PDF《“网络协同制造和智能工厂”重点专项 2018 年度项目申报指南》

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1 ― 附件

5 网络协同制造和智能工厂 重点专项

2018 年度项目申报指南 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, ―

2 ― 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. 本重点专项设立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

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

5 个方向.专项 实施周期为

5 年(2018-2022 年) .

2018 年, 拟在

5 个方向, 按照基础研究类、 共性关键技术类、 应用示范类

3 个层次,启动不少于

35 个项目,拟安排国拨经费 总概算约 7.6 亿元.应用示范类项目鼓励充分发挥地方和市场作 用, 强化产学研用紧密结合, 配套经费与国拨经费比例不低于 2:1. 共性关键技术类项目,配套经费与国拨经费比例不低于 1:1. 项目申报统一按指南二级标题(如1.1)的研究方向进行.除 特殊说明外,拟支持项目数均为 1~2 项.项目实施周期不超过

4 年.申报项目的研究内容须涵盖该二级标题下指南所列的全部考 核指标.项目下设课题数不超过

5 个,每个课题参研单位不超过

5 个,每个项目的参研单位总数不超过

15 个.项目设

1 名项目负 责人,项目中每个课题设

1 名课题负责人. 指南中 拟支持项目数为 1~2 项 是指:在同一研究方向下, 当出现申报项目评审结果前两位评价相近、技术路线明显不同的 情况时,可同时支持这

2 个项目.2 个项目将采取分两个阶段支 ―

3 ― 持的方式.第一阶段完成后将对

2 个项目执行情况进行评估,根 据评估结果确定后续支持方式. 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、 ―

4 ― 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 ―

5 ― 网络智能互联.研制工业互联网边缘运算节点原理样机,基于 WEB 技术解决

20 种主流工业网络与互联网互联互通和数据共享 问题, 原理样机与现场设备之间的通信周期小于 10ms. 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. 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 ―

6 ― 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、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. ―

7 ― 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 ―

8 ― 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 ―

9 ― 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

1 套离散行业智能生产线虚拟重构系统的完整解决方案. 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. 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―10 ― 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 ―

11 ― 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 究融合产品模................