科技部网络协同制造及智能制造2018年度重大专项申报指南建议(2).doc

1、- 1 -“网络协同制造和智能工厂”重点专项2018 年度项目申报指南建议为落实国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006 2020 年） 、 国家创新驱动发展战略纲要 、 “十三五”国家科技创新规划 、 中国制造 2025和国务院关于积极推进 “互联网+ ”行动的指导意见 等提出的要求，国家重点研发计划启动实施“网络协同制造和智能工厂”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现发布 2018 年度项目申报指南。本重点专项总体目标是：针对我国网络协同制造和智能工厂发展模式创新不足、技术能力尚未形成、融合新生态发展不足、核心技术/ 软件支撑能力薄弱等问题，基于“互联网 +”思维，以实现制造业创新

2、发展与转型升级为主题，以推进工业化与信息化、制造业与互联网、制造业与服务业融合发展为主线，以“创模式、强能力、促生态、夯基础”以及重塑制造业技术体系、生产模式、产业形态和价值链为目标，坚持有所为、有所不为，推动科技创新与制度创新、管理创新、商业模式创新、业态创新相结合，探索引领智能制造发展的制造与服务新模式，突破网络协同制造和智能工厂的基础理论与关键技术，研发网络协同制造核心软件，建立技术- 2 -标准，创建网络协同制造支撑平台，培育示范效应强的智慧企业。本重点专项按照基础前沿与关键技术、装备/系统与平台、集成技术与应用示范等 3 类任务以及基础前沿技术、研发设计技术、智能生产技术、制造服务技

3、术、集成平台与系统等 5 个方向。专项实施周期为 5 年（20182022 年） 。1. 基础前沿与关键技术1.1 智能工厂工业互联网系统理论与技术（基础前沿类）研究内容：针对工业互联网系统结构复杂性问题，研究建立工业互联网系统理论体系。建立互联网与智能工厂控制网络融合的体系架构，构建由现场总线、控制网络以及互联网组成的复杂大系统，支持网络资源配置和多网络集成。研究智能工厂工业互联网复杂大系统理论，给出由离散、连续和随机变量构成的工业互联网混杂系统模型。研究工业互联网系统的质量指标，建立在多种网路、多分辨率采样周期和网络时延、抖动、丢包等情况下工业网络系统控制稳定性和系统质量的评价方法。研究工

4、业互联网复杂大系统的优化设计技术，研发智能工厂工业互联网系统验证平台，包括：制造执行、系统控制、设备监控和网络感知等。形成由工业互联网- 3 -构建的典型行业解决方案，实现对工业互联网复杂大系统理论验证。考核指标：实现互联网与 IEC61158 定义的 20 种主流工业以太网和现场总线网络融合的体系架构，建立覆盖现场总线、控制网络和互联网组成的复杂大系统模型，提出工业互联网系统的质量指标、评价方法、优化设计方法。研发由制造执行、系统控制、设备监控和网络感知等组成的工业互联网验证平台。针对典型行业，形成以工业互联网系统组成的行业解决方案，对网络系统进行理论分析和质量评价。出版专著 1 部及以上，

5、申请发明专利或取得著作权不少于 10 项，制定 1 项及以上国家、行业或核心企业相关标准，发表 SCI/EI 检索的高质量学术论文不少于 10 篇。1.2 工业互联网边缘计算节点设计方法与技术（基础前沿类）研究内容：针对工业环境智能感知、工业数据边缘处理、工业实时控制和工业应用服务一体化设计的问题，研究工业互联网边缘计算节点设计方法，包括：数据驱动的高效自适应边缘计算方法、可编程边缘计算模型的构建方法、智能算法功能块规范、控制网络智能互联方法等。研发支持功能块规范的嵌入式系统程序运行环境，开发智能感知、边缘计算、- 4 -实时控制和应用服务等功能的功能块程序集。研发边缘计算节点原理样机，支持多

6、种工业网络智能互联和边缘计算功能。构建多种工业异构网络互联系统，提供离散行业解决方案。考核指标：实现数据驱动的高效自适应边缘计算方法，可编程边缘计算模型的构建方法，以及控制网络智能互联方法。制定智能感知、边缘计算、实时控制和应用服务等功能块规范，开发开放的功能块可编程程序运行环境，支持 30 种以上智能算法功能块，实现 IEC61158 定义的 20 种以上主流工业以太网或现场总线网络智能互联。研制 20 种以上工业互联网边缘运算节点原理样机，解决 20 种主流工业网络与互联网互联互通和数据共享问题。构建由边缘计算节点组成的工业互联网系统验证平台，包括现场总线、控制总线以及互联网等网络体系，提

7、供离散行业解决方案。出版专著 1 部及以上，申请发明专利或取得著作权不少于 10 项，制定 1 项及以上国家、行业或核心企业相关标准，发表 SCI/EI 检索的高质量学术论文不少于 10 篇。1.3 制造企业制造大数据分析方法与系统（基础前沿类）研究内容：为了满足个性化定制、智能化生产、网络化协同和服务延伸等新型业务模式需求，研究智慧企业设计资源、管理流程、制造过程、制造服务的大数据分析方法与关联挖掘方法，形成制造企业跨时空尺度制造数据耦合与分析机制。- 5 -研制全类型制造大数据智能分析算法，开发面向个性化、服务化和智能化等模式的企业制造大数据分析算法库。研制制造大数据的设计、制造、服务和管

8、理的可视化分析系统。构建流程行业和离散行业的典型数据集，形成行业解决方案。考核指标：开发不少于 50 种算法的智慧企业制造大数据分析算法库。研制具有个性化、服务化和智能化等模式的制造大数据原型平台，提供企业制造大数据分析算法库。研发流程行业和离散行业的典型行业验证数据集，提供流程行业智能化或离散行业个性化的制造大数据解决方案。出版专著 1 部及以上，申请发明专利或取得著作权不少于 10 项，制定 1 项及以上国家、行业或核心企业相关标准，发表 SCI/EI 检索的高质量学术论文不少于 10 篇。1.4 制造企业数据空间构建方法与技术（基础前沿类）研究内容：针对制造企业制造大数据发展与利用问题，

9、研究制造大数据体系结构，建立设计资源、管理流程、制造过程、产品服务等大数据模型。研究结构化和非结构化数据的集成、更新和演化方法，异构多源制造数据的高效存储和索引方法。研究制造大数据治理方法，包括面向设计/管理/ 制造/ 服务大数据的关联理解与挖掘、知识演化与推理、智慧要素描述与生成、人机整合与增强、自我维持与安全交互等方法。研制- 6 -覆盖设计、制造、服务、管理等多业务的数据空间管理系统原型，形成典型行业解决方案。考核指标：构建制造大数据体系结构，建立设计资源、管理流程、制造过程、制造服务等大数据模型。研发异构多源制造数据的关联挖掘、知识推理、人机协同、自我维持、安全管理、数据集成/ 更新/

10、 演化等工具软件构件 15 个。研发制造大数据应用原型系统，实现设计、制造、服务和管理等 4 个业务领域解决方案。出版专著 1 部及以上，申请发明专利或取得著作权不少于 10 项，制定 1 项及以上国家、行业或核心企业相关标准，发表 SCI/EI 检索的高质量学术论文不少于 10 篇。1.5 智能生产线信息物理系统理论与技术（基础前沿类）研究内容：围绕个性化定制生产管控，研究智能工厂信息物理系统自组织运行方法，建立覆盖生产线感知、运行、重构和决策等过程的时变动态模型。研究信息物理融合计算方法，支持多时空尺度模型的统一计算求解，实现生产过程的自主感知、运行优化、智能决策和动态重构。开发可根据动态

11、生产任务进行自组织生产的信息物理原型系统，实现动态生产环境自主感知、多类型生产任务自组织调度、复杂工艺参数自优化配置、装备控制策略自适应调整等功能。研发面向个- 7 -性化定制的智能生产线信息物理系统架构，选取具有定制化生产需求的离散行业进行应用验证，形成行业解决方案。考核指标：建立时变过程的智能生产线信息物理系统动态模型，覆盖生产线感知、运行、重构和决策等 4 大核心过程。提出多时空尺度模型的统一计算求解方法，时间尺度覆盖秒、分、小时，空间尺度覆盖设备、工位、产线。制定信息物理模型与统一计算框架的标准接口规范，实现信息物理系统的灵活扩展功能。研制支持个性化定制生产管控的信息物理原型系统和实验

12、验证平台各 1 套，具备在不停机条件下支持不少于 3 类产品、每类产品不少于 5 种型号的混线生产能力。形成汽车、3C 等离散行业解决方案。出版专著 1 部及以上，申请发明专利或取得著作权不少于 10 项，制定 1 项及以上国家、行业或核心企业相关标准，发表 SCI/EI 检索的高质量学术论文不少于 10 篇。1.6 智能生产线虚拟重构理论与技术（基础前沿类）研究内容：针对制造企业物理资源与数字世界之间存在交互数字鸿沟，研究智能工厂虚拟重构设计方法，提升智能工厂设计与构建能力。研究面向制造过程的部件、资源和系统等智能生产线的镜像理论。研发智能生产线在虚拟空间的同步重组方法，建立多任务虚拟场景中

13、生产单元分层动态重构、物理仿真和可信性度量系统。构建大数据驱动的制造过- 8 -程数字孪生仿真平台，实现生产设备离线虚拟组合设计仿真、智能生产线在线实时虚拟运行、生产工艺离线和在线仿真与优化等功能。形成离散行业智能生产线虚拟重构解决方案。考核指标：建立智能生产线虚拟动态重构方法，实现制造过程的部件、资源和系统等虚拟与物理实体的映射。研制物理实体与虚拟场景动态同步重建技术，孪生仿真粒子数不少于 100 万个，仿真显示帧率不少于 40fps。研究复杂时变场景虚拟环境的可信性度量和评价方法，使仿真精度达到 99.9%以上。构建典型智能生产线数字孪生平台，实现生产设备离线虚拟组合设计仿真、智能生产线在

14、线实时虚拟运行、生产工艺离线和在线仿真与优化等功能。形成离散行业智能生产线虚拟重构解决方案。出版专著 1 部及以上，申请发明专利或取得著作权不少于 10 项，制定 1 项及以上国家、行业或核心企业相关标准，发表 SCI/EI 检索的高质量学术论文不少于 10 篇。1.7 “互联网+”产品定制设计方法与技术（基础前沿类）研究内容：针对用户深度参与产品研发设计过程、产品个性化与规模化研发设计亟待融合的实际需求，研究“互联网+”环境下个性化需求分类、预测与转化建模基础理论、模式和方法；研究大数据驱动的“互联网+”环境下产品个性化设计技术，包括基于新一代人工智能的定制产品设计意图- 9 -理解与智能反

15、馈技术、 “互联网+”环境下产品定制功能精确求解与设计可配置性方法、产品定制功能虚拟体验、性能可信预测与强化设计等技术；研发“互联网+”定制设计资源库、案例分析库和使能工具集；研发支持个性化用户深度参与的“互联网+”产品定制设计原型系统，并面向服装、电梯、盾构机等典型行业和产品开展应用验证。考核指标：提出并建立“互联网+”环境下产品个性化设计模式、理论和方法体系，揭示“互联网+”产品定制设计机理和演化规律，突破“互联网+”产品定制设计关键技术不少于 5 项，研发“互联网+”定制设计工具与构件不少于 30 项，构建“互联网+”定制设计资源库和案例分析库，完成“互联网+”产品定制设计原型系统，形成

16、面向服装、电梯、盾构机等典型行业和产品的“互联网+”定制设计解决方案并得到应用验证。出版专著 1 部及以上，申请发明专利或取得著作权不少于 10 项，制定 1 项及以上国家、行业或核心企业相关标准。1.8 支持个性化设计的众包平台研发（基础前沿类）研究内容：针对现有研发设计体系难以适应互联网环境下海量个性化需求爆发，双边匹配准确度偏低、设计工具标准和在线流程管理规范缺失等问题，探索“互联网+”众包产品设计规律，研究开放式网络环境下众包产品定制研发设- 10 -计模式、机理和自组织生态化网络系统；研究精确需求导向的众包产品个性化设计方法与支撑技术，包括多主体在线交互设计技术、设计资源匹配与共享技

17、术、个性化需求分类与异构数据集成技术、基于大数据的设计资源关联挖掘、动态更新、状态反馈及智能推送技术等；构建众包产品设计、制造与服务的资源案例库、设计服务库和使能工具集；研发支持个性化设计的众包平台；形成面向模具、家电、家具等标准定制行业的典型众包产品设计解决方案，并开展应用验证。考核指标：提出不少于 2 类众包产品个性化设计模式与运行机制，形成以“众包设计”为主要模式的新型研发设计体系，突破不少于 5 项众包个性化设计关键技术，研发不少于 30 项支持众包个性化设计的资源案例库、设计服务库和使能工具，研发完成支持个性化设计的众包平台，突破时间、空间、成本对制造业创新设计活动的限制，实现网络众包、异地协同下的设计要素资源共享，在模具、家电、家具等典型行业的众包设计中得到应用验证。出版专著 1 部及以上，申请发明专利或取得著作权不少于 10 项，制定 1 项及以上国家、行业或核心企业相关标准。1.9 产品全生命周期模型管理技术与系统（基础前沿类）研究内容：针对复杂产品跨域信息交换和数据共享问题，研