從制造業(yè)的發(fā)展看計算機科學與技術的熱點問題課件

1、從制造業(yè)的發(fā)展看計算機科學與技術的熱點問題天津大學 馮志勇2007年9月第1頁，共44頁。20世紀制造業(yè)的發(fā)展從手工作坊到機械工廠：勞動分工互換性原理從單件小批到全盤自動化的大量生產(chǎn)第2頁，共44頁。20世紀制造業(yè)的特點F制造業(yè)主要是把原料變?yōu)楫a(chǎn)品、完成物質轉化（加工、裝配）過程的工業(yè)認為只要有資金投入，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、工藝和設備是相對穩(wěn)定的，大量生產(chǎn)方式是經(jīng)濟和有效的理想生產(chǎn)方式第3頁，共44頁。2022/8/53天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授增值比例整 機 的制造裝配產(chǎn)

2、品 生 命 周 期產(chǎn)品設計回收再造售后服務培 訓維修保養(yǎng)原材料零部件制造產(chǎn)品=原材料 + 制造資源（物質形態(tài)）資源消耗型20世紀的產(chǎn)品增值過程第4頁，共44頁。產(chǎn)品設計和制造過程智能化和數(shù)字化，必須使用數(shù)字化信息流，實現(xiàn)企業(yè)運作信息化，才能迅速反應市場需求資產(chǎn)投入的知識化和無形化，知識將成為企業(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)營活動日益全球化和網(wǎng)絡化數(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，信息技術將使21世紀制造業(yè)產(chǎn)生翻天覆地的變化，信息化、全球化和網(wǎng)絡化將成為新的重要發(fā)展趨勢知識經(jīng)濟

3、對制造業(yè)影響第5頁，共44頁。21世紀制造業(yè)的發(fā)展趨勢市場的全球化產(chǎn)品的個性化、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)常化市場生產(chǎn)服務一體化產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、服務系統(tǒng)信息化第6頁，共44頁。2022/8/56天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授F 系統(tǒng)的、綜合的產(chǎn)品生命周期觀點，通過知識化，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)和上市進度F 推行小組合作的、并行的工作方法，采 用權利下放、分散網(wǎng)絡化的扁平管理模式重視客戶關系管理，客戶需求和現(xiàn)有技術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、方式將逐步轉變?yōu)榇罅慷ㄖ品绞?，傳統(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)信息化的嚴重障礙21世紀制造業(yè)的特點第7頁，共44頁。增值比例整 機 的制造裝配產(chǎn) 品 生 命 周 期產(chǎn)品設計和軟件 產(chǎn)品重構回收再造遠程診斷遠程培訓新材料關鍵零部件制造產(chǎn)品=原材料 + 知識 + 制造資源 + 服務（知識形態(tài) +物質形態(tài)）21世紀的產(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世紀網(wǎng)絡聯(lián)盟的生物型結構部門分工的機械型結構項目小組的三維化學型結構第9頁，共44頁。2022/8/59天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授未來制造業(yè)信息系統(tǒng)的特點面向實施過程的信息

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)品結構的生產(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天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授對計算機技術的需求系統(tǒng)分析技術(模型驅動的開發(fā)MDA)CASE技術面向Internet的集成技術智能分析技術虛擬現(xiàn)實技術(交互沉浸)工程分析技術其它靈巧工具第11頁，共44頁。2022/8/511天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授面向Web 服務的計算環(huán)境在大規(guī)模Internet 網(wǎng)絡環(huán)境下Web 服務功能接口的一致性描述、基于上耦合的多種Web 服務之間的互操作問題、對異構企業(yè)信息資源的統(tǒng)一

6、訪問、面向領域的Web 服務集成技術與安全機制。因特網(wǎng)環(huán)境中基于Web 服務的、松散耦合、支持可靠安全機制的分布式計算技術?；赬ML 的信息表示與交換技術，服務的描述、發(fā)布、定位和集成技術，Web 服務的開發(fā)、部署、運行和管理技術，提供跨平臺、資源共享、協(xié)同合作的Web 服務運行平臺，擬解決在因特網(wǎng)環(huán)境中大規(guī)模Web 服務集成及應用。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 加密和簽字標準、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天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授移動計算環(huán)境中的軟件新技術在移動計算中要解決動態(tài)位置定位、追蹤，動態(tài)信息獲取和交換，動態(tài)服務信息的檢索和提供，移動對象的登陸和認證，移動切換（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Agent 等跨領域研究，是一個研究前沿和熱點，且有十分急迫和廣闊的應用前景。第13頁，共44頁。2022/8/513天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授軟件代理技術涉及到的標準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)采用分層結構，包括信息層（基于XML的信息互操作）、語義層（基于語義Web的內容查詢）、服務層（基于Web服務的信息中介與發(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）、任務層（有關時間、資源、目標、活動與規(guī)劃的表示、推理與求解）。第14頁，共44頁。2022/8/514天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授高可信軟件理論與技術基于嚴格數(shù)學理論和形式化計算模型研制高可信軟件的理論和技術。形式化方法是以

9、形式規(guī)約為基礎，通過對計算系統(tǒng)的嚴格推理和分析，得到系統(tǒng)的性質。研究與形式化方法有關的理論和技術如并發(fā)實時系統(tǒng)的計算模型、軟件模型檢測等，可提高軟件的可靠性和開發(fā)效率，減少其中存在的錯誤。軟件開發(fā)的各個階段，研究、實現(xiàn)一組輔助的軟件工具，如軟件驗證工具、軟件測試工具。第15頁，共44頁。2022/8/515天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授構件化軟件生產(chǎn)技術可視化軟件建模技術、終端用戶編程技術、領域工程技術、需求工程技術、軟件構件標準、軟件系統(tǒng)組裝技術、應用服務技術、軟件構件庫技術、軟件過程改善技術等方面；主要技術參數(shù)是以Internet 環(huán)境為基礎，與相應運行平臺相集成，發(fā)展適應廣泛構件

10、組裝的開發(fā)環(huán)境和組件。第16頁，共44頁。2022/8/516天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授嵌入式軟件新技術嵌入式軟件呈現(xiàn)出諸如動態(tài)分布、基于無線通訊網(wǎng)絡、實時交互等新的特征。目前嵌入式軟件的開發(fā)方法、技術和工具等相對于主流商業(yè)軟件的開發(fā)技術來說比較落后。隨著硬件設備計算、存儲能力的飛速發(fā)展，有必要也有可能將諸如分層抽象控制、面向對象軟件設計技術、組件化技術、基于模型的設計與分析、設計模式（Design Patterns）、可重用框架設計（Reusable Framework Design） 、系統(tǒng)結構設計(System Architecture Design)等等成熟的現(xiàn)代軟件方法和

11、技術應用于嵌入式軟件的開發(fā)，在嵌入式軟件設計、實現(xiàn)和驗證等方面形成一批嵌入式軟件新技術，以進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雜性問題。第17頁，共44頁。2022/8/517天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授信息網(wǎng)格定義：構建一體化的智能信息處理平臺，集成海量的異構信息、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、動態(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、分析及處理工具，實現(xiàn)海量、異構信息源的一體化的訪問方式。主要技術特征：（1） 面向海量的信息處理及服務的高性能計算機；（2） 具有自配置、自優(yōu)化、自保護和自修復功能的且具有海量存

12、儲能力的分布式網(wǎng)絡動態(tài)均衡存儲系統(tǒng)；（3） 基于Grid 的信息集成技術。包括信息資源的發(fā)布、定位、搜索與選擇，各類信息和服務的協(xié)調、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)計方法、分析技術及處理工具；（5） 基于Grid 的信息搜索和知識挖掘。自主調整信息查詢路徑和組織方式，實現(xiàn)信息網(wǎng)格對于信息搜索的反饋機制，具有知識積累和自主學習能力。（6） 滿足On-Demand 可定制的信息網(wǎng)格服務。第18頁，共44頁。2022/8/518天津大學計算機科學與技術系 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天津大學計算機科學與技術系 馮志

13、勇教授項目一：智能化企業(yè)信息集成快速開發(fā)平臺資助情況：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國際合作項目，2002.12-2003.12面向企業(yè)信息集成的開發(fā)平臺研究, 天津市科技攻關重點項目，2004.9-2006.12開源環(huán)境Eclipse+JADE+Hibernate+AspectJ第20頁，共44頁。2022/8/520天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授系統(tǒng)架構第21頁，共44頁。2022/8/521天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授自定義AP

14、L:=AGENT_PROGRAM :=DEF_ONTOLOGY ;* ;*:=DEF_RELATIONAL_FLUENTS （對應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天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授APL類庫 TypeAttributeInstanceRelationRelaInstFunctionFuncInstBlackboardMessageAgendaControlContextMessagHandleMessageInputMessageQueueBlackboardAgentSentenceConjSntcDisjSntcNegSntcContextRelaSntcPlanPlanLibraryTransactionActionPerfromGoalStructGoalCntxibmcenterbasebla

16、ckboardcontrolsentenceplangoaleventlistenerexceptionDATAUPDATEEXEPERMIT第23頁，共44頁。2022/8/523天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授開發(fā)平臺設計與實現(xiàn)第24頁，共44頁。2022/8/524天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授開發(fā)平臺主界面截圖第25頁，共44頁。2022/8/525天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授數(shù)據(jù)建模第26頁，共44頁。2022/8/526天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授基于Hibernate的數(shù)據(jù)整合第27頁，共44頁。2022/8/527天津大學計算機科學與技術系 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天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授多Agent系統(tǒng)應用示例一第29頁，共44頁。2022/8/529天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授多Agent系統(tǒng)應用示例二第30頁，共44頁。2022/8/530天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授多Agent系統(tǒng)應用示例三第31頁，共44頁。2022/8/531天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授項目二：語義網(wǎng)工具平臺及應用原型 資助情況：面向語義網(wǎng)的新型軟件體系及工具平臺, 天津市應用基礎研究重點項目，2004.4-2006.12.開源環(huán)境Jena+Protg+Ecli

18、pse第32頁，共44頁。2022/8/532天津大學計算機科學與技術系 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天津大學計算機科學與技術系 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天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授用戶個性化搜索引擎 第35頁，共44頁。2022/8/535天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授本體整合工具第36頁，共44頁。2022/8/536天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授語義網(wǎng)與SOA架構第37頁，共44頁。2022/8/537天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授基于語義網(wǎng)的汽車供應鏈自動采購系統(tǒng)應用第38頁，共44頁。2022/8/538天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授第39頁，共44頁。2022/8/539天津大學計算機科學與技術系 馮志勇教授項