國科金發(fā)計〔2021〕46號

國家自然科學(xué)基金委員會(huì )現發(fā)布“未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎理論與關(guān)鍵技術(shù)”重大研究計劃2021年度項目指南，請申請人及依托單位按項目指南所述要求和注意事項申請。

國家自然科學(xué)基金委員會(huì )

2021年8月4日

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

未來(lái)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)鍵基礎設施和新型應用模式，通過(guò)人機物的安全可靠智聯(lián)，實(shí)現生產(chǎn)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全面連接，推動(dòng)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(zhù)提升制造業(yè)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化發(fā)展水平。

本重大研究計劃瞄準工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)國家重大戰略需求，圍繞未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重大核心科學(xué)問(wèn)題，打通未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎研究、原始創(chuàng )新的“最先一公里”和科技成果轉化、產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化應用的“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。

一、科學(xué)目標

瞄準工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)國家重大戰略需求，把握未來(lái)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)的結構化組織機理、生產(chǎn)制造流程的柔性構造機制、產(chǎn)業(yè)鏈與價(jià)值鏈的網(wǎng)絡(luò )化調控原理等基礎理論與方法，突破一批核心關(guān)鍵技術(shù)，完成三個(gè)以上工業(yè)制造典型場(chǎng)景的集成示范驗證，形成若干重大基礎性原創(chuàng )成果，培養一批有國際影響力的人才和團隊，推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用與服務(wù)的范式變革，為構建要素互聯(lián)結構化、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，引領(lǐng)未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的科學(xué)發(fā)展。

二、核心科學(xué)問(wèn)題

本重大研究計劃針對未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)要素互聯(lián)的時(shí)空關(guān)系演變及調控規律這一核心問(wèn)題，圍繞以下三個(gè)科學(xué)問(wèn)題展開(kāi)研究：

（一）全要素互聯(lián)的結構化組織機理。

針對未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人機物全要素安全可靠互聯(lián)的系統復雜性難題，重點(diǎn)解決如何刻畫(huà)未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全要素互聯(lián)的聯(lián)接關(guān)系與結構關(guān)系，如何度量其復雜性并構建相互控制關(guān)系等問(wèn)題。重點(diǎn)研究未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)按需聯(lián)接的本征模型與調控機理、生產(chǎn)要素數據多維表征及結構化組織機理、全要素互聯(lián)的系統熵理論。

（二）生產(chǎn)制造流程的柔性構造理論與方法。

面向未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)柔性化制造全流程的流暢性與穩定性要求，重點(diǎn)解決如何精準刻畫(huà)未來(lái)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(xiàn)重構的收斂性等問(wèn)題。重點(diǎn)研究未來(lái)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、全流程穩定性構建方法、全流程重構的理論與方法。

（三）產(chǎn)業(yè)鏈與價(jià)值鏈的網(wǎng)絡(luò )化調控原理。

針對未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)制造的全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈耦合與復雜調控關(guān)系，重點(diǎn)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(jià)值鏈模型，如何實(shí)現跨產(chǎn)業(yè)鏈與價(jià)值鏈聯(lián)動(dòng)的多目標調控優(yōu)化等問(wèn)題。重點(diǎn)研究未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)制造的全產(chǎn)業(yè)鏈構建模型、全價(jià)值鏈構建模型、跨鏈耦合的網(wǎng)絡(luò )化調控原理。

三、2021年度重點(diǎn)資助研究方向

（一）培育項目。

圍繞上述科學(xué)問(wèn)題，以總體科學(xué)目標為牽引，2021年度對于探索性強、選題新穎、前期研究基礎較好、產(chǎn)學(xué)研用相結合的申請項目，將以培育項目方式予以資助，建議研究?jì)热輫@以下方向：

1.基于系統熵的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)拓撲演化機理與相關(guān)數學(xué)方法

面向未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型場(chǎng)景，探索工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的復雜拓撲結構，構建相應的復雜網(wǎng)絡(luò )幾何度量模型、信息傳輸模型和網(wǎng)絡(luò )演化模型；研究復雜網(wǎng)絡(luò )系統的本征譜系、系統熵理論、動(dòng)力學(xué)演化機理，提出可應用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的分析、計算、優(yōu)化、決策和調控等相關(guān)數學(xué)方法。

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

面向未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)復雜要素精準表征需求，探索多源異構數據資源的統一表征與融合管理機制、多源異構生產(chǎn)要素的低維子空間共享表示方法，研究工業(yè)生產(chǎn)多源數據的相關(guān)/不相關(guān)特征的共學(xué)習機制，提出工業(yè)要素多源異構低質(zhì)數據融合管理的理論與方法。

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

針對傳統離線(xiàn)容差分析精度低、難以適應定制化生產(chǎn)等瓶頸問(wèn)題，探索多工序精密裝配過(guò)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 )邊緣側在線(xiàn)容差分析方法，提出滿(mǎn)足裝配精度要求的容差動(dòng)態(tài)分配與補償方法。

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

面向未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中云化控制、工廠(chǎng)互聯(lián)等時(shí)間敏感應用場(chǎng)景，研究時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )的跨層調度、跨域傳輸機制等核心技術(shù)，提出時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )的端到端傳輸理論模型和相應的高精度時(shí)延抖動(dòng)控制方法，實(shí)現微秒級的端到端時(shí)延抖動(dòng)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理論、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)現軟件與協(xié)議的安全性隱患。

6. 面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數據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)敏感數據的高安全需求，研究典型工業(yè)場(chǎng)景下數據特征空間的緊致表達與多源融合新理論新方法，探索異常稀疏數據的高階復雜關(guān)聯(lián)規律，構建低虛警、低漏檢、在線(xiàn)可進(jìn)化的異常數據檢測架構，提出異常數據全生命周期溯源與網(wǎng)絡(luò )拓撲驅動(dòng)的修復方法。

（二）重點(diǎn)支持項目。

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

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

面向按需可重構智慧工廠(chǎng)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)境復雜、端到端性能可控性差等瓶頸問(wèn)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，突破環(huán)境智能感知、生產(chǎn)全要素按需互聯(lián)、高可靠端到端數據傳輸、跨層協(xié)同與協(xié)議設計、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)，構建體系架構的數字孿生模型，面向高端裝備制造中的多場(chǎng)景，綜合應用工業(yè)機器人、移動(dòng)AGV等開(kāi)展有效性驗證，動(dòng)態(tài)大規模網(wǎng)絡(luò )端到端延遲小于等于10毫秒，端到端數據傳輸可靠性滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)控制級要求。

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

面向未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數據與應用服務(wù)的可信安全需求，探索邊緣側輕量級數據加密系統理論與方法，突破輕量級數據加密與防護、隱私保護的群智協(xié)同學(xué)習，構建高能效、高安全性的邊緣智能計算體系架構；面向未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )安全需求，探索生產(chǎn)線(xiàn)多目標協(xié)同輕量化安全調控機理以及基于區塊鏈的隱私保護技術(shù)，突破工業(yè)邊緣節點(diǎn)的異步可信協(xié)商、大規模異構終端身份認證與鑒權等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人機物全要素群智安全互聯(lián)的新型內生安全網(wǎng)絡(luò )體系架構。面向無(wú)人大規模智能制造環(huán)境的應用，開(kāi)展存算感知相融合邊緣側可信安全系統及理論方法有效驗證，實(shí)現萬(wàn)級同質(zhì)邊緣節點(diǎn)容量規模下，單次加密操作能耗降低一個(gè)數量級。

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

面向多品種變批量特征下的個(gè)性化定制、共享制造等需求，針對未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)柔性制造全流程協(xié)同調控難、系統重構偏差大、產(chǎn)品質(zhì)量一致性差等瓶頸問(wèn)題，研究柔性化定制生產(chǎn)過(guò)程中分布式資源調控機制、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、小樣本數據質(zhì)量預測與優(yōu)化模型，構建基于生產(chǎn)制造全要素全流程優(yōu)化的數字孿生協(xié)同集成智能調控原型系統，實(shí)現動(dòng)態(tài)擾動(dòng)下系統分布式資源調控、數據驅動(dòng)的系統建模、質(zhì)量預測與控制以及全流程重構的多目標優(yōu)化，結合航空航天、裝備制造、紡織等典型行業(yè)開(kāi)展有效性驗證，顯著(zhù)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(chē)間復雜傳播環(huán)境適變理論與重構機制

面向智慧車(chē)間電磁環(huán)境的復雜性與現場(chǎng)應用場(chǎng)景的多樣性需求，針對有限空間內無(wú)線(xiàn)信號傳播的隨機性與不可控性難題，研究智慧車(chē)間復雜傳播環(huán)境適變理論、信道精確建模與智能重構方法，建立環(huán)境智能感知、資源配置與優(yōu)化調控模型，支撐智慧車(chē)間復雜電磁環(huán)境下的信道自構建、自?xún)?yōu)化、自維護，實(shí)現車(chē)間內部場(chǎng)景與外部需求變化的智能快速感知與適應，結合典型智慧車(chē)間場(chǎng)景，開(kāi)展理論與方法的有效性驗證，顯著(zhù)提升無(wú)線(xiàn)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

面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)資源高效協(xié)同和要素柔性重構需求，研究融合端邊云資源的輕量化軟件構建方法，突破跨網(wǎng)絡(luò )/跨協(xié)議/跨粒度的端側軟件集成、工業(yè)互聯(lián)業(yè)務(wù)語(yǔ)義建模、多模態(tài)本征模型度量、構件動(dòng)態(tài)組合與數據關(guān)聯(lián)、工業(yè)應用低代碼編程等關(guān)鍵技術(shù)，構建層次化、輕量化軟件架構體系，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域軟件工程理論與開(kāi)源生態(tài)奠定基礎，結合協(xié)同制造、智能維護等典型場(chǎng)景，開(kāi)展理論、方法與架構的有效性驗證，顯著(zhù)提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件開(kāi)發(fā)效率。

6.面向智能制造價(jià)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(jià)值鏈高效協(xié)同管理的需求，研究工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現產(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/供應鏈合作關(guān)系/產(chǎn)業(yè)鏈戰略聯(lián)盟的價(jià)值鏈綜合集成新方法，發(fā)現產(chǎn)品價(jià)值鏈中利益相關(guān)方短期與長(cháng)期價(jià)值的關(guān)聯(lián)關(guān)系，揭示工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統價(jià)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(dòng)生成模型、面向價(jià)值鏈的生產(chǎn)自組織協(xié)同決策體系與運行管理機制，結合新產(chǎn)品智能制造場(chǎng)景，開(kāi)展理論、方法與模型的有效性驗證，顯著(zhù)提升新產(chǎn)品的研發(fā)效率和價(jià)值鏈利益相關(guān)方的效益。

四、項目遴選的基本原則

為確保實(shí)現總體目標，本重大研究計劃要求研究?jì)热荼仨毞现改弦?，把握工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢，結合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際問(wèn)題，提煉基礎科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展創(chuàng )新性研究。

（一）要求研究與未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的基礎科學(xué)問(wèn)題，即：在申請書(shū)中需要明確解釋研究對象的具體應用場(chǎng)景及需求，需要明確研究問(wèn)題對全要素互聯(lián)的結構化組織機理、生產(chǎn)制造流程的柔性構造理論與方法、產(chǎn)業(yè)鏈與價(jià)值鏈的網(wǎng)絡(luò )化調控原理等核心科學(xué)問(wèn)題的貢獻。

（二）在闡述國際發(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)展基礎上，要歸納提煉明確的科學(xué)問(wèn)題。

（三）針對科學(xué)問(wèn)題，研究隊伍要有明確的分工，發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢，開(kāi)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(hù)單位為項目參與單位。

（四）要明確對實(shí)現重大研究計劃總體目標和解決核心科學(xué)問(wèn)題的貢獻。

（五）要明確具體應用場(chǎng)景，研究目標中應包含可量化、可考核的指標。

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(wàn)元/項，資助期限為3年，培育申請書(shū)中研究期限應填寫(xiě)“2022年1月1日-2024年12月31日”；擬資助重點(diǎn)支持項目約5項，直接費用的平均資助強度約為260萬(wàn)元/項，資助期限為3年，申請書(shū)中研究期限應填寫(xiě)“2022年1月1日-2024年12月31日”。

六、申請要求及注意事項

（一）申請條件。

本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：

1. 具有承擔基礎研究課題的經(jīng)歷；

2. 具有高級專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱(chēng)）。

在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)位以及無(wú)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。

（二）限項申請規定。

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

（三）申請注意事項。

申請人和依托單位應當認真閱讀并執行本項目指南、《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(shí)行無(wú)紙化申請。申請書(shū)提交日期為2021年9月6日－9月10日16時(shí)。

（1）申請人應當按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò )信息系統中重大研究計劃項目的填報說(shuō)明與撰寫(xiě)提綱要求在線(xiàn)填寫(xiě)和提交電子申請書(shū)及附件材料。

（2）本重大研究計劃旨在緊密?chē)@核心科學(xué)問(wèn)題，將對多學(xué)科相關(guān)研究進(jìn)行戰略性的方向引導和優(yōu)勢整合，成為一個(gè)項目集群。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的具體科學(xué)問(wèn)題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱(chēng)、科學(xué)目標、研究?jì)热?、技術(shù)路線(xiàn)和相應的研究經(jīng)費等。

（3）申請書(shū)中的資助類(lèi)別選擇“重大研究計劃”，亞類(lèi)說(shuō)明選擇“培育項目”和“重點(diǎn)支持項目”，附注說(shuō)明選擇“未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎理論與關(guān)鍵技術(shù)”，根據申請的具體研究?jì)热葸x擇相應的申請代碼。

培育項目和重點(diǎn)支持項目的合作研究單位不得超過(guò)2個(gè)。

（4）申請人在申請書(shū)“立項依據與研究?jì)热?rdquo;部分，應當首先說(shuō)明申請符合本項目指南中的重點(diǎn)資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學(xué)問(wèn)題、實(shí)現本重大研究計劃科學(xué)目標的貢獻。

如果申請人已經(jīng)承擔與本重大研究計劃相關(guān)的其他科技計劃項目，應當在申請書(shū)正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關(guān)項目的區別與聯(lián)系。

2. 依托單位應當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(shí)前通過(guò)信息系統逐項確認提交本單位電子申請書(shū)及附件材料，并于9月11日16時(shí)前在線(xiàn)提交本單位項目申請清單。

3. 其他注意事項。

（1）為實(shí)現重大研究計劃總體科學(xué)目標和多學(xué)科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關(guān)數據和資料管理與共享的規定，項目執行過(guò)程中應關(guān)注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關(guān)系。

（2）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(huì )，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會(huì )。獲資助項目負責人有義務(wù)參加本重大研究計劃指導專(zhuān)家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。

（四）咨詢(xún)方式。

國家自然科學(xué)基金委員會(huì )信息科學(xué)部二處

聯(lián)系電話(huà)：010-62327929, 62327149