通过近十年持续的研发投入，北京科技大学工程技术研究院（简称“北科工研”）已开发包含翘扣头、镰刀弯、机架间跑偏的系列非对称在线测控技术，并实现稳定工业应用，能够有效抑制运行非对称问题，降低薄规格产品的甩尾率与废钢概率，提高轧制稳定性。

钢铁冶金行业作为典型的流程行业，其生产过程存在多工序连续生产、区域间强遗传、各影响因素非线性等特点，其数据形式则表现出高通量、强耦合、多态时变、多源异构的特征。为了借助工业互联网平台实现技术变革，需要设计面向冶金行业特点的工业互联网构架，实现从数据感知到数据转换，再到信息提取和认知，最终实现智慧决策和资源的优化配置，进而解决多类工业设备接入、多源工业数据集成、数据管理与处理、数据建模分析、应用创新与集成、知识积累迭代实现等一系列问题，为解决钢铁冶金企业问题提供新思路和新方法。

上海大学先进凝固技术中心（简称CAST）聚焦冶金工业对凝固过程研究方法的迫切需求，提出基于特征单元热相似性的凝固过程热模拟方法，发明了连铸凝固过程热模拟技术及装备。历时20年，在不断完善连铸凝固过程热模拟技术及装备的同时，发明了异质形核、凝固裂纹和亚快速凝固等热模拟技术及装备，构建了一套比较完整的面向冶金生产工艺流程的凝固热模拟实验系统，实现了生产条件下凝固过程的离线再现。这一成果对认识凝固过程、组织及缺陷形成规律和优化工艺具有重要价值，并为凝固数值模拟提供了简单可靠的实验支撑。

生物医用材料研发与组织器官修复替代”重点专项旨在面向国家发展大健康产业和转变经济发展方式对生物医用材料的重大战略需求，把握生物医用材料科学与产业发展的趋势和前沿，抢抓生物医用材料革命性变革的重大机遇，充分利用我国生物医用材料科学与工程研究方面的基础和优势，以新型骨骼—肌肉系统、心血管系统材料、植入器械及高值医用耗材为重点，开发一批新产品，突破一批关键技术，培育一批具有国际竞争力的高集中度多元化生产的龙头企业以及创新团队，构建我国新一代生物 医用材料产业体系，引领生物医用材料产业技术进步，为我国生物医用材料产业跻身国际先进行列提供科技支撑。 为支撑行业部门科技需求，结合实施方案总体安排，2020 年本专项拟在前沿创新产品开发方向设置定向委托项目 1 项，国拨经费总概算数约为 0.05 亿元，实施周期为 2020 年至 2022 年。

以产品一贯制为主线，以数据挖掘技术为基础，构建面向全体系质量人员使用的，从用户需求识别到用户使用的质量跟踪管理平台。质量管理从结果向过程、从定性向定量，从点线向全面、从人工向自动、从事后向预防转变，显著提升管理水平和效率，加速知识积累传承，有力支撑提升产品质量。 系统按照质量管理的PDCA思想进行构建：在P环节，接收产品质量控制计划（CP），作为过程监控和分析的依据。在D环节构建在线判定、质量信息传递和工艺过程监控与预警等系统，提高过程执行和监控效率。在C环节构建跨工序产品质量交互分析与异常诊断系统，提高质量检查的技术水平，分析结果为CP的优化完善提供信息支撑。在A环节构建全流程工艺产品质量综合评价、可制造性评估等系统。

针对以CSP流程为代表的薄板坯连铸连轧产线存在的外方系统黑匣子、品规扩展精度低、系统老化故障多、局部改造风险大等共性难题，通过全面系统调研、大量离线测试、高精模型研发、先进算法应用、智能功能开发等途径，从高精度轧制过程控制模型、兼顾全幅宽和多目标的板形综合控制技术、新一代过程控制系统集成技术等方面开展了系统的理论和应用研究。项目成果成功应用于马钢CSP产线，是自主研发的成套过程控制系统首次应用于薄板坯连铸连轧产线，首次替代原外方的系统，首次提出网关+双系统并行的零停机时间的在线替换模式，首次敢于同时保证C40、C25双凸度控制精度，综合指标优于同期采用国外技术的同类产线，标志着我国具备了自主完成薄板坯连铸连轧过程控制系统研发和改造国外过程控制系统的能力，打破了国外公司在此领域的长期垄断，为企业提升产品质量、拓展品种规格、降低制造成本及实现智能化升级提供了更多选择和便利。相关技术成果也推广应用于日钢1580、柳钢2032等常规热连轧生产线，均取得了很好的应用实绩，推动了宽带钢热连轧关键共性技术的持续进步。

本重点专项总体目标是：面向国家在节能环保、智能制造、新一代信息技术领域对战略性先进电子材料的迫切需求，支撑“中国制造 2025”“互联网+”等国家重大战略目标，瞄准全球技术和产业制高点，抓住我国“换道超车”的历史性发展机遇，以第三代半导体材料与半导体照明、新型显示为核心，以大功率激光材料与器件、高端光电子与微电子材料为重点，通过体制机制创新、跨界技术整合，构建基础研及前沿技术、重大共性关键技术、典型应用示范的全创新链，并进行一体化组织实施。培养一批创新创业团队，培育一批具有国际竞争力的龙头企业，形成各具特色的产业基地。 2020 年重点专项拟启动 8 个公开择优重点研究任务，拟安排国拨经费总概算为 3900 万元。企业牵头申报的项目，其他经费（包括地方财政经费、单位出资及社会渠道资金等）与中央财政经费比例不低于 1:1。项目执行期为两年。每个项目下设课题数原则上不超过 3 个，参与单位总数不超过 5 家。每个研究任务拟支持项目数均为 1~2 项。申报项目的研究内容须涵盖该重点任务指南所列的全部考核指标。

通过开发CSP过程控制系统在线改造关键技术，实现了多品规轧制和产品厚度、板形、温度、性能等指标的高精度控制，并成功进行示范应用，主要研究内容和创新性如下： （1）基于工况动态感知的辊底式隧道加热炉智能燃烧系统。通过建立考虑氧化铁皮及上下表面换热差异的多维快速板坯温度场在线预报模型、基于工况动态感知技术和改进精英策略的遗传算法板坯最佳升温曲线模型、板坯加热质量及隧道炉能效评估智能决策模型，集成了CSP隧道炉智能燃烧系统，实现了加热质量、能耗等指标的整体优化，大幅提升了板坯温度的FET、模型、同板差、同炉坯间差、交叉坯间差命中率，自动烧钢率由0%提高到90%以上，能耗下降19%以上。 （2）适应CSP流程的高精度轧制过程控制模型。通过建立基于相变动力学和位错密度理论的两相区轧制统一变形抗力模型、基于自学习参数动态分区拟合算法和自学习速度在线优化算法的多种自学习策略模型、基于物理冶金和工业数据混合驱动的组织性能在线预报及工艺优化模型，满足了多品规、双流交叉、品规快速过渡的高精度轧制需求，厚度、FDT、CT的命中率分别由97.57%、93.83%、87.34%提高至99.60%、98.10%、97.87%，碳钢产品实现了“免取样”。 （3）兼顾全幅宽和多目标的板形综合控制技术。在开发边部变凸度工作辊辊形及其控制技术、考虑温度-相变-应力多场耦合的全幅宽机架间板形传递模型的基础上，集成上下游机架多辊形灵活配置策略及下游机架变参数异步窜辊策略的、兼顾多目标的板形成套控制系统，实现了全幅宽板形与轧制稳定性的协同控制，凸度C40、平坦度命中率分别由98.46%、96.64%提高到99.08%、99.80%，且凸度C25命中率能达95.97%，薄规格生产能力由2.00mm扩展至1.20mm。 （4）基于数据网关的过程控制系统在线升级改造技术。通过开发基于数据网关的新老系统并行调试技术、基于通信中间件的高性能电文实时解析与分发技术、功能模块级别的系统无缝双向一键软切换技术和采用自主研发的中间件平台和模块化设计方法，搭建了具有开放、可配置、免维护等特点的、稳定可靠的过程控制系统，实现了低风险的、无需专门停机时间的过程控制系统在线改造。

项目研发了以数据平台软件为基础、以能量流网络信息描述模型为核心、以能源精细化管理为特色的大数据能源管理系统，解决了多介质预测调度的实用化问题。 1）在数据平台方面，①开发了DataX软网关，提供实时数据交换、业务数据交换驱动接口，并实现了OPC、Modbus、HJ 212、DBLink等多种类型的数据驱动，解决了多源异构数据的采集问题；②确保数据质量，减少人为修数工作：利用仪表量程实现了异常数据的自动过滤；利用上下文信息实现对表底数据正常清零、异常回零的判断，对正常清零的数据从下一秒开始在零值基础上继续计算差值，避免出现大负数；利用采集数据上的时标信息判断是否丢数，对丢数的表底值待其通讯恢复后将差值均匀填入到丢数时间段内的各周期，避免最后一个周期过大而其他周期为零；③自主开发了时序数据库内核，通过面向时序数据的索引优化、压缩算法，代替实时数据库作为原始时序数据的存储引擎，实现单机每秒5万条写入速度和每秒百万条的读取速度；④设计了多时间尺度、多值类型的数据存档结构，以便为各种业务提供粒度匹配的数据，并对多存档进行自动平衡存储以提高数据的并发读写速度；⑤对业务频繁读取的数据进行缓存优化，包括数据缓存、配置信息缓存、报表缓存等，使系统查询速度提高了50倍。上述技术并用，消除了对实时数据库软件、关系数据库软件依赖，提供了秒分时日月、原始值、确认值、平衡值多种数据类型，满足了业务的数据需求。

本专项 2018 年拟支持 3 个定向委托项目，国拨经费总概算为 7500 万元。申报单位根据指南支持方向，面向解决重大科学问题和突破关键技术进行一体化设计。鼓励围绕一个重大科学问题，从基础研究到应用研究全链条组织项目。鼓励依托国家重点实验室等重要科研基地组织项目。项目应整体申，须覆盖相应指南方向的全部考核指标。每个项目下设课题不超过 5 个，每个项目所含单位数不超过 6 家。项目执行期一般为 5 年，申报项目特别需提出明确、有显示度的 5 年总体目标和 2 年阶段目标和考核指标（或研究进度）；立项项目实行“2+3”分段式资助，在项目执行 2 年左右对其目标完成情况进行评估，根据评估情况确定项目后续支持方式。