图10描述社会制造中的计算实验过程,主要包括:生产任务的计算实验,生产全过程的优化跟踪、分析评价、动态演化,CMO的演化分析与评估,CMO对突发事件的动态响应模拟及预处理模拟;CMO的管理机制与策略的分析与评估,探索网络社会中热点形成机理及发展规律,3D打印制造分布协作机制评估与性能分析;3D打印制造分布协作机制对突发事故的动态相应模拟及预处理机制模拟,3D打印制造负载均衡与批量优化方法,物流过程优化与跟踪方法,等等。
图10:社会制造的计算实验 社会制造的平行执行 图11描述社会制造中的平行执行过程,主要内容包括:社会制造人工系统与实际系统的虚实互动机制,网络社会与真实社会的互动调节与反馈机制,CMO人工系统与实际系统之间的互动调节与反馈机制,分布式协作的3D打印人工系统与实际系统的互动调节与反馈机制等等。主要任务包括:研究CMO与真实社会交易行为的相互影响与反馈机理;社会制造中虚实系统的互动演化和反馈调节,为真实社会中基于CMO的社会制造决策提供支持。
图11:社会制造中的平行执行过程 社会制造的支撑技术:云计算、物联网、大数据 由于存在于社会媒体上的CMO涉及大数据的动态性、多样性、虚实交互性、复杂性和不确定性等特点,如何从大数据中获得有用的信息,并从中挖掘出CMO的一般规律是一个极其具有挑战性的问题。我们必须以物联云计算的手段,采用机器学习、数据挖掘、模式识别、人工智能等领域的理论、技术、方法, 研发可计算的智能社会媒体数据信息处理的机制, 进而支撑处理CMO的计算模型。主要研究内容如图12所示。
图12: 社会制造的大数据处理 社会制造的系统设计 最后,图13和图14分别给出面向服务的社会制造平行系统之体系结构和运营框架,描述了各个层次结构及其功能。
图13: 社会制造的平行控制与管理体系结构
图14: 社会制造系统的运营架构
六、回顾与展望 2007年,在参加编写《中国至2050年先进制造科技发展路线图》的过程中,加式制造引起了我们的注意,但当时由于专家意见不一致,特别是人力、物力和时间的缺乏,只能将加式制造作为实验室的一个跟踪课题予以关注。2010年,我们向有关部门提出将社会制造作为重点方向立项的建议,但最终的决策是首先加强快速成型系统的研发与完善。2011年,中国科学院复杂系统管理与控制国家重点实验室获国家批准成立,我们即决定将社会计算与社会制造有机地结合,作为国家重点实验室新的研究方向,以此重新组织我们在控制和自动化领域的力量,重塑我们在这一领域的传统影响。之后,实验室成立了以年轻科研人员为主的社会制造攻坚团队,配合相关企业,研发从社会计算到社会制造的核心方法和系统平台。 然而,3D打印技术和社会制造的发展速度却大大超过我们的预期。以目前的国际发展态势,我们必须立即大力度大规模地启动社会制造的研发和产业化进程,否则就难以保持我国目前在制造业的优势和地位,无法维持我国的竞争力,更难以实现真正的产业升级和转型。 很明显,社会制造是计算机和互联网引发的信息革命之后的又一场产业革命,而且是一场虚实结合的革命,其规模和速度都将是前所未有的,意义重大,并更具挑战性。这场革命对从业人员的素质与专业水平以及运营环境的要求都与我们现行的教育科研和产业管理体制有明显的冲突。如不认真应对,轻则可能发生西方国家所期望的制造业从中国等发展中国家向发达国家回流的现象,重则严重影响中华民族复兴的伟业。 致谢 本项工作得到了国家自然科学基金委“平行管理”重点项目(71232006),以及复杂系统管理与控制国家重点实验室社会制造团队和中国人民解放军总装备部有关人员的大力支持,在此深表感谢。 参考文献 [1] 王飞跃, 加式制造与智能产业:3D打印、人肉搜索、社会计算与社会制造, 中科院社会计算与平行管理中心报告, 2009年. [2] 王飞跃, 刘建军等, 3D打印与加式制造现状报告, 2012年. [3] 王飞跃, 社会计算与社会制造, 2011年. [4] David Bourell,et al, A Brief History of Additive Manufacturing: Looking Back and LookingAhead, RapidTech 2009: US-Turkey Workshop on Rapid Technologies, 2009. [5] Justin Scott, NayaneeGupta, Christopher Weber, Sherrica Newsome, Additive Manufacturing: Status andOpportunities. Science and Technology Policy Institute, March 2012. [6] David Bourell,et al, Roadmap for Additive Manufacturing: Identifying the Future of FreeformProcessing, at Austin, TX, 2009. [7] ThomasCampbell, et al, Could 3D Printing Change the World? Technologies, Potential,and Implications of Additive Manufacturing. Washington, DC: Atlantic Council,2011. [8] AndyChristensen, Additive Manufacturing Is Changing Surgery. Paper read at U.S. Frontiersof Engineering Symposium, September 19,2011, at Mountain View, California,2011. [9] Terry Wohlers,Wohlers Report 2011: Additive Manufacturing and 3D Printing, State of theIndustry.Ft.Collins, CO: Wohlers Associates, 2011. [10] C. W. Fink, “AnOverview of Additive Manufacturing, Part I.” AMMTIAC Quarterly no. 4(2): 7-11,2009. [11] H. Lipson,“The Shape of Things to Come: Frontiers in Additive Manufacturing.” InFrontiers of Engineering, edited by NAE,33-44.Washington,DC:National AcademiesPress, 2011. [12] Gibson,I., D.W.Rosen,and B.Stucker.2010.Additive Manufacturing Technologies: Rapid Prototyping toDirect Digital Manufacturing. New York: Springer. [13] PresidentObama to Announce New Efforts to Support Manufacturing Innovation, EncourageInsourcing. March 9, 2012.Available fromhttp://www.whitehouse.gov/the-pr ... uring-innovation-en [14] Lavallee, Dave.New Printer to Make 3D Models at URI College of Pharmacy. http://www.uri.edu/news/releases/index.php?id=5711,2011. [15]Hopkinson,Neil, Additive Manufacturing: Technology and Applications. Loughborough, UK: BritishEducational Communications and Technology Agency. 2010. [16] 王飞跃, 从一无所有到万象所归:人工社会与复杂系统研究, 科学时报,2004 [17] 王飞跃, 社会计算:科学•技术•人文, 中国科学院院刊, Vol. 20, No. 5, 2005. [18] 王飞跃, 平行系统方法与复杂系统的管理和控制, 控制与决策,Vol.19, No.5, pp: 485-489, 2004. [19] 王飞跃, 知识产生方式和科技决策支持的重大变革——面向大数据和开源信息的科技态势解析与决策服务, 中国科学院院刊, 第5期, pp: 527-537, 2012. [20] 王飞跃, 基于社会计算和平行系统的动态网民群体研究, 上海理工大学学报, 第33卷,第1期, pp:8-17, 2011. [21] Fei-Yue Wang, Towarda Paradigm Shift in Social Computing: The ACP Approach IEEE Intelligent Systems,Volume 22, Issue 5, Sept.-Oct. 2007 Page(s):65–67. [22] Fei-Yue Wang, ParallelControl and Management for Intelligent Transportation Systems: Concepts,Architectures, and Applications, IEEE Transactions on IntelligentTransportation Systems, Vol.11,No.3, pp.630-638, 2010. [23] Fei-Yue Wang,Social Manufacturing and Intelligent Enterprises: From Cyber-Physical Systems toCyber-Physical-Social Systems, The 25th International Conference on Industrial,Engineering and Applications of Applied Intelligent Systems,Dalian, Liaoning, June, 2012. [24] 王飞跃, 自动化与智能产业——从社会计算到社会制造, 2012年全国第十七届自动化应用技术学术交流会, 吉林市, 2012年8月. [25] Fei-Yue Wang, FromSocial Computing to Social Manufacturing: A New Frontier inCyber-Physical-Social Space, The 2nd International Conference on Social Computingand Its Applications, Xiangtan, Hunan, 2012. [26] 中科院先进制造战略研究组, 中国至2050年先进制造科技发展路线图, 科学出版社, 2009年. [27] 张杰, 王涛, 王晓, 王飞跃, 社会运动组织与网群运动组织, 浙江大学出版社, 2012年. [28] 商秀芹, 刘建军, 王飞跃等, 社会制造的平行控制与管理, 浙江大学出版社, 2012年. [29] 秦蕊, 刘建军等, 3D打印机与加式制造:现状与发展, 浙江大学出版社, 2012年. [30] 王飞跃等, 社会制造发展路线图, 2012年.
|