“未来工业互联网基础理论与关键技术”重大研究计划2020项目指南
互联网新闻 2020-09-29 04:00:04
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未来工业互联网是新一代信息通信网络技术与工业制造深度融合的全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式,通过人机物的安全可靠智联,实现生产全要素、全产业链、全价值链的全面连接,推动制造业生产方式和企业形态根本性变革,形成全新的工业生产制造和服务体系,显著提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平。

本重大研究计划瞄准工业互联网国家重大战略需求,围绕未来工业互联网的重大核心科学问题,打通未来工业互联网基础研究、原始创新的“最先一公里”和科技成果转化、产业市场化应用的“最后一公里”,为我国工业互联网发展水平走在国际前列奠定理论和技术基础。

一、科学目标

瞄准工业互联网国家重大战略需求,把握未来工业互联网发展趋势,创新工业互联网全要素互联的结构化组织机理、生产制造流程的柔性构造机制、产业链与价值链的网络化调控原理等基础理论与方法,突破一批核心关键技术,完成三个以上工业制造典型场景的集成示范验证,形成若干重大基础性原创成果,培养一批有国际影响力的人才和团队,推动工业互联网应用与服务的范式变革,为构建要素互联结构化、生产制造流程化、工业网络体系化的产业新生态奠定理论和技术基础,引领未来工业互联网的科学发展。

二、核心科学问题

本重大研究计划针对未来工业互联网生产要素互联的时空关系演变及调控规律这一核心问题,围绕以下三个科学问题展开研究:

(一)全要素互联的结构化组织机理。

针对未来工业互联网人机物全要素安全可靠互联的系统复杂性难题,重点解决如何刻画未来工业互联网全要素互联的联接关系与结构关系,如何度量其复杂性并构建相互控制关系等问题。重点研究未来工业互联网按需联接的本征模型与调控机理、生产要素数据多维表征及结构化组织机理、全要素互联的系统熵理论。

(二)生产制造流程的柔性构造理论与方法。

面向未来工业互联网柔性化制造全流程的流畅性与稳定性要求,重点解决如何精准刻画未来工业互联网生产链制造全流程中的误差传播、有效识别生产流程的脆弱性、定量评估生产线重构的收敛性等问题。重点研究未来工业互联网柔性化制造全流程的容差分析与传播模型、全流程稳定性构建方法、全流程重构的理论与方法。

(三)产业链与价值链的网络化调控原理。

针对未来工业互联网生产制造的全产业链、全价值链耦合与复杂调控关系,重点解决如何从效率角度建立网络化产业链模型、从效用角度建立网络化价值链模型,如何实现跨产业链与价值链联动的多目标调控优化等问题。重点研究未来工业互联网生产制造的全产业链构建模型、全价值链构建模型、跨链耦合的网络化调控原理。

三、2020年度重点资助研究方向

(一)培育项目。

围绕上述科学问题,以总体科学目标为牵引,2020年度对于探索性强、选题新颖、前期研究基础较好、产学研用相结合的申请项目,将以培育项目方式予以资助,建议研究内容围绕以下方向:

1.生产要素多维数据表征方法与结构化组织机理。

探索语义信息与领域知识混合的人机物全要素表征方法与结构化组织机理,研究生产要素数据生成、转换、传输规律,多源异构数据资源的统一表征与融合管理机制,面向制造服务比特流、信息流、知识流互动的多维数据结构化组织与高效分发技术等,实现对生产全要素互联的联接关系与结构关系的精准刻画。

2.网络化全流程制造的容差分析与传播模型。

探索多器件参数、多特征、多时间尺度的网络化全流程制造的容差分析新原理,研究与网络化全流程制造工艺兼容的容差分析方法和传播模型,提出适用于不同场景的网络化全流程制造工艺新型容差设计体系,突破传统传播模型精度低、可扩展性差的技术瓶颈。

3.面向制造过程的安全可靠互联理论与方法。

探索复杂环境下生产设备、控制系统等生产要素间安全可靠传输的新方法,研究工业制造各类数据采集/传输/控制的安全可靠互联模型、生产要素标识安全认证方法与高效协商机制,支撑复杂环境下生产要素间的安全可靠互联。

4.面向工业互联网复杂系统的拓扑几何结构理论。

探索面向未来工业互联网的人机物全要素互联的几何原理,研究相关复杂系统的拓扑结构与连通性,拓展多层次、多维度复杂网络稳定运行相关理论。

(二)重点支持项目。

围绕核心科学问题,以总体科学目标为牵引,2020年对于前期研究成果积累较好、对总体目标在理论和关键技术上有较大贡献、具备产学研用合作基础的申请项目,将以重点支持项目方式予以资助,重点支持方向如下:

1.按需联接的工业互联网新型体系架构与信息模型。

针对未来工业互联网中非确定性业务需求与网络效率的矛盾,研究按需联接的新型网络体系架构,实现业务信息与网络体系泛在融合。研究全链条生产要素信息模型与网络化表征方法,建立比特流、信息流、知识流互动的人机物协同计算与高效分发机制,突破信息中心网络、网内泛在计算、网内功能虚拟化等理论与技术。选择典型应用示范场景,建立未来工业互联网按需联接服务质量评估体系,开展模型和架构的有效性仿真验证,网络连接生产要素规模不小于10000个。

2.基于语义驱动的工业互联网原生智简组织理论。

针对未来工业互联网的复杂组织结构,研究原生语义信息的表征与编码理论、极化处理新方法,突破信源-信道协同传输、语义驱动的智能信号处理等关键技术,引入系统熵度量,建立基于语义驱动的工业互联网原生智简组织理论,支撑工业互联网智能简约组织与自主演进。面向智能制造等场景,开展理论与方法的有效性验证,在百万量级网络节点规模下系统能效提升2个数量级,端到端业务重构时延降低1个数量级。

3.工业互联网人机物全要素协同机理。

针对未来工业互联网柔性化制造全流程的流畅性与稳定性要求,研究工业互联网结构、计算、交互与管理的复杂性,突破比特流、信息流、知识流的“互动”瓶颈,提出新一代工业互联网智能协同预测、决策和管控方法,支撑生产全要素、全产业链和全价值链的网络化协同。面向航空航天、化工等典型场景,开展生产全流程优化或大规模供应链协同管控机理和方法的有效性验证,支持百万级工业互联网资源调度管控、毫秒级单点云边协同数据智能处理和调度控制闭环。

4.复杂场景精准作业的跨域协同与实时控制。

针对高危险复杂生产场景下高精密作业的行业需求,研究基于跨域协同容差分析与误差实时控制的人机协同精准作业新理论、新方法,突破离散生产过程流程化构建、容差分析的跨域信息建模与互操作、人机操作级协同的高实时交互、动态环境的高精度操作优化控制等关键技术。面向特殊行业需求,开展复杂场景精准作业的跨域协同与实时控制理论与方法的有效性验证,人机协作的时间同步精度达到微秒级。

5.工业制造系统的跨时空多粒度制造资源配置与调控理论。

针对未来工业互联网生产要素互联的时空关系演变及调控问题,研究工业互联网动态演化、资源柔性配置与优化调控理论方法,揭示生产流通系统的资源要素及其作用机理,突破多粒度生产流通单元的态势感知与认知分析、网络自组织新架构与协同调控等关键技术,建立生产流通系统资源要素的高效配置、可信柔性协同以及体系化优化调控运行方式。面向高端装备、消费电子等行业,开展理论与方法的有效性验证,资源配置效率和协同运行效率提升50%以上。

四、项目遴选的基本原则

(一)紧密围绕核心科学问题,鼓励有价值的前沿探索和创新研究。

(二)优先资助能解决未来工业互联网中的实际难题、具有应用前景的研究项目。

(三)鼓励多学科交叉研究。

(四)重点资助具有良好研究基础和前期积累、对总体目标有直接贡献的研究项目。

五、2020年度资助计划

2020年度拟资助培育项目10项左右,直接费用的平均资助强度约为80万元/项,资助期限为3年,培育项目申请书中研究期限应填写“2021年1月1日-2023年12月31日”;拟资助重点支持项目5项左右,直接费用的平均资助强度约为260万元/项,资助期限为3年,重点支持项目申请书中研究期限应填写“2021年1月1日-2023年12月31日”。

六、申请要求及注意事项

(一)申请条件。

本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件:

1.具有承担基础研究课题的经历;

2.具有高级专业技术职务(职称)。

在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

(二)限项申请规定。

1.申请人同年只能申请1项重大研究计划项目(其中:重大研究计划项目中的集成项目和战略研究项目除外);上一年度获得重大研究计划项目(不包括集成项目和战略研究项目)资助的项目负责人,本年度不得作为申请人申请重大研究计划项目。

2.申请和承担项目总数的限制规定。

(1)除特别说明外,申请当年资助期满的项目不计入申请和承担总数范围。具有高级专业技术职务(职称)的人员,申请(包括申请人和主要参与者)和正在承担(包括负责人和主要参与者)以下类型项目总数合计限为2项:面上项目、重点项目、重大项目、重大研究计划项目(不包括集成项目和战略研究项目)、联合基金项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、优秀青年科学基金项目、国家杰出青年科学基金项目、重点国际(地区)合作研究项目、直接费用大于200万元/项的组织间国际(地区)合作研究项目(仅限作为申请人申请和作为负责人承担,作为主要参与者不限)、国家重大科研仪器研制项目(含承担国家重大科研仪器设备研制专项项目)、基础科学中心项目、资助期限超过1年的应急管理项目、原创探索计划项目以及资助期限超过1年的专项项目[特殊说明的除外;应急管理项目中的局(室)委托任务及软课题研究项目、专项项目中的科技活动项目除外]。

具有高级专业技术职务(职称)的人员作为主要参与者正在承担的 2019 年(含)以前批准资助的项目不计入申请和承担总数范围,2020 年(含)以后申请(包括申请人和主要参与者)和批准(包括负责人和主要参与者)项目计入申请和承担总数范围。

(2)不具有高级专业技术职务(职称)人员申请和承担项目总数:作为申请人申请和作为项目负责人正在承担的项目数合计限为1项;在保证有足够的时间和精力参与项目研究工作的前提下,作为主要参与者申请或者承担各类型项目数量不限。晋升为高级专业技术职务(职称)后,原来作为负责人正在承担的项目计入申请和承担项目总数范围,原来作为主要参与者正在承担的项目不计入。

3.计入申请和承担项目总数的部分项目类型的特殊要求。

(1)优秀青年科学基金项目和国家杰出青年科学基金项目申请时不计入申请和承担总数范围;正式接收申请到自然科学基金委作出资助与否决定之前,以及获得资助后,计入申请和承担总数范围。

(2)基础科学中心项目申请时不计入申请和承担总数范围;正式接收申请到自然科学基金委作出资助与否决定之前,以及获得资助后,计入申请和承担总数范围。基础科学中心项目负责人及主要参与者(骨干成员)在结题前不得作为申请人申请重大研究计划项目。

(3)国家重大科研仪器研制项目(部门推荐)获得资助后,项目负责人在准予结题前不得作为申请人申请重大研究计划项目。

(4)原创探索计划项目从预申请开始直到自然科学基金委作出资助与否决定之前,不计入申请和承担总数范围;获资助后计入申请和承担总数范围。

(三)申请注意事项。

1.本重大研究计划2020年度项目申请书报送日期为2020年10月23日- 26日16时。本重大研究计划项目申请采取无纸化申请。

2.项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下:

(1)申请人在填报申请书前,应当认真阅读本项目指南和《2020年度国家自然科学基金项目指南》中申请须知和限项申请规定的相关内容,不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。

(2)本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题,将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合,成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向,自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

(3)申请人登录科学基金网络信息系统https://isisn.nsfc.gov.cn/(以下简称信息系统;没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户),按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。

(4)申请书中的资助类别选择“重大研究计划”,亚类说明选择“重点支持项目”或“培育项目”,附注说明选择“未来工业互联网基础理论与关键技术”,根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。

培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。

(5)申请人应当按照重大研究计划申请书的撰写提纲撰写申请书,在“立项依据与研究内容”部分,需要首先说明本次申请符合指南中哪一个重点资助的研究方向。在论述部分,应明确提出假说,论述其科学意义和依据,以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。

项目申请书选题应符合本重大研究计划的实施原则,具有明确的关键科学问题。申请书的目标和内容应瞄准核心科学问题,突出有限目标,强调创新点与前沿基础科学问题的研究。

如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目,应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

(6)申请人应当认真阅读《2020年度国家自然科学基金项目指南》中预算编报要求的内容,严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理有关问题的补充通知》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理的补充通知》《关于进一步完善科学基金项目和资金管理的通知》以及《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的具体要求,按照“目标相关性、政策相符性、经济合理性”的基本原则,认真编制《国家自然科学基金项目预算表》。多个单位共同承担一个项目的,项目申请人和合作研究单位的参与者应当分别编制项目预算,经所在单位审核后,由申请人汇总编制。

(7)申请人完成申请书撰写后,在线提交电子申请书及附件材料。申请材料中所需的附件材料(有关证明信、推荐信和其他特别说明要求提交的纸质材料原件),全部以电子扫描件上传。

3.依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核,对申请人编制项目预算的目标相关性、政策相符性和经济合理性进行审核,并在规定时间内提交申请材料至自然科学基金委。具体要求如下:

(1)应在项目集中接收工作截止时间前(2020年10月26日16时)通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料,无需报送纸质申请书。项目获批准后,将申请书的纸质签字盖章页装订在《资助项目计划书》最后,一并提交。签字盖章的信息应与电子申请书严格保持一致。

(2)依托单位完成电子申请书及附件材料的逐项确认后,应于申请材料提交截止时间前通过信息系统上传本单位科研诚信承诺书的电子扫描件(请在信息系统中下载模板,打印填写后由法定代表人亲笔签字、依托单位加盖公章),无需提供纸质材料。

4.本重大研究计划咨询方式:

国家自然科学基金委员会信息科学部三处

联系电话:010-62327929, 62327149

(四)其他注意事项。

1.为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成,获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定,项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。

2.为加强项目的学术交流,促进项目群的形成和多学科交叉与集成,本重大研究计划将每年举办1次资助项目的年度学术交流会,并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动,并认真开展学术交流。

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