从制造业的发展看计算机科学与技术的热点问题 制造技术与信息科学 2018/11/27 从制造业的发展看计算机科学与技术的热点问题 天津大学 冯志勇 2007年9月 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
20世纪制造业的发展 从手工作坊到机械工厂： ——劳动分工 ——互换性原理 从单件小批到全盘自动化的大量生产
20世纪制造业的特点 F制造业主要是把原料变为产品、完成物质转化（加工、装配）过程的工业 认为只要有资金投入，制造资源几乎可看作是无限的，对自然资源进行无节制开采 产品使用和制造过程所产生的环境污染是几乎可以忽略的，废水、废气大量排放 产品、工艺和设备是相对稳定的，大量生产方式是经济和有效的理想生产方式 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
20世纪的产品增值过程 产品=原材料 + 制造资源（物质形态） 增 值 比 例 资源消耗型 产 品 生 命 周 期 整 机 的 制造装配 产 品 生 命 周 期 产品设计 回收再造 售后服务 培 训 维修保养 原材料 零部件制造 产品=原材料 + 制造资源（物质形态） 资源消耗型
知识经济对制造业影响 产品设计和制造过程智能化和数字化，必须使用数字化信息流，实现企业运作信息化，才能迅速反应市场需求 资产投入的知识化和无形化，知识将成为企业经营的重要资本和生产要素 随着因特网和互联网的普及，制造和经营活动日益全球化和网络化 数字信息传递速度的增加，将使企业在未来10年的变化超过近50年来变化的总和 与分工原理和互换性原理 促使大量生产方式出现相似，信息技术将使21世纪制造业产生翻天覆地的变化，信息化、全球化和网络化将成为新的重要发展趋势
21世纪制造业的发展趋势 市场的全球化 产品的个性化、多样化 对环境的影响最小化 制造过程敏捷化 生产企业的专业化 企业变革经常化 市场——生产——服务一体化 产品设计、生产、服务系统信息化 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
21世纪制造业的特点 F 系统的、综合的产品生命周期观点，通过知识化，减少自然资源消耗和环境污染 F 通过产品和过程数字化实现虚拟制造，减少失误和加快新产品的开发和上市进度 F 推行小组合作的、并行的工作方法，采 用权利下放、分散网络化的扁平管理模式 重视客户关系管理，客户需求和现有技术的不足的差距是企业发展和创新的源泉 产品更新换代日益加速，传统的大量生产方式将逐步转变为大量定制方式，传统生产组织和制造方法将成为产品创新和制造业信息化的严重障碍
21世纪的产品增值过程 增 值 比 例 产 品 生 命 周 期 产品=原材料 + 知识 + 制造资源 + 服务 （知识形态 +物质形态） 整 机 的 制造装配 产 品 生 命 周 期 产品设计和软件 产品重构 回收再造 远程诊断 远程培训 新材料 关键零部 件制造 产品=原材料 + 知识 + 制造资源 + 服务 （知识形态 +物质形态）
制造系统组织形式的变化 1920~1990 1975~2000 21世纪 网络联盟的 生物型结构 项目小组的三维 化学型结构 部门分工的 1920~1990 1975~2000 21世纪 网络联盟的 生物型结构 部门分工的 机械型结构 项目小组的三维 化学型结构 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
未来制造业信息系统的特点 面向实施过程的信息系统 面向BPR的信息系统 自组织的生长型信息系统 面向产品结构的生产组织管理 面向虚拟企业的信息系统 面向产品全生命周期的信息系统 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
对计算机技术的需求 系统分析技术(模型驱动的开发MDA) CASE技术 面向Internet的集成技术 智能分析技术 虚拟现实技术(交互\沉浸) 工程分析技术 其它灵巧工具 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
面向Web 服务的计算环境 在大规模Internet 网络环境下Web 服务功能接口的一致性描述、基于上耦合的多种Web 服务之间的互操作问题、对异构企业信息资源的统一访问、面向领域的Web 服务集成技术与安全机制。 因特网环境中基于Web 服务的、松散耦合、支持可靠安全机制的分布式计算技术。基于XML 的信息表示与交换技术，服务的描述、发布、定位和集成技术，Web 服务的开发、部署、运行和管理技术，提供跨平台、资源共享、协同合作的Web 服务运行平台，拟解决在因特网环境中大规模Web 服务集成及应用。 W3C XML1.0 规范、W3C SOAP1.2 规范、W3C WSDL 1.1 规范、XML 安全方面，遵循W3C XML 加密和签字标准、业界规范，如UDDI.org 的UDDI 1.0规范、IBM WSFL 1.0 规范。 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
移动计算环境中的软件新技术 在移动计算中要解决动态位置定位、追踪，动态信息获取和交换，动态服务信息的检索和提供，移动对象的登陆和认证，移动切换（handoff）管理等问题。 涉及因特网、IPv6、分布式信息处理、数据库、软件工程、移动Agent 等跨领域研究，是一个研究前沿和热点，且有十分急迫和广阔的应用前景。 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
软件代理技术 涉及到的标准KQML（Knowledge Query & manipulation language）、DAML（Darpa agent markup language）、DAML-OIL（DAML ontology inference layer）、RDF（Resource description framework）、XML。 系统采用分层结构，包括信息层（基于XML的信息互操作）、语义层（基于语义Web的内容查询）、服务层（基于Web服务的信息中介与发现）、代理层（智能代理的通讯、承诺、协作与协商及工作流引擎）、任务层（有关时间、资源、目标、活动与规划的表示、推理与求解）。 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
高可信软件理论与技术 基于严格数学理论和形式化计算模型研制高可信软件的理论和技术。形式化方法是以形式规约为基础，通过对计算系统的严格推理和分析，得到系统的性质。研究与形式化方法有关的理论和技术如并发实时系统的计算模型、软件模型检测等，可提高软件的可靠性和开发效率，减少其中存在的错误。 软件开发的各个阶段，研究、实现一组辅助的软件工具，如软件验证工具、软件测试工具。 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
构件化软件生产技术 可视化软件建模技术、终端用户编程技术、领域工程技术、需求工程技术、软件构件标准、软件系统组装技术、应用服务技术、软件构件库技术、软件过程改善技术等方面；主要技术参数是以Internet 环境为基础，与相应运行平台相集成，发展适应广泛构件组装的开发环境和组件。 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
嵌入式软件新技术 嵌入式软件呈现出诸如动态分布、基于无线通讯网络、实时交互等新的特征。目前嵌入式软件的开发方法、技术和工具等相对于主流商业软件的开发技术来说比较落后。 随着硬件设备计算、存储能力的飞速发展，有必要也有可能将诸如分层抽象控制、面向对象软件设计技术、组件化技术、基于模型的设计与分析、设计模式（Design Patterns）、可重用框架设计（Reusable Framework Design） 、系统结构设计(System Architecture Design)等等成熟的现代软件方法和技术应用于嵌入式软件的开发，在嵌入式软件设计、实现和验证等方面形成一批嵌入式软件新技术，以进一步有效地解决由于嵌入式软件的各种特征所引起的软件复杂性问题。 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
信息网格 定义：构建一体化的智能信息处理平台，集成海量的异构信息、数据等资源，为用户提供统一的信息访问方式。 目的：对广域网上分布、异构、动态的信息资源，建立一种新的信息集成方法，提供信息统计、分析及处理工具，实现海量、异构信息源的一体化的访问方式。主要技术特征： （1） 面向海量的信息处理及服务的高性能计算机； （2） 具有自配置、自优化、自保护和自修复功能的且具有海量存储能力的分布式网络动态均衡存储系统； （3） 基于Grid 的信息集成技术。包括信息资源的发布、定位、搜索与选择，各类信息和服务的协调、重整与集成。提供全局统一的管理、访问和控制方法； （4） 海量信息的数据统计方法、分析技术及处理工具； （5） 基于Grid 的信息搜索和知识挖掘。自主调整信息查询路径和组织方式，实现信息网格对于信息搜索的反馈机制，具有知识积累和自主学习能力。 （6） 满足On-Demand 可定制的信息网格服务。 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
我们已经完成的一些工作 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
项目一：智能化企业信息集成快速开发平台 资助情况： 开源环境 Rapid Development Tools for Agent Based Information Systems（基于Agent的信息系统快速开发工具），Eclipse国际合作项目，2002.12-2003.12 面向企业信息集成的开发平台研究, 天津市科技攻关重点项目，2004.9-2006.12 开源环境 Eclipse+JADE+Hibernate+AspectJ 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
系统架构 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
自定义APL <AgentProgram>::=AGENT_PROGRAM <AgentName> <DefOntology> <DefR_Fluents><DefF_Fluents><DefServices> <DefPlanTemplate> <Beliefs> <Goals> <DefOntology>::=DEF_ONTOLOGY [<DefFrameClass>;]* [<InsertOperation>;]* <DefR_Fluents>::=DEF_RELATIONAL_FLUENTS （对应relation,fluent变量） [<R_FluentName>[(<VarType>*)];]* <DefF_Fluents>::=DEF_FUNCATIONAL_FLUENTS [<FunctionType><F_FluentName>[(<VarType>*)];]* <DefServices>::= DEFINE_SERVICES [<DomainName>.<ServiceName>([<VarType>]*);]* <DefPlanTemplate>::= DEFINE_PLAN_TEMPLATE (PLAN_TEMPLATE <TemplateName>([<VarType> <Variable>]*) :INIT_STATE <StateConst> :FINIAL_STATES <StateConst>* :RULE {(<StateConst,<ActionName>*)}* ); {(ACTION <ActionName> :NEXT_STATE <StateConst> [:PRECONDITION <Sentence>] [:DO <send>|<recv>|<ServiceCall>] [:EFFECT <EffectFormula>]);}* 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
APL类库 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授 Type Attribute Instance Relation RelaInst Function FuncInst Blackboard Message Agenda ControlContext MessagHandle MessageInput MessageQueue BlackboardAgent Sentence ConjSntc DisjSntc NegSntc Context RelaSntc Plan PlanLibrary Transaction ActionPerfrom GoalStruct GoalCntx ibmcenter base blackboard control sentence plan goal event listener exception DATAUPDATE EXEPERMIT 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
开发平台设计与实现 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
开发平台主界面截图 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
数据建模 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
基于Hibernate的数据整合 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
HBDI系统的程序流程图 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
多Agent系统应用示例一 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
多Agent系统应用示例二 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
多Agent系统应用示例三 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
项目二：语义网工具平台及应用原型 资助情况： 开源环境 面向语义网的新型软件体系及工具平台, 天津市应用基础研究重点项目，2004.4-2006.12. 开源环境 Jena+Protègè+Eclipse 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
基于语义万维网的智能化检索 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
面向语义的信息检索算法库 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
用户个性化搜索引擎 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
本体整合工具 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
语义网与SOA架构 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
基于语义网的汽车供应链自动采购系统应用 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
项目三: 面向SOA的数据集成平台 自选课题 开源软件 Eclipse 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
数据系统系统架构 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
数据集成中间件编辑器界面 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授 查询编辑器 文件结构 属性页 名称空间管理 图形| 模型 | 脚本 | 目标格式 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
正在执行的项目 基于SOA的现代物流系统关键技术研究(07JCYBJC14000 ), 天津市应用基础研究项目, 2007.4-2009.12, 负责人: 李晓红. 基于语义Web的物流管理系统研究(06YFGZGX06300) , 天津市科技攻关培育项目, 2006.9-2008.12, 负责人: 李晓红. 面向解决方案的服务架构及支撑环境 (编号：2007AA01Z130 ), 国家863项目, 2007.10-2009.12, 负责人: 冯志勇 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授
需要掌握的技术 基本JAVA编程技术 XML编程技术 Eclipse平台使用及插件技术 语义网相关技术(RDF(s), OWL, Pretege, Jena工具等) SOA相关理论和技术 设计模式和软件体系结构相关技术 2018/11/27 天津大学计算机科学与技术系 冯志勇教授