機械工程類國家重點實驗室運行管理及發展思考

宋建麗 喬亞麗 王國彪

1.北京信息科技大學儀器科學與光電工程學院，北京，1001922.國家自然科學基金委員會工程與材料科學部，北京，100085

機械工程類國家重點實驗室運行管理及發展思考

宋建麗1喬亞麗1王國彪2

1.北京信息科技大學儀器科學與光電工程學院，北京，1001922.國家自然科學基金委員會工程與材料科學部，北京，100085

機械工程類國家重點實驗室立足學科前沿，服務國家重大需求，努力提升創新能力和研究水平，研究成果顯著。經過30年的建設與發展，機械工程類國家重點實驗室凝聚和培養了大批高水平科技人才，已成為開展高層次學術交流與合作的重要基地。圍繞機械工程類國家重點實驗室的定位與研究方向、隊伍建設和人才培養、學術交流與國際合作、開放共享及制度建設等方面，結合2013年評估情況和實例，對機械工程類國家重點實驗室運行管理中存在的問題進行了分析，并對其未來發展提出了建議。

國家重點實驗室; 機械工程; 運行管理; 發展戰略

0 引言

經過30年的建設與發展，16個機械工程類國家重點實驗室定位清楚、方向明確、特色突出，承擔了大量的科研任務，開展了平臺建設、人才隊伍建設、制度建設等一系列卓有成效的工作，積極進行國際交流與合作，取得了豐碩的研究成果，為服務國民經濟建設、提高我國科技競爭水平、培養杰出人才等作出了貢獻，國際影響力日益提高。在探索機械工程領域科學前沿、解決國家重大需求、促進重大科研成果產出與相關行業發展等方面具有不可替代的重要作用，有力地支撐了國家創新體系建設[1]。

1 研究水平與社會影響

1.1實驗室的定位、研究方向及特色

機械工程類國家重點實驗室面向國家重大需求，瞄準機械工程學科發展前沿，圍繞航空航天、汽車、軌道交通、高端裝備、信息產業等領域的國家戰略目標，開展了大量創新性基礎研究和應用基礎研究，取得了一大批高水平的研究成果。總體看來，各實驗室特色鮮明，定位準確，保持了相對穩定的研究方向，且主要研究方向發展良好。如摩擦學國家重點實驗室不斷開辟摩擦學研究新領域，在摩擦學基礎理論和關鍵技術研究上成果顯著，成為在國際摩擦學領域具有重大影響力的知名實驗室之一。牽引動力國家重點實驗室在我國高鐵、城市軌道交通、重載、貨運等方面發揮了不可替代的作用，是我國軌道交通基礎和應用基礎研究的重要基地。機械制造系統工程國家重點實驗室將現代信息技術、管理科學、能源動力、生物技術、生命科學、新材料等與制造技術進行深度交叉融合，為我國先進制造技術、高端裝備設計與制造等領域的發展作出了重要貢獻。流體動力與機電系統國家重點實驗室立足流體動力基礎及應用基礎研究，解決流體動力與機電系統中的基礎理論和關鍵技術問題，支撐國家經濟、社會發展和國防建設。該實驗室研發的“盾構裝備自主設計制造關鍵技術及其產業化”項目獲2012年國家科學技術進步一等獎。先進焊接與連接國家重點實驗室在國防和航天領域特色鮮明、優勢明顯，是我國焊接與連接制造領域進行高水平國際合作、創新研究和人才培養的重要基地。16個機械工程類國家重點實驗室的定位和研究特色及研究方向如表1所示。

表1 機械工程類國家重點實驗室定位、研究特色和研究方向(2016)Tab.1 Orientations, research characteristics and directions of the state key laboratories in mechanical engineering (2016)

續表

1.2代表性研究成果水平、國際影響與社會貢獻

機械工程類國家重點實驗室是面向機械工程學科前沿進行基礎研究和應用基礎研究的國家隊，在解決國家經濟建設、社會發展和國家安全的重大科技問題中體現出創新思想和方法，實現關鍵技術創新，取得了一批擁有自主知識產權的研究成果，已成為承擔國家重大科學與工程任務的主力軍。2008—2012年評估期內各實驗室科研能力都有了明顯提高，科研總經費大幅增長，實到科研經費544 394.4萬元；承擔國家重大科研任務的能力明顯增強，其中，國家級任務經費381 517.3萬元，占總經費的70.08%，國家計劃項目和面向國家重大需求的項目在各實驗室中都占有60%以上的比例[2-3]，機械工程領域16個國家重點實驗室5年共承擔國家科技重大專項課題198項，國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目課題135項。國家級成果獎的數量和等級同比都有了較大提高，共獲國家級科技獎勵61項，其中包括國家技術發明一等獎1項、科技進步一等獎1項。專著、高水平論文數量穩步上升，國家發明專利授權數量大幅增加，共授權國家發明專利2286項，發表SCI論文5713篇。

以數字制造裝備與技術國家重點實驗室為例，實驗室面向運載、能源、信息等領域高端制造裝備的國家重大需求和國際學術前沿，立足于數字制造的基礎理論和關鍵技術，在超精密運動機構的振動控制、重載多軸數控裝備技術、復雜曲面數字化制造理論、大批量混流制造系統運行優化理論等方面開展的研究工作，對學科發展與相關行業技術進步起到了引領作用，并產生了重要的國際影響。如在數字制造裝備基礎理論和關鍵技術方向，解決了航空葉輪葉片高效加工、高速高精無損檢測裝備等技術難題，取得了一系列標志性的研究成果，受到國際同行的高度評價和跟蹤研究，并獲得工程應用，支撐了國家重大需求。2008—2012年評估期內承擔國家級科研任務161項，到款科研經費22 143萬元，其中國家級科研任務經費占總經費的95.04%。獲國家級科技獎勵5項、省部級一等獎12項，發表SCI論文308篇，獲授權發明專利125項。

2 團隊建設與人才培養

機械工程類國家重點實驗室重視隊伍建設，積極采取各種有效措施營造良好的學術氛圍，吸引和培養了一大批學術思想活躍的優秀學術帶頭人，形成了一批由院士領軍、國家杰出青年基金項目獲得者(以下簡稱“杰青”)、海外高層次人才引進計劃(簡稱“千人計劃”)專家、教育部長江學者獎勵計劃學者(簡稱“長江學者”)領銜，具有重要影響力的研究團隊，已成為凝聚和培養我國機械工程領域高水平人才的重要基地。實驗室主任年富力強，至2012年底，各實驗室主任平均年齡小于52歲，55歲以下的占87.50%，具有較強的組織管理能力和凝聚力，學術思想活躍，研究成果顯著。隊伍結構基本合理、穩定，并在長期合作基礎上圍繞主要研究方向形成若干活躍的創新團隊。實驗室人員在國際和國家級學術組織、學術期刊中擔任重要職務，在國家科技計劃擔任咨詢專家。各個實驗室制定了引進和培養優秀青年人才的政策措施，聚集和穩定了一批優秀青年人才。2008—2012年評估期內，兩院院士、國家自然科學基金委員會(National Natural Science Foundation of China,NSFC)創新研究群體、創新團隊、國家特聘專家、千人計劃專家等都比上期有了較大增加。16個實驗室共有固定人員1020人、流動人員1093人。其中，兩院院士28人(新增5人)，千人計劃專家及國家特聘專家35人、NSFC創新研究群體7個，杰青 63人(新增27人)，長江學者特聘教授56人(新增29人)，培養全國百篇優秀博士論文獲得者15人，五年內共培養博士生2202人、碩士生8554人。

截至2016年，16個機械工程類國家重點實驗室共有9個NSFC創新研究群體，占NSFC機械工程學科創新研究群體總數量的90.00%；擁有杰青73名，占NSFC機械工程學科杰青總數量的89.02%。

3 學術交流與合作

通過與國內外著名研究機構合作、發起和主辦高水平的重要國際學術會議、有關研究人員在國際學術機構和期刊任職等方式，機械工程類國家重點實驗室已成為學術交流與合作的重要基地，提升了實驗室在國內外學術界的知名度和影響力。利用駐外研究院和協同創新中心等的橋梁和輻射作用，以及與企業合作，實現了行業/區域服務并舉，成為產業技術支撐基地，為國家創新驅動作出了貢獻。同時，在專項經費的支持下，不斷促進和加強實驗室對外開放力度。如通過設立開放課題等方式，與國內外優秀科學家開展協同創新。2008—2012年，機械工程類國家重點實驗室共承辦各種國際會議104次，設置開放課題860項，獲得支持經費6295.3萬元。

以摩擦學國家重點實驗室為例，實驗室高度重視與國內外學術界、產業界開展實質性的高水平學術交流和合作，以保持實驗室學術水平的國際先進性。實驗室有35位固定人員在國際、國內學術組織中任職或擔任國際、國內學術刊物的編委。多次組織國際及全國性重要學術會議，并將主辦2017年在北京召開的第6屆世界摩擦學大會(WTC’2017)。2008—2012年，共有37人次在重要國際學術會議上作大會報告和特邀報告。為進一步提升中國的摩擦學研究在世界范圍的輻射力和影響力，實驗室與清華大學出版社、Springer出版社合作創辦了英文國際期刊《Friction》，并于2013年正式出版發行。實驗室積極開展高層次的國際科技合作，建立了國際聯合實驗室。承擔了32項與跨國公司及國內重點企業間的合作研究項目，將實驗室的研究成果轉化為直接的和潛在的生產力，同時也提升了實驗室在國際、國內產業界的地位和作用。

汽車安全與節能國家重點實驗室牽頭承擔政府間重大國際科技前沿聯合研究計劃，2010年底以來，牽頭中美清潔汽車聯盟,與美國國家實驗室和世界一流大學聯合開展清潔汽車前沿基礎研究，研究內容覆蓋該實驗室所有研究方向,在政府主導的“中美清潔能源合作研究”重大國際合作中，發揮了不可替代的重要作用。2010年成功創辦《汽車安全與節能學報》，在行業內的影響日益擴大。

開放課題是實驗室面向國內外同行、帶動學科領域共同發展的一個重要窗口，機械工程類國家重點實驗室長期以來堅持以規范的程序和服務的態度開展開放課題的征集、評審和管理工作。通過開放課題的設立和運行，推動了國內外相關研究人員與實驗室研究工作的結合。如2008—2012年間，機器人技術與系統國家重點實驗室共批準開放課題76項，資助經費總額達到601萬元。開放課題研究范圍涉及實驗室主要研究方向，也涉及新興和特色方向，成為實驗室科學研究的重要補充。實驗室制定了嚴格的開放課題申請、審批、立項和結題制度，并通過中期檢查、結題等環節強化對開放課題的管理，建立了優秀項目滾動支持的獎勵機制。目前，開放課題執行情況良好，取得了一批優秀的研究成果。

4 平臺建設與運行管理

4.1平臺建設和儀器設備共享

機械工程類國家重點實驗室非常重視實驗平臺和儀器設備的建設與共享，通過創造良好的工作條件，以高水平的研究環境吸引人才。在原有傳統優勢研究平臺的基礎上，優化配置，按照“整合、共享、完善、提高”的要求，實現建設與發展同步，滿足國家重大需求的實驗平臺建設有了重要進展。截至2012年，機械工程類16個國家重點實驗室面積累計達到193 906平方米，通過設立聯合實驗室及自主課題、開放課題等方式提高了實驗室先進儀器設備的使用率，實現了資源共享，促進了新興、交叉學科的形成和發展，對高層次科技人才的培養起到了積極的作用。

如機械傳動國家重點實驗室建設了跨學科(機械、車輛、材料、力學等多學科)基礎研究與技術創新平臺；摩擦學國家重點實驗室建設了高效、規范運行的公共實驗平臺，對內對外服務超1.5萬機時/年，多次獲北京市和清華大學對外開放成果獎。流體動力與機電系統國家重點實驗室建設了盾構、飛機、海洋裝備等一批有特色的公共實驗平臺，與20多家大型企業建立了聯合實驗室，行業地位和企業自主創新支撐作用明顯。機械系統與振動國家重點實驗室與大型龍頭企業(如通用汽車公司、上海飛機制造有限公司、中國第一重型機械集團公司等)成立聯合研發中心，成效顯著，建立了“振動沖擊噪聲研究”、“機構學與機器人型裝備研究”、“薄板成形與裝配質量控制研究”、“生機電系統研究”、“特種加工與數控系統”、“兩微米工程實驗平臺”等多個基礎研究與技術創新平臺，實驗室研究條件顯著改善。牽引動力國家重點實驗室構建了軌道交通裝備現代化發展的應用基礎研究平臺，建立的高速列車基礎研究實驗平臺、數字化仿真平臺和服役性能實驗平臺三大研究平臺對高速列車的發展起到非常重要的作用，有力地支撐了我國鐵路提速和高速鐵路的發展。數字制造裝備與技術國家重點實驗室建設了高端數控裝備、電子制造裝備、微納制造與測量等國際一流研究平臺，以支撐高水平研究工作。

4.2運行管理

各實驗室制定了相關的管理條例和規章制度，運行有序、高效,其中學術委員會發揮了重要指導作用[4]。以制度建設為保障，實驗室還非常注重學術氛圍、創新氛圍和人文氛圍的建設，努力營造寬松和諧的學術氛圍和發展環境。如汽車安全與節能國家重點實驗室，為活躍學術氛圍和促進多學科交流，自2009年5月開始,每兩周利用午餐時間舉行“學術沙龍”活動，且堅持不懈舉辦了8年，近200期。沙龍以汽車行業先進技術進步為主要內容，并逐步拓展到熱能、電機、數學、心理學等學術領域，沙龍報告專家有學術泰斗、知名汽車企業總裁、校企科研一線專家、杰出青年教師代表等。學術沙龍拓寬了實驗室研究人員的學術視野，加強了實驗室研究人員與國內外學者、多領域專家的交流，促進了多學科思想的交叉與融合，已成為該實驗室文化建設的重要品牌，提高了實驗室的凝聚力，促進青年優秀人才脫穎而出。

5 發展思考與建議

從2013年的評估和近幾年運行管理情況來看，機械工程類國家重點實驗室獲得了快速發展，研究成果顯著，但與國際先進水平相比，實驗室仍有以下不足：具有國際影響力的原創性基礎研究成果和對國內經濟社會發展相關領域具有引領和支撐作用的應用基礎研究成果偏少；與國外著名學術研究機構的高水平國際合作研究尚顯不足；不同研究方向和研究團隊間的有機融合與協作還不夠緊密；在國際上有影響力的中青年領軍人才偏少；實驗室運行管理方面的規章制度仍需進一步加強[2-3]。

5.1促進學科交叉，實現協同創新

近年來，面向社會需求，實驗室也都拓展了新的研究方向，開展了卓有成效的研究工作，取得一批有影響的研究成果，但具有國際影響力的重大原始性創新成果和具有引領作用的應用基礎研究成果仍偏少，因此，面向國際競爭，需進一步深化對重點實驗室的定位和內涵認識，瞄準世界科技前沿,面向國家重大需求和國民經濟主戰場，進一步凝煉和優化研究方向，促進不同研究方向及學科之間的深度交叉與有機融合。要注重頂層設計，進一步做好實驗室發展路線規劃，著力提升原始創新與自主創新能力。同時，要解決好學科發展前沿和國家重大需求間的平衡問題，平衡好成果創新性與實用性的關系，走產學研結合之路，實現科研成果轉化。開拓視野，將戰略高度、學術深度、應用廣度有機結合，加強實驗室之間、團隊之間的協同創新，產生具有重要國際影響的研究成果，提升我國機械工程領域的國際地位及基礎研究水平。

5.2優化隊伍結構，打造高水平研究團隊

科研隊伍是實驗室發展和實現科技創新的根本力量。機械工程類國家重點實驗室人員組成如圖1所示。從圖1中可以看出，固定人員由研究人員、技術人員和管理人員三部分組成。目前，重點實驗室的技術人員和管理人員比例偏低，整體素質和穩定性有待提高。因此，首先要重視國家重點實驗室的儀器設備研發隊伍、技術支撐隊伍和管理人才隊伍的建設，發揮其潛能，使國家重點實驗室成為吸引高水平技術人員的場所，并能夠保障高水平實驗技術人員的穩定性和積極性。

圖1 機械工程類國家重點實驗室人員比例及固定人員組成Fig.1 Staff ratio and composition of the fixed staff of the state key laboratories in mechanical engineering

其次，開拓人才培養與引進的渠道，培養與引進相關學科背景的高水平復合型人才和學科交叉型人才，尤其是高層次優秀青年人才。加大對實驗室已有人才的支持力度，加強后備力量建設。通過多種方式培養拔尖人才，拓展中青年研究人員的視野，打造有利于青年人致力于前沿基礎研究的環境和氛圍，如建立青年骨干人才資助計劃和青年教師深造支持機制、采取持續自主課題支持等，幫助青年人完善研究平臺建設，配置急需的科研隊伍，促進優秀拔尖青年人才脫穎而出。同時，要注重團隊建設，鼓勵和培育學科新人、新方向、新團隊，提升科研創新水平，造就在國際上有重要影響力的新一代學術帶頭人。進一步完善人才培養和激勵機制，如采取團隊考核制度，支持團隊共同承擔重大科研任務等，尋求新的突破點和創新點，并在自主課題設置、平臺建設以及人才引進等方面，積極引導團隊建設[5]。

5.3深化國際合作，加大開放力度和廣度

目前，16個機械工程類國家重點實驗室普遍缺少吸引國外學者來實驗室工作或短期研究的機制和條件，在一定程度上削弱了實驗室的國際影響力。未來，還需進一步與國外著名學術機構開展多層次、多方位、實質性的高水平學術交流與國際合作研究，提升機械工程類國家重點實驗室國際化水平和影響力；建立完善的訪問學者制度；進一步擴大開放課題的規模，增加支持力度，使開放基金優先用于資助實驗室的優勢、新興和前沿方向。進一步探索實驗室的開放運行機制和開放基金的管理模式，吸引國內外多領域優秀人才，特別是優秀青年學者來實驗室進行短期訪問交流與合作研究，并使其真正融入實驗室的科研方向，進一步促進開放基金的國際化、常態化和規范化，促進學科的長遠發展。

5.4規范日常管理，確保高效有序運行

機械工程類國家重點實驗室已建成了一批頗具特色的實驗平臺，在服務重大項目與重大工程的原理樣機研制與科學實驗研究方面成效顯著。建議進一步加強基礎性、共享型的公共實驗平臺和自制儀器設備建設與開發，提高設備的利用率和公共服務意識。進一步加強規范化管理，加強信息化建設和實驗室網站建設等，健全和完善運行機制。很多實驗室是由多個課題組組成的聯盟體，人員和設備相對分散，內部管理難度大，因此，需要處理好重點實驗室與依托單位、二級學院及相關研究所的關系，努力打破部門和單位所有、資源分散、封閉和壟斷的狀況，真正實現開放共享和效益發揮，提升實驗室開放、運行與服務水平。需平衡好儀器設備投入和研究前沿、空間資源等方面的關系，形成特色研究方向，取得標志性研究成果。

6 結束語

30年櫛風沐雨，30年上下求索，回首過去，16個機械工程類國家重點實驗室堅持 “開放、流動、聯合、競爭”的運行機制，在建設中謀求發展，在發展中開拓創新，取得了輝煌的成就。展望未來，世界科技逐漸向縱深演進，學科多點突破、交叉融合趨勢日益明顯。在經濟社會發展的新常態下，全球新一輪科技革命和產業變革蓄勢待發，為國家重點實驗室的發展帶來了前所未有的機遇和挑戰。根據《國家重點實驗室建設與運行管理辦法》，2018年16個機械工程類國家重點實驗室將迎來新一輪評估[4]。上一輪評估后，各實驗室針對存在的問題，有針對性地做了整改，面對新的形勢和契機，機械工程類國家重點實驗室將繼續發揮特色優勢，補齊發展短板，立足原始創新，引領學科前沿，服務重大需求，培養領軍人才，肩負起新的使命。唯有不忘初心，砥礪前行，夯實基礎，協同創新，才能提升自身科研水平和影響力，實現可持續發展，為實施創新驅動發展戰略、建設世界科技強國作出更大貢獻。

致謝本文得到機械工程領域16個國家重點實驗室的大力支持與幫助，感謝提供的寶貴數據和建議。

[1] 王國彪，宋建麗. 機械工程類國家重點實驗室發展歷程與現狀分析[J]. 中國機械工程，2015，26(21)：2901-2909. WANG Guobiao, SONG Jianli. Development History and Present Situation Analysis of the State Key Laboratories in Mechanical Engineering [J]. China Mechanical Engineering,2015,26(21):2901-2909.

[2] 中華人民共和國科學技術部. 中華人民共和國科學技術部關于發布2013年材料領域與工程領域國家重點實驗室評估報告的通知[EB/OL].(2013-11-13)[2017-07-01]. http://www.most.gov.cn /mostinfo/xinxifenlei /fgzc /gfxwj /gfxwj2013 /201311 / t20131127 _ 110617. htm. Ministry of Science and Technology of the People’s Republic of China.Circular of the Ministry of Science and Technology on the Evaluation Report of the State Key Laboratories in Material Sciences and Engineering in 2013[EB/OL]. (2013-11-13)[2017-07-01]. http://www.most.gov.cn /mostinfo / xinxifenlei /fgzc /gfxwj /gfxwj2013 /201311 /t20131127_110617. htm.

[3] 王國彪，宋建麗.機械工程類國家重點實驗室評估回顧與分析[J].中國機械工程,2016,27(24):3338-3345. WANG Guobiao, SONG Jianli. Review and Analysis of the Evaluation on the State Key Laboratories in Mechanical Engineering [J]. China Mechanical Engineering,2016,27(24):3338-3345.

[4] 中華人民共和國科學技術部.國家重點實驗室建設與運行管理辦法[EB/OL].(2008-08-29)[2017-07-10]. http://www.most.gov.cn/fggw/zfwj/zfwj2008/200810/t20081017_64389.htm. Ministry of Science and Technology of the People’s Republic of China. Measures for Construction and Operation of the State Key Laboratories. [EB/OL].(2008-08-29)[2017-07-10]. http://www.most.gov.cn/fggw/zfwj/zfwj2008/200810/t20081017_64389.htm.

[5] 劉國瑜，張英.關于國家重點實驗室研究方向的探討[J]. 中國科技論壇,2006(3):34-37. LIU Guoyu, ZHANG Ying. Discussion on the Research Directions of the State Key Laboratories [J]. Forum of Science and Technology in China, 2006(3):34-37.

(編輯王艷麗)

ConsiderationonOperation,ManagementandDevelopmentofStateKeyLaboratoriesinMechanicalEngineeringFields

SONG Jianli1QIAO Yali1WANG Guobiao2

1.School of Instrument Science and Opto-electronics Engineering, Beijing Information Science and Technology University, Beijing, 100192 2.Department of Engineering and Materials Sciences, National Natural Science Foundation of China, Beijing, 100085

State key laboratories in the field of mechanical engineering (SKL-ME) oriented on the frontiers of the discipline, serving the major national demands，making efforts to improve the innovation abilities and research levels, and remarkable research fruits were obtained. Through 30 years constructions and developments, a large number of high-level scientific talents was aggregated and cultivated, and SKL-MEs become important bases of conducting high-level academic communications and corporations. Centered on the orientations and research directions, team constructions and talent cultivations, academic communications and international cooperations, opening-sharing and system construction and so on, combining the evaluation conditions of 2013 and example instances, existing problems in the operations and managements of SKL-MEs were analyzed, and the suggestions on the future development were also proposed.

state key laboratory (SKL); mechanical engineering(ME); operation and management; developing strategy

2017-07-11

“數字制造裝備與技術”國家重點實驗室(華中科技大學)開放課題資助項目(DMETKF2015017)

TH01

10.3969/j.issn.1004-132X.2017.17.008

宋建麗，女，1969年生。北京信息科技大學儀器科學與光電工程學院教授、博士研究生導師。研究方向為先進制造技術。發表論文100余篇。E-mail:songjianli@bistu.edu.cn。喬亞麗，女，1992年生。北京信息科技大學儀器科學與光電工程學院碩士研究生。王國彪，男，1964年生。國家自然科學基金委員會工程與材料科學部副主任、教授。