科技部网络协同制造及智能制造年度重大专项申报指南建议（DOC42页）

-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。-2-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、制造服务技术、集成平台与系统等5个方向。专项实施周期为5年（2018—2022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-3-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，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、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-4-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。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。-5-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，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、-6-安全管理、数据集成/更新/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-7-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-8-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理解与智能反馈技术、“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。-9-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-10-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