中国至2050年

先进制造科技发展路线图

中国科学院先进制造领域战略研究组

前    言

制造业是国民经济的产业主体，涵盖众多行业。我国已是一个制造大国，为了使我国成为制造强国，探讨先进制造技术的发展是必要的。为此，中国科学院组织了院内专家对若干科技领域发展进行研究的同时，开展了先进制造技术发展路线图的研究。

与传统制造技术相比，先进制造技术有着更广泛的内涵。人们对先进制造技术的发展方向进行着不断的讨论。基本认为先进制造技术将向全球化、信息化、智能化、绿色化并与多学科融合的方向发展。我们仅在智能制造和绿色制造两主要发展方向上，进行了探讨，形成了本报告。王xx、于海斌、王飞跃、朱云龙、张文生、宋宏、曾鹏、库涛、夏粉、熊刚、杨彦武和于东参加了基于泛在感知的智能制造的撰写。张懿、李会泉、郑诗礼、陈洪章、张香平、杨超、曹宏斌、彭小伟参加了环境友好的绿色制造的撰写。马廷灿为课题的研究提供了大量资料。由王xx、朱云龙和宋宏统稿。

本书在编写过程中得到了中国科学院规划战略局潘教峰局长和张凤处长的大力支持，得到中国科学院沈阳自动化研究所武学民研究员的帮助，在此表示感谢。

由于课题组成员组成及水平的局限，不妥之处在所难免，恳请读者海涵。

2009年8月      

先进制造科技发展路线图（摘要）

制造业是国民经济的物质基础和产业主体，在国民经济中占有重要地位。我国是一个制造大国，但还不是一个制造强国，发展先进制造技术，对我国国民经济的发展意义尤其重大。制造业包括31个行业，其产值是工业总产值的主要成分。而先进制造技术与传统制造技术相比内涵更广泛，不仅仅局限于制造工艺，同时覆盖了市场分析、产品设计、加工、装配、销售、维修、服务，以及回收再生的全过程。先进制造技术是一个重要而内容宽泛的研究领域。我国对先进制造技术的发展非常重视，对比如重大装备的研究与开发等开展了广泛的研究与深入的部署。

人们对先进制造技术的发展方向进行着不断的讨论。基本认为先进制造技术将向全球化、信息化、智能化、绿色化并与多学科融合的方向发展。“纵观先进制造技术的演进趋势，‘绿色’和‘智能’将成为主要发展方向”。

本报告仅在基于泛在信息的智能制造和环境友好的绿色制造，这两个超越行业长远发展的重大方向上进行了研究。随着工业无线网络、传感器网络、无线射频识别、微电子机械系统等技术的成熟，人们由现在对制造设备与制造过程的“了解不足”，向三维空间加时间的多维度、透明化泛在感知发展；促成了以泛在信息技术为主要驱动力的新一代基于泛在感知的信息化制造和自动化技术——“泛在信息制造”时代的到来，这也成为新一代先进制造技术发展的核心驱动力。可以预见，新一代的泛在信息制造系统将大幅度提高传统制造模式下的制造效率和产品质量，重构企业组织与业务流程，创新企业运作模式，极大地降低产品成本和资源消耗，为用户提供更加透明化和个性化的服务，并将最终成为人机和谐的基于泛在信息的智能制造的发展方向。

未来五年，随着工业无线网、传感器网、新传感器、RIFID等的应用，将形成泛在信息制造的雏形和典型应用。未来十年，将构成包括感知与利用手段、海量信息处理、控制管理手段和相应标准在内的泛在感知的工业控制体系。这对制造业各个领域将产生不可估量的影响，并将最终实现制造系统由人机和谐向以机器为主体的自主运行的智能制造时代的过渡。

绿色制造是通过革新传统制造技术、设计理念和生产方式，实现资源能源的高效清洁利用和环境影响的最小化，覆盖产品的设计一制造一使用一回收再利用的整个生命周期。

绿色过程是以资源环境为导向，运用物质转化的原子经济性概念和自然生态的物种共生、物质再生循环与生态整合原理，结合系统工程和{zy}化方法设计的物质高效分层多级利用，充分发挥资源潜力，实现源头减废的大工艺系统。它包含了从微观尺度上资源高效清洁转化的原子经济性反应与分离过程的绿色设计与过程强化，综观尺度的过程耦合与调控，物质流程一能量流程一信息流程的优化集成与环境导向的多目标优化，到生态产业群大系统水平上的系统集成，以实现总体{zy}化，为制造业可持续发展提供支撑。

面向大规模矿产、油气、生物质资源转化利用的过程制造业绿色化技术升级，要在物质转化的绿色过程与工程学方面取得创新突破，在过程制造业的新原料、新资源替代技术和生物质加工炼制工程方向取得创新突破。至2030年，在新反应介质替代技术、高效催化技术、过程强化与先进反应分离设备、资源循环与环境核心技术等重点方向建立大幅度提高资源利用率、降低能耗、削减废弃物排放的绿色过程工程技术。离散制造业的产品绿色设计和全生命周期评价体系广泛应用，无废料机械加工技术和机电、汽车产品回收再造技术得到普及。至2030年，制造过程可节能50％，原料损失率减少50％，二次资源循环利用率达70％，基本控制化学环境风险。至2()50年，过程制造业加工的原料损失率可再减少90％，，化学转化原子经济性和选择性应接近100％，实现废弃物零排放，xxxx化学环境风险，形成动脉静脉一体化的生产系统和低碳经济新模式的先进技术体系，完成过程制造业的绿色化，我国将进入世界先进国家行列。