未來工業互聯網是新一代信息通信網絡技術與工業制造深度融合的全新工業生態、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，實現生產全要素、全產業鏈、全價值鏈的全面連接，推動制造業生產方式和企業形態根本性變革，形成全新的工業生產制造和服務體系，顯著提升制造業數字化、網絡化、智能化發展水平。

本重大研究計劃瞄準工業互聯網國家重大戰略需求，圍繞未來工業互聯網的重大核心科學問題，打通未來工業互聯網基礎研究、原始創新的“最先一公里”和科技成果轉化、產業市場化應用的“最后一公里”，為我國工業互聯網發展水平走在國際前列奠定理論和技術基礎。

為進一步做好“未來工業互聯網基礎理論與關鍵技術”重大研究計劃的項目立項和資助工作，經本重大研究計劃指導專家組和管理工作組會議討論決定，面向科技界征集2022年度項目指南建議。

一、科學目標

瞄準工業互聯網國家重大戰略需求，把握未來工業互聯網發展趨勢，創新工業互聯網全要素互聯的結構化組織機理、生產制造流程的柔性構造機制、產業鏈與價值鏈的網絡化調控原理等基礎理論與方法，突破一批核心關鍵技術，完成三個以上工業制造典型場景的集成示范驗證，形成若干重大基礎性原創成果，培養一批有國際影響力的人才和團隊，推動工業互聯網應用與服務的范式變革，為構建要素互聯結構化、生產制造流程化、工業網絡體系化的產業新生態奠定理論和技術基礎，引領未來工業互聯網的科學發展。

二、核心科學問題

本重大研究計劃針對未來工業互聯網生產要素互聯的時空關系演變及調控規律這一核心問題，圍繞以下三個科學問題展開研究：

（一）全要素互聯的結構化組織機理。

針對未來工業互聯網人機物全要素安全可靠互聯的系統復雜性難題，重點解決如何刻畫未來工業互聯網全要素互聯的聯接關系與結構關系，如何度量其復雜性并構建相互控制關系等問題。重點研究未來工業互聯網按需聯接的本征模型與調控機理、生產要素數據多維表征及結構化組織機理、全要素互聯的系統熵理論。

（二）生產制造流程的柔性構造理論與方法。

面向未來工業互聯網柔性化制造全流程的流暢性與穩定性要求，重點解決如何精準刻畫未來工業互聯網生產鏈制造全流程中的誤差傳播、有效識別生產流程的脆弱性、定量評估生產線重構的收斂性等問題。重點研究未來工業互聯網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）產業鏈與價值鏈的網絡化調控原理。

針對未來工業互聯網生產制造的全產業鏈、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絡化產業鏈模型、從效用角度建立網絡化價值鏈模型，如何實現跨產業鏈與價值鏈聯動的多目標調控優化等問題。重點研究未來工業互聯網生產制造的全產業鏈構建模型、全價值鏈構建模型、跨鏈耦合的網絡化調控原理。

三、指南建議書主要內容

根據《國家自然科學基金重大研究計劃管理辦法》，重大研究計劃項目包括培育項目、重點支持項目、集成項目和戰略研究項目4個亞類，本次指南建議征集主要針對2022年度的培育項目和重點支持項目2個亞類，其中：

（一）培育項目是指符合重大研究計劃的研究目標和資助范圍，創新性明顯，尚需在研究中進一步明確突破方向和凝聚研究力量的項目。

（二）重點支持項目是指研究方向屬于國際前沿，創新性強，有很好的研究基礎和研究隊伍，有望取得重要研究成果，并且對重大研究計劃目標的完成有重要作用的項目。

除信息科學部外，本重大研究計劃還涉及數理科學部、工程與材料科學部以及管理科學部，歡迎上述領域從事工業互聯網相關研究人員積極提出指南建議，鼓勵學科交叉。要求指南建議中體現科學前沿與重大需求相結合，針對場景落地的重大瓶頸問題或痛點問題展開基礎研究。

指南建議書主要內容包括：

（一）對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現總體目標的貢獻。

（二）圍繞解決核心科學問題擬開展的主要研究內容。

（三）預期可能取得的突破性進展及其可行性論證。

（四）建議資助項目亞類說明。

四、2021年已發布指南方向

（https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab442/info81562.htm）

（一）培育項目

1. 基于系統熵的工業互聯網拓撲演化機理與相關數學方法。

2. 面向工業互聯網復雜要素的多源特征融合表征方法與組織推理。

3. 多工序復雜耦合定制化生產過程的誤差傳播機理與在線容差分析。

4. 工業互聯網高精度時延抖動控制理論與方法。

5. 智能制造軟件與協議的安全檢測理論及評估方法。

6. 面向工業互聯網數據安全的高精度異常檢測理論與溯源方法。

（二）重點支持項目

1. 面向多場景端到端性能可控的新型工業互聯網體系架構。

2. 工業互聯網邊緣側輕量化可信智能安全系統理論與方法。

3. 面向制造模式變革的工業互聯網柔性構造與智能調。

4. 智慧車間復雜傳播環境適變理論與重構機制。

5. 面向工業互聯網的輕量化軟件體系架構。

6. 面向智能制造價值鏈的生產自組織協同機理與管理方法。

五、2020年已發布指南方向

（http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab568/info79020.htm）

（一）培育項目

1. 生產要素多維數據表征方法與結構化組織機理。

2. 網絡化全流程制造的容差分析與傳播模型。

3. 面向制造過程的安全可靠互聯理論與方法。

4. 面向工業互聯網復雜系統的拓撲幾何結構理論

（二）重點支持項目

1. 按需聯接的工業互聯網新型體系架構與信息模型。

2. 基于語義驅動的工業互聯網原生智簡組織理論。

3. 工業互聯網人機物全要素協同機理。

4. 復雜場景精準作業的跨域協同與實時控制。

5. 工業制造系統的跨時空多粒度制造資源配置與調控理論。

六、指南建議書提交方式

請于2022年1月25日前通過Email將“指南建議書”電子版（word格式，模板詳見附件）發至信息科學部聯系人郵箱。

聯系人：吳國政  王志衡

郵箱：[email protected]  [email protected]

電話：010-62327929  010-62327149

附件：國家自然科學基金“未來工業互聯網基礎理論與關鍵技術”重要研究計劃項目指南建議書

國家自然科學基金委

信息科學部

2021年12月22日