29、工业4.0下的智能自动化互操作性与机器人组件装配技术

工业4.0下的智能自动化互操作性与机器人组件装配技术

1. 工业4.0与互操作性概述

数字革命，常被称为第三次工业革命，见证了数字技术在工业应用中的引入与普及。如今，数字技术的应用已广泛渗透到生活的方方面面。随着信息数字化的推进以及互联网技术实现的设备与系统间的广泛联网，德国政府提出“工业4.0”这一概念，引发了第四次工业革命。像谷歌、脸书、易贝和亚马逊等利用数字化信息取得巨大成功的企业，充分展示了海量信息及其分析的潜力。当下，“大数据”一词概括了数据量的指数级增长以及数据传输、存储和分析能力的提升。而网络物理系统和物联网等概念，则为实现下一代联网传感能力和数据传播奠定了基础，是实现“工业4.0”的关键。

然而，仅仅提供收集、存储和分析原始数据的技术系统是不够的，还需要时间、结构和位置等上下文信息，才能将原始数据转化为智能数据，为分析算法提供信息基础。这种从原始数据到智能数据的转化，需要上下文感知分析算法以及让用户和机器能够访问和解释数据的新方法。这一系列的发展带来了新的人机交互形式，也对互操作性提出了新的要求。互操作性不仅涉及技术系统之间的信息交换，还包括人机之间的信息交换，因为人类已成为网络系统的一部分，可靠而稳定的信息交换至关重要。

2. 机器 - 机器交互的需求与发展

机器 - 机器交互的核心是数字与物理过程的融合。只有当物理对象的表示与数据生成相结合，数字化和大数据相关技术在工业环境中的优势才能得以充分发挥。网络物理系统（CPS），特别是生产领域的网络物理生产系统（CPPS），就是实现物理对象“数字孪生”表示的一种途径。

在工业生产中，物理世界和数字世界的融合意味着现场级的生产过程与企业层管理和规划系统的信息需要共享一个统一的