“未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”重大研究計劃2021年度項目指南

　　未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)制造深度融合的全新工業(yè)生態(tài)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和新型應(yīng)用模式，通過人機物的安全可靠智聯(lián)，實現(xiàn)生產(chǎn)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全面連接，推動制造業(yè)生產(chǎn)方式和企業(yè)形態(tài)根本性變革，形成全新的工業(yè)生產(chǎn)制造和服務(wù)體系，顯著提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展水平。

　　本重大研究計劃瞄準(zhǔn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)國家重大戰(zhàn)略需求，圍繞未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重大核心科學(xué)問題，打通未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)研究、原始創(chuàng)新的“最先一公里”和科技成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)市場化應(yīng)用的“最后一公里”，為我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平走在國際前列奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

　　瞄準(zhǔn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)國家重大戰(zhàn)略需求，把握未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢，創(chuàng)新工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全要素互聯(lián)的結(jié)構(gòu)化組織機理、生產(chǎn)制造流程的柔性構(gòu)造機制、產(chǎn)業(yè)鏈與價值鏈的網(wǎng)絡(luò)化調(diào)控原理等基礎(chǔ)理論與方法，突破一批核心關(guān)鍵技術(shù)，完成三個以上工業(yè)制造典型場景的集成示范驗證，形成若干重大基礎(chǔ)性原創(chuàng)成果，培養(yǎng)一批有國際影響力的人才和團(tuán)隊，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與服務(wù)的范式變革，為構(gòu)建要素互聯(lián)結(jié)構(gòu)化、生產(chǎn)制造流程化、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系化的產(chǎn)業(yè)新生態(tài)奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)，引領(lǐng)未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的科學(xué)發(fā)展。

二、核心科學(xué)問題

　　本重大研究計劃針對未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)要素互聯(lián)的時空關(guān)系演變及調(diào)控規(guī)律這一核心問題，圍繞以下三個科學(xué)問題展開研究：

　?。ㄒ唬┤鼗ヂ?lián)的結(jié)構(gòu)化組織機理。

　　針對未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人機物全要素安全可靠互聯(lián)的系統(tǒng)復(fù)雜性難題，重點解決如何刻畫未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全要素互聯(lián)的聯(lián)接關(guān)系與結(jié)構(gòu)關(guān)系，如何度量其復(fù)雜性并構(gòu)建相互控制關(guān)系等問題。重點研究未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)按需聯(lián)接的本征模型與調(diào)控機理、生產(chǎn)要素數(shù)據(jù)多維表征及結(jié)構(gòu)化組織機理、全要素互聯(lián)的系統(tǒng)熵理論。

　?。ǘ┥a(chǎn)制造流程的柔性構(gòu)造理論與方法。

　　面向未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)柔性化制造全流程的流暢性與穩(wěn)定性要求，重點解決如何精準(zhǔn)刻畫未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)鏈制造全流程中的誤差傳播、有效識別生產(chǎn)流程的脆弱性、定量評估生產(chǎn)線重構(gòu)的收斂性等問題。重點研究未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)柔性化制造全流程的容差分析與傳播模型、全流程穩(wěn)定性構(gòu)建方法、全流程重構(gòu)的理論與方法。

　?。ㄈ┊a(chǎn)業(yè)鏈與價值鏈的網(wǎng)絡(luò)化調(diào)控原理。

　　針對未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)制造的全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈耦合與復(fù)雜調(diào)控關(guān)系，重點解決如何從效率角度建立網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)業(yè)鏈模型、從效用角度建立網(wǎng)絡(luò)化價值鏈模型，如何實現(xiàn)跨產(chǎn)業(yè)鏈與價值鏈聯(lián)動的多目標(biāo)調(diào)控優(yōu)化等問題。重點研究未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)制造的全產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建模型、全價值鏈構(gòu)建模型、跨鏈耦合的網(wǎng)絡(luò)化調(diào)控原理。

　　圍繞上述科學(xué)問題，以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引，2021年度對于探索性強、選題新穎、前期研究基礎(chǔ)較好、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的申請項目，將以培育項目方式予以資助，建議研究內(nèi)容圍繞以下方向：

　　1.基于系統(tǒng)熵的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)溲莼瘷C理與相關(guān)數(shù)學(xué)方法

　　面向未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型場景，探索工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建相應(yīng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)幾何度量模型、信息傳輸模型和網(wǎng)絡(luò)演化模型；研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的本征譜系、系統(tǒng)熵理論、動力學(xué)演化機理，提出可應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的分析、計算、優(yōu)化、決策和調(diào)控等相關(guān)數(shù)學(xué)方法。

　　2.面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜要素的多源特征融合表征方法與組織推理

　　面向未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜要素精準(zhǔn)表征需求，探索多源異構(gòu)數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一表征與融合管理機制、多源異構(gòu)生產(chǎn)要素的低維子空間共享表示方法，研究工業(yè)生產(chǎn)多源數(shù)據(jù)的相關(guān)/不相關(guān)特征的共學(xué)習(xí)機制，提出工業(yè)要素多源異構(gòu)低質(zhì)數(shù)據(jù)融合管理的理論與方法。

　　3.多工序復(fù)雜耦合定制化生產(chǎn)過程的誤差傳播機理與在線容差分析

　　針對傳統(tǒng)離線容差分析精度低、難以適應(yīng)定制化生產(chǎn)等瓶頸問題，探索多工序精密裝配過程中的部件尺寸誤差、裝配誤差、受力變形等多誤差耦合作用與傳播機理，研究多級耦合誤差與產(chǎn)品質(zhì)量及性能的量化關(guān)聯(lián)關(guān)系；針對產(chǎn)品質(zhì)量多維度特征，研究多工序解耦的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)在線容差分析方法，提出滿足裝配精度要求的容差動態(tài)分配與補償方法。

　　4.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高精度時延抖動控制理論與方法

　　面向未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中云化控制、工廠互聯(lián)等時間敏感應(yīng)用場景，研究時間敏感網(wǎng)絡(luò)的跨層調(diào)度、跨域傳輸機制等核心技術(shù)，提出時間敏感網(wǎng)絡(luò)的端到端傳輸理論模型和相應(yīng)的高精度時延抖動控制方法，實現(xiàn)微秒級的端到端時延抖動控制。

　　5.智能制造軟件與協(xié)議的安全檢測理論及評估方法 

　　面向全要素互聯(lián)系統(tǒng)軟件與協(xié)議的安全檢測與評估需求，研究智能制造軟件與協(xié)議的安全性智能測試?yán)碚?、協(xié)議安全性分析方法和軟件安全性評估方法，自主有效發(fā)現(xiàn)軟件與協(xié)議的安全性隱患。

　　6. 面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全的高精度異常檢測理論與溯源方法

　　面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)敏感數(shù)據(jù)的高安全需求，研究典型工業(yè)場景下數(shù)據(jù)特征空間的緊致表達(dá)與多源融合新理論新方法，探索異常稀疏數(shù)據(jù)的高階復(fù)雜關(guān)聯(lián)規(guī)律，構(gòu)建低虛警、低漏檢、在線可進(jìn)化的異常數(shù)據(jù)檢測架構(gòu)，提出異常數(shù)據(jù)全生命周期溯源與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潋?qū)動的修復(fù)方法。

　　圍繞核心科學(xué)問題，以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引，2021年對于前期研究成果積累較好、對總體目標(biāo)在理論和關(guān)鍵技術(shù)上有較大貢獻(xiàn)、具備產(chǎn)學(xué)研用合作基礎(chǔ)的申請項目，將以重點支持項目方式予以資助，重點支持方向如下：

　　1.面向多場景端到端性能可控的新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

　　面向按需可重構(gòu)智慧工廠中人機料法環(huán)等生產(chǎn)全要素互聯(lián)需求，針對接入環(huán)境復(fù)雜、端到端性能可控性差等瓶頸問題，研究面向人機物三元融合、全要素智能互聯(lián)的CT、IT與OT深度融合的新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，突破環(huán)境智能感知、生產(chǎn)全要素按需互聯(lián)、高可靠端到端數(shù)據(jù)傳輸、跨層協(xié)同與協(xié)議設(shè)計、端邊協(xié)同計算與邊緣輕量化等“感-傳-算”一體化關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建體系架構(gòu)的數(shù)字孿生模型，面向高端裝備制造中的多場景，綜合應(yīng)用工業(yè)機器人、移動AGV等開展有效性驗證，動態(tài)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)端到端延遲小于等于10毫秒，端到端數(shù)據(jù)傳輸可靠性滿足工業(yè)現(xiàn)場控制級要求。

　　2.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣側(cè)輕量化可信智能安全系統(tǒng)理論與方法

　　面向未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)與應(yīng)用服務(wù)的可信安全需求，探索邊緣側(cè)輕量級數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)理論與方法，突破輕量級數(shù)據(jù)加密與防護(hù)、隱私保護(hù)的群智協(xié)同學(xué)習(xí)，構(gòu)建高能效、高安全性的邊緣智能計算體系架構(gòu)；面向未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全需求，探索生產(chǎn)線多目標(biāo)協(xié)同輕量化安全調(diào)控機理以及基于區(qū)塊鏈的隱私保護(hù)技術(shù)，突破工業(yè)邊緣節(jié)點的異步可信協(xié)商、大規(guī)模異構(gòu)終端身份認(rèn)證與鑒權(quán)等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人機物全要素群智安全互聯(lián)的新型內(nèi)生安全網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。面向無人大規(guī)模智能制造環(huán)境的應(yīng)用，開展存算感知相融合邊緣側(cè)可信安全系統(tǒng)及理論方法有效驗證，實現(xiàn)萬級同質(zhì)邊緣節(jié)點容量規(guī)模下，單次加密操作能耗降低一個數(shù)量級。

　　3.面向制造模式變革的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)柔性構(gòu)造與智能調(diào)控

　　面向多品種變批量特征下的個性化定制、共享制造等需求，針對未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)柔性制造全流程協(xié)同調(diào)控難、系統(tǒng)重構(gòu)偏差大、產(chǎn)品質(zhì)量一致性差等瓶頸問題，研究柔性化定制生產(chǎn)過程中分布式資源調(diào)控機制、多變量誤差傳播與耦合機理，多尺度特征智能檢測與評估體系、小樣本數(shù)據(jù)質(zhì)量預(yù)測與優(yōu)化模型，構(gòu)建基于生產(chǎn)制造全要素全流程優(yōu)化的數(shù)字孿生協(xié)同集成智能調(diào)控原型系統(tǒng)，實現(xiàn)動態(tài)擾動下系統(tǒng)分布式資源調(diào)控、數(shù)據(jù)驅(qū)動的系統(tǒng)建模、質(zhì)量預(yù)測與控制以及全流程重構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化，結(jié)合航空航天、裝備制造、紡織等典型行業(yè)開展有效性驗證，顯著提升生產(chǎn)要素優(yōu)化配置、協(xié)同運行效率及產(chǎn)品制造質(zhì)量。

　　4.智慧車間復(fù)雜傳播環(huán)境適變理論與重構(gòu)機制

　　面向智慧車間電磁環(huán)境的復(fù)雜性與現(xiàn)場應(yīng)用場景的多樣性需求，針對有限空間內(nèi)無線信號傳播的隨機性與不可控性難題，研究智慧車間復(fù)雜傳播環(huán)境適變理論、信道精確建模與智能重構(gòu)方法，建立環(huán)境智能感知、資源配置與優(yōu)化調(diào)控模型，支撐智慧車間復(fù)雜電磁環(huán)境下的信道自構(gòu)建、自優(yōu)化、自維護(hù)，實現(xiàn)車間內(nèi)部場景與外部需求變化的智能快速感知與適應(yīng)，結(jié)合典型智慧車間場景，開展理論與方法的有效性驗證，顯著提升無線傳輸資源使用效率。

　　5.面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的輕量化軟件體系架構(gòu)

　　面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)資源高效協(xié)同和要素柔性重構(gòu)需求，研究融合端邊云資源的輕量化軟件構(gòu)建方法，突破跨網(wǎng)絡(luò)/跨協(xié)議/跨粒度的端側(cè)軟件集成、工業(yè)互聯(lián)業(yè)務(wù)語義建模、多模態(tài)本征模型度量、構(gòu)件動態(tài)組合與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、工業(yè)應(yīng)用低代碼編程等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建層次化、輕量化軟件架構(gòu)體系，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域軟件工程理論與開源生態(tài)奠定基礎(chǔ)，結(jié)合協(xié)同制造、智能維護(hù)等典型場景，開展理論、方法與架構(gòu)的有效性驗證，顯著提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)效率。

　　6.面向智能制造價值鏈的生產(chǎn)自組織協(xié)同機理與管理方法

　　面向新產(chǎn)品生產(chǎn)自組織與價值鏈高效協(xié)同管理的需求，研究工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)產(chǎn)品快速集成創(chuàng)新與高質(zhì)量制造的服務(wù)新模式、基于業(yè)務(wù)流程/信息透明度/供應(yīng)鏈合作關(guān)系/產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略聯(lián)盟的價值鏈綜合集成新方法，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品價值鏈中利益相關(guān)方短期與長期價值的關(guān)聯(lián)關(guān)系，揭示工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)價值鏈的協(xié)同優(yōu)化機理，建立新產(chǎn)品業(yè)務(wù)流程的自動生成模型、面向價值鏈的生產(chǎn)自組織協(xié)同決策體系與運行管理機制，結(jié)合新產(chǎn)品智能制造場景，開展理論、方法與模型的有效性驗證，顯著提升新產(chǎn)品的研發(fā)效率和價值鏈利益相關(guān)方的效益。

　　為確保實現(xiàn)總體目標(biāo)，本重大研究計劃要求研究內(nèi)容必須符合指南要求，把握工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢，結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實際問題，提煉基礎(chǔ)科學(xué)問題開展創(chuàng)新性研究。

　?。ㄒ唬┮笱芯颗c未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)問題，即：在申請書中需要明確解釋研究對象的具體應(yīng)用場景及需求，需要明確研究問題對全要素互聯(lián)的結(jié)構(gòu)化組織機理、生產(chǎn)制造流程的柔性構(gòu)造理論與方法、產(chǎn)業(yè)鏈與價值鏈的網(wǎng)絡(luò)化調(diào)控原理等核心科學(xué)問題的貢獻(xiàn)。

　?。ǘ┰陉U述國際發(fā)展的最新態(tài)勢及該方向在重大研究計劃支持下已經(jīng)取得的重要進(jìn)展基礎(chǔ)上，要歸納提煉明確的科學(xué)問題。

　　（三）針對科學(xué)問題，研究隊伍要有明確的分工，發(fā)揮各自優(yōu)勢，開展聯(lián)合攻關(guān)和協(xié)作研究，形成有機的研究鏈條，建議積極吸納工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)用戶單位為項目參與單位。

　?。ㄋ模┮鞔_對實現(xiàn)重大研究計劃總體目標(biāo)和解決核心科學(xué)問題的貢獻(xiàn)。

　　（五）要明確具體應(yīng)用場景，研究目標(biāo)中應(yīng)包含可量化、可考核的指標(biāo)。

五、2021年度資助計劃

　　2021年度擬資助培育項目約10項，直接費用的資助強度約為80萬元/項，資助期限為3年，培育申請書中研究期限應(yīng)填寫“2022年1月1日-2024年12月31日”；擬資助重點支持項目約5項，直接費用的平均資助強度約為260萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2022年1月1日-2024年12月31日”。

　?。ㄒ唬┥暾垪l件。

　　本重大研究計劃項目申請人應(yīng)當(dāng)具備以下條件：

　　1. 具有承擔(dān)基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；

　　2. 具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）。

　　在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進(jìn)行申請。

　?。ǘ┫揄椛暾堃?guī)定。

　　執(zhí)行《2021年度國家自然科學(xué)基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關(guān)要求。

　?。ㄈ┥暾堊⒁馐马棥?/span>

　　申請人和依托單位應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2021年度國家自然科學(xué)基金項目指南》和《關(guān)于2021年度國家自然科學(xué)基金項目申請與結(jié)題等有關(guān)事項的通告》中相關(guān)要求。

　　1. 本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2021年9月6日－9月10日16時。

　?。?）申請人應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。

　?。?）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學(xué)問題，將對多學(xué)科相關(guān)研究進(jìn)行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應(yīng)根據(jù)本重大研究計劃擬解決的具體科學(xué)問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學(xué)目標(biāo)、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費等。

　　（3）申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”和“重點支持項目”，附注說明選擇“未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”，根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇相應(yīng)的申請代碼。

　　培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個。

　?。?）申請人在申請書“立項依據(jù)與研究內(nèi)容”部分，應(yīng)當(dāng)首先說明申請符合本項目指南中的重點資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學(xué)問題、實現(xiàn)本重大研究計劃科學(xué)目標(biāo)的貢獻(xiàn)。

　　如果申請人已經(jīng)承擔(dān)與本重大研究計劃相關(guān)的其他科技計劃項目，應(yīng)當(dāng)在申請書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請項目與其他相關(guān)項目的區(qū)別與聯(lián)系。

　　2. 依托單位應(yīng)當(dāng)按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2021年9月10日16時前通過信息系統(tǒng)逐項確認(rèn)提交本單位電子申請書及附件材料，并于9月11日16時前在線提交本單位項目申請清單。

　　3. 其他注意事項。

　?。?）為實現(xiàn)重大研究計劃總體科學(xué)目標(biāo)和多學(xué)科集成，獲得資助的項目負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關(guān)系。

　?。?）為加強項目的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)項目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學(xué)術(shù)交流會，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會。獲資助項目負(fù)責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動。

　　（四）咨詢方式。

　　國家自然科學(xué)基金委員會信息科學(xué)部二處

　　聯(lián)系電話：010-62327929, 62327149