7.“制造基础技术与关键部件”重点专项2018年度项目申报指南.pdf

附件 7 “制造基础技术与关键部件”重点专项 2018 年度项目申报指南 为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年） 》 《国家创新驱动发展战略纲要》和《中国制造 2025》等规划， 国家重点研发计划启动实施“制造基础技术与关键部件”重点专 项。根据本重点专项实施方案的部署，现发布 2018 年度项目申报 指南。 本重点专项总体目标是：以高速精密重载智能轴承、高端液 压与密封件、高性能齿轮传动及系统、先进传感器、高端仪器仪 表以及先进铸造、清洁热处理、表面工程、清洁切削等基础工艺 为重点，着力开展基础前沿技术研究，突破一批行业共性关键技 术，提升基础保障能力。加强基础数据库、工业性验证平台、核 心技术标准研究，为提升关键部件和基础工艺的技术水平奠定坚 实基础。 通过本专项的实施，进一步夯实制造技术基础，掌握关键基 础件、基础制造工艺、先进传感器和高端仪器仪表的核心技术， 提高基础制造技术和关键部件行业的自主创新能力；大幅度提高 交通、航空航天、数控机床、大型工程机械、农业机械、重型矿 — 1 — 山设备、新能源装备等重点领域和重大成套装备自主配套能力， 强有力地支撑制造业转型升级。 本重点专项按照产业链部署创新链的要求， 从基础前沿技术、 共性关键技术、应用示范三个层面，围绕关键基础件、基础制造 工艺、先进传感器、高端仪器仪表和基础保障技术五个方向部署 实施。专项实施周期为 5 年（2018-2022 年） 。 2018 年，在五个方向按照基础前沿技术类、共性关键技术类 和应用示范类，拟启动不少于 43 个项目，拟安排国拨经费总概算 约 6 亿元。为充分调动社会资源投入制造基础技术与关键部件的 技术创新，在配套经费方面，共性关键技术类项目，配套经费与 国拨经费比例不低于 1:1；应用示范类项目，配套经费与国拨经 费比例不低于 2:1。鼓励产学研团队联合申报，由企业牵头申报 的项目已在考核指标后明确。 项目申报统一按指南二级标题（如 1.1）的研究方向进行。除 特殊说明外，拟支持项目数均为 1~2 项。项目实施周期不超过 3 年。 申报项目的研究内容须涵盖该二级标题下指南所列的全部考核指 标。项目下设课题数不超过 5 个，每个课题参研单位不超过 5 个。 项目设 1 名项目负责人，项目中每个课题设 1 名课题负责人。 指南中“每个项目拟支持数为 1~2 项”是指：在同一研究方向 下，当出现申报项目评审结果前两位评价相近、技术路线明显不 — 2 — 同的情况时，可同时支持这 2 个项目。2 个项目将采取分两个阶 段支持的方式。 第一阶段完成后将对 2 个项目执行情况进行评估， 根据评估结果确定后续支持方式。 1. 关键基础件 1.1 高速精密悬浮轴承（基础前沿技术类） 研究内容：研究过临界磁悬浮转子动力学行为及控制理论； 研究磁悬浮轴承测控模块的优化设计方法及保护轴承的失效与寿 命演变机理；研究磁悬浮轴承与支承部件的耦合作用机理及设计 方法； 研究新型气体动压轴承设计方法及其支承转子动力学特性， 研究高承载、大阻尼新型轴承结构；研究新型气体动压轴承关键 制造技术及性能测试技术。 考核指标： 高速电主轴验证用磁悬浮柔性转子原理样机 1 套， 跨临界工作转速≥6×104r/min，回转精度优于 0.003mm；无油润滑 保护轴承在立式转子质量＞1000 kg，跌落转速≥3000 rpm 条件下， 无转子损伤抗跌落次数≥10 次；能源动力装备用气体动压轴承原 理样机 1 套，径向承载能力≥0.6 MPa，轴向承载能力≥0.4 MPa， DN 值≥4.5×106 mm·r/min，最高工作温度≥650℃。 1.2 轴承服役性能演变机理与数字化设计方法（基础前沿技 术类） 研究内容：研究高速精密轴承服役性能演变规律与轴承动静 — 3 — 刚度特性、热特性、精度特性设计理论与方法；研究轴承在变载、 变速、非正常润滑、乏信息等复杂工况下早期失效机理与轴承服 役寿命预测方法； 开发包含轴承性能试验数据资源的工程数据库。 考核指标：开发具备轴承数字化结构设计、轴系仿真、寿命 预测功能的设计工具，设计结果与试验偏差≤20%；工程数据库涵 盖 3 类以上精密轴承系列产品试验数据；完成具有自主知识产权 的轴承设计团体标准或行业标准 3~5 项。 1.3 轴承超精密制造及检测技术（共性关键技术类） 研究内容：研究工艺参数对磨削精度与表面质量影响机理， 研究批量生产条件下轴承套圈、滚子精密磨削工艺；研究抛光过 程中磨粒与滚道表面的滚轧与微量刻划耦合作用机制，研究批量 生产条件下滚道曲面高表面质量抛光技术；研究针对轴承几何精 度及能耗测试的快速精密测量技术及装置。 考核指标：批产圆锥滚子精度不低于国标Ⅰ级；轴承部件曲 面表面粗糙度 Ra≤0.1μm；大型轴承圆柱度测量仪样机 1 套，最大 测量直径≥2000mm，回转精度±0.05μm，导轨精度 0.2μm/100mm； 轴承能耗系数检测仪测量样机 1 套，能耗系数检测精度≤1%。 有关说明：由企业牵头申报。 1.4 精密机床主轴轴承示范应用及工业试验平台（应用示范类） 研究内容：研究精密机床主轴轴承高精度保持性设计技术； — 4 — 研究 P2 级精密主轴轴承批产制造及精密装配技术；研究机床主 轴轴承运行维护技术；研究精密机床主轴轴承试验数据采集、数 据分析及性能评价技术，开发相关试验装备；建立主轴轴承系列 产品工业性验证平台， 相关研究成果在高速精密机床上实现应用。 考核指标：精密机床主轴轴承精度达到 P2 级，工作寿命 ≥6×103h；试验 dmn 值≥3.5×106mm·r/min，在 10 家以上机床企业 批产示范应用；精密机床主轴轴承工业性验证平台满足 8～ 240mm 内径轴承测试要求，可实现寿命、刚度、密封、抗冲击等 性能试验验证；研究制定精密机床主轴轴承试验技术规范。 有关说明：由企业牵头申报。 1.5 高速精密轴承新型润滑技术（共性关键技术类） 研究内容：研究润滑介质润滑性能、噪音特性等与微观结构 间的构性关系，研发适应于极端工况的低噪音长寿命轴承润滑介 质；研究高速轴承多场耦合摩擦润滑机理，开发轴承润滑分析/ 设计方法与工具软件；研究低噪声、长寿命含油保持架材料组分、 制造及应用技术；研究新型润滑结构单元及微量润滑技术。 考核指标：润滑介质噪音等级优于 GN3 级；含油保持架润滑 复合材料拉伸强度≥50MPa，含油率≥12%，微孔直径 9×10-4mm～ 12.5×10-4mm，保持架批产应用；微量润滑条件下轴承 dmn 值试验 ≥3.5×106 mm·r /min；润滑特性计算结果与试验偏差≤20%。 — 5 — 1.6 液压元件与系统轻量化设计制造新方法（基础前沿技术类） 研究内容：研究非金属材料液压元件尺寸精度保持稳定性、 服役蠕变等性能演变的规律；探索气体分离、污染物沉淀的新原 理、新方法，研制小型化液压单元及原理样机；研究一体化电液 执行器设计制造关键技术与液压元件轻量化制造新工艺。 考核指标：形成轻量化液压元件的设计理论与方法；研制轻 量化液压元件样机 2 种以上，重量降低 30%以上；研制小型化液 压单元和一体化电液执行器样机 2 种以上，体积减小 20%以上。 1.7 机械密封服役性能演化机理与可靠性评估方法（基础前 沿技术类） 研究内容：研究机械密封服役过程表界面微观形貌和综合性 能演化机理，基于多场耦合原理研究机械密封智能化基础理论及 高压、多介质复杂工况下机械密封数字化分析与设计方法；研究 机械密封在典型工作条件下的故障与失效模式，研究机械密封的 可靠性模拟测试技术、机械密封的可靠性与寿命评估方法。 考核指标：开发复杂工况（压力 25MPa、线速度 250m/s、温 度 500℃）机械密封数字化设计软件 1 套，模型与实验对比误差 ＜15%；建立机械密封故障与失效基础数据库 1 套。 1.8 液压元件可靠性评估方法与寿命测试技术（共性关键技 术类） — 6 — 研究内容： 研究液压元件可靠性设计与实验评估的通用规范； 研究典型液压元件（液压阀、液压泵、液压缸等）的可靠性与寿 命实验评估方法，建立典型液压元件的故障模式、失效案例数据 库；研制典型液压元件的耐久性与寿命测试装置。 考核指标：液压元件可靠性评估的通用技术规范 1 项，液压 阀、液压泵、液压缸可靠性评估的国家标准或行业标准（报批稿） 3 项；建立液压阀、液压泵、液压缸元件失效模式、失效案例数 据库 3 个，覆盖失效模式 10 种以上；研制可靠性试验装备并完 成液压阀、液压泵和液压缸 3 种典型产品的可靠性评估。 有关说明：由企业牵头申报。 1.9 橡塑密封数字化设计及制造关键技术（共性关键技术类） 研究内容：研究复杂工况和极端条件下橡塑动密封性能演变 机制；研究密封系统宏观参数、微观特征与服役性能之间的影响 规律；研究新型旋转密封和往复密封的设计方法；研究橡塑密封 工艺数字化、智能化控制方法及实现技术，实现示范应用。 考核指标：开发橡塑密封性能分析及数字化设计软件，完成 旋转和往复典型密封形式的设计应用，通过台架试验验证关键密 封性能指标误差≤10%；建立橡塑密封元件数字化、智能化工艺管 控系统，主要工艺数字化率达到 85%以上，关键工序能力指数 Cpk≥1.33。 — 7 — 有关说明：由企业牵头申报。 1.10 大型压力成型机械轴向柱塞液压泵（应用示范类） 研究内容：研究高压大排量轴向柱塞泵摩擦副分布式测量技 术及优化设计方法； 研究适合高交变载荷的液压泵变量控制机构， 研制高可靠的电液比例阀；研究轴向柱塞泵的材料与热处理、精 密制造与装配工艺；在大型高端陶瓷成型机、压铸成型机等大型 压力成型机械上实现示范应用。 考核指标：不少于 5 种规格的高压大流量轴向柱塞泵，排量 为 125～500ml/r，额定压力≥35MPa，寿命≥8000h，在大型压力成 型机械上实现配套 1000 台以上。 有关说明：由企业牵头申报。 1.11 工程机械用高压多路阀（应用示范类） 研究内容：研究阀内复杂流道与油路优化设计方法，高压片 式结构的密封控制方法；研究整体式多路阀复杂阀体的精密铸造 工艺；研究多路阀的负载敏感、比例分流等电液控制方式；在挖 掘机、起重机等工程机械上实现示范应用。 考核指标：不少于 5 种规格的高压多路阀，额定压力≥32MPa， 额定流量为 50～200L/min 等，液压/电液/复合控制方式，寿命 ≥1000 万次，为工程机械配套不少于 3000 台。 有关说明：由企业牵头申报。 — 8 — 1.12 高性能齿轮动态服役特性及基础试验（基础前沿技术 类） 研究内容：研究齿轮传动宏微观几何特征—润滑多场耦合动 态接触特性和摩擦学—动力学耦合分析技术；研究齿轮表面完整 性、制造全流程的组织与性能调控技术；研究齿轮疲劳试验和评 价新技术，开发高性能齿轮材料接触疲劳强度和弯曲疲劳强度基 础数据库。 考核指标：建立齿轮动态服役性能与失效分析数字化仿真平 台；高性能齿轮在特殊环境下的服役寿命提高 15%；基础数据库 中典型齿轮材料种类＞3 种。 1.13 齿轮测量新方法与基准级齿轮渐开线样板（基础前沿技 术类） 研究内容：研究齿轮非接触测量原理，建立拓扑齿面三维表 征和齿面全信息数据点云处理方法，开发相应测量软件；研制非 接触式齿轮快速测量装置；研究新型基准级齿轮渐开线样板的精 密加工与测量技术，研制新型基准级齿轮渐开线样板。 考核指标：基于新原理的齿轮测量装置不少于 1 套，具有齿 廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差和拓扑偏差等误差项的测量功能， 测量重复性优于 0.002mm；研制两种规格以上精度优于 1 级(GBT 6467－2010)的新型基准级齿轮渐开线样板。 — 9 — 1.14 高速精密重载人字齿轮传动关键技术（共性关键技术 类） 研究内容：研究精密重载人字齿行星传动均载机理、修形理 论与方法、振动噪声分析与动力学优化；研究超高效率人字齿行 星传动技术；研究齿轮热处理变形控制、齿面高精加工及传动装 置装配工艺等关键技术；研究精密重载人字齿轮精度检测及部件 动平衡技术；在船舶、航空等领域示范应用。 考核指标：人字齿轮模数 4～8mm，直径≥1000mm，齿轮加 工精度优于 4 级；精密重载人字齿行星齿轮箱 2 种以上，齿轮箱 传动效率≥98%，噪声≤75dB(A)。 有关说明：由企业牵头申报。 1.15 大型风电齿轮传动系统关键技术及工业试验平台（应用 示范类） 研究内容：研究大型风电增速箱机电集成设计方法；研究动 态设计与减振降噪、抗疲劳制造与装配、密封及润滑等关键技术； 构建大型风电齿轮箱工业性验证平台，研究在线远程监测、加速 疲劳寿命试验和综合性能评价技术；在大型海上风电设备中示范 应用。 考核指标：风电增速箱功率 5～10MW，寿命≥25 年，效率 ≥98%，工作环境温度－35℃～+50℃，满足海上盐雾工作环境； — 10 — 5MW 及以上大型风电增速箱实现批量装机。 有关说明：由企业牵头申报。 1.16 齿轮传动数字化设计分析与数据平台（应用示范类） 研究内容：研究齿轮传动及系统数字化设计理论与方法，开 发齿轮传动数字化设计分析软件；研究齿轮传动设计制造信息、 测试试验性能信息等的数字化及其与互联网的集成，开发“减速器 +信息数据包”的数据平台；实现工程化与示范应用。 考核指标：齿轮传动系统数字化设计分析软件 1 套；基于数 据平台的“减速器+信息数据包”不少于 2 种。 有关说明：由企业牵头申报。 2. 基础制造工艺 2.1 铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术（应用示范类） 研究内容：研究高品质铝合金半固态流变充型过程数字模拟 及成形精确控制技术，研究铸造浆料制备控制技术，开发成形工 艺及模具，研制半固态流变成形专用制浆设备机构单元、专用压 铸和挤压铸造成套技术，实现生产示范应用。 考核指标：半固态工艺专用合金材料性能σ0.2≥180MPa， σb≥260MPa，δ≥8%；模具精度要求为连续生产 2000 件以后，铸 件毛坯合格率 95%以上；定量高效制备单次半固态制浆浆料重量 ≥30kg，制浆时间≤20s，半固态浆料初生晶粒当量直径≤60μm；薄 — 11 — 壁类零件齿高≥65mm、齿顶最小壁厚≤0.8mm，薄壁类零件轮廓尺 寸不小于 900mm×500mm×80mm，材料的导热系数≥170W/m·K， 整体平面度整形后在 1mm 以内；实现批量生产示范应用，年产 值达到亿元以上。 有关说明：由企业牵头申报。 2.2 高强轻质合金大型薄壁精密铸造技术（应用示范类） 研究内容： 研究轻质合金精密铸件控形控性机理及基础工艺； 研究高强轻质合金精密铸件凝固控制技术、 数字化精密铸造技术； 研究大型复杂钛合金高精度整体铸造技术；研究铝合金高真空压 铸技术；实现在航空、航天、汽车等领域示范应用。 考核指标：直径≥1.5m，铝合金铸件 300℃条件下本体性能抗 拉强度≥185MPa、延伸率≥8%；大型铝合金框架类铸件关键尺寸 精度 CT7－8 级，内部质量达 I 类要求；钛合金熔模铸件单向尺 寸≥2.5m、硬模铸件本体单重≥0.6T，铸件本体力学性能达到 GJB 要求、内部质量 I 类 B 级，关键尺寸精度 CT6 级，表面粗糙度 Ra≤6.3μm；铝合金真空压铸型腔真空度≤10kPa，铸件本体抗拉强 度≥250MPa，延伸率≥10%；钛合金凝壳熔铸数字化设备最大熔铸 量≥1.5T、离心盘直径≥3.5m；形成五种以上轻合金关键部件的生 产示范应用。 有关说明：由企业牵头申报。 — 12 — 2.3 轴齿类零件真空可控气氛清洁热处理技术（应用示范类） 研究内容：研究可控气氛表面强化层组织性能控制技术；研 究轴齿类零件真空热处理应力/变形数值模拟、气液复合淬火热处 理精确控制技术；研究真空低压渗碳、碳氮共渗热处理技术；研 究真空高压气淬等温淬火工艺技术；开展轴齿类零件真空清洁热 处理装备开发及示范应用。 考核指标：实现多种类炉内气氛减量化，废气排放降低 30%； 产品渗碳层深度均匀性≤±0.05mm，表面硬度均匀性≤±1.5HRC， 渗层金相组织符合相关国家标准要求；开发出真空渗碳工艺软件 1 套，用于轴齿类零件真空渗碳工艺与设备；真空热处理最高加 热温度 1250℃，炉温均匀性≤±3℃，压升率≤0.27Pa/h。 有关说明：由企业牵头申报。 2.4 替代电镀铬的绿色表面处理技术（共性关键技术类） 研究内容：研究替代电镀铬碳化硅类涂层沉积机理，建立替 代电镀铬复合微粒的关系模型；研究碳化硅类涂层材料设计及性 能评价方法；研究碳化硅类复合电镀技术；研究超高速熔覆工艺 技术及装置，研究专用金属粉末及制备工艺；在气缸、活塞、轧 辊、液压活塞杆等部件上进行示范应用。 考核指标：镀层不含铅/汞/六价铬等有害物质，碳化硅类复 合镀层的表面硬度 Hv≥500，形成镀层材料及性能评价规范；低 — 13 — 功率下超高速熔覆装置效率≥1.3m2/h，产品表面粗糙度 Ra≤10μm， 寿命达到硬铬镀层的 2 倍以上， 形成专用金属粉末应用技术规范。 有关说明：由企业牵头申报。 2.5 基础制造工艺资源环境属性数据库（共性关键技术类） 研究内容：研究资源环境负荷数据采集与获取方法，研制数 据采集工具和系统；研发基础制造工艺和产品生命周期的环境影 响评价支持系统，实现典型工艺的应用验证；构建基础制造工艺 资源环境负荷的评价指标体系，研究基础制造工艺的资源环境负 荷评价模型，开发资源环境负荷数据库。 考核指标：开发数据采集工具和系统，实现至少 3 种资源环 境特征数据的采集；开发的基础制造工艺资源环境影响评价支持 系统，在机械、能源、汽车等重点行业实现应用验证，其中 1 家 覆盖至少 4 种基础制造工艺的资源环境评价应用；资源环境负荷 数据库涵盖 4 种以上典型基础制造工艺。 有关说明：由企业牵头申报。 2.6 清洁切削机理与前沿技术（基础前沿技术类） 研究内容：研究高温合金、钛合金、淬硬钢、复合材料等典 型材料的高速干切削机理、 新型机床结构和刀具设计理论与方法； 低温干式切削机理、内冷主轴、刀柄等功能部件设计理论与方法； 微量润滑切削机理、智能化微量润滑装置及相关工具系统设计理 — 14 — 论与方法； 可降解环保切削液冷却润滑机理及其设计理论与方法； 清洁切削加工综合性能评价与检测技术等。 考核指标：完成不少于 4 类材料的典型零部件清洁切削机理 验证，切削性能优于常规切削方式；清洁切削综合比能 10～ 20J/mm3，切削环境空气质量 PM2.5≤0.5mg/m3，切削液生物降解 率≥80%，且不含氯、硼、甲醛等有毒有害物质。 3. 先进传感器 3.1 高性能硅压力、加速度、角速度传感器前沿技术（基础 前沿技术类） 研究内容：研究新型谐振式硅传感器敏感原理和结构；研究 传感器非线性效应、耦合效应、温度效应及工艺误差影响；研究 传感器优化设计、制造工艺精确控制、低应力封装等关键技术； 开发闭环信号检测与控制电路系统集成技术；研制高精度硅压力 传感器、加速度传感器、角速度传感器原型器件，并在流程工业 与机器人领域试用验证。 考核指标：压力传感器量程 0～1MPa，精度优于 0.01%FS； 加速度传感器量程±15g，零偏稳定性优于 1g；角速度传感器量 程±200/s，零偏稳定性优于 0.1/h。 3.2 基于量子效应的微纳传感器前沿技术（基础前沿技术类） 研究内容：研究基于量子效应的芯片式角速度传感器、磁场 — 15 — 传感器设计方法；研究传感器电子自旋-核自旋相互作用机理、温 度效应；研究谐振频率控制、微型腔室制备、真空封装等关键技 术；开发激光器、探测器、处理电路系统集成技术；研制高精度 角速度传感器、磁场传感器原型器件，并在重大技术装备中试用 验证。 考核指标：角速度传感器表头体积≤100cm3，量程±200/s， 零偏稳定性优于 0.1/h；磁场传感器表头体积≤10cm3，灵敏度优 于 10fT/Hz1/2。 3.3 无线无源微纳传感器前沿技术（基础前沿技术类） 研究内容：研究微型化声表面波（SAW） 、电感-电容（LC） 无线传感器设计；研究传感器多参数敏感的耦合效应；研究传感 器结构优化设计、曲面衬底上传感器制备工艺、封装、工业环境 无线信号传输等关键技术；开发信号调制解调技术及处理电路系 统集成技术；研制 SAW 和 LC 多参数监测传感器原型器件，并在 燃气轮机主轴、轴承健康状况监测中试用验证。 考核指标：SAW 传感器：温度量程－40℃～＋1000℃，误差 ±1%；应变量程±3000μ，误差±1%；气压量程 0～4MPa，误差 ±1%。LC 传感器：温度量程－20℃～＋120℃，误差±1%；应变 量程±1000μ，误差±1%；振动量程±6g，误差±1%。 3.4 微纳传感器与电路协同设计技术及设计工具（共性关键 — 16 — 技术类） 研究内容：建立热/机械/电学多物理场耦合模型、硅表面加 工与体加工工艺模型、闭环控制传感器宏模型；研究具有完全自 主知识产权、包含器件级、工艺级、系统级设计功能的微纳传感 器综合设计工具；研究微纳传感器与电路协同设计技术，并实现 与集成电路（IC）设计工具的无缝连接；形成集成传感器知识产 权库（IP） ，IP 经过生产线验证。 考核指标：器件级耦合分析自由度≥1×107；工艺级仿真与实 验偏差优于 5%；系统级仿真与实验偏差优于 10%；闭环控制集 成传感器 IP 不少于 3 种，软件销售≥10 套。 3.5 微纳传感器与电路单片集成工艺技术及平台（共性关键 技术类） 研究内容： 研究在同一芯片上制造微纳传感器与 IC 的工艺技 术； 以互补-金属-氧化物-硅（CMOS） 工艺线为基础， 研究与 CMOS 工艺兼容的微纳传感器表面加工、体加工、硅直接键合加工等关 键技术；建立可量产的微纳传感器与电路单片集成制造技术并形 成标准制程规范，实现单片集成微纳传感器规模化生产。 考核指标：圆片直径≥150mm，单片集成传感器成品率≥80%， 成套制程规范或标准≥3 项；服务用户数≥3 家，开发单片集成传 感器不少于 3 种， 生产能力≥5000 片/年， 销售单片集成传感器≥100 — 17 — 万只。 3.6 圆片级真空封装及其测试技术与平台（共性关键技术类） 研究内容：研究微机电系统（MEMS）圆片级真空封装设计 技术；研究圆片级多层布线、金属和绝缘薄膜平坦化技术、低温 键合、吸气剂生长及激活、真空测试等关键技术；研究可量产的 圆片级真空封装技术并形成标准制程规范，实现多种器件规模化 圆片级真空封装。 考核指标：圆片直径≥150mm，圆片级封装真空度≤0.1Pa，漏 率≤5.0×10-12Pa·m3/s，真空封装成品率≥90%，真空封装器件种类 ≥3 种； 成套标准制程规范≥3 个， 服务用户数≥3 个，生产能力≥5000 片/年，销售量≥1 万只。 有关说明：由企业牵头申报。 3.7 高温硅压力传感器关键技术及应用（应用示范类） 研究内容：研究高可靠性 MEMS 高温硅压力传感器结构优化 技术；研究低应力无引线封装、温度补偿、高温专用电路（ASIC） 芯片等关键技术；开发测控接口电路；实现批量化生产并在重大 技术装备中应用。 考核指标：温度范围－55℃～＋225℃，量程 0～200kPa、0～ 60MPa，精度优于 0.25%FS，零点漂移优于 2%FS@100℃，长期 稳定性优于 0.1%FS/年，固频率≥200kHz，过载压力≥2 倍额定压 — 18 — 力；形成传感器芯片制造、封装到应用的产业化链，生产能力 ≥5000 套/年，销售量≥1000 套。 有关说明：由企业牵头申报。 3.8 单片集成多轴传感器关键技术及应用（应用示范类） 研究内容：研究单芯片集成多轴传感器可复用的模块化设计 技术；研究传感器单面微机械加工工艺、芯片内薄膜真空封装等 关键技术；开发多轴传感器信号处理、融合与测试技术；形成单 芯片集成多轴传感器制程规范，实现批量化生产并在大型起重输 运装备、电梯生产线等行业应用。 考核指标：晶圆直径≥150mm，成品率≥90%；单片三轴磁场 传感器分辨率优于 50nT，单片三轴加速度传感器分辨率优于 100g，单片三轴角速度传感器偏置稳定性优于 1/h，单片三分 量应力传感器分辨率优于 10kPa；生产能力≥5000 片/年，销售量 ≥100 万只。 有关说明：由企业牵头申报。 3.9 无线红外高温微纳传感器关键技术及应用（应用示范类） 研究内容：研究硅基红外传感器设计优化、制造工艺、封装、 可靠性、测试等关键技术；研究工业现场环境下，高精度、非接 触、红外高温温度测量技术；开发无线能量收集及信号传输技术； 实现无线红外高温微纳传感器批量化生产，并在高温熔炼炉监测 — 19 — 中应用。 考核指标：传感器量程 600℃～1600℃，误差±0.5%，响应时 间≤20ms，生产能力≥5000 套/年，销售量≥1000 套。 有关说明：由企业牵头申报。 3.10 运动部件壁面温度微纳传感器关键技术及应用（应用示 范类） 研究内容：研究微纳温度传感器优化设计方案；研究运动部 件曲面基底上高温绝缘层、缓冲层、温度敏感层的原位制造和微 加工技术；研究微纳温度传感器在高温、高速、强振等恶劣环境 下的可靠性；研究传感器标定、信号无线引出及多传感器系统集 成技术；实现微纳温度传感器批量化生产，并在重大技术装备中 示范应用。 考核指标：传感器量程 100℃～1300℃，误差±1.0%；响应时 间≤10ms，无线传递距离≥2mm；抗振动 1000Hz/20g，抗冲击 100g/8ms 半正弦波，生产能力≥5000 套/年，销售量≥1000 套。 有关说明：由企业牵头申报。 4. 高端仪器仪表 4.1 基于语义交互集成的仪器仪表新型体系架构（基础前沿 技术类） 研究内容：研究标准化语义描述、元数据提取、分类编码规 — 20 — 则等仪器仪表信息交互基础方法；研究基于语义交互的仪器仪表 信息集成与智能互联技术；开发适应语义交互集成、可重构的仪 器仪表新型技术架构；在面向智能工厂应用的典型仪器仪表上开 展原理验证。 考核指标：语义描述基础数据库覆盖仪器仪表数≥50 种、数 据量≥30 万条；新型技术架构具备语义交互集成、自主智能、模 块可重构等功能，自主重构装载任务配置能力达到 10ms 量级， 在 2 类以上的智能化仪器仪表进行原理验证。 4.2 微弱电信号精密检测及高速数据处理技术（基础前沿技 术类） 研究内容：研究微弱电信号精密检测算法以及调理技术；研 究超高速和高精度模数转换器设计技术，超高速并行采样、并行 触发定位与存储同步等关键技术；研制微弱电信号精密检测及高 速数据处理的原理样机，面向先进半导体制造行业典型需求开展 试验验证。 考核指标：微弱电信号的电流测量分辨率≤1pA、电压测量分 辨率≤100nV，高精度模数转换器转换率≥5MSPS，单芯片分辨率 ≥18 位；高速数据采样系统采样率≥20GSa/s、分辨率≥12 位、信 号处理带宽≥2.5GHz。 4.3 基于量子效应的仪表原位标校技术（基础前沿技术类） — 21 — 研究内容： 研究基于量子效应实现仪表原位标校的基础方法； 研究量子磁通调控和数模转换技术、量子准确度任意电压信号合 成技术；建立以量子数模转换为核心的标准级电压校准器物理系 统并在仪器仪表制造行业开展原理验证。 考核指标：实现直流至 10kHz 量子电压信号输出，幅度有效 值达到 1V，有效值准确度优于 2μV@（1V，直流～1kHz） 、3μV@ （1V，1kHz～10kHz） ，最大谐波失真优于-100dBc@（1V，1kHz） ， 基于量子数模转换物理系统实现电压源/表的原位标校方法不确 定度优于 5μV/V@（1V，1kHz） 。 4.4 具备边缘计算能力的新型仪器仪表（共性关键技术类） 研究内容：研究仪器仪表嵌入式硬件计算资源分配、计算效 能等的基础理论与技术；研究仪器仪表边缘计算的数据实时分析 与处理等技术；研制面向智能工厂应用的基于边缘计算技术的新 型仪器仪表，并在典型流程行业示范应用。 考核指标：研发具备自诊断、自学习、自决策和网络服务能 力的压力、流量、气体分析等 3 类智能化仪器仪表，仪器仪表边 缘计算响应时间≤100ms，自学习压力、流量、气体分析趋势变化 率等，自诊断效率≥95%。 4.5 面向恶劣环境的仪器仪表可靠性设计及验证技术（共性 关键技术类） — 22 — 研究内容：研究冶金、化工、船舶等高温和高盐雾腐蚀等恶 劣环境条件下典型仪器仪表失效机理与模型、可靠性设计与仿真 方法；研究可靠性高加速寿命和加速筛选等试验方法；建立恶劣 环境下仪器仪表可靠性保障体系与验证平台；研制高可靠仪表， 开展可靠性设计验证。 考核指标：恶劣环境下仪器仪表可靠性设计与试验分析软件 1 套；建立可靠性保障规范与验证平台；研制温度、压力、流量 等恶劣环境条件下使用的验证性仪表，仪表平均故障间隔时间 ≥8000h。 4.6 高性能真空监测仪表（应用示范类） 研究内容：研究高真空测量用阀体组件、标准连接装置等关 键部件，以及高真空密封装配技术；研制高密封、高真空、宽量 程、低功耗的真空监测仪表；在易燃易爆流体储运、真空镀膜、 真空冶炼等制造领域示范应用。 考核指标：组件整体漏率≤10-11Pa•m3•s-1 ，压力测量范围 105Pa～10-5Pa，测量误差优于±15%@（10-2Pa～10-5Pa）；仪表总 功耗≤5W。 有关说明：由企业牵头申报。 4.7 汽车关键部件装配缺陷视觉检测仪（应用示范类） 研究内容：研究适用于工业现场的汽车关键部件装配缺陷检 — 23 — 测原理及方法，建立装配缺陷视觉检测模型；研究三维光学传感 系统设计与集成、工业现场装配环境下的复杂形貌三维重构、装 配缺陷特征表示及识别等关键技术；研制具有自主知识产权的汽 车关键部件装配缺陷视觉检测仪；在汽车发动机等关键部件装配 生产线开展示范应用。 考核指标：单视点检测时间≤3s，装配缺陷检测灵敏度 ≤±20μm，形貌重构精度≤0.1mm，装配缺陷识别种类≥20 种，装 配缺陷识别准确率≥99%；形成汽车装配缺陷视觉检测标准；仪器 销售量不少于 10 套；在不少于 2 个汽车关键部件装配环节示范 应用。 有关说明：由企业牵头申报。 4.8 特种工况实时在线测量仪表（应用示范类） 研究内容：研究特种工况实时在线测量仪表的材料改性、敏 感元器件优化、防护提升等工程化关键技术，开发适用相应工况 的压力变送器、流量计和液位计等测量仪表；在光热发电、核电、 化工等领域示范应用。 考核指标：压力测量范围 0～7MPa，精度优于±0.075%FS；流 量测量范围 0～5m3/h，精度优于±1%FS；液位测量范围 0～10m， 精度优于±0.03%FS；上述 3 类仪表可测量介质温度≥550℃，原位测 量特殊介质包括熔融金属、高温盐质、加氢原料、氧化流体等；至 — 24 — 少在 2 个领域开展示范应用且满足该领域的其他特殊使用要求。 有关说明：由企业牵头申报。 4.9 高性能特种控制阀（应用示范类） 研究内容：研究适用于高温、高压差和高流速等特殊工况的 特种控制阀整体构造、减压结构、材料处理、密封形式等关键技 术；开发特种控制阀门，并在石化高压反应、核电等领域开展示 范应用。 考核指标：控制阀使用温度≥350℃，控制压差≥17.0MPa，调 节精度优于±1.5%，可调比≥100:1，阀座泄漏率达到Ⅴ级，系列化 阀门口径最大可达 DN450。 有关说明：由企业牵头申报。 5. 基础保障技术 5.1 测控设备高等级安全完整性关键技术（共性关键技术类） 研究内容：研究变送器/控制器/执行器等测控设备的高等级 安全完整性设计、测试、应用和评估认证关键技术；研制高等级 安全完整性相关装备和安全测评软件；在石化、化工、机械制造 等典型行业高危环境下应用验证。 考核指标：可编程控制器/专用控制系统安全完整性等级达到 3 级，诊断覆盖率≥95%，硬件故障裕度≥1，控制系统站间安全通 信残余失效率＜10-10/h；智能变送器、执行器满足安全完整性等 — 25 — 级 3 级应用，诊断覆盖率≥90%；功能安全报警监控与管理软件安 全完整性能力达到 3 级；开发高等级安全完整性验证测试工具 2 套，开发功能安全分析评估相关软件 3 种，制定典型高危应用环 境下验证测评标准 1 项。 5.2 测控装备信息安全关键技术（共性关键技术类） 研究内容：研究测控系统遭受内外信息安全威胁的攻击机理 和攻击路径，研究典型工业测控装备的访问控制、权限控制、信 息加密、完整性保证、受限数据流、资源可用性、事件及时响应 等 7 类信息安全设计与评测技术，研制满足全生命周期信息安全 设计规范的变送器/控制器/执行器等测控装备，开发相关评测软 件和系统；在光热/光伏发电、机械制造、轨道交通等典型行业开 展应用验证。 考核指标：控制器具备可编程组态和软硬件冗余等功能，应 具备可配置 7 类信息安全功能，且至少 4 类达到 GB/T 30976.1 规 定的信息安全二级或以上技术要求，应通过 ISASecure 认证工具 的通信健壮性测试，安全控制策略对控制周期无影响，人机界面 与控制器通信延迟低于 10%；变送器/执行器应具备无线通信、自 诊断和远程管控等功能，7 类信息安全功能可配置数≥4，且至少 2 类达到 GB/T 30976.1 规定的信息安全二级或以上技术要求；测 控装备信息安全评测软件 1 套；应用验证规模≥10000 点。 — 26 —