低碳设计和制造一体化是我国经济可持续发展的关键，但目前面临如下问题：①信息获取难；②信息整理难；③用户需求个性化、时尚化与低碳化的矛盾处理难；④企业信息集成难；⑤整体优化难。为此，提出智慧的低碳设计和制造一体化（SILCD&M）技术，其特点是：①在信息层：基于泛在网络和Web2.0获取和集成相关信息、跟踪分析用户使用信息行为，通过信息评价和用户评价的集成，建立智慧的信息关联网络，促进信息有序化，支持SILCD&M；②在产品层：基于Web2.0和零件库，跟踪分析用户使用零部件的行为，通过自组织的零件库协同优化和协同模块化，建立零部件关联网络，提高零部件重用率。在此基础上，开发SILCD&M系统，并在三变科技、杭汽轮和宁波注塑机行业应用验证，使企业在低碳设计和制造方面具有迅速、灵活、正确地理解和解决问题的能力。本项目也将促进低碳设计和制造学科的发展，促进信息化和工业化的深度融合。

环境问题已经严重影响我国人民生活和经济发展。减少碳排放，对于减少环境污染和节约资源具有重要意义。工业在我国能源消费量中占到70%比重，绿色发展是我国的重大战略，产品低碳设计、制造与服务一体化是其关键技术之一。本项目对此开展研究，包括：①智慧的低碳设计、制造与服务一体化方法体系架构：包括：需求体系；综合考虑制度、标准和平台的顶层设计方法；促使环境影响、数据获取过程、节能减排过程透明化的方法；时间维和空间维的低碳优化方法等。出版专著《制造服务创新方法和案例》；②基于Web2.0和大数据的智慧的低碳设计、制造与服务的知识网络协同建立和有序化方法：基于Web2.0和大数据，建立透明公平的企业，使广大员工积极主动参与知识网络协同建立和有序化工作，解决知识共享难和评价难的问题；开发了软件平台，利用用户的知识应用行为大数据，支持知识的协同集成和有序化；③基于Web2.0的产品生命周期协同评价以及生命周期成本协同分析和控制方法：利用用户大数据，支持产品生命周期的能耗和成本的协同评价；解决了缺少数据和模型的难题；④基于Web2.0的产品协同模块化：包括：产品模块化“Y”模型；基于零件库和Web2.0的产品模块化协同优化方法等。负责制订国家标准《机械产品模块化设计规范》；编著《机电产品模块化方法和案例》；⑤在三变科技股份有限公司和杭州汽轮机股份有限公司开展应用研究，进行了变压器和工业汽轮机产品的节能减排、生命周期评价和设计、制造服务、产品模块化等研究和系统开发；⑥开展了模具和服装行业的低碳设计知识集成、生命周期评价和设计等研究和系统开发。共发表和录用论文38篇，其中SCI论文发表和录用5篇，EI论文17篇；授权发明专利1项，软件著作权38项，已培养博士10人和硕士14人。本项目的科学意义是：①提出了基于大数据的低碳设计、制造和服务一体化的透明公平环保企业理论；②建立了基于低碳设计、制造和服务一体化的知识和员工的集成评价理论；③提出了产品生命周期协同评价以及生命周期成本协同分析和控制方法；④建立了比较系统完整的产品模块化方法体系。本项目的应用价值是：①通过解决知识集成和有序化难的问题，支持基于知识的低碳设计、制造和服务；②通过解决缺少数据和模型的问题，支持产品生命周期评价以及生命周期成本分析；③通过产品模型大数据的简化和有序化，促进产品设计制造和服务的低碳化。

智慧工厂无线感测器

无线感测器将是未来实现智慧工厂的重要利器

智慧感测是基本构成要素，但如果要让制造流程有智慧判断的能力，仪器、仪表、感测器等控制系统的基本构成要素，仍是关注焦点。仪器仪表的智慧化，主要是以微处理器和人工智慧技术的发展与应用为主，包括运用神经网路、遗传演算法、进化计算、溷沌控制等智慧技术，使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能。

如专家控制系统(expert control system；ECS)就是一种而具有大量的专门知识与经验的程式系统。它运用人工智慧技术和电脑技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，解决那些需要人类专家才能解决好的复杂问题。

此外，模块控制器(FC-Fuzzy Controller)，也称模块逻辑控制器(FLC-Fuzzy Logic Controller)，也是智慧工厂相关技术的关注焦点。由于模块控制技术具有处理不确定性、不精确性和模块资讯的能力，对无法建造数学模型的被控过程，能进行有效的控制，能解决一些用常规控制方法不能解决的问题，也让模块控制在工业控制领域得到了广泛的应用。

智慧工厂控制系统网路化

随着工厂制造流程连接的嵌入式设备越来越多，透过云端架构部署控制系统，无疑已是当今最重要的趋势之一。

在工业自动化领域，随着应用和服务向云端运算转移，资料和运算位置的主要模式都已经被改变了，由此也给嵌入式设备领域带来颠覆性变革。如随着嵌入式产品和许多工业自动化领域的典型IT元件，如制造执行系统(manufacturing execution systems；MES)以及生产计划系统(production planning systems；PPS)的智慧化，以及连线程度日渐提高，云端运算将可提供更完整的系统和服务，生产设备将不再是过去单一而独立的个体。但将孤立的嵌入式设备接入工厂制造流程，甚至是云端，其实具有高度的颠覆性，必定会对工厂制造流程产生重大的影响。一旦完成连线，一切的制造规则都可能会改变。

包括体系结构、控制方法以及人机协作方法等，都会因为控制系统网路化，而产生变化，如控制与通信的耦合、时间延迟、资讯调度方法、分散式控制方式与故障诊断等，都使得自动控制理论在网路环境下的控制方法和演算法，都需要不断地创新。

此外，由于影像、语音信号等大资料量、高速率传输对网路频宽的要求，对控制系统网路化，更构成严厉的挑战。因为工业生产流程不容许一点点差错，网路传递的封包资讯不能有一点点漏失，而且网路上传递的资讯非常多样化，哪些资料应该先传(如设备故障讯息)，哪些资料可以晚点传(如电子邮件)，都要靠控制系统的智慧能力，进行适当的判断才能得以实现。

智慧工厂工业通信无线化

工业通信无线化也是当前智慧工厂探讨比较热烈的问题。根据专家分析，到2013年，全球工厂自动化中的无线通讯系统应用，将每年增加约40%。随着无线技术日益普及，各家供应商正在提供一系列软硬体技术，协助在产品中增加通信功能。这些技术支援的通信标准包括蓝牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax 。

然而，在增加无线连网功能时，晶片及相关软体的选择极具挑战性，包括优化性能、功耗、成本和规模，都必须加以考虑，更重要的是，由于工厂需求不像消费市场一样的标准化，必须适应生产需求，有更多弹性的选择，最热门的技术未必是最好的通信标准和客户需要的技术。

此外，无线技术虽然在布建便利性方面，对比有线显然有相当的优势，但无线技术的完善、可靠性、确定性与即时性、相容性等还有待加强。因此，工业无线技术的定位，仍应是传统有线技术的延伸，多数仪表以及自动化产品虽会嵌入无线传输的功能，但要舍弃有线技术，还言之过早。

围绕“什么是智慧城市”这一核心问题，《智慧城市系统研究：要素、结构与模型》从城市系统的视角人手，综合运用了文献研究与理论演绎、内容分析、社会网络分析、复杂系统分析等多种研究方法开展研究。

在研究内容方面，《智慧城市系统研究：要素、结构与模型》剖析了智慧城市以及智慧城市系统的基本内涵，归纳了智慧城市的主要构成维度，分析了智慧城市系统的要素与结构层次，并在此基础上构建了智慧城市的系统模型；同时以广州为例对智慧城市系统进行了分析，以期为智慧城市的认识和实践提供参考。