國家自然科學基金委員會數(shù)學物理科學部關于征集2023年度重大項目立項建議的通告

國科金發(fā)計〔2022〕43號

國家自然科學基金委員會現(xiàn)發(fā)布未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎理論與關鍵技術重大研究計劃2022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。

國家自然科學基金委員會

2022年8月16日

未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎理論與關鍵技術重大研究計劃

2022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)絡技術與工業(yè)制造深度融合的全新工業(yè)生態(tài)、關鍵基礎設施和新型應用模式，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)制造和服務體系，顯著提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、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(zhàn)略需求，圍繞未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重大核心科學問題，打通未來工業(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基礎。

一、科學目標

瞄準工業(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)鏈與價值鏈的網(wǎng)絡化調控原理等基礎理論與方法，突破一批核心關鍵技術，完成三個以上工業(yè)制造典型場景的集成示范驗證，形成若干重大基礎性原創(chuàng)成果，培養(yǎng)一批有國際影響力的人才和團隊，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用與服務的范式變革，為構建要素互聯(lián)結構化、生產(chǎn)制造流程化、工業(yè)網(wǎng)絡體系化的產(chǎn)業(yè)新生態(tài)奠定理論和技術基礎，引領未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的科學發(fā)展。

二、核心科學問題

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)的時空關系演變及調控規(guī)律這一核心問題，圍繞以下三個科學問題展開研究。

（一）全要素互聯(lián)的結構化組織機理。

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)接關系與結構關系，如何度量其復雜性并構建相互控制關系等問題。重點研究未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)按需聯(lián)接的本征模型與調控機理、生產(chǎn)要素數(shù)據(jù)多維表征及結構化組織機理、全要素互聯(lián)的系統(tǒng)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)定性構建方法、全流程重構的理論與方法。

（三）產(chǎn)業(yè)鏈與價值鏈的網(wǎng)絡化調控原理。

針對未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)制造的全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈耦合與復雜調控關系，重點解決如何從效率角度建立網(wǎng)絡化產(chǎn)業(yè)鏈模型、從效用角度建立網(wǎng)絡化價值鏈模型，如何實現(xiàn)跨產(chǎn)業(yè)鏈與價值鏈聯(lián)動的多目標調控優(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)鏈構建模型、全價值鏈構建模型、跨鏈耦合的網(wǎng)絡化調控原理。

三、2022年度資助研究方向

（一）培育項目。

圍繞上述科學問題，以總體科學目標為牽引，2022年度對于探索性強、選題新穎、前期研究基礎較好、產(chǎn)學研用相結合的申請項目，將以培育項目方式予以資助，建議研究內容圍繞以下方向。

1.面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)拓撲結構識別與優(yōu)化（申請代碼1選擇數(shù)理科學部下屬代碼）。

面向復雜動態(tài)環(huán)境下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的任務多樣性和結構多變性特點，研究復雜動態(tài)環(huán)境下的拓撲結構識別和系統(tǒng)參數(shù)辨識問題，識別工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的關鍵節(jié)點；研究多動態(tài)約束下協(xié)同優(yōu)化問題的數(shù)學基礎理論，優(yōu)化云邊資源配置，提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全局優(yōu)化和實時響應能力。

2.面向復雜多元業(yè)務特性的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構可重構性理論及方法（申請代碼1選擇信息科學部下屬代碼）。

探索面向復雜多元業(yè)務特性的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新型融合范式，研究復雜多元業(yè)務感知、控制、通信、計算、服務等多維度的統(tǒng)一建模理論與協(xié)同機制，研究基于業(yè)務驅動的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構重構理論及方法，提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對復雜多元業(yè)務的適應性。

3.面向精密制造的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一時空基準理論與關鍵技術（申請代碼1選擇信息科學部下屬代碼）。

針對典型精密制造場景，探索工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人機物全要素互聯(lián)的時空關系演變及作用規(guī)律，構建相應的時空基準統(tǒng)一模型；研究有線/無線異構網(wǎng)絡下時空信號協(xié)同測量方法，突破基于無線信號的高精度、低開銷時間同步與位置估計等關鍵技術，為構建精密制造時空統(tǒng)一基準提供關鍵技術支撐。

4. OT/CT/IT異構協(xié)議簇融合與統(tǒng)一建模方法研究（申請代碼1選擇信息科學部下屬代碼）。

探索工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)OT/CT/IT異構融合過程中廣域與局域、無線與有線等端到端傳輸?shù)亩嗄B(tài)協(xié)同機理，研究跨平臺協(xié)議的實時感知與行為解析方法，建立異構網(wǎng)絡的虛擬資源映射機制和統(tǒng)一服務模型，突破異構協(xié)議簇高效融合的通信-計算-控制一體化資源調度技術，為OT/CT/IT異構協(xié)議簇的融合與統(tǒng)一提供支撐。

5.復雜構件增減材制造過程的耦合機理與孿生交互的工藝優(yōu)化方法（申請代碼1選擇工程與材料科學部下屬代碼）。

針對增減材制造的逐點成形工藝特征，研究工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)支撐下的多參量協(xié)同感知技術，建立數(shù)據(jù)驅動的層道質量識別模型，揭示增減材復合工序耦合機理；研究基于虛擬現(xiàn)實交互的增減材制造工藝優(yōu)化方法，構建增減材制造全流程數(shù)字孿生的開放系統(tǒng)模型，為實現(xiàn)形性可控的復雜構件高精度制造提供支撐。

6. 面向無人工廠的多智能體協(xié)同與決策機制（申請代碼1選擇信息科學部或管理科學部下屬代碼）。

面向無人工廠智能制造場景，研究機、物、料、法、環(huán)制造要素以及復雜制造環(huán)境的認知技術，提出多智能體的全局認知一致性表征方法；研究工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中多智能體有限交互下的信息融合技術，提出多智能體協(xié)同的控制決策方法。為工業(yè)生產(chǎn)從“人在回路”到“智在回路”的范式拓展提供支撐。

（二）重點支持項目。

圍繞核心科學問題，以總體科學目標為牽引，2022年對于前期研究成果積累較好、對總體目標在理論和關鍵技術上有較大貢獻、具備產(chǎn)學研用合作基礎的申請項目，將以重點支持項目方式予以資助，重點支持方向如下。

1.面向智能制造的通信-感知-控制一體化智能機器組網(wǎng)基礎理論、架構及關鍵技術（申請代碼1選擇信息科學部下屬代碼）。

面向智能制造車間中大規(guī)模智能機器高效可靠互聯(lián)的需求，針對通信-感知-控制分離設計難以解決智能機器超低時延高可靠信息交互的瓶頸問題，研究通信-感知-控制一體化閉環(huán)信息交互系統(tǒng)級信息理論與新型邊緣無線組網(wǎng)架構，支持大規(guī)模機器節(jié)點海量感知業(yè)務和控制信息等；研究通信感知深度融合的大規(guī)模智能機器超低時延和高可靠信息交互技術，實現(xiàn)基于鏈路級通信感知一體化的多節(jié)點網(wǎng)絡化感知以及超低時延高可靠信息傳輸；研究面向大規(guī)模智能機器的分布式計算與網(wǎng)絡化閉環(huán)控制技術，實現(xiàn)面向智能制造多機器靈活控制。選取典型智能制造場景，綜合應用AGV、工業(yè)移動機器人等載體開展通信-感知-控制一體化智能機器組網(wǎng)關鍵技術驗證，滿足智能制造典型場景的閉環(huán)控制時延不高于2ms，信息交互可靠性不低于99.9999%等關鍵指標。

2.柔性制造全流程質量在線評價與動態(tài)調控理論與關鍵技術（申請代碼1選擇工程與材料科學部下屬代碼）。

面向復雜動態(tài)工業(yè)場景柔性制造質量控制的需求，研究產(chǎn)品制造多類型、跨尺度缺陷在線檢測方法，構建多信息融合質量智能評價模型；探明工藝參數(shù)與質量特性的非線性時變映射機制，建立小樣本非均衡數(shù)據(jù)下產(chǎn)品質量預測與工藝優(yōu)化模型；揭示全流程多源誤差混合迭代傳播機理，突破誤差傳播模型驅動的多工序誤差分配與工藝動態(tài)重構技術，實現(xiàn)柔性制造質量全過程數(shù)字化追溯和智能調控；結合航空航天大型復材構件、車船零部件制造等典型工業(yè)場景開展有效性驗證，工業(yè)缺陷種類不少于50種，樣本數(shù)據(jù)不少于十萬量級，自動化檢測準確率優(yōu)于95%，新產(chǎn)品試制周期降低30%以上，顯著提升質量檢測效率和良品率。

3.面向復雜產(chǎn)品創(chuàng)新與制造效率的產(chǎn)業(yè)鏈-價值鏈雙鏈聯(lián)動調控機制（申請代碼1選擇管理科學部下屬代碼）。

面向制造資源精準鏈接、產(chǎn)業(yè)鏈與價值鏈雙鏈聯(lián)動以實現(xiàn)多主體高效協(xié)作的需求，針對雙鏈聯(lián)動的價值關系、演化路徑、自組織協(xié)同調控和運行管理機制等難題，研究物理空間、社會空間和信息空間中數(shù)據(jù)串聯(lián)、信息融合和業(yè)務協(xié)同方法，產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化管理體系與調控機制，大規(guī)模異質群體智能協(xié)同與集成決策方法，數(shù)據(jù)驅動的產(chǎn)業(yè)鏈-價值鏈跨鏈耦合建模，雙鏈聯(lián)動的價值關系發(fā)現(xiàn)與協(xié)同機理，構建基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品快速集成創(chuàng)新與高質量制造管理的新模式，結合重大技術裝備的關鍵制造場景，開展理論與方法的有效性驗證，顯著提升復雜新產(chǎn)品研發(fā)與制造的效率，降低非固定制造成本20％以上，縮短復雜新產(chǎn)品研發(fā)周期15％以上。

4.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)多源異構數(shù)據(jù)可信共享與按需服務的理論與關鍵技術（申請代碼1選擇信息科學部或管理科學部下屬代碼）。

面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)多源異構數(shù)據(jù)治理、安全流通與按需服務等需求，針對工業(yè)數(shù)據(jù)治理、安全可信交換、數(shù)據(jù)質量保障與按需服務等難題，研究業(yè)務流程驅動的數(shù)據(jù)空間模型建立方法、時序數(shù)據(jù)的智能治理方法與價值評估體系；研究面向工業(yè)多層級復雜安全體系下的隱私計算理論，構建基于數(shù)據(jù)空間方法的數(shù)據(jù)確權與安全數(shù)據(jù)交換體系，形成支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)多源異構數(shù)據(jù)可信共享的服務體系和業(yè)務模式；探索工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)時空關聯(lián)關系及其演化規(guī)律，研究多源異構工業(yè)數(shù)據(jù)的容錯匯聚、數(shù)據(jù)質量保障、融合時空關聯(lián)的數(shù)據(jù)按需服務等關鍵理論與方法，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的精準溯源與追蹤。面向航空、航天、船舶、裝備制造等典型應用示范場景，開展模型和方法架構的有效性驗證，支持工業(yè)主體規(guī)模不小于1000個，關鍵業(yè)務域種類不小于5種，按需服務準確率不少于95%。

5.面向功能安全的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)內生安全理論、架構與關鍵技術（申請代碼1選擇信息科學部下屬代碼）。

面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能協(xié)同執(zhí)行確定性需求，探索功能確保的內生安全基礎理論，研究工業(yè)功能內生安全能力構造機理，構建面向確定性系統(tǒng)的內生安全架構。探索功能執(zhí)行的系統(tǒng)行為模型，構建非侵入式內嵌安全約束的保障機制、突破多維度異常行為研判與未知攻擊追蹤技術。探索功能執(zhí)行自主化驗證機理，研究功能執(zhí)行一致性驗證范式，突破工業(yè)功能形式化建模，功能協(xié)同執(zhí)行一致性驗證，異常功能追蹤等技術。開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)內生安全技術驗證，在受到攻擊情況下，功能安全執(zhí)行率超過90%。功能執(zhí)行一致性驗證覆蓋率超過90%；功能安全保障額外開銷小于10%。

6.流程工業(yè)生產(chǎn)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈智能協(xié)同與優(yōu)化的決策理論與關鍵技術（申請代碼1選擇工程與材料科學部、信息科學部或管理科學部下屬代碼）。

面向流程工業(yè)生產(chǎn)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈高效協(xié)同和低碳安全運行需求，針對流程工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游分離脫節(jié)、生產(chǎn)資源配置不均衡、綠色低碳強約束等瓶頸問題，研究基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的流程工業(yè)生產(chǎn)鏈物質流和能量流全要素深度感知和協(xié)同預測方法，構建生產(chǎn)鏈與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的數(shù)據(jù)驅動優(yōu)化決策架構，研究面向彈性產(chǎn)業(yè)鏈供給的生產(chǎn)鏈資源配置、管控與自組織優(yōu)化方法，實現(xiàn)融入產(chǎn)業(yè)價值鏈的生產(chǎn)鏈全鏈資源靈活配置與高效利用。面向冶金、石化等一類典型流程工業(yè)生產(chǎn)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈上下游場景，開展智能協(xié)同與優(yōu)化決策理論方法與關鍵技術應用驗證，資源配置效率達到行業(yè)先進水平。

（三）集成項目。

在本重大研究計劃前期布局和資助成果的基礎上，集中優(yōu)勢力量，圍繞以下方向進行集成，力爭實現(xiàn)跨越發(fā)展。

1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全要素資源互聯(lián)、協(xié)同與融合集成演示驗證。

面對工業(yè)場景生產(chǎn)任務繁多、場景多變、層次多樣、鏈條綿長、環(huán)節(jié)耦合等特點，通過集成本重大研究計劃前期布局項目的研究成果，重點圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)全要素資源按需互聯(lián)的新型架構、語義驅動的智簡組織、多源異構資源表征、人機實時交互控制、資源跨域高效協(xié)同、資源跨鏈體系化調控、資源與生產(chǎn)協(xié)同優(yōu)化制造等新模式、新機制、新理論與新方法，深化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全要素資源互聯(lián)、協(xié)同與融合集成等問題研究，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新數(shù)字孿生驅動的生產(chǎn)全要素管理與決策一體化模式，構建支撐生產(chǎn)全要素與全產(chǎn)業(yè)鏈資源協(xié)同的技術體系與驗證環(huán)境，并在航空航天、裝備制造、消費電子、冶金、化工、礦山、紡織等不少于3個行業(yè)開展創(chuàng)新應用示范，促進前期布局項目研究成果加速轉化落地。

四、項目遴選的基本原則

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

（一）要求研究與未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關的基礎科學問題，即在申請書中需要明確解釋研究對象的具體應用場景及需求，需要明確研究問題對全要素互聯(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)鏈與價值鏈的網(wǎng)絡化調控原理等核心科學問題的貢獻。

（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)取得的重要進展基礎上，要歸納提煉明確的科學問題。

（三）針對科學問題，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。

（四）要明確對實現(xiàn)重大研究計劃總體目標和解決核心科學問題的貢獻。

（五）要明確具體應用場景，研究目標中應包含可量化、可考核的指標。

五、2022年度資助計劃

2022年度擬資助培育項目10項，直接費用資助強度約為80萬元/項，資助期限為3年，培育申請書中研究期限應填寫“2023年1月1日-2025年12月31日”；擬資助重點支持項目6項，直接費用資助強度約為260萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應填寫“2023年1月1日-2025年12月31日”；擬資助集成項目1項，直接費用資助強度約為1200萬元/項，鼓勵申報單位和地方政府部門按照1:2配套，資助期限為2年，申請書中研究期限應填寫“2023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. 具有高級專業(yè)技術職務（職稱）。

在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學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行申請。

（二）限項申請規(guī)定。

執(zhí)行《2022年度國家自然科學基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關要求。

（三）申請注意事項。

申請人和依托單位應當認真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2022年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2022年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》中相關要求。

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2022年9月16日－9月22日16時。

（1）申請人應當按照科學基金網(wǎng)絡信息系統(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。

（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，將對多學科相關研究進行戰(zhàn)略性的方向引導和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據(jù)本重大研究計劃擬解決的具體科學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、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經(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”、“重點支持項目”或“集成項目”，附注說明選擇“未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎理論與關鍵技術”，根據(jù)申請的具體研究內容選擇相應的申請代碼。

培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個，集成項目的合作單位不得超過4個。

（4）申請人在申請書“立項依據(jù)與研究內容”部分，應當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問題、實現(xiàn)本重大研究計劃科學目標的貢獻。

如果申請人已經(jīng)承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區(qū)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2022年9月22日16時前通過信息系統(tǒng)逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于9月23日16時前在線提交本單位項目申請清單。

3. 其他注意事項。

（1）為實現(xiàn)重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項目執(zhí)行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。

（2）為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學術交流會，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動。

（四）咨詢方式。

國家自然科學基金委員會信息科學部二處

聯(lián)系電話：010-62327929, 62327149