智能制造物联网络自组织弹性增强策略研究

Intelligent manufacturing network connects devices, human and intelligent productions, collects and analysis data, controls the physical world continuously. The infrastructure network covers sensor networks, industrial control network, internet and mobile internet, provides end-to-end data flow and control flow services. The Intelligent manufacturing networks are large scale, self-organization and evolve dynamically . This project aims to promote the bearing,absorbing and recovery capabilities of internet of manufacturing things using the network characteristic of self-organization, research the theories and technologies of Intelligent manufacturing network resilience. The issues include heterogeneous and multi-field network model, the method of measure and evaluate resilience, effective strategies of promote the Intelligent manufacturing network resilience. The outcome will promote the Intelligent manufacturing network security, and has important significance in the national strategy of intelligent manufacturing.

智能制造物联网络将生产设备、人和智能产品连接在一起，持续进行数据采集、分析和控制，提供端到端的数据流和控制流服务，具有大规模、异构和动态演化的特征，常态化的组件随机失效和针对工业系统的攻击已经成为最严重的国家安全挑战之一。. 本项目以提升智能制造物联网络的承受能力、吸收能力和恢复能力为目标，研究利用自组织特性增强其网络和服务弹性的相关理论和关键技术。建立智能制造物联网络异构多域自组织弹性模型；研究网络和服务多维弹性度量和评价方法；研究高效快速自组织弹性增强策略。本项目在智能制造物联网络和服务弹性度量和评价方法及利用网络自组织特性增强服务弹性的策略上将产生创新成果。. 项目成果对于保障智能制造系统安全、对于我国智能制造2025战略的实现具有重要的现实意义。

智能制造物联网络覆盖传感器网络、工业控制网络及传统的互联网和移动互联网等，将生产设备、人和智能产品连接在一起，持续进行数据采集、分析和控制，提供端到端的数据流和控制流服务，具有大规模、异构和动态演化的特征，常态化的组件随机失效和针对工业系统的攻击已经成为最严重的国家安全挑战之一。. 本课题开展智能制造物联网络自组织弹性增强策略研究。重点完成了以下研究：（1）智能制造物联网络异构多域自组织弹性建模：异构多域自组织多级智能制造网络体系与安全架构；面向恶意攻击的传感器网络和移动网络建模；网络状态空间与服务状态空间相互关系及弹性模型。（2）感知控制流服务多维弹性度量和评价：制造物联自组织网络参数与鲁棒性度量；制造物联网络节点信任关系度量；端到端的流服务质量度量参数集和评价方法。（3）高效快速自组织弹性增强策略：在组网方面，研究和设计了自组织网络协同组网优化算法；在感知方面，建立了协作感知服务框架；在网络控制方面，提出了基于SDN的优化控制方法；在资源使用方面，提出了节点协同和分布式存储机制；针对恶意攻击，提出了主动保护性干扰机制；针对随机失效和系统退化，提出了面向服务质量保证的优化修复方法。（4）实验验证与应用系统：建立了广船国际管加车间MES应用系统、佛山华数机器人端边云架构PHM系统，对相关算法和方法进行了验证。. 本课题在执行期内取得的研究成果包括：发表论文21篇，其中SCI论文9篇，EI论文12篇；申请发明专利8项，其中授权发明专利1项，实审发明专利7项。本项目研究成果可有效提升智能制造物联网络对恶意攻击和随机失效的承受能力、吸收能力和恢复能力，并为实现其推广应用提供了新思路与理论依据。