本概念和理論、制備原理、結構表征、重要的材料類型及其相關性能等多方面的內容,涉及了固體物理、固體化學、材料科學等學科的相關理論,是一門典型的交叉性學科。進入20世紀90年代以來,材料科學技術的發展異常迅猛,材料科學與生命科學、信息科學、環境科學等共同構成了當代科學技術的前沿。展望21世紀,材料科學技術研究開發的前沿有微電子材料、新型光電子材料、稀土功能材料、先進陶瓷材料、高溫超導材料、納米材料等,[3]這些都屬于無機材料化學的研究范疇。因此,無機材料化學又是一門具有前沿性的學科。基于學科背景和課程特點,我們在大連理工大學教改項目的支持下,以提高教學質量、培養學生的創新能力為主線,以建設精品課程為目標,進行了一系列教學改革和研究。
二、教學內容的選取
高等學校教學中教材內容的陳舊是影響創新型人才培養的突出問題,也是高校課程改革的重點。目前,高校教材內容不能適應現代化人才培養的需要,內容的先進性方面不能適應科學技術飛速發展的要求,不能適應知識經濟時代創造型人才培養的要求。[4]特別是面對具有前沿性特點的材料化學,教材的內容相比速增長和更新的新材料來說,嚴重滯后。而要培養創新型人才,掌握最新的科研成果對于激發學生的創新思維非常重要。[5]向學生講授科學前沿知識可以激發學生們的求知欲,為他們提供一個創新的空間,使學生能夠近距離地感受創新的價值和創新帶來的激情。因此,挑選合適的教材是非常重要的。我們挑選了北京大學林建華、荊西平編寫的《無機材料化學》。該書將無機材料化學中重要的基礎問題做了全面的討論,這本教材最大的特點在于它介紹了無機材料化學領域的最新進展,并附有近期發表在國際主流期刊上的相關文獻,整本教材體現著材料科學、化學和物理等學科交叉與滲透的特點。如果學生對教材中的某些前沿內容感興趣,可以在教材中找到相應的參考文獻,在圖書館下載后仔細閱讀。
課堂上僅傳授知識是遠遠不夠的,教學內容還要有一定的探索性,能讓學生有一定的思考空間。教學中,我們發現學生對來自科研一線的事例非常感興趣。因此在課堂上,我們以自身科研成果豐富教學內容,結合自身科研經歷令課堂生動有趣,深化了教學效果。我們經常把自己在科研工作中的體會、最新科研成果轉化為教學內容,設計一些開放式的問題與學生探討,自覺地把創新意識、創新能力的培養融入課堂教學之中。我們還結合相關的教學內容,穿插講解一些科學方法論的知識,培養學生的科學精神。例如,在講到固溶體合金的形成規律時,我們向學生講述了現代物理冶金學重要創始人William Hume Rothery在聽力完全喪失、健康狀況非常不佳的情況下,憑借堅強的毅力和非凡的生活熱情,在異常簡陋的工作條件下,開創性地提出了著名的Hume Rothery準則。這位杰出的科學家一生始終以樂觀向上的生活態度,堅持不懈地勤奮工作著。學生們紛紛為Hume Rothery的人格魅力而傾倒,希望自己也能投身科學,在某一領域取得杰出成就。我們經常把本學科碰到的難題以及學科前沿的問題向學生進行適當的介紹,激發學生的民族自豪感,培養學生的創新思維和探究精神。例如,在講到第八章電介質材料時,我們將著名納米科學家王中林發表在《科學》上的氧化鋅“納米發電機”一文介紹給學生。在講到第九章超導材料時,我們向學生們介紹了我國在超導材料的研制上一直處于國際領先水平,特別是2008年我國在高溫超導研究上取得重大突破,發現了一類新的高溫超導材料———鐵基超導材料,在全球范圍內掀起了超導材料研究的新熱潮,并介紹了鐵基超導材料的結構和性能。在講到第十二章發光材料時,我們向學生介紹了大連路明集團開發的“水立方幔態LED”在研發、制造、安裝中創造的7項“世界第一”。這些事例大大激發了學生學習相關章節內容的興趣,同時也培養了學生的民族自豪感和投身科學的信心與決心。實踐表明,將科研引入教學過程,有力地促進了學生對知識的掌握和能力的提高,促使學生形成了正確的科學精神和科學態度,大大提高了教學的實際效果。
三、教學方法的改革
教學手段和方法是提高教育質量非常重要的一個方面。傳統的教學方法以教師為主導,以傳授知識為目的,往往采取灌輸式教學方法,在很大程度上忽略了學生的主體地位和創造性,學生被動地接受知識,學習積極性不高,教學效果不理想。要改變過去那種單純傳授專業知識的教學方法,把培養學生的創新能力和創新意識作為教學工作的重點,我們必須對原有教學方法進行改革,采取多樣化的教學手段激發學生的學習興趣。
本課程的特點是知識點多而且分散,學生容易只見樹木、不見森林。為此,我們理出了一條課程主線,向學生清晰地展示各章節的作用以及章節之間的聯系(如圖1)。我們力爭做到講課內容少而精,重點突出,主次分明,出現在不同章節但內容相關的部分放在一起講解。例如,與Fermi面附近的能態密度相關的性質有金屬材料的電子熱容和Pauli順磁性(第四章)、金屬材料的電導率(第九章)、超導材料的臨界溫度(第九章)等,將這些知識點放在一起進行對比和總結,學生對Fermi能級的概念就會有非常清晰和深刻的認識。課程教學的重點在于使學生掌握該學科的思維方式和研究方法,給學生留有思考的足夠空間,能從多角度理解基本原理。古人云“授人以魚不如授人以漁”,這里強調的就是教授學生學習方法的重要性。[6]材料的組成和結構決定了其物理性質,這是材料化學的核心和基礎。將鈣鈦礦材料的結構(第三章)和其鐵電性質(第八章)結合起來講解,學生不僅對該類材料的結構和特殊的物理性質有了深刻的認識,更深化了對結構-性能關系的理解,掌握了該課程的學習方法。
在實踐中,我們采取了傳統教學與多媒體教學結合、自主學習與協作學習結合,基于問題學習、基于案例學習、研究型學習等多種形式的教學策略,提高了學生學習和思考問題的效率。實踐表明,適度使用多媒體教學,將材料實際應用的照片、材料加工制作過程的視頻等圖片影視資料生動地展示給學生,能為教學過程提供豐富的感性材料,豐富課堂教學內容。鑒于新材料的發展日新月異,每天新概念、新構想、新方法都在不斷涌現,我們在課堂上及時地將與課程內容相關的最新文獻介紹給學生,課堂教學結束前提出下次課程內容的前沿課題,讓學生在課前完成對這一前沿課題的研究報告。這樣一方面可以使這些學有余力的學生接觸到材料化學領域的最新研究進展,培養他們對教材內容的興趣并找到自己的科研興趣,另一方面可以讓學生看到自己知識結構的不足,在學習中自覺地去完善自己。與此同時,這也鍛煉了他們查閱文獻和英文閱讀的能力,為將來進行專業科學研究奠定了一定的基礎。通過一個學期的嘗試,我們感到教學效果非常好,學生經常在下課后圍著教師交流,提出各種材料學領域的前沿問題與教師探討。有幾個表現突出的學生已經進入到某些課題組,開展創新實驗了。另外,在課堂上,我們結合自己的科研實踐,提出開放式的與課程內容相關的問題,讓學生思考和回答。我們鼓勵學生提出不同的見解,這樣就增加了師生互動,活躍了課堂氣氛,提高了學生的學習興趣。我們將本課程教學方法作一總結列于表1中。
四、實驗教學方案設計
納米材料研究報告范文第4篇
1、風影——去屑不傷發
應該說，一直以來，洗發水市場是一個高強度競爭的市場，在營銷傳播概念方面也是，充斥著各個各樣的賣點，尤其是去屑市場最為激烈。經歷10多年的市場培育，海飛絲的“頭屑去無蹤，秀發更出眾”早已深入人心，雖然幾乎所有的洗發護發品牌都包含了去屑的品種，但似乎沒任何一個品牌能與其抗衡。然而，“風影”卻成了去屑市場的一匹黑馬，而其成功的前提是攜“去屑不傷發”之利器。
大家都在喊去屑，如果一味地喊有效嗎？難也，很難撼動“海飛絲”的老大地位，只能尋求差異化。市場不缺，缺少的是發現。天才的策劃者們創造了“去屑不傷發”的概念一箭雙雕——一方面體現出了更專業的去屑形象，另一方面也暗示了競品的“傷發”，而且不偏不倚，正中要害。
同時，對于消費者，也似乎有一點點“恐嚇”的味道：為什么能去屑？因為“殺力”大啊，光“殺”頭屑就不“殺”頭發了嗎？這種暗示讓那些既有頭屑發質又不好的消費者擔心不已——每天用其他品牌去屑洗發水時總是為自己的頭發遭受“侵蝕”而擔心。沒辦法，用“風影”吧，這下放心了。
真的那么神奇那么準確嗎？消費者真的能感覺到不同嗎？否也，概念而已，心理作用而已。
后來，品牌管理者們有演繹出了“精確去屑”的概念并提出了“5 種配方針對5種不同成因”的延伸概念，深化了品牌的專業形象，
2、九鑫——缽“螨”盆“螨”
1996年以前，九鑫集團只是吉林省的一個小公司，年銷售收入只有幾十萬元，而自從銷售濟南東風制藥廠的新膚螨靈霜后，企業飛速發展，到2000年，新膚螨靈霜單品銷售即達到了3億元。
新膚螨靈霜成功銷售的同時，九鑫迅速壯大，開始進入日化、制藥、五金等多個行業，2002年的銷售達到5億元。
2002年下半年九鑫自主開發的日化除螨產品———滿婷系列上市。
化妝品是競爭最為激烈的行業之一，然而，九鑫能夠在如此激烈的競爭中迅速發展壯大，最主要的在于其“娶對了女”——新膚螨靈霜。而新膚螨靈霜的成功在于“入對了行”——除螨市場。
“螨”系列的成功類似于舒膚佳。在絕大多數中國人還不知道“螨”為何物的時候，新膚螨靈霜開始了它的教育工作——先是讓人們認識螨蟲的可怕——“螨蟲寄生在人體的毛囊深處，它吸取人體皮膚的營養，從而破壞毛囊皮脂腺，使毛囊內出現創面，造成皮膚毛孔擴大、出現黑頭，被螨蟲侵害皮膚會變得粗黑甚至出現痛癢等現象”，然后通過理性訴求告訴大家新膚螨靈霜能夠有效除螨。
3、南孚——自定好電池標準
電池的好與壞只有用過才知道，購買之前誰都無法辨別好與不好，一來電池屬快速消費品，消費者不會在這種價值低的產品上花費太多心思，二來消費者不具備電池方面的專業知識，即使具備也不可能把電池拆開來檢測。
對于這種外觀無法做出多大差異的產品來講，消費者很難從產品本身去辨別好壞，只能通過品牌、包裝等來辨別。
2003年，人們沒有有效方法去辨別什么是好電池。2003年，南孚電池給了大家一個簡單的方法——“好電池底部有個環”。同時為這個“環”取了個好名字——“聚能環”。同時詮釋該“環”的作用——“聚能環”徹底鎖住能量，避免因電池漏放電導致的電量流失，令電器發揮更出色。筆者不是電池行業的專家，到現在也不知道“聚能環”為何物，然而，就“環”、“聚能環”、“鎖住”等幾個字詞來看，南孚在營銷傳播概念上是成功的。仔細想想，用底部的“環”來“鎖住”能量是很“幼稚”的說法，然而，消費者就是這么傻得可愛，看到那個“環”就會想“電被鎖住了，一點跑不掉到”。
消費者不是我們行業的專家，只會用一些簡單的方法來判斷產品的好壞。讓科技看得見是產品設計的重要原則之一，賦予“看得見的科技”以通俗易懂之傳播概念也是營銷原則。
4、海爾防電墻——“私定行規”
2002年，海爾“防電墻”熱水器上市，從而拉開了熱水器市場新一輪“熱戰”。
“防電墻”到底有什么過人之處？根據海爾的介紹：在中國，地面低壓電器的使用環境千差萬別，有的地方根本就沒有地線，因此使用電熱水器出現意外的情況屢有發生，采用了海爾“防電墻”技術，即使在熱水器內部通入220V電壓，也能使出水管處的電壓處于安全電壓(12V)的范圍內，保證出水不帶電。
而事實上，深入地想一下，“防電墻”無非就是解決了一個安全問題而已。而這又是電熱水器產品的最基本底限，如果連防電都做不到還能用嗎。
其他一些熱水起企業也指出，安全只是熱水器企業的底限，它不是熱水器的全部，也不是熱水器的最高境界，大批國內外知名品牌在安全性能上早已達……。
然而，為什么海爾訴求“防電”這么一個“低級”概念卻成功了呢？
因為海爾真正站在消費者角度來考慮問題了。消費者不是專家，他們不知道熱水器的標準是什么，但他們知道自己生命安全最重要。海爾了解普通消費者的心理，然后充分利用這一心理——適當地夸張一下，采取“恐嚇銷售法”。而且該法可謂一石雙鳥：說自己安全的同時也是在暗示別人不安全。從海爾的一紙廣告邊可以看得出來，雖然有點“損”，但對銷售絕對有效。(該部分也可以刪掉)
5、小鴨洗衣機——沾光“納米”
隨著1999年、2000年的“納米”熱，一時之間，“納米”在人們心中成了“世界先進科研水平”的代表。而且，經過社會科普教育，在人們心目中，納米技術也只是材料、光學、醫藥、微電子等產業中才能用的超高技術。在這種情況下，小鴨宣布：“應用納米技術，成功地研制出國內第一臺納米材料滾筒洗衣機”。并宣稱“無機銀復合材料外桶，使之具有耐摩擦、耐沖擊的特點，而且有著光潔度高和防垢能力強的特性，確保了洗衣機的即時清潔，滿足了現代消費者健康洗滌的需求”。
從營銷傳播概念上來講，小鴨納米洗衣機是成功的，而且恰如其分地趕上了社會上的“納米”熱，在普通消費者心目中，納米究竟是個什么東西估計很少有人明白，但大家都知道是一種“世界先進水平的高技術”，因此，當一臺含有“世界先進水平的高技術”的洗衣機擺在面前時，都會覺得產品一定好，花的錢很值。而到這里，營銷傳播概念的任務已經完成了。所以說，小鴨納米洗衣機在營銷概念上是成功的，而且是很優秀的。
6、夏新手機，——“精致”贏天下
夏新電子是手機業最大的黑馬，在手機市場競爭激烈的環境下，不但獲得了高速增長，而且持續保持穩定的經營狀態和盈利水平，上半年實現主營業務收入364873萬元，主營業務利潤12.60億元，分別較去年同期增長180.50%、215.65%；凈利潤36835萬元，同期比增長331.27%。
夏新手機的成功，相當程度上取決于其“精致”的品牌定位。2002年的手機市場，手機市場除了幾款超高檔手機外，幾乎沒有什么“好”手機，而且，喜新厭舊的消費者也似乎對沒有什么新意的手機“老三樣”產生了厭倦。同時，由于國產手機“技術含量低、做工粗糙”等不良品牌印象的影響，國產手機更無“好機”可選，在這種情況下，一款精致的“A8”手機讓人眼前一亮，成為人們的新寵。
夏新手機，怎一個“精致”了得！
7、“四千八百八，奔四扛回家”——神舟電腦便宜兩成收獲十成
在CCWRESEARCH公布的《2002年上半年中國家用臺式電腦用戶研究報告》的統計數據中，一個名不見經傳的電腦新軍———神舟電腦竟然在一年的時間內“連升三級”，躍升至中國家用電腦的前五強，在不景氣的行業中成為市場上璀璨的明珠，令業界矚目。應該說，神舟電腦的成功來自于其平民化營銷戰略，而在這其中，“四千八百八，奔四扛回家”的傳播主題功不可漠。
與同樣配置的其他品牌機相比，神舟電腦要比競爭者價格低上兩成，毫無置疑，神舟電腦與競品相比，主要優勢在于價格，然而，價格優勢如何體現或者如何深入人心？示愛的最快方法是直接說我愛你，因此，直接的價格訴求最快速地將價格優勢鋪進消費者心中。當我們打開電視，看見“4888元，奔4扛回家”的廣告時，我們不難感到神舟電腦的低價和物超所值。
“4888元，液晶電腦扛回家”，2002年11月，神舟電腦又開始了其新的價格概念查，繼續強化平面價格和物超所值的品牌形象。
8、雕牌洗潔精——讓盤子唱歌
作為能與洋品牌洗衣粉抗衡的為數不多的民族品牌之一，雕牌正在崛起。但其在短時間內漂移不定的品牌形象，欠缺原創力的廣告作品，讓人為其品牌的未來隱隱擔心。
“會唱歌的盤子才是干凈的盤子”，2003年，一支洗潔精的廣告片讓人看到了雕牌品牌運作水平的進步。廣告創作的一層境界是尋找微妙，我們需要找到一個微妙的東西來表現產品特點，這種微妙能夠直達消費者內心深處，生動而形象，這個微妙的生動會給大家潛意識里的暗示，而恰當暗示的力量是大于直白的表述的。用手摩擦干凈的盤子會發出聲響，在這支“唱歌的盤子”的廣告中，巧妙地用“唱歌的盤子”來表現這一生活細節，給人以直達心底的干凈感受。
其實，我們仔細考慮一下，只要盤子沒有油膩，即使沾有其它非油膩的灰塵，也會“唱歌”，因此，“會唱歌的盤子”不一定是最干凈的盤子，然后，消費者看到廣告后是不會去想那么多的，廣告在消費者心中只能形成一種感覺而已，廣告讓消費者“覺得干凈”就已經足夠。
9、胡姬花——鉆石般的純度
“胡姬花”和“魯花”花生油在多年的營銷傳播中，都形成了比較高的知名度和美譽度，應該說在品牌的較量上旗鼓相當——因為大家除了建立了知名度和較強的屬性定位外都沒有形成什么核心（價值）概念，沒能給消費者帶來更多感受。而在2003年，“胡姬花”與“魯花”在品牌的較量上明顯占了上風，因為它在確定了“純”的傳播主旨以后，在營銷傳播中緊緊圍繞“純”做文章，成功地通過隱喻物概念——“鉆石般的純度”——加強了“純”的概念。
營銷傳播要傳達產品特點或帶來的利益，胡姬花選擇了“純”的賣點后，以鉆石為隱喻物，暗示產品的純。我們談到，暗示的力量大于直白的表述。因此我們可以說，“鉆石般的純度”是個不錯的創意表現。
10、海爾拉幕彩電
中國人看電視20年了，但還沒有人覺得電視開機時會刺激眼睛傷害視力。然而，在2000年的時候，人們感覺到了，因為有人告訴大家，電視開機時的“強烈亮點”會刺激眼睛，并用“電視轟擊癥”來讓人們感覺明顯。這就是海爾拉幕式彩電。
據介紹，這種彩電采用的拉幕式開關設計，是一種智能數字化控制電路，通過電路控制緩解高壓沖擊顯像管，徹底根除了“電視轟擊癥”：普通彩電開關機時往往發出“砰”的聲響，采電屏幕上出現大的亮斑，不僅對顯像管造成損害，對眼睛的健康也不利。拉幕式彩電在開機時，清晰畫面從屏幕中間像舞臺拉幕一樣徐徐拉開；關機時，如戲臺落幕，從兩側向中間合攏關閉，讓電視開關機具有舞臺的藝術性。開機軟啟動、關機零閃爍，是專門開發的智能調節內部發射系統，避免了一般電視開關機強烈亮點對屏幕熒光層的刺激，可延長顯像管的使用壽命近一倍，同時又避免了強光地眼睛的刺激，保護視力。并且，通過新技術處理后的彩電可獲得流暢而無交爍的畫面效果，使收視感覺更為舒適。達到了保護視力、保護顯像管的目的。
好嘛，聽這么一講，拉幕式彩電還真是個好東西。而且似乎還有很高的技術含量。當然，這只是普通消費者的認識，據家電行業人士說，該彩電不過在普通彩電的基礎上對電路板的某一小元件做了調整而已，成本的增加幾乎談不上。然而，消費者不知道，只知道這種彩電好，技術高，然后，寧愿多掏300塊來買。這就足夠，好要什么！
思考一：有多少的營銷傳播在浪費錢？
這是個沉重的話題。中央電視臺投放的廣告中多少有準確的營銷傳播概念和優秀的創意表現？很少。而在眾多的省級臺及各城市電視臺投放的廣告中，廣告更是沒法看——并不單指俗，俗廣告也有有效的，是指對市場的效果——不好。我們每天在各個頻道看到不計其數的品牌在“撒錢”，這其中，廣告真正實現其價值的太少。我想主要原因有二，一是企業沒有做出“好的營銷傳播概念和優秀廣告創意表現”的意識或眼界；更重要的是廣告/策劃公司沒有提供優秀的服務能力，畢竟，這方面工作應該是公司的專業。這值得每一個營銷人、廣告人思考。廣告反映了一個企業品牌運作的水平或者營銷水平，低層次的廣告運作就是低層次的市場競爭，因此而這又能折射出我們的整體市場經濟水平。我們的市場到底發展到什么層次？果真是大家都在抱怨的“競爭太激烈，市場沒法做”嗎？從上面分析看來不盡然。
我們的企業有多少在營銷傳播中浪費錢？很多。
思考二：差異化營銷，向誰學習？
差異化是永恒的營銷法寶。做營銷，就要不斷地追求差異化。在我們身邊，不乏優秀的企業和產品值得學習。
海爾的氧吧空調、防電墻熱水器、拉幕式彩電、轉波微波爐、MP3手機；養生堂的農夫山泉、農夫果園；寶潔的飄柔、潘婷、海飛絲、沙宣、舒膚佳等等。
納米材料研究報告范文第5篇
關鍵詞：先進制造技術；新工業革命；制造模式；新一代信息技術；
作者簡介：周佳軍(1989-)，男，湖北黃岡人，博士研究生，研究方向：計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機集成制造系統等
0引言
制造業是中國經濟增長的主體和支柱，是綜合國力的重要體現。當前我國制造業的總體情況依然落后，從資源與環境的角度看，我國制造業對能源和資源消耗巨大，環境污染嚴重；從技術與創新水平的角度看，我國制造產業的技術創新能力薄弱，科技含量低，技術水平落后，有自主知識產權的產品少，產品的附加值較低[1]；從產業內部價值鏈的角度看，我國傳統制造業處在價值鏈上(研發、制造、營銷)價值創造能力最低的環節，在研發和營銷領域，科技創新能力弱、品牌建設不足；從市場環境的角度看，知識經濟時代的市場競爭日趨激烈，消費更加個性化，傳統的以追求生產效率為目的而進行的品種單一、大批量以及標準化的產品制造模式，很難適應現代市場中客戶的個性化和多樣化需求。
先進制造技術(AdvancedManufacturingTechnology，AMT)注重經濟效益和技術的融合性，通過柔性生產、靈活生產、產品差異化、注重效率和質量等方式增強企業對市場的反應能力、提高自主創新能力，為客戶提供更加人性化的服務，具有產品質量精良、技術含量高、資源消耗低、環境污染少、經濟效益好等特性，通過發展AMT和戰略性新興產業改造提升傳統的資源密集型和勞動密集型工業，以開辟一條科技含量高、資源消耗低和環境污染少的新型工業化道路，已成為提高我國高新技術發展、推動經濟發展和滿足人民日益增長需求的主要技術支撐。
2012年以來，新工業革命成為各國討論的熱點，以物聯網(Internetofthings)和大數據(bigdata)為代表的信息技術、以綠色能源為代表的新能源技術、以3D打印技術為代表的數字化智能制造等技術系統協同創新，將柔性化、智能化、敏捷化、精益化、全球化和人性化融為一體，將改變制造業的生產模式和全球經濟系統，引領人們的生活走向智能化時代。工業西方發達國家紛紛提出“再工業化戰略”，試圖實現從“產業空心化”到“再工業化”的回歸，提出的再工業化戰略并不是恢復傳統制造業的生產能力，而是通過加快突破和應用AMT搶占新一輪科技和產業競爭的制高點，占領產業鏈的高端。為了保證我國制造業的持續發展，必須盡快完成制造業的轉型升級，實現由制造大國向制造強國的轉變。
1先進制造技術
AMT自20世紀80年代提出以來，世界各國都十分重視其理論和應用實踐研究。AMT既包括先進加工技術(AdvancedProcessingTechnology，APT)(主要指材料加工工藝及方法)，又包括對先進裝備、人的智慧等有機構成的現代集成制造系統的智能控制和組織管理的先進制造模式(AdvancedManufacturingMode，AMM)，主要指制造模式及系統。美國聯邦科學、工程和技術協調委員會(FederalCoordinatingCouncilorScienceEngineeringandTechnology，FCCSET)下屬的工業和技術委員會AMT工作組提出其主要包括三個技術群[2]：主體技術群(AMT的關鍵支撐，如計算機輔助設計、加工工藝規劃、增材制造技術、并行工程，以及材料生產工藝、加工工藝、加工和測試技術等)、支撐技術群(如計算機技術、自動化技術、檢測與轉換技術、標準和框架等)和管理技術群(如質量管理、基礎設施、人員培訓、全局監督等)。雖然先進制造模式和AMT密不可分，實踐中也常將二者混為一談，但是它們是兩個不同的概念。AMT注重制造單元功能效用的發揮(偏重技術)，AMM注重組織方式，強調的是人、組織結構和技術三者的協同。兩者的關系如圖1所示。
從社會技術系統的觀點看，任何制造系統都有兩個尺度，即技術系統和伴隨技術系統的社會系統，社會技術系統強調系統中技術系統與社會系統兩類因素的相互作用，技術影響社會系統投入的種類、轉換過程的性質和系統的產出。然而，社會系統決定著技術利用的有效性和效率，如果孤立地試圖使其中一個系統最優化，則可能使系統的總效能降低。AMT是各個單項技術在先進制造哲理下的有機集成，從最初關注技術和工程科學等自然科學的集成，慢慢過渡為重視在AMT應用過程中科學技術、組織結構以及人的智慧等的深度融合，尤其注重自然科學與社會科學的集成、系統體系觀念和整體全局優化，最終目的是使整個制造系統能對外部市場環境的變化產生及時、高效、敏捷的反應。
1.1先進制造技術的概念、內涵及主要內容
制造指對原材料進行加工或再加工，以及對零部件裝配過程的總稱。AMT的概念起源于美國[3]，早期其定義是以計算機和信息技術為基礎的制造技術群，主要包括計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助工程、機器人及柔性制造技術、自動控制系統、數控技術及裝備等[4-5]，從研究的角度看，先進制造技術在不同時代具有不同的含義，當前各種新出現的、先進的機械加工技術(納米加工、激光切割、增材制造等)、精益生產、并行工程、柔性制造、虛擬制造、敏捷制造和現代集成制造模式等，都屬于AMT的研究之列。
我國學者在對國外學者有關AMT定義的歸納和研究中，更為系統地對AMT進行了定義，認為AMT是一個多學科體系，包括從市場需求、產品設計、工藝規劃到制造過程與市場反饋的人—機—物系統工程[6-7]。AMT本質上是自然科學(自動控制技術、工藝規劃技術等)和社會科學(組織管理和經濟學等)的有機融合體，是通過生產方式的智能化和柔性化來提高企業的核心競爭力和對市場環境的反應能力。
從制造系統的觀點看，AMT是一個三層次的技術群，如圖2所示：第一個層次(內層)為基礎制造技術，主要指優質、高效、低耗、清潔的通用共性技術，對應AMT中的支撐技術(如圖1)；第二層(中層)是新型制造單元技術，由制造技術與信息技術、新型材料加工技術、清潔能源、環境科學等結合而成，涉及多學科交叉、集成與融合，對應于先進制造技術中的主體技術和管理技術；第三層(外層)為先進制造模式/系統(集成技術)，是由先進制造單元技術和組織管理等融合而成的現代集成制造模式，強調技術系統和社會系統的協同與融合，對應于圖1的先進制造模式，是人、技術、組織和管理等要素的集成，也是人機物協同制造系統。
1.1.1基礎制造技術
優質、高效、低耗、清潔的基礎制造技術，主要指傳統的制造工藝技術(如毛坯測量下料、鑄造/塑性成形、鍛壓、焊接、熱處理、材料強韌化、表面保護、機械加工、優質高效連接技術、功能性防護涂層及各種與設計制造等)經過優化和改進后形成的基礎制造工藝，是先進制造技術的核心組成部分。
1.1.2新型制造單元技術
新型制造單元技術由制造技術與互聯網信息技術、人工智能、新型材料加工技術、清潔能源、環境科學等結合而成，涉及多學科交叉、集成與融合，主要包括以下內容：
(1)新型材料、納米技術和激光加工傳統材料的研制過程通過基本材料的組合反復試驗配制獲得，整個過程非常緩慢。2011年6月，美國先進制造業伙伴關系(AdvancedManufacturingPartnership，AMP)計劃之一的“材料基因組計劃”[8]，從分子結構的角度分析材料，通過原子排列找出相—顯微組織—性能—環境參數—使用壽命的關系，建立了原子、分子的結構與材料性能的關系，極大地提高了研發、生產和應用先進材料的速度。納米技術和激光加工引發了機械技術與電子技術在毫微米水平上的融合。
(2)增材制造與精密成型技術增材制造(如3D打印[9])是材料技術、粘結技術和打印技術的融合創新，由原材料直接制造成精密工件的材料近凈成型技術(Near-netShapeForming，NSF)制作的零件不需要加工或少量加工即可投入使用，極大地改造了傳統的毛坯成型技術[10]。
(3)機器人、自動化及智能化技術工業機器人在生產加工中可以完成某些過程復雜、費時耗力的標準化生產流程[11]；自動化促使機器或生產過程從自動控制發展到自學習、自組織、自維護和自修復等；智能化技術綜合了信息技術、模糊算法、神經網絡控制等智能優化算法，使機器在沒有人工干預的情況下進行生產，具有人機一體化、自律能力強、自組織與超柔性、自學習與自我維護等特點。
(4)先進電子技術裝備先進電子裝備，如平板電腦、智能手機、穿戴設備等普適人機交互設備和移動終端會越來越普及，使人與物理世界的交互方式更加普適化、虛擬化、智能化和個性化，實現任何地點、任何時間、任何人都能訪問任何信息的交互，傳感器和嵌入式設備將會感知和采集各種環境和監測對象信息，并對這些信息進行處理，用戶能夠利用自然普適智能的方式無縫地實現資源共享和服務的獲取。
(5)分子生物學和生物制造通過學習生物系統的結構、功能及其控制機制，解決制造過程中的一系列難題。強調生命科學的應用，方法包括基因算法、進化算法、強化學習和神經網絡等。
(6)供應鏈管理制造過程是物質流、信息流在控制流的協調下實現從原料到產品的轉換，供應鏈管理以整體效益最優化為目標，以系統化的觀點綜合考慮對人、技術、管理、設備、物料、信息等系統構成要素的優化組合，實現產品生命全周期經濟效益、社會效益和生態效益的協調統一。
(7)清潔生產技術、綠色可持續制造清潔生產和綠色制造主要表現在以下幾個方面：1綠色設計，設計階段就充分考慮對資源和環境的影響；2綠色選材，將環境因素融入材料的選擇過程中；3綠色制造，采用物料和能源消耗少、廢棄物少、對環境污染小的制造方法；4回收和循環再制造，實現資源―產品―廢棄物―再生資源或再生產品的反饋式循環模式[12]。
(8)物聯網、大數據、云計算(cloudcomputing)等新一代信息技術IBM公司基于新一代信息技術提出的智慧地球(smartplanet)掀起了物聯網研究的，引起了國內外學者和政府的廣泛關注[13]。物聯網是利用無線射頻識別(RadioFrequencyIDentification，RFID)、嵌入式系統、傳感器等技術獲取現實世界信息，使物體與物體之間通過網絡相互連接并進行信息交互，以實現智能化識別、跟蹤、監控和管理的一種網絡[14]。物聯網技術融入產品的全生命周期及制造過程的各個階段，將形成新的制造模式———制造物聯。隨著物聯網時代的到來，社交網絡、電子商務、信息物理系統、移動終端等迅速發展，數據量尤其是半結構化、非結構化數據呈爆發式增長，據著名咨詢公司IDC的研究報告，2011年網絡大數據總量為1.8ZB，預計到2020年，總量將達到35ZB，大數據時代正在來臨[15]。一般意義上，大數據指無法在一定時間內用常規機器和軟硬件工具對其進行感知、獲取、管理、處理和服務的數據集合[16]，具有大量、高速、多樣、價值密度低的特點。對于制造業而言，數據積累和數據的廣度還不夠，數據應用大多針對傳統企業內的結構化數據，有效整合大數據，包括微博、論壇、網站等數據源，分析發掘這些數據蘊藏的潛在價值，有助于快速預測市場趨勢和客戶的個性化需求，細分客戶并提供量身定制的合適服務，及時了解整個供應鏈的供需變化等。此外，制造系統中包括大量的物料、人員、生產設備狀態及加工過程等數據，研究制造系統中產生的大量不同來源的數據的動態演變過程，搜索、比較、聚類、分析、處理與融合制造過程的數據，可以支持制造過程的優化決策，優化生產流程和改進產品質量，有效提升制造企業的經營管理效率和市場競爭力。大數據分析需要高效的數據處理平臺，目前制造業已經進入大數據時代，而大數據具有數據體量巨大、數據類型繁多、查詢分析復雜等特點，超越了現有企業的IT架構和基礎設施的承載能力，因此需要高性能的計算機和網絡基礎設施，必須依托云計算的分布式架構、分布式處理、分布式數據庫和云存儲、虛擬化技術等。云計算[17]是能夠提供動態資源池、虛擬化和高可用性的下一代計算平臺，通過按需使用的方式為用戶提供可配置的資源(包括網絡、服務器、存儲、IT基礎設施、軟件、服務等)。云計算融合物聯網、面向服務、高性能計算和智能科學等技術形成云制造[18]，將各類制造資源或能力虛擬化、服務化，通過網絡和云平臺為用戶提供可高效便捷、按需使用、優質廉價的制造全生命周期服務。
1.1.3先進制造模式/系統
制造模式是制造業為了提高產品質量、市場競爭力、生產規模和生產速度，以完成特定的生產任務而采取的一種有效的生產方式和一定的生產組織形式。先進制造模式是以計算機信息技術和智能技術為代表的高新技術為支撐技術，在先進制造思想的指導下，用扁平化、網絡化組織結構方式組織制造活動，追求社會整體效益、顧客體驗和企業盈利，是最優化的柔性、智能化生產系統。按照歷史唯物主義的觀點，社會存在決定社會意識，從制造業的發展進程來看，不同社會發展時期決定了不同的制造思想、生產組織方式和管理理念，它們相互作用、共同決定了特定時期的制造模式。如圖3所示，按照制造技術的發展水平、生產組織方式和管理理念，將制造模式的發展歷程歸納為手工作坊式生產、機器生產、批量生產、低成本大批量生產、高質量生產、網絡化制造、面向服務的制造、智能制造8個階段。
工業革命以前，產品主要以手工作坊式和單件小批量模式生產為主，產品質量主要依賴手工匠的技藝，其成本較高、生產批量小，零部件的質量可控性和兼容性比較差，供不應求成為制造業進一步發展必須解決的問題。產業革命后，新的生產技術和管理思想大量涌現，這一階段的早期，制造技術的改進重點是規模化大批量生產和提高生產效率，流水線式生產方式使得專業分工和標準化規模生產從技術方法上成為可能，科學組織管理理念等又從組織、結構和方式上保障了流水線式生產的實現，使得大規模制造成為可能。然而，大規模、批量化生產方式的精細化分工和高度標準化形成了一種剛性的資源配置系統，在買方市場下，市場環境瞬息萬變，這種生產模式會給企業帶來巨大損失，20世紀90年代，隨著先進制造理念、先進生產技術以及先進管理方式的不斷成熟與發展，各種新的制造理念、先進制造新模式得到了迅猛發展，理論界相繼出現了高質量生產、網絡化制造、面向服務的制造、智能制造等一系列新概念，各種先進制造模式之間的關系如圖4所示。
(1)高質量生產
并行工程、柔性制造、精益生產[19-20]這三類制造模式是基礎的生產管理方法，是虛擬制造、敏捷制造、現代集成制造的基礎技術；虛擬制造[21]是實現敏捷制造[22-23]的重要手段；生物制造[24]和綠色制造[25-26]是考慮環境影響和資源利用率的制造模式，相關文獻已有介紹，不再贅述。
(2)網絡化制造
網絡化制造是指在產品全生命周期制造活動中，以信息技術和網絡技術等為基礎，實現快速響應市場需求和提高企業競爭力的制造技術/系統的總稱。比較典型的應用模式有制造網格(MGrid)[27]、應用服務提供商(ApplicationServiceProvider，ASP)[28]。制造網格是運用網格技術對制造資源進行服務化封裝和集成，屏蔽資源的異構性和地理上的分布性，以透明的方式為用戶提供服務，從而實現面向產品全生命周期的資源共享、集成和協同工作；ASP是企業將其部分或全部流程業務委托給服務提供商進行管理的一種外包式服務，以優化資源配置、提高生產和管理效率。企業用戶可以直接租用ASP平臺提供的各類軟件進行自己的業務管理，如產品生命周期管理(ProductLifecycleManagement，PLM)、企業資源規劃(EnterpriseResourcePlanning，ERP)等，不必購買整個軟件和在本地機器上安裝該軟件，從而節省了IT產品技術的購買和運行費用，降低了客戶企業的應用成本，特別適用于中小型企業。
(3)面向服務的制造
制造的價值鏈正不斷延伸和拓展，制造和服務逐漸融合，制造企業更加傾向于為顧客提品服務及其應用解決方案。面向服務的制造是為實現制造價值鏈的增值，通過產品和服務融合、客戶全程參與、提供生產型服務或服務型生產，實現分散的制造資源整合和各自核心競爭力的高效協同，達到高效創新的一種制造模式[29]。面向服務的制造的典型應用有眾包生產(CrowdSourcing，C-Sourcing)、工業產品服務系統(IndustrialProductServiceSystem，IPSS)等。眾包生產源于眾包，眾包一詞最早出現在2006年，由美國《連線》雜志一位名叫杰夫·豪的記者首次提出[30]。眾包是一種分布式的問題解決和生產模式，它將工作任務通過互聯網以公開、自由自愿的方式分發給非特定的大眾。眾包生產就是網絡化社會生產，讓更多產品和服務用戶參與到產品的創新活動中來，打破企業創新來源的界限，聚集大眾智慧，增加公眾的參與度，并通過“用戶創造內容”的形式生產出符合消費者需求的個性化產品[31]。眾包生產對構建創新型制造企業非常重要，它具有開放式生產、組織構成的動態性、物理范圍的分布性、參與者的主動性等特點，能夠突破傳統生產模式，通過外部資源的整合實現產品開發任務；另外，它還可以通過激勵機制代替合約機制，以極低的成本聚集外部的零散個體用戶和群體資源，為客戶提品及其應用解決方案。面對多樣化的個性需求和不斷變化的市場環境，眾包生產能夠靈活、高效、低成本地進行資源的重新分配和整合，有效降低產品制造成本，減少企業風險，提高適應個性化需求的靈活性，它的出現給企業的研發、生產、銷售、管理和售后服務帶來了巨大影響。產品服務系統(ProductServiceSystem，PSS)通過系統地集成產品和服務，為用戶提品功能而不是產品本身來滿足用戶需求，從而實現產品全生命周期內的價值增值和生產與消費的可持續性[32]。IPSS[33]是在PSS的基礎上提出的。IPSS是工業產品及其相關服務的集成，它將產品與服務作為一個集成化的整體提供給用戶，這里的產品既可以是用戶所有，也可以是IPSS的提供者所有，不但關注產品本身質量而且考慮顧客體驗，通過用戶的參與來提高產品服務創新能力；服務則是覆蓋整個產品全生命周期內的所有活動(設計、制造、運輸、銷售、使用、維護、售后服務等)，通過專業的服務共享降低用戶的成本投入，從而集中更多的精力關注其核心競爭力。IPSS的核心是提供工業產品的工作能力，這依賴于提供者的知識水平和經驗豐富程度，因此它具有知識服務和生產型服務的特點。
(4)智能制造
基于新一代信息技術和IBM智慧地球的研究框架，制造系統的集成協同越來越關注人的發展和周圍環境的融合，研究的關注點從之前側重信息技術和工程科學的集成，逐步轉變為技術體系、組織結構、人及環境的深度融合與無縫集成，實現優勢互補與可持續制造。此類制造包括云制造、制造物聯、基于信息物理系統(Cyber-PhysicalSystem，CPS)的智能制造乃至智慧制造。德國政府于2013年4月舉辦的漢諾威工業博覽會上正式推出了工業4.0戰略，在該戰略下提出的智能制造是面向產品全生命周期，實現泛在感知條件下的信息化制造。智能制造技術是在新一代信息技術、云計算、大數據、物聯網技術、納米技術、傳感技術和人工智能等基礎上，通過感知、人機交互、決策、執行和反饋，實現產品設計、制造、物流、管理、維護和服務的智能化，是信息技術與制造技術的集成協同與深度融合。在產品加工過程中，智能制造將傳感器及智能診斷和決策軟件集成到裝備，由程序控制的裝備上升到智能控制，能自適應反饋被加工工件在過程中的狀況[34]。例如，基于CPS的智能制造生產過程與傳統的數控加工技術相比，能感知溫度、環境、加工材料的屬性變化，并作出相應調整，不會死板地執行預定程序，能夠保證加工出的產品精度。基于云計算、物聯網、面向服務和智能科學等技術的云制造也是一種智能化的制造模式[35]，它利用網絡和云制造服務平臺，按需組織網上制造資源(制造云)，為用戶提供可隨時獲取的、動態的、敏捷的制造全生命周期服務[36-38]。云制造能促進制造資源/能力的物聯化、虛擬化、服務化、協同化和智能化。與傳統的網絡化制造相比，云制造具有更好的資源動態性、敏捷性以及產品和服務解決方案的靈活性，同時能更好地解決ASP模式的客戶端智能性和數據安全性的不足問題，以實現更大范圍的推廣和應用；與制造網格相比，云制造在“分散資源集中使用”思想的基礎上，還體現了“集中資源分散服務”的思想。制造物聯[39]是基于互聯網、嵌入式系統、RFID、傳感網、智能技術等構建的現代制造物聯網絡，是以中間件、海量信息融合和系統集成技術為基礎，基于物聯網系統開發服務平臺和應用系統，解決產品設計、制造、維護、管理、服務等過程中的信息感知、可靠傳輸與智能處理，增加制造的服務化與智能化水平的制造新模式。制造物聯在制造系統中的應用能夠有效地管理制造資源、監控制造過程、匹配制造需求等，將傳統的產品制造從市場調研、研發設計、供應鏈、生產過程、銷售、物流運輸與售后服務融為一體，協同制造過程中物料流、能量流、信息流、價值流的優化運行，以支持產品智能化、生產過程自動化、供應鏈與物流的準時化和精益化、企業經營管理輔助決策等應用，極大地提高了制造企業的核心競爭力。
基于語義Web、務聯網(InternetofService，IoS)、社會性網絡服務(SocialNetworkService，SNS)等，智能制造/云制造的進一步發展將會誕生智慧制造(WisdomManufacturing，WM)[40-41]。WM將機器智能、普適智能和人的經驗、知識與智慧結合在一起，形成以客戶需求為中心、以人為本、面向服務、基于知識運用、人機物協同的制造模式。
綜上所述，先進制造模式是以所追求的目標和生產開展方式的轉變為基礎而產生及發展的，體現的是消費者的個性化需求、科學技術發展水平和市場競爭形勢，是由先進制造哲理、先進組織管理方式、先進制造技術及人的相互融合發展、相互協同作用的產物。這是一個系統靈活性不斷增大、組織結構和過程不斷優化的進程，將形成人機物協同制造系統，使制造資源得到最佳利用、生產效率得到極大提高，能夠對市場變化和內部變化作出迅速響應。
1.2先進制造技術對產品生產活動的影響
從生產流程來看，AMT與傳統制造技術對制造過程的影響如圖5所示。傳統制造是利用制造資源將原材料轉換為產品的過程，僅為生產過程的一部分，一般包括產品的加工和裝配兩大內容，制造商自行生產或者從供應商購買零件，將其組裝成產品并檢驗以符合要求。制造過程中輸入的是原材料、能量、信息、人力資源等，輸出的是符合要求的產品。傳統的制造系統設計、制造與銷售各部分之間信息的傳遞與反饋不暢，各部門按功能分解任務，容易只考慮本部門的利益，對系統的優化考慮較少，造成設計與制造部門間難以協調、矛盾突出。
AMT主要從材料設計、制造流程改造、產品服務融合的集成解決方案和循環利用四個方面拓展傳統制造技術的內容：
(1)材料設計新型材料的成型和加工技術愈發重要，對材料分子層或原子層的定向改造極大地提高了產品性能，超硬材料、功能梯度復合材料的某些新的成形、加工技術將不斷涌現，如超導材料成形加工等。
(2)制造流程改造傳統制造是面向批處理、時間上和空間上分離的分布式加工，先進制造超效能加工和自動化技術能夠促使連續流制造，減少零件庫存。
(3)產品服務融合先進制造強調涵蓋從產品研發直至客戶應用的全過程，提品、軟件和服務于一體的產品解決方案和端對端的服務。知識資本、人力資本和技術資本的高度聚合，使制造活動擺脫了傳統制造低技術含量、低附加值的模式，通過產品設計、管理咨詢等活動，技術和知識在生產過程中被實際運用，將技術進步轉化為生產能力和競爭力，為企業產生更高的附加價值。
(4)循環利用[42]先進制造注重材料的回收利用，不但對環境友好而且節約原材料成本。傳統的產品制造模式是一個開環系統，即原料工業生產產品使用報廢棄入環境，是以大量消耗資源和破壞環境為代價的制造方式；而循環生產是一個閉環系統，整個生命周期考慮生態環境和資源效率，從單純的產品功能設計擴展到生命周期設計，強調所有資源應該實現在經濟體系內的循環利用。
基礎制造技術、新型制造單元技術和現代先進集成制造技術對制造業的發展產生了重要影響。基礎制造技術通過改進、整合形成新型制造單元技術，進而影響整個制造過程。諸如網絡化制造、面向服務制造和智能制造等先進集成制造技術已在前文說明，這里著重探討新型制造單元技術對制造過程的影響。具體來講，新型制造單元技術(圖2中第二層)對傳統制造流程的改造如圖6所示，增材/精準制造用于對加工階段的改造；機器人/自動化技術用于組裝和生產流程的自動化；先進電子技術用于產品和服務的融合以及加工過程的控制；供應鏈設計以整體效益最優化為目標，以系統化的觀點綜合考慮人、技術、管理、設備、物料、信息等系統構成要素的優化組合，在滿足產品或服務供給要求的同時，達到成本最低；清潔生產技術主要用于材料的循環利用、回收等環節；分子生物學和生物制造用于材料設計及制造流程的改進；納米材料技術用于合成與加工功能梯度材料、復合材料等；物聯網、云計算和大數據用于對產品全生命周期制造過程進行全方位跟蹤、分析、優化和控制，實現多維度、透明化的泛在感知，確保制造過程的高效、敏捷、可持續和智能化。
需要指出的是，AMT對傳統制造流程的改造，不但使原有制造和裝配工藝等制造中期階段產生了質的變化，而且涵蓋了市場信息分析、產品決策、產品設計、生產準備等生產前階段，以及質量監測、銷售使用、售前售后服務、產品報廢的處理和回收再生產等后階段，覆蓋了產品生命周期的制造全過程，可提供集產品、軟件和服務于一體的整體解決方案，實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產。
1.3各國先進制造技術發展情況和研究進展
近年來，美國、日本、德國等發達國家先后針對AMT的研發提出了國家層面的發展戰略計劃。美國在2009年12月頒布了《AFrameworkforRevitalizingAmericanManufacturing》(重振美國制造業框架)[43]；2011年6月宣布了《TheAdvancedManufacturingPartnership》(先進制造伙伴計劃)[44]；2012年2月了《ANationalStrategicPlanForAdvancedManufacturing》(先進制造業國家戰略)[45]，提出通過加強研究和試驗稅收減免、擴大和優化政府投資、建設智能制造技術平臺，以加快智能制造的技術創新。
日本在1989年就發起“智能制造系統”計劃，推動本國AMT的研究和發展；2010年5月公布了《產業結構藍圖》，同年6月通過《新增長戰略》法案，規劃了日本經濟2011年~2020年的十年發展戰略，其中包括對先進制造業的支持策略，通過大力調整制造業結構，加快發展機器人、無人化工廠、3D打印技術等尖端領域，提升制造業的國際競爭力[46]。
德國作為工業強國，為保持其制造業的競爭優勢，采取積極有效的行動，將大量人力和物力投入到AMT中，推動AMT的發展，并制訂了相關的計劃[47]，特別是2010年7月制訂了《高技術戰略2020》，以支持制造領域新型革命性技術的研究與創新。其中“工業4.0”項目[48]是《高技術戰略2020》確定的十大未來技術項目之一，用以支持工業技術領域新一代關鍵技術的研發和創新，該項目成為2013年漢諾威自動化展最熱門的話題。工業4.0旨在通過互聯網、物聯網、CPS、IoS等技術提升制造系統的智能化水平，它包括兩大主題：1智能工廠，重點研究智能化生產系統和過程，以及網絡化分布式生產設施的實現；2智能生產，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。歐盟于1998年~2007年相繼公布了第五框架計劃(1998~2002)、第六框架計劃(2002~2006)和第七框架計劃(2007~2013)，于2009年頒布了《歐盟共同關鍵使能技術發展戰略》，次年3月頒布了《歐洲2020戰略》[49]。發達國家希望以高新技術為依托大力發展節能環保產品、清潔能源、新材料等新興產業，構筑新的優勢，消除不利因素，創造有利環境及符合自身優勢的新興市場，規避在傳統制造領域與中國等發展中國家相比的競爭劣勢，以樹立其AMT的持續競爭優勢，提高其先進制造業的競爭力。
我國也十分重視AMT的發展，國家863計劃在清華大學建立了CIMS工程研究中心。先進制造技術作為一個主題在國家科技部領導下取得重大進展，如數字化制造與工業工程[50]、網絡協同設計[51]、網絡制造、仿生制造[52]、綠色制造與區域網絡制造[53]、供應鏈、網絡化制造、大批量定制和仿生制造[54-55]等。特別是國家“十二五”制造業信息化科技工程規劃中，明確提出了大力發展新一代集成協同技術、制造服務技術和制造物聯技術，該規劃的實施將促進互聯網、云計算、物聯網等新一代信息技術與制造技術相融合，為加速制造業結構調整和轉型升級、發展高端制造業等戰略性新興產業發揮極其重要的作用。制造業信息化工程的實施使我國在AMT領域取得了大批具有先進水平的研究成果，促進了制造業向精益化、全球化、協同化、服務化、綠色化、智能化的方向發展，為傳統產業的升級改造和高技術產業的發展做出了貢獻。
2新工業革命
工業革命是生產技術的變革，同時也是一場深刻的社會關系變革。新科技群的協同效應和深度融合將導致生產組織方式和制造模式發生重大變化，從而引發新的工業革命。目前正在出現一種新工業革命，但仍是一個十分模糊的概念，不同研究者對新工業革命的概念有各自的理解，主要有5種不同的觀點：
(1)杰里米·里夫金[56]認為，歷史上重要的工業革命都是在新通訊方式和新能源結合之際產生的，當前正由互聯網和新能源結合引發新的經濟和社會變革，即包括五大支柱的新工業革命，如圖7所示，其中：1能源轉型，向可再生能源轉型，利用風和陽光等，不再消耗石化產品；2分散式生產，互聯網信息技術等基礎設施的建設大大減小了時間、空間對人們的經濟活動交流的制約，基于知識的共享、創新和發展的扁平式、分散化、合作性的生產組織結構更加符合現代商業的需求；3存儲，充分利用社會基礎設施存儲間歇式可再生能源；4構建能源互聯網，利用互聯網技術將電網轉變為能源共享網，通過一種網格式的智能分布式電力系統和他人共享；5交通工具轉變，將汽車、卡車、火車等運輸工具轉向插電式或者燃料電池等以可再生能源為動力的交通工具，電動車需要的電可在充電站購買。這五大支柱協同發展實現了1+1+1+1+1>5的整合效應，樹立起一個新經濟發展范例，帶領世界進入新紀元。
(2)克里斯·安德森[57]認為，新型材料的應用和增材制造技術等數字化制造方式將引發新工業革命，采用新型材料、3D打印技術和基于網絡的協同制造服務等智能化與數字化制造方法，能夠迅速和精準地將計算機中的虛擬設計模型轉化為真實物體，甚至直接打印出零件或模具，基于網絡的新型數字化設計及制造的創新提供給網絡用戶以創造真實物體的能力，將制造延伸至范圍更廣的生產人群中，這些制造過程蘊藏著由普通人完成的無限可能，眾多個人制造聯合推動全面創造，將直接加快向新型工業化趨勢發展的步伐，從而引領新工業革命。
(3)英國彼得·馬什[58]在《新工業革命：消費者、全球化以及大規模生產的終結》一書中，將工業革命劃分為五次，如表1所示，而將始于2005年的第五次工業革命稱為新工業革命。
(4)保羅·麥基利的三次革命說[49，59]認為，以制造業數字化為核心的第三次工業革命(新工業革命)即將到來，互聯網、智能軟件、新能源、新材料、機器人、新的制造方法和以網絡為基礎的商業服務模式將使技術要素和市場配置要素發生革命性變革，產生改變社會發展歷程的巨大能量。而制造業的數字化進程正從智能計算機軟件、新材料、更靈巧的機器人、基于網絡的制造業服務化、新的制造方法5個方面向前推進。
(5)德國政府于2013年4月舉辦的漢諾威工業博覽會上，正式推出了工業4.0第四次工業革命[48]項目，目的是支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新。工業4.0強調在工業生產過程中，以信息物理融合系統為核心，將眾多智能體聚集在信息平臺上，形成一種高度協同的互聯互通關系，從而構建智能化的新型生產模式與產業結構。工業4.0正引領新一輪的工業革命，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域、商業模式和合作形式，將導致工業結構、經濟結構和社會結構從垂直向扁平轉變，從集中向分散轉變。
這些研究預言了新的工業革命即將來臨，勾勒出了先進制造業的影響，描繪了未來制造業的走向。從上述觀點可以看出，工業革命的實質是制造方式與模式的革命：保羅·麥基利認為生產工具發生很大變化將導致新工業革命；杰里米·里夫金認為生產動力的變革將引發新工業革命；彼得·馬什認為新工業革命主要集中在材料、動力、加工工藝、制造模式等方面的變革；克里斯·安德森的新工業革命觀點主要體現在生產方式的革新；德國工業4.0體現在在工業生產過程中，基于CPS建立了一種高度協同的產品與服務的生產模式。其實，任何一項單一的技術都不足以引發新一輪工業革命，判斷工業革命的依據關鍵為是否有新科技群協同效應以及是否帶來人類生產、生活方式的重大變革。因此，新工業革命是基于新能源、智能制造、數字化制造、機器人技術、新一代信息網絡技術等先進技術綜合系統協同創新及突破性的發展，融合信息、計算機、數字化、互聯網技術創新變革，使工業生產方式與制造模式發生巨大變化，從而使交易方式與人們的生活方式發生重大變化。傳統的自上而下、集中規模化的生產模式將逐步被新工業革命的分散、扁平和協作的模式取代，定制化、個性化、智能化、分散化和合作化是新工業革命的主要特征。
3先進制造技術與新工業革命之間關系
從主導技術和新興產業的角度來看，以生產方式變革為主線的AMT的群體涌現、協同融合將導致新的工業革命，各種技術之間產生的耦合效應推動了工業革命的進程。新工業革命不是依賴單一學科或某幾類技術，而應該是全方位的多學科、多技術層次、寬領域的協同效應和深度融合。人類制造模式的演變從原始手工生產模式到現代先進制造模式的演變過程中，經歷了3次大的革命性變革。圖8所示為由市場變化與技術發展推動的先進制造模式的變革。
圖中：第一次工業革命中，由于蒸汽機、電氣技術、內燃機的發明與改進，機器取代手工成為主導生產方式，制造業進入機械化制造時代，成為近代工業化大生產時代的開端。第二次工業革命中，大規模制造成為主導生產方式，20世紀20年代，隨著電子技術、信息技術的發展，以流水線為典型代表的大規模制造模式在組織結構上追求縱向一體化與大規模，內部分工仔細，專業化程度高，簡單熟練的操作提高了生產效率，使制造成本隨規模遞減，同時質量的穩定性也得到提高，制造模式進入批量大規模制造階段。新工業革命是現代先進制造模式集成協同創新的結果，進入20世紀90年代后期，隨著網絡信息技術、智能控制技術研究的深入和以知識為基礎的經濟時代的到來，制造業的市場環境與技術變革發生了根本性的改變。大規模制造系統的剛性與市場的個性化需求以及環境快速變化所要求的響應速度之間的矛盾日益尖銳，正是在此背景下，各種新制造模式研究探索與試驗如雨后春筍般迅速興起，現代AMT融合自然科學和社會科學的最新進展，以綠色、低碳、可持續為發展理念，帶來了產業組織模式的轉變，對轉變經濟增長方式、政府管理模式和社會組織形態都有巨大的推動作用，使全球技術要素和市場要素配置方式發生了革命性變化。
AMT的發展將在新工業革命中發揮重要作用。如前所述，工業革命的實質是制造業生產方式與制造模式發生重大變化，它必然也是始于制造技術突破性的發展。AMT是制造業產生變革的根本力量，新一代信息技術(云計算、大數據、物聯網、務聯網、云平臺等)、新能源(再生能源、清潔能源等)、新材料(復合材料、納米材料等)技術等將為新工業革命創造強大的新基礎設施；分散式制造(網絡化制造、制造物聯、云制造、智能制造)、眾包生產、集群效應、利基思維等使生產方式產生變革，將整個工業生產體系提升到一個新的水平，工業生產、經濟體系和社會結構將從垂直轉向扁平、從集中轉向分散；以智能制造為代表的新一代先進制造模式，必將使商業模式、管理模式、服務模式、企業組織結構和人才資源需求發生巨大變化，給工業領域、生產價值鏈、業務模式乃至生活方式帶來根本性變革，進而推進和實現新的工業革命。
制造模式的演進與新工業革命的出現由市場發展、社會變革、技術突破、管理創新多種動因的綜合作用決定。對新工業革命的內涵的理解必須通過與社會科學(如經濟學和管理學)等跨學科的對話和交流，適當突破自然科學和工程技術學科的理論范疇。工業發展歷程表明，新的生產模式的出現均為與特定的社會制度、組織結構和經濟因素等相互作用的產物，而新的制造模式又會對既有社會制度和管理方式提出新的要求，從而推進企業管理模式、社會制度環境的變革[60]。綜上所述，在市場、技術、社會經濟環境變化與全球一體化趨勢的推動下，制造業正在經歷著一場革命，一場以實施先進制造技術和經營方式徹底變革為主要內容的先進制造模式的革命，涉及制造理念、制造戰略、制造技術、制造組織與管理各個領域的全面變革。
4新一代先進制造技術的應用案例
產品制造的智能化變革絕不僅是優化現有的制造業，而是將制造延伸至范圍更廣的生產人群中———既有現存的制造商又有正成為創業者的普通民眾。隨著社會化網絡的發展，通過充分開發大眾的智慧、力量和資源，以用戶創造內容(Usergeneratedcontent)為代表的社會化生產模式更能形成突破性創新，彰顯出巨大的能量和商業價值。以思科(Cisco)為例[31]，2007年秋，思科借助Brightidea公司的創意網絡平臺，為其一個十億美元的新業務尋找創意，通過征集創意—進行篩選—提煉創意三個階段，最后從104個國家的2500多名參與者提交的約1200個創意中，成功篩選出最佳創意；再如美國越野賽車LocalMotors公司通過社會化生產方式，將越野賽車的個性化設計與制造分包給不同的社區，在社區內的微型工廠實現了快速小批量設計與生產；波音公司聯合全球40多個國家和地區企業，通過網絡協同和制造服務外包的形式協同研發制造了波音787，將研發周期縮短至原來的30%，成本也減少了50%[18]。如此一來，創意新階層得以進入生產領域，將自己的設計產品模型轉變成產品，卻無需自行建立工廠或公司，制造變成了另外一種可由網絡瀏覽器獲取的云服務，實現了低成本的高技術，保持了小型化與全球化并存的能力。借助物聯網、云服務、大數據等技術，用戶參與不再局限于創意征集階段，而向設計研發、制造、實驗、檢測、營銷等縱深發展，向產品全生命周期拓展，這些生產方式將為開發出成功的產品、降低生產成本、提高效率作出巨大貢獻。
以大數據、物聯網/CPS、云計算等新一代信息技術為基礎的先進制造技術將促進制造系統向服務化、智慧化、個性化、社會化的方向發展，智慧制造應運而生[40-41]。智慧制造將制造系統分為社會系統、信息系統和物理系統三個子系統，其中社會系統強調群體智慧和人的主觀能動性，尤其是人及其隱性知識的集成，是基于人際網(Internetofpeople)所形成的社會化網絡，注重客戶參與的互動性、個性化和創新性；物理系統通過物聯網實現物理實體的互聯互通，利用RFID、嵌入在資源或產品內的感知器等獲得資源狀態和環境的數據信息；信息系統通過大數據技術對業務對象的屬性、位置和狀態等信息進行整合，從海量數據中抽取出所需的信息、知識和智慧，為需求分析、設計、生產、營銷和回收等制造全生命周期過程提供知識支持。物聯網獲取的數據與知識的價值是通過服務的形式來體現的，通過云計算和“一切皆為服務”的理念，為用戶提供按需即取的服務方式，將服務資源延伸到物理世界，最終得以在物理系統中實現產品生產。
新工業革命將促進社會制造/智慧制造理念的實現。社會制造將使傳統的企業轉變為能夠主動感知并響應客戶大規模個性化定制需求的智慧型企業，其核心就是主動、實時地將社會需求與社會制造能力有機地結合起來，從而高效、實時動態地滿足客戶需求。Shapeways公司就是一個典型的例子[61]，該公司于2007年創立于荷蘭，后將總部移至美國曼哈頓，是一家利用3D打印技術為客戶定制各種產品和服務的公司，至今已獲數千萬美元的風險投資支持，截止2012年6月20日，其生產產品已經超過100萬款，產量超過60億件。2012年10月19日，該公司位于紐約皇后區的“未來工廠”正式投入運營。該工廠占地2.5×104m2，可以容納50臺工業打印機，每年可按照消費者的需求生產上千萬件產品。Shapeways的市場運營模式如下：通過Facebook和Twitter等社會媒體接受客戶關于各種產品的3D設計方案，將顧客的需求發送給Shapeways工廠，由工作人員確定是否可行，評估并制定方案，并在數天內完成產品的打印生產，然后寄送給客戶。同時，該公司還為商家和設計者設立平臺，使他們可以利用公司的3D打印機生產并銷售自己設計或收集的產品，用戶提交他們的產品創意，如果有足夠多的人喜歡(如通過Twitter，Facebook等獨特社區)，則產品開發團隊將制作產品原型，用戶可在線對其進行投票、評分、提意見或建議，參與產品的設計開發、改進、預售和營銷等，即通過聚集大眾智慧的方式，讓社區參與產品開發的整個過程。如果產品獲得預期成功，則發明者和其他協作者可分享一定的產品銷售收入。在過去的2014年，其月均訂單已超過18.1萬件，成為目前全球第一的在線3D打印社區。該案例成功地利用社會性網絡、群體智慧和3D打印等技術實現了個性化產品的生產，涉及社會系統、信息系統及物理系統的各個層次，大批3D打印機形成制造網絡，并與互聯網、物聯網、務聯網和人際網(社會性網絡)無縫連接，形成復雜的社會制造網絡系統，從而將社會需求、虛擬設計與實物制造有機地銜接起來，在一定程度上為智慧制造/社會制造提供了例證。
5我國制造業發展的思考
新工業革命將對全球產業結構、生產資料、勞動者素質等生產力要素和人類生產生活方式、思想觀念產生巨大影響，企業組織結構、管理方式、社會制度政策環境等因素決定了先進制造技術在制造業領域應用的廣度和深度。我國應基于國情把握好新工業革命的發展機遇，高度重視AMT的發展動態，大力發展戰略新興產業，為新工業革命創造良好的環境條件，從而促進我國經濟社會快速發展[62]。自2009年以來，我國密集部署未來新興產業的重點發展方向和主要任務，提出積極發展新能源、新一代信息技術、新材料等七大戰略性新興產業，努力抓住“新工業革命”這一難得的發展機遇，發展知識技術密集、資源消耗小、成長潛力巨大、綜合效益好的產業，增強自主發展能力。我國先進制造業目前主要由兩大部分構成(如圖9)：1由融合先進制造技術的傳統制造業改造而成的先進制造業，如數控機床、海洋工程設備、航空航天裝備等；2科技重大突破創新的成果落地應用后形成的新產業，如增量制造(3D打印)、生物制造、微納制造等。
(1)信息化和工業化深度融合
新工業革命的興起為我國探索資源消耗低、環境污染少的工業新類型和生產新方法帶來了契機，新一代智能化技術、新能源、新材料等新科技正快速形成產業規模市場，該市場有利于發展循環生產和循環經濟，實現經濟效益與環境效益、社會效益的均衡發展。新工業革命以智能化微制造科技為關鍵科技支撐體系、以深層次循環式生產為主導，促使生產力和生產方式向更深層次和更廣范圍拓展。我國未來的現代產業體系應該更多地建立在新的工業生產方式、新的生產組織方式和新的生產制造模式基礎上。
(2)發展戰略新興產業
戰略性新興產業[63]以重大科學技術突破性發展為基礎，對社會發展具有重大引導帶動作用，而且知識密集、資源消耗小、發展潛力巨大并且綜合效益好，能增強我國的自主創新和可持續發展能力，更深入地參與國際競爭。發展戰略新興產業目前面臨知識科技創新、組織管理創新、體制政策創新三大重要創新任務。我國十分重視戰略新興產業，2010年10月18日頒布了《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，準備用20年左右時間，使節能環保能源產業、新一代電子信息技術、高端裝備制造業等七大戰略性新興產業的創新能力和發展水平達到世界領先；在《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》中提出了七大戰略性新興產業的發展方向和任務，以重大技術突破和重大發展需求為基礎，將知識技術密集型、引領作用強、發展潛力好和綜合效益大的新興產業作為發展重點，建立戰略性新興產業重點領域產業聯盟，大力發展可再生新能源、生物技術、智慧物聯網、云計算、普適人機交互等新技術，并且注重智力資源的開發、新能源和互聯網的應用，將創新放在關鍵的位置。
(3)為新工業革命創造環境條件
新工業革命創造環境條件包括至關重要的制度改革、政策環境和商業模式等，新工業革命帶來的不是個別政策的微量調整，而是系統化大規模變革問題。首先建立創新激勵機制和知識產權保護，集聚大量的高端創新人才，將技術和管理、軟科學和硬科學結合在一起協同創新，增強市場化導向和創新激勵機制；其次加強政策引導企業技術創新及技術改造，鼓勵企業和科研院所建立各種模式的創新聯盟，促進產業集聚和資源整合；最后通過法律強制、財政資金支持、稅收優惠等措施引導和支持企業突破核心關鍵技術，支持新技術新產品的推廣應用。與新的制造技術相適應的企業管理方式和社會制度基礎決定了其在制造業領域應用的廣度和深度，同時也在一定程度上決定了AMT能在多大程度上轉化為制造業的產業競爭力。
(4)培育知識創新能力與人力資本
