從制造業(yè)的發(fā)展看計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的熱點(diǎn)問題課件

1、從制造業(yè)的發(fā)展看計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的熱點(diǎn)問題天津大學(xué) 馮志勇2007年9月第1頁，共44頁。20世紀(jì)制造業(yè)的發(fā)展從手工作坊到機(jī)械工廠：勞動(dòng)分工互換性原理從單件小批到全盤自動(dòng)化的大量生產(chǎn)第2頁，共44頁。20世紀(jì)制造業(yè)的特點(diǎn)F制造業(yè)主要是把原料變?yōu)楫a(chǎn)品、完成物質(zhì)轉(zhuǎn)化（加工、裝配）過程的工業(yè)認(rèn)為只要有資金投入，制造資源幾乎可看作是無限的，對自然資源進(jìn)行無節(jié)制開采產(chǎn)品使用和制造過程所產(chǎn)生的環(huán)境污染是幾乎可以忽略的，廢水、廢氣大量排放產(chǎn)品、工藝和設(shè)備是相對穩(wěn)定的，大量生產(chǎn)方式是經(jīng)濟(jì)和有效的理想生產(chǎn)方式第3頁，共44頁。2022/8/53天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授增值比例整 機(jī) 的制造裝配產(chǎn)

2、品 生 命 周 期產(chǎn)品設(shè)計(jì)回收再造售后服務(wù)培 訓(xùn)維修保養(yǎng)原材料零部件制造產(chǎn)品=原材料 + 制造資源（物質(zhì)形態(tài)）資源消耗型20世紀(jì)的產(chǎn)品增值過程第4頁，共44頁。產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程智能化和數(shù)字化，必須使用數(shù)字化信息流，實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)作信息化，才能迅速反應(yīng)市場需求資產(chǎn)投入的知識(shí)化和無形化，知識(shí)將成為企業(yè)經(jīng)營的重要資本和生產(chǎn)要素隨著因特網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的普及，制造和經(jīng)營活動(dòng)日益全球化和網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字信息傳遞速度的增加，將使企業(yè)在未來10年的變化超過近50年來變化的總和與分工原理和互換性原理 促使大量生產(chǎn)方式出現(xiàn)相似，信息技術(shù)將使21世紀(jì)制造業(yè)產(chǎn)生翻天覆地的變化，信息化、全球化和網(wǎng)絡(luò)化將成為新的重要發(fā)展趨勢知識(shí)經(jīng)濟(jì)

3、對制造業(yè)影響第5頁，共44頁。21世紀(jì)制造業(yè)的發(fā)展趨勢市場的全球化產(chǎn)品的個(gè)性化、多樣化對環(huán)境的影響最小化制造過程敏捷化生產(chǎn)企業(yè)的專業(yè)化企業(yè)變革經(jīng)?；袌錾a(chǎn)服務(wù)一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)系統(tǒng)信息化第6頁，共44頁。2022/8/56天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授F 系統(tǒng)的、綜合的產(chǎn)品生命周期觀點(diǎn)，通過知識(shí)化，減少自然資源消耗和環(huán)境污染F 通過產(chǎn)品和過程數(shù)字化實(shí)現(xiàn)虛擬制造，減少失誤和加快新產(chǎn)品的開發(fā)和上市進(jìn)度F 推行小組合作的、并行的工作方法，采 用權(quán)利下放、分散網(wǎng)絡(luò)化的扁平管理模式重視客戶關(guān)系管理，客戶需求和現(xiàn)有技術(shù)的不足的差距是企業(yè)發(fā)展和創(chuàng)新的源泉產(chǎn)品更新?lián)Q代日益加速，傳統(tǒng)的大量生產(chǎn)

4、方式將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅慷ㄖ品绞剑瑐鹘y(tǒng)生產(chǎn)組織和制造方法將成為產(chǎn)品創(chuàng)新和制造業(yè)信息化的嚴(yán)重障礙21世紀(jì)制造業(yè)的特點(diǎn)第7頁，共44頁。增值比例整 機(jī) 的制造裝配產(chǎn) 品 生 命 周 期產(chǎn)品設(shè)計(jì)和軟件 產(chǎn)品重構(gòu)回收再造遠(yuǎn)程診斷遠(yuǎn)程培訓(xùn)新材料關(guān)鍵零部件制造產(chǎn)品=原材料 + 知識(shí) + 制造資源 + 服務(wù)（知識(shí)形態(tài) +物質(zhì)形態(tài)）21世紀(jì)的產(chǎn)品增值過程第8頁，共44頁。制造系統(tǒng)組織形式的變化19201990 19752000 21世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟的生物型結(jié)構(gòu)部門分工的機(jī)械型結(jié)構(gòu)項(xiàng)目小組的三維化學(xué)型結(jié)構(gòu)第9頁，共44頁。2022/8/59天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授未來制造業(yè)信息系統(tǒng)的特點(diǎn)面向?qū)嵤┻^程的信息

5、系統(tǒng)面向BPR的信息系統(tǒng)自組織的生長型信息系統(tǒng)面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)組織管理面向虛擬企業(yè)的信息系統(tǒng)面向產(chǎn)品全生命周期的信息系統(tǒng)第10頁，共44頁。2022/8/510天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授對計(jì)算機(jī)技術(shù)的需求系統(tǒng)分析技術(shù)(模型驅(qū)動(dòng)的開發(fā)MDA)CASE技術(shù)面向Internet的集成技術(shù)智能分析技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(交互沉浸)工程分析技術(shù)其它靈巧工具第11頁，共44頁。2022/8/511天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授面向Web 服務(wù)的計(jì)算環(huán)境在大規(guī)模Internet 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下Web 服務(wù)功能接口的一致性描述、基于上耦合的多種Web 服務(wù)之間的互操作問題、對異構(gòu)企業(yè)信息資源的統(tǒng)一

6、訪問、面向領(lǐng)域的Web 服務(wù)集成技術(shù)與安全機(jī)制。因特網(wǎng)環(huán)境中基于Web 服務(wù)的、松散耦合、支持可靠安全機(jī)制的分布式計(jì)算技術(shù)?；赬ML 的信息表示與交換技術(shù)，服務(wù)的描述、發(fā)布、定位和集成技術(shù)，Web 服務(wù)的開發(fā)、部署、運(yùn)行和管理技術(shù)，提供跨平臺(tái)、資源共享、協(xié)同合作的Web 服務(wù)運(yùn)行平臺(tái)，擬解決在因特網(wǎng)環(huán)境中大規(guī)模Web 服務(wù)集成及應(yīng)用。W3C XML1.0 規(guī)范、W3C SOAP1.2 規(guī)范、W3C WSDL 1.1 規(guī)范、XML 安全方面，遵循W3C XML 加密和簽字標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)界規(guī)范，如UDDI.org 的UDDI 1.0規(guī)范、IBM WSFL 1.0 規(guī)范。第12頁，共44頁。2022/8

7、/512天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授移動(dòng)計(jì)算環(huán)境中的軟件新技術(shù)在移動(dòng)計(jì)算中要解決動(dòng)態(tài)位置定位、追蹤，動(dòng)態(tài)信息獲取和交換，動(dòng)態(tài)服務(wù)信息的檢索和提供，移動(dòng)對象的登陸和認(rèn)證，移動(dòng)切換（handoff）管理等問題。涉及因特網(wǎng)、IPv6、分布式信息處理、數(shù)據(jù)庫、軟件工程、移動(dòng)Agent 等跨領(lǐng)域研究，是一個(gè)研究前沿和熱點(diǎn)，且有十分急迫和廣闊的應(yīng)用前景。第13頁，共44頁。2022/8/513天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授軟件代理技術(shù)涉及到的標(biāo)準(zhǔn)KQML（Knowledge Query & manipulation language）、DAML（Darpa agent markup la

8、nguage）、DAML-OIL（DAML ontology inference layer）、RDF（Resource description framework）、XML。系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)，包括信息層（基于XML的信息互操作）、語義層（基于語義Web的內(nèi)容查詢）、服務(wù)層（基于Web服務(wù)的信息中介與發(fā)現(xiàn)）、代理層（智能代理的通訊、承諾、協(xié)作與協(xié)商及工作流引擎）、任務(wù)層（有關(guān)時(shí)間、資源、目標(biāo)、活動(dòng)與規(guī)劃的表示、推理與求解）。第14頁，共44頁。2022/8/514天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授高可信軟件理論與技術(shù)基于嚴(yán)格數(shù)學(xué)理論和形式化計(jì)算模型研制高可信軟件的理論和技術(shù)。形式化方法是以

9、形式規(guī)約為基礎(chǔ)，通過對計(jì)算系統(tǒng)的嚴(yán)格推理和分析，得到系統(tǒng)的性質(zhì)。研究與形式化方法有關(guān)的理論和技術(shù)如并發(fā)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的計(jì)算模型、軟件模型檢測等，可提高軟件的可靠性和開發(fā)效率，減少其中存在的錯(cuò)誤。軟件開發(fā)的各個(gè)階段，研究、實(shí)現(xiàn)一組輔助的軟件工具，如軟件驗(yàn)證工具、軟件測試工具。第15頁，共44頁。2022/8/515天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授構(gòu)件化軟件生產(chǎn)技術(shù)可視化軟件建模技術(shù)、終端用戶編程技術(shù)、領(lǐng)域工程技術(shù)、需求工程技術(shù)、軟件構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)、軟件系統(tǒng)組裝技術(shù)、應(yīng)用服務(wù)技術(shù)、軟件構(gòu)件庫技術(shù)、軟件過程改善技術(shù)等方面；主要技術(shù)參數(shù)是以Internet 環(huán)境為基礎(chǔ)，與相應(yīng)運(yùn)行平臺(tái)相集成，發(fā)展適應(yīng)廣泛構(gòu)件

10、組裝的開發(fā)環(huán)境和組件。第16頁，共44頁。2022/8/516天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授嵌入式軟件新技術(shù)嵌入式軟件呈現(xiàn)出諸如動(dòng)態(tài)分布、基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)、實(shí)時(shí)交互等新的特征。目前嵌入式軟件的開發(fā)方法、技術(shù)和工具等相對于主流商業(yè)軟件的開發(fā)技術(shù)來說比較落后。隨著硬件設(shè)備計(jì)算、存儲(chǔ)能力的飛速發(fā)展，有必要也有可能將諸如分層抽象控制、面向?qū)ο筌浖O(shè)計(jì)技術(shù)、組件化技術(shù)、基于模型的設(shè)計(jì)與分析、設(shè)計(jì)模式（Design Patterns）、可重用框架設(shè)計(jì)（Reusable Framework Design） 、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(System Architecture Design)等等成熟的現(xiàn)代軟件方法和

11、技術(shù)應(yīng)用于嵌入式軟件的開發(fā)，在嵌入式軟件設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證等方面形成一批嵌入式軟件新技術(shù)，以進(jìn)一步有效地解決由于嵌入式軟件的各種特征所引起的軟件復(fù)雜性問題。第17頁，共44頁。2022/8/517天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授信息網(wǎng)格定義：構(gòu)建一體化的智能信息處理平臺(tái)，集成海量的異構(gòu)信息、數(shù)據(jù)等資源，為用戶提供統(tǒng)一的信息訪問方式。目的：對廣域網(wǎng)上分布、異構(gòu)、動(dòng)態(tài)的信息資源，建立一種新的信息集成方法，提供信息統(tǒng)計(jì)、分析及處理工具，實(shí)現(xiàn)海量、異構(gòu)信息源的一體化的訪問方式。主要技術(shù)特征：（1） 面向海量的信息處理及服務(wù)的高性能計(jì)算機(jī)；（2） 具有自配置、自優(yōu)化、自保護(hù)和自修復(fù)功能的且具有海量存

12、儲(chǔ)能力的分布式網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)均衡存儲(chǔ)系統(tǒng)；（3） 基于Grid 的信息集成技術(shù)。包括信息資源的發(fā)布、定位、搜索與選擇，各類信息和服務(wù)的協(xié)調(diào)、重整與集成。提供全局統(tǒng)一的管理、訪問和控制方法；（4） 海量信息的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法、分析技術(shù)及處理工具；（5） 基于Grid 的信息搜索和知識(shí)挖掘。自主調(diào)整信息查詢路徑和組織方式，實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)格對于信息搜索的反饋機(jī)制，具有知識(shí)積累和自主學(xué)習(xí)能力。（6） 滿足On-Demand 可定制的信息網(wǎng)格服務(wù)。第18頁，共44頁。2022/8/518天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授我們已經(jīng)完成的一些工作第19頁，共44頁。2022/8/519天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志

13、勇教授項(xiàng)目一：智能化企業(yè)信息集成快速開發(fā)平臺(tái)資助情況：Rapid Development Tools for Agent Based Information Systems（基于Agent的信息系統(tǒng)快速開發(fā)工具），Eclipse國際合作項(xiàng)目，2002.12-2003.12面向企業(yè)信息集成的開發(fā)平臺(tái)研究, 天津市科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目，2004.9-2006.12開源環(huán)境Eclipse+JADE+Hibernate+AspectJ第20頁，共44頁。2022/8/520天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授系統(tǒng)架構(gòu)第21頁，共44頁。2022/8/521天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授自定義AP

14、L:=AGENT_PROGRAM :=DEF_ONTOLOGY ;* ;*:=DEF_RELATIONAL_FLUENTS （對應(yīng)relation,fluent變量） (*);*:=DEF_FUNCATIONAL_FLUENTS (*);*:= DEFINE_SERVICES .(*);*:= DEFINE_PLAN_TEMPLATE (PLAN_TEMPLATE ( *) :INIT_STATE :FINIAL_STATES * :RULE (StateConst,*)* ); (ACTION :NEXT_STATE :PRECONDITION :DO | :EFFECT );* 第22頁，

15、共44頁。2022/8/522天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授APL類庫 TypeAttributeInstanceRelationRelaInstFunctionFuncInstBlackboardMessageAgendaControlContextMessagHandleMessageInputMessageQueueBlackboardAgentSentenceConjSntcDisjSntcNegSntcContextRelaSntcPlanPlanLibraryTransactionActionPerfromGoalStructGoalCntxibmcenterbasebla

16、ckboardcontrolsentenceplangoaleventlistenerexceptionDATAUPDATEEXEPERMIT第23頁，共44頁。2022/8/523天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第24頁，共44頁。2022/8/524天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授開發(fā)平臺(tái)主界面截圖第25頁，共44頁。2022/8/525天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授數(shù)據(jù)建模第26頁，共44頁。2022/8/526天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授基于Hibernate的數(shù)據(jù)整合第27頁，共44頁。2022/8/527天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮

17、志勇教授HBDI系統(tǒng)的程序流程圖第28頁，共44頁。2022/8/528天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授多Agent系統(tǒng)應(yīng)用示例一第29頁，共44頁。2022/8/529天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授多Agent系統(tǒng)應(yīng)用示例二第30頁，共44頁。2022/8/530天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授多Agent系統(tǒng)應(yīng)用示例三第31頁，共44頁。2022/8/531天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授項(xiàng)目二：語義網(wǎng)工具平臺(tái)及應(yīng)用原型 資助情況：面向語義網(wǎng)的新型軟件體系及工具平臺(tái), 天津市應(yīng)用基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目，2004.4-2006.12.開源環(huán)境Jena+Protg+Ecli

18、pse第32頁，共44頁。2022/8/532天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授基于語義萬維網(wǎng)的智能化檢索 第33頁，共44頁。2022/8/533天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授面向語義的信息檢索算法庫 第34頁，共44頁。2022/8/534天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授用戶個(gè)性化搜索引擎 第35頁，共44頁。2022/8/535天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授本體整合工具第36頁，共44頁。2022/8/536天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授語義網(wǎng)與SOA架構(gòu)第37頁，共44頁。2022/8/537天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授基于語義網(wǎng)的汽車供應(yīng)鏈自動(dòng)采購系統(tǒng)應(yīng)用第38頁，共44頁。2022/8/538天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授第39頁，共44頁。2022/8/539天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 馮志勇教授項(xiàng)