介绍了2019年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科（工程科学二处）科学基金项目的申请、评审和资助情况及科学基金项目的进展与结题情况；阐述了学科在科学基金改革、学术交流与合作、人才教育培训、团队建设等方面的具体举措以及学科2021—2035年中长期发展规划及“十四五”发展规划战略研究工作。
2019年，国家自然科学基金委员会（以下简称“基金委”）工程与材料科学部机械设计与制造学科（以下简称“学科”）认真贯彻基金委新时代科学基金“明确资助导向、完善评审机制、优化学科布局”三大改革任务，积极落实中央重大决策部署，注重培育重大科研成果，顺利完成了各项工作。现对学科本年度国家自然科学基金评审与资助、项目进展与结题审核、科学基金改革相关工作、中长期发展规划及“十四五”发展规划战略研究工作，和相关管理工作进行总结回顾。
截至2019年12月31日，学科共接收各类项目申请7061项，与2018年相比申请量继续保持稳中有升的态势。依规定程序，经过严格评审，学科共资助各类项目1282项，资助总直接费用73043万元，详细情况详见表1。
学科2019年度共接收面上项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目（以下简称“三类项目”）申请6649项，占学科所有申请项目的94.17%，同比增长9.45%。经初审，“三类项目”不予受理83项。经会评专家投票，资助“三类项目”共计1216项（详见表1），其中面上项目直接费用平均资助强度60.05万元/项、青年科学基金项目直接费用平均资助强度25.01万元/项、地区科学基金项目直接费用平均资助强度40.08万元/项。
面上项目和青年科学基金项目申请数量前10名的依托单位申请情况如图1所示；地区科学基金项目申请量排名前5的单位分别是兰州理工大学（35项）、昆明理工大学（34项）、南昌航空大学（31项）、贵州大学（28项）、内蒙古工业大学（23项）。
图1 2019年度面上项目和青年科学基金项目申请量前10名的依托单位申请情况
“三类项目”各二级代码对应领域的申请与资助情况如图2所示。与2018年相比，各领域的申请量都有所增长，其中，零件加工制造（E0509）申请数量增幅最大，为19.30%。领域的资助率与2018年相比，机构学与机器人（E0501）、微/纳机械系统（E0512）和传动机械学（E0502）分别上升2.37、2.02和0.57个百分点，除此之外，其他领域资助率均会降低，其中机械仿生学（E0507）领域降幅最大，下降了3.58个百分点。
“航天先进制造技术探讨研究”联合基金（以下简称“航天先进制造联合基金”）自2015年实施以来，共受理156个依托单位（185个合作单位）的549项申请。经严格评审，共批准44个依托单位（70个合作单位）的98项申请，包括集成项目6项、重点支持项目61项、培育项目31项。获批项目中，航天系统牵头项目23项，涉及单位14个，包括集成项目5项、重点支持项目12项和培育项目6项；航天系统参与项目59项，包括集成项目1项、重点支持项目46项和培育项目12项。
本年度“航天先进制造联合基金”接收了22个依托单位的申请25项，其中，集成项目5项、重点支持项目20项。经函评和会评并报请联合基金管理委员会批准，“航天先进制造联合基金”资助直接费用4200万元，其中，资助集成项目3项，资助强度800万元/项；重点支持项目8项，资助强度225万元/项。
近五年申请与批准项目所涉及的科研单位分布情况如图3所示，单位属性分为航天科技集团单位、工信部高校、其他高校、中科院研究所、其他等5类。在所有申请项目（2015—2019）中，其他高校+中科院研究所作为依托单位的申请占比53.92%，作为合作单位的申请占比26.65%，如图3a、图3b所示。在所有的获批项目（2015—2019）中，其他高校+中科院研究所作为依托单位的项目数占比48.11%，其中获批集成项目占比16.67%，重点支持项目占比46.38%，获批培育项目占比58.06%，作为合作单位的项目数占比24.8%，如图3c、图3d所示。
由此可见，联合基金达到了设立之初“吸引和调动社会科技资源开展以航天先进制造技术发展为背景的相关领域基础研究工作，提高中国航天制造业自主创造新兴事物的能力”的目的。
本年度“共融机器人基础理论与关键技术探讨研究”重大研究计划包括重点支持项目和集成项目两种类型，21个依托单位共申请项目30项，其中重点支持项目26项、集成项目4项。经过评审，最终资助重点支持项目4项，资助率15.38%，平均资助强度275万元/项；集成项目3项，资助率75%，平均资助强度1300万元/项。
2019年学科共接收2014—2017年度批准的各类项目进展报告2948份，2013—2015年度批准的各类项目结题报告1047份。学科对项目年度进展和结题项目成果进行了认真审核，客观评估项目的研究质量和完成度。学科遴选了结题较好的“三类项目”共200项，于2019年10月9—11日在沈阳举办的第18届国际制造会议（IMCC 2019）上进行了成果展示，并推荐其中的51项在会上做了优秀项目结题报告；评选出10项国家自然科学基金优秀结题项目（6项面上项目、4项青年科学基金项目），详见表2（按项目类别和批准号排序）。
今年，学科将继续遴选2019年度结题较好的“三类项目”在 第十四届设计与制造前沿国际会议（ICFDM2020） 上进行学术交流并评优，会议将于2020年8月19—21日在西安召开，由西安交通大学主办、西北工业大学协办，欢迎关注并参会。
2019年根据“明确基于科学问题属性的资助导向”这一改革任务，申请人在申报项目时都选填了科学问题属性的选项。
A.“鼓励探索，突出原创”是指科学问题源于科研人员的灵感和新思想，且具有鲜明的首创性特征，旨在通过自由探索产出从无到有的原创性成果。
B.“聚焦前沿，独辟蹊径”是指科学问题源于世界科学技术前沿的热点、难点和新兴领域，且具有鲜明的引领性或开创性特征，旨在通过独辟蹊径取得开拓性成果，引领或拓展科学前沿。
C.“需求牵引，突破瓶颈”是指科学问题源于国家重大需求和经济主战场，且具有鲜明的需求导向、问题导向和目标导向特征，旨在通过解决技术瓶颈背后的核心科学问题，促使基础研究成果走向应用。
D.“共性导向，交叉融通”是指科学问题源于多学科领域交叉的共性难题，具有鲜明的学科交叉特征，旨在通过交叉研究产出重大科学突破，促进分科知识融通发展为完整的知识体系。
对学科“三类项目”的申请与资助情况做统计分析发现，C类项目最多，受理占比超过60%；B类项目的资助率最高，达到22.37%；而A类项目和D类项目的申请量（均为10%左右）和资助率均较低（均低于15%）。由于2019年本学科非分类评审试点学科，以上数据仅作参考。
总体说来，通过2019年申请与评审工作情况能够准确的看出，科学基金分类申请有助于申请人厘清思路，按科学问题属性撰写申请书，突出项目特色，推动创新性项目的产生；有助于评审专家着力考察与申请书对应科学问题属性的内容，发现创新性较强或对国计民生有重要价值的项目；有助于破除千篇一律，实现百花齐放，推动科学前沿和原创性项目的立项，提高科学基金反映和支撑国家重大战略的速度和效率。
优化学科布局是新时代科学基金深化改革的重要任务之一，对于提升科学基金管理上的水准和推动科技发展具备极其重大而深远的意义。为充分遵循知识体系内在逻辑和结构、知识层次与应用领域相统一，促进科学前沿发展和满足国家需求相统一，体现前沿新方向和学科发展空间，促进学科交叉融合，在工程与材料科学部的统一部署下，以科学基金申请代码调整为契入点，经过多次研讨和广泛征求科技界意见，对学科代码进行了调整。具体调整如下：
（2）E0501代码名称调整为“机器人与机构学”，新增“新形态机构”、“连续体与软体机器人”等研究方向。
（3）E0502代码名称调整为“传动与驱动”，重点支持基础零部件的研究。将“复合传动”中车辆相关研究方向移至E12。
（4）E0507代码名称调整为“机械仿生学与生物制造”，保留原“机械仿生学”的内容，将“人-机-环境工程学”中车辆相关研究方向移至E12，新增“生物制造原理”、“生物机械及体外生命系统模块设计与制造”等研究方向。
（5）E0508代码名称调整为“成形制造”，去掉了原代码名称中“零件”的范围限定，以涵盖结构、部件的成形制造。
（6）E0509代码名称调整为“加工制造”，去掉了原代码名称中“零件”的范围限定，以涵盖结构、部件的加工制造。
（7）E0510代码名称调整为“制造系统与智能化”，将原代码名称中“自动化”的表述改为“智能化”，体现制造系统智能化发展的新趋势。新增“智能化装配与检测装备”、“数字孪生车间与智能工厂”、“大数据驱动的人机一体化智能系统”等研究方向。
（8）E0512代码名称调整为“微纳机械系统”，将原代码名称中“微/纳”的表述改为“微纳”，新增“柔性（混合）电子设计及制造”、“量子效应微纳传感器设计及制造”等研究方向。
为推动学科申请代码调整工作的顺利进行，评审专家需重视学科布局及学科代码调整情况，了解所有的领域的相关说明及资助范围，准确选择恰当的二级申请代码及相应的研究方向和关键词，及时对评审系统中专家信息进行维护。
申请人在填写申请书时需仔细阅读《2020年度国家自然科学基金项目指南》（以下简称“《2020年度指南》”）中相关说明及资助范围，准确选择二级申请代码和二级申请代码下的研究方向，不能仅选一级申请代码。
进一步加强作风和学风建设，营造风清气正的科研生态。《2020年度指南》中明确规定：申请人及主要参与者在填写论文、专利和奖励等研究成果时，应当严格按照申请书撰写提纲的要求，规范列出研究成果的所有作者（发明人或完成人等）署名，准确标注，不得篡改作者（发明人或完成人等）顺序，不得隐瞒共同第一作者或通信作者信息，不得虚假标注第一作者或通信作者。
提请申请人务必认真按照指南及申请书要求，实事求是，规范填写，学科将按照科研诚信要求对申请项目填报信息进行严格审查。
为了督促与鼓励项目负责人认真做好在研项目，严格过程管理和结题管理，提高科学基金项目的执行效果，学科一直执行项目评审与项目结题绩效挂钩，对上一个结题项目完成优秀和执行不力的项目分别列出清单，随同上会项目一起请专家酌情优先或从严把握。《2020年度指南》中明白准确地提出以下两点：
①建议项目负责人认真做好在研项目。如申请人近两年已经获得国家自然科学基金资助，本学科将对其提出的新申请予以从严把握。
②本学科坚持对结题项目进行绩效评估。对高质量结题项目负责人提出的新申请，将在同等条件下予以优先资助；对执行不力的结题项目负责人提出的新申请，将予以从严把握。
不断优化评审数据库，学科每年都将同行评议专家评审的情况在ISIS库中做标识。2019年评审结束后，从参与“三类项目”评审的近2000名专家中，遴选了2%左右评审认真负责的专家致以感谢信。2020年，学科在评审中将逐步加强对评审专家的正面引导和正向激励，探索评审专家对资助决策的贡献和对申请人贡献的测度方法并进行累积奖励的方式，进一步提升评审质量。
①合肥工业大学訾斌在智能柔性驱动机器人理论、技术与装备领域开展了系统性研究，针对功能多元化和轻型化设计需求，提出了面向多任务并发驱动的耦合设计与集成优化方法；针对大范围、高精度空间定位技术难题，提出了大跨度刚柔耦合定位与动态跟踪操控方法；发展与完善了智能路径规划与动态稳定性监控理论和方法，实现了复杂环境下安全稳定可靠运行。
②北京航空航天大学韩邦成针对高分辨率对地观测卫星姿态控制精度低的国际难题，提出了高频结构模态振动的磁轴承鲁棒稳定控制和高速扁平磁轴承转子的不平衡振动抑制方法，成功研制了低功耗磁轴承，已应用于国内首台磁悬浮飞轮型号和国际上角动量最大的磁悬浮控制力矩陀螺，提高了卫星平台姿控精度。
③清华大学张晨辉长期开展机械润滑的基础与应用研究，揭示了液体超滑机理，实现了摩擦系数0.001量级的液体超滑，承载压力较其他液体超滑体系提高一个数量级，进一步制备了超滑碳膜以及二维MoS2、合成酯等多种减摩抗磨添加剂，应用于切削液和润滑油并实现了产业化推广。
④南京航空航天大学李迎光从事复杂结构件数字化制造研究，提出了加工动态特征概念和建模方法，以及加工动态特征驱动的自动工艺决策方法，发明了工艺流程中自适应释放、监测并消除工件变形的新装置和新工艺，已成功应用于17个飞机型号1132项结构件的研制生产。
⑤吉林大学赵宏伟在材料微观力学性能原位测试原理与技术探讨研究领域，提出了寄生惯性式等多种压电仿生驱动原理和12种精度校准理论，突破了大载荷复合加载下微小仪器高精度解耦测量的瓶颈，发展了单载荷、复合载荷与多场耦合原位测试新技术，得到了推广应用。
⑥华中科技大学黄永安开展了柔性微纳结构跨尺度制造前沿研究，提出了自相似分形结构设计原理，设计并制造出国际最强拉伸性压电器件；提出了高分辨率电流体喷印新原理，分辨率提高2个量级；开发了柔性顶针/激光剥离装备，实现了最薄50μm商业芯片和2μm柔性器件的可靠剥离。
南京航空航天大学袁慎芳教授团队获得创新研究群体项目资助（项目名称：飞行器整体结构的制造与监测）。该群体依托机械制造及其自动化、航空宇航制造工程国家重点学科、机械结构力学及控制国家重点实验室，围绕先进飞行器结构“部件整体化、结构轻量化、维护智能化”的重大需求，在整体结构制造和监测方向上开展长期研究。群体将面向新一代具有挑战意义的各类先进飞行器发展的挑战，开展整体结构的脉动态多能量场耦合制造理论、基于个性特征及智能监测的整体结构制造理论、制造服役一体化多参量智能监测等新方向的研究，服务国家战略需求，提升国际影响。
“世界机器人大赛─共融机器人挑战赛”是“共融机器人基础理论与关键技术探讨研究”重大研究计划的展示平台，以“人-机-环境”共融为主题，旨在搭建交流、竞技、优秀科研成果展示的创新平台，促进共融机器人基础理论及关键技术的研究，为我国机器人技术和产业提供创新人才与科学支撑。
比赛分两个阶段：第一阶段比赛于2019年5月11—12日在北京举行，开展了共融机器人青年创意组的比赛，共有来自全国的25支参赛队近100名队员参赛；第二阶段比赛于8月20—25日在“2019世界机器人大会”现场同期举行，比赛分为双臂协作机器人组与康复机器人组，吸引了包括北京大学、上海交通大学、浙江大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学、大连理工大学等二十余所国内顶尖高校、科研机构以及企业的百余位参赛选手共同参与。通过双臂协作机器人完成抓取摆放、协同装配、协同搭建、协同搬运和残障人士穿戴康复设备完成爬楼梯、跨越障碍、晾挂衣物等任务，呈现多项以共融为特征的创新成果，社会影响广泛。
2020年第一阶段比赛将与重大研究计划年度交流会议同期举行。为配合新冠病毒感染肺炎疫情防控工作，2020年第一阶段比赛赛期推迟，具体举办时间及相关工作安排请关注 “共融机器人的基础理论与关键技术探讨研究”重大研究计划网站 或微信公众号“共融机器人”。
近年来，多种重大传染性疫情在世界各地频发。疫情防控的关键是阻断或最大限度减少病原体在人际间传播，其中诊疗和护理是重点环节，非接触性无人作业是发展趋势，灵巧、智能化机器人的应用是有效手段。面向上述重大需求并围绕“共融机器人基础理论与关键技术探讨研究”重大研究计划科学目标，学科近期对本计划2020年度指南作出了相应补充，详见 基金委网站。
2019年10月18日，由基金委工程与材料科学部主办、中国科学院金属研究所承办的“高端轴承制造基础科学与关键技术问题研讨会”在沈阳召开。会议邀请了来自国内43个与轴承制造相关企业、高校和研究机构的80余位专家学者参加了研讨。
高端轴承是航空发动机、高档数字控制机床、盾构机等设备的核心基础件。目前我国的高端轴承基本依赖国外进口，因此高端轴承的自主制造成为中国急需解决的关键核心问题。为满足我国对高端轴承的迫切需求，本次会议以材料科学和机械制造科学的交叉为导向，深入探讨高端轴承制造中遇到的科学与工程问题，剖析研究现状和发展的新趋势，总结凝练急需解决的基础科学问题，讨论重点资助方向及相应的跨学科资助模式，最终形成了2020年度在“高端轴承制造关键共性技术基础科学问题”研究领域设立重点项目群的建议。具体参见《2020年度指南》。
2019年11月18—19日，基金委第248期双清论坛“复合材料构件制造关键基础科学问题”在北京召开。论坛由基金委工程与材料科学部、数学物理科学部和政策局联合主办，大连理工大学承办。论坛执行主席由杜善义院士、侯晓院士和贾振元院士共同担任。自然科学基金委党组成员、副主任陆建华院士出席论坛并致辞，来自机械、材料、力学等多个学科领域的高校、航天航空行业代表40余人参加了此次论坛。
复合材料构件的高性能、高效率、一致性制造对提升我国装备性能和制造技术水平以及维护国家安全具备极其重大战略意义。论坛围绕“面向构件设计性能的复合材料构件形性协同成形原理”“多材料体系下复合材料构件高质高效加工理论” “复合材料制造缺陷的快速精准检测原理”“复合材料构件使役性能的准确评估与分析方法”和“高性能、多功能的新型复合材料增材制造与应用”5个议题，安排了6个主题报告和28个专题报告。参加会议的专家对议题进行了深入研讨，梳理了复材构件制造基础与工程应用的现状、发展的新趋势及面临的挑战，凝练了亟需关注和解决的关键基础科学问题。
与会专家一致认为，超前部署复合材料构件成形、加工、缺陷检验测试与性能评估等方面的基础研究，加强技术自主创新及装备研发，对解决我国复材构件制造瓶颈问题意义重大。
2021—2035年是奠定世界科学技术强国基础的关键阶段，也是持续深化科学基金改革，建设和发展新时代科学基金体系的重要阶段。科学谋划2021—2035年中长期及“十四五”科学基金发展目标，对建成和发展理念先进、制度规范、公正高效的新时代科学基金体系，提升我国原始创造新兴事物的能力，服务创新驱动发展，支撑实现“两个一百年”奋斗目标和建设世界科学技术强国具有十分重要的意义。
根据全委统一部署，学科组织召开了近二十次发展的策略总体布局及分领域研讨会并进行了广泛调研，总结了上次规划在学科近十年发展中所起的作用和成效，明确了新的国际形势下学科发展的新趋势与挑战，形成了规划文本初稿。下一步要在广泛吸收科技界、产业界、行业部门各方面意见的基础上，紧密结合科学基金深化改革工作，加强与国家重大需求相结合，凝练并确定中长期优先发展领域，提出以5年为周期的阶段性发展路径。
2020年，学科将继续聚焦“明确资助导向、完善评审机制、优化学科布局”三大改革任务，以构建理念先进、制度规范、公正高效的新时代科学基金治理体系为目标，全面落实基金委党组深化科学基金改革的决策部署和学部的工作要求，做好与国家科技发展的策略部署紧密衔接的中长期发展规划及“十四五”发展规划战略研究工作；面向国家重大需求和“卡脖子”关键技术问题，在航天先进制造、共融机器人、复合材料制造及装备、核心基础件制造等领域进行布局，逐渐增强科学基金满足国家重大需求和应急管理（包括疫情防控）“科学化、专业化、智能化、精细化”的能力，着力培育重大原创成果；加强学风建设，坚持凭能力、实绩、贡献开展项目评审和人才评价，引导树立正确学风和科学价值观。
致谢2019年度学科工作得到了杨志勃、姚建勇、黄志权、余丙军、刘晶等兼聘老师的全力支持和帮助，特此致谢。
近十年基金委年度工作综述，详见本公众号“微服务”——“基金委年度综述”菜单。
