目 录
译者序
前言
第一篇 工业4.0的应用场景
第1章 工业4.0的实际应用 …… 2
1.1 工业生产中的物联网 …… 2
1.2 减少工厂中媒介中断的技术范例 …… 4
1.3 应用实例 …… 7
1.4 评价与展望 …… 20
1.5 总结 …… 26
1.6 参考文献 …… 27
第2章 基于代理的互联智能生产设备的动态重构 …… 29
2.1 工业4.0示例：MyJoghurt …… 29
2.2 不同场景及随之而来的挑战 …… 31
2.3 范例的结构和基本流程 …… 36
2.4 示范工厂的基于代理的连接方式 …… 37
2.5 参考文献 …… 40
第3章 在基于机器人的工厂中集成多样化控制系统的应用实例 …… 42
3.1 引言 …… 42
3.2 编程 …… 44
3.3 传感器和执行器的通信和集成 …… 48
3.4 总结 …… 53
3.5 参考文献 …… 54
第4章 工业4.0中“即插即生成”的应用案例 …… 56
4.1 工业4.0对自动化的影响 …… 56
4.2 工业控制过程的“即插即生成” …… 59
4.3 工业实时网络的“即插即生成” …… 63
4.4 总结 …… 66
4.5 参考文献 …… 67
第二篇 信息物理系统的运行
第5章 通过信息物理系统提高协作生产率 …… 70
5.1 引言 …… 70
5.2 生产控制中的挑战 …… 71
5.3 信息物理系统中的协作生产率 …… 73
5.4 工业4.0的管理方法 …… 74
5.5 应用案例 …… 82
5.6 参考文献 …… 86
第6章 面向代理的移动机器人将现有异构自动化生产系统连接至工业4.0系统 …… 88
6.1 动机 …… 88
6.2 生产-运输一体化的概念 …… 91
6.3 示范机器人集成代理网络的实施 …… 100
6.4 机器人集成代理网络示范的评价 …… 102
6.5 总结与展望 …… 108
6.6 参考文献 …… 110
第7章 高性能自动化使信息技术和生产相结合 …… 111
7.1 分类 …… 111
7.2 对未来生产的要求 …… 112
7.3 对未来自动化技术的要求 …… 113
7.4 工业4.0的必要前提 …… 113
7.5 高性能自动化 …… 115
7.6 通信—世界与个人计算机相遇 …… 125
7.7 工业4.0必要元素—加工步骤和流程的本体学和分类学 …… 128
7.8 工业4.0环境下的多样化标准 …… 133
7.9 总结 …… 134
7.10 参考文献 …… 135
第8章 以基于PC的控制技术作为智能网络化生产系统的基础 …… 138
8.1 生产技术的变迁 …… 138
8.2 基于PC的控制技术 …… 140
8.3 网络化智慧工厂 …… 141
8.4 高性能控制技术 …… 146
8.5 科学自动化—it抯 OWL-ScAut …… 149
8.6 普遍的一体化工程 …… 152
8.7 总结 …… 157
8.8 参考文献 …… 158
第三篇 工业4.0中的工程理念
第9章 Clip X：控制柜生产的工业化之路 …… 160
9.1 概述 …… 160
9.2 控制柜制造过程中的过程链 …… 163
9.3 工业4.0背景下的控制柜制造 …… 167
9.4 实践实例 …… 171
9.5 总结 …… 175
9.6 参考文献 …… 176
第10章 面向设备模型工程的集成平台需求和解决方案 …… 178
10.1 引言 …… 178
10.2 应用 …… 181
10.3 对于不间断模型和连续工具链的需求 …… 185
10.4 独立于制造商的集成平台AML Hub …… 188
10.5 解决方案的比较 …… 192
10.6 流程支持 …… 196
10.7 总结与展望 …… 198
10.8 参考文献 …… 199
第11章 自动化标记语言概述 …… 202
11.1 引言 …… 203
11.2 被涵盖的设计流程及其设计数据 …… 206
11.3 应用实例 …… 212
11.4 AutomationML的基本架构 …… 213
11.5 系统拓扑和系统元素的建模 …… 216
11.6 集成对象语义 …… 225
11.7 几何学和运动学 …… 228
11.8 行为建模 …… 231
11.9 网络建模 …… 235
11.10 集成额外的外部信息 …… 244
11.11 应用流程 …… 244
11.12 总结 …… 247
11.13 参考文献 …… 247
第12章 工业生产系统的异构和分布式开发环境中的质量保证 …… 250
12.1 引言 …… 250
12.2 项目角色和要求 …… 254
12.3 综合数据模型和数据 …… 256
12.4 集中检查和集成测试 …… 258
12.5 观察关键过程和项目参数 …… 260
12.6 产品监控项目和质量管理 …… 264
12.7 总结 …… 266
12.8 展望 …… 267
12.9 参考文献 …… 268
第13章 工业4.0组件中自动化装置的集成 …… 270
13.1 引言 …… 270
13.2 I40组件 …… 273
13.3 AT设备的模型 …… 274
13.4 AT设备的设备说明 …… 277
13.5 应用案例 …… 281
13.6 总结 …… 282
13.7 参考文献 …… 283
第14章 语义网对工业4.0工程的贡献 …… 284
14.1 引言 …… 284
14.2 语义网简介 …… 286
14.3 分析框架 …… 288
14.4 在工业场景中使用语义网技术 …… 293
14.5 语义网技术的局限性 …… 300
14.6 总结 …… 301
14.7 致谢 …… 302
14.8 参考文献 …… 302
第15章 诊断异构工程数据的不一致性 …… 305
15.1 引言 …… 305
15.2 应用实例 …… 307
15.3 不一致性管理的要求 …… 308
15.4 研究现状 …… 310
15.5 不一致性诊断的概念 …… 316
15.6 未来工作的结果和研究主题的讨论 …… 320
15.7 参考文献 …… 322
第16章 通过接口技术实现制造业中的数据集成 …… 325
16.1 引言 …… 325
16.2 接口快速标准化的灵活方式 …… 327
16.3 使用PLT实例来阐释灵活标准化方法的使用 …… 329
16.4 以模块集成为例的标准化 …… 331
16.5 工业4.0环境中的数据集成应用案例 …… 334
16.6 参考文献 …… 337
第17章 生产管理系统的自动生成 …… 339
17.1 引言及问题背景 …… 340
17.2 食品工业的环境 …… 342
17.3 通用网络连接方法 …… 344
17.4 应用实例：酿造过程 …… 347
17.5 自动生成生产管理系统和在食品工业领域实施的概念 …… 348
17.6 总结与展望 …… 356
17.7 参考文献 …… 356
第四篇 纵向和横向集成
第18章 标准化的纵向通信和横向通信 …… 360
18.1 纵向集成和横向集成 …… 360
18.2 参考文献 …… 379
第19章 工业4.0—全球参与的机遇和挑战 …… 381
19.1 工业的重生 …… 381
19.2 客户案例 …… 391
19.3 西门子发展路线图 …… 394
19.4 参考文献 …… 395
第20章 用于耦合异构信息物理生产系统的模块化软件代理 …… 397
20.1 引言 …… 397
20.2 （技术）软件代理的理念 …… 400
20.3 基于模型的开发的理念 …… 401
20.4 基于软件代理的CPPS连接器 …… 403
20.5 总结与展望 …… 404
20.6 参考文献 …… 405
第21章 工业4.0中的特征语义学 …… 407
21.1 引言 …… 407
21.2 什么是语义学 …… 409
21.3 信息交换时语义学的作用 …… 411
21.4 语法和语义的信息模型 …… 415
21.5 通过基于特征的语义提高工程的一致性 …… 419
21.6 总结 …… 420
21.7 参考文献 …… 420
第22章 工业4.0标准的横向和纵向模块化集成框架 …… 422
22.1 引言 …… 422
22.2 Open-edi参考模型 …… 424
22.3 基于模型的横向和纵向标准集成的框架 …… 427
22.4 根据Open-edi确定的BOV和FSV标准 …… 430
22.5 总结与展望 …… 439
22.6 致谢 …… 441
22.7 参考文献 …… 441
第五篇 工业4.0中的数据挖掘和数据分析
第23章 智慧大数据—智能操作、分析和过程调整 …… 446
23.1 引言 …… 446
23.2 工业4.0中的物联网 …… 447
23.3 大数据 …… 452
23.4 工业4.0下的业务流程 …… 453
23.5 参考文献 …… 458
第24章 智能工厂中的数据分析 …… 459
24.1 动机 …… 459
24.2 挑战 …… 463
24.3 解决方法 …… 465
24.4 案例分析 …… 467
24.5 总结 …… 474
24.6 参考文献 …… 476
第25章 工业4.0中数据分析方面的法律问题 …… 479
25.1 制造工业中涉及智能数据的合作关系 …… 479
25.2 工业数据的法律分类 …… 481
25.3 智能数据交换的合同设计 …… 487
25.4 智能数据交换的其他合作关系 …… 499
25.5 合同建议 …… 504
25.6 总结 …… 508
25.7 参考文献 …… 510
第六篇 工业4.0中的人机交互
第26章 信息物理生产系统中的人力支持 …… 514
26.1 动机 …… 514
26.2 支持人机界面的技术 …… 516
26.3 总结与展望 …… 522
26.4 参考文献 …… 522
第27章 技术装备的现代触摸屏交互设计 …… 524
27.1 工业4.0中触摸屏交互的重要性 …… 524
27.2 起始状态 …… 526
27.3 现代触摸交互的优点和可能性 …… 527
27.4 触摸屏交互应用的挑战和局限性 …… 529
27.5 工业背景下的触摸屏设计 …… 533
27.6 参考文献 …… 542
第28章 “工业4.0情景”与人的融合 …… 544
28.1 引言 …… 544
28.2 生产系统的生命周期 …… 547
28.3 人与生产系统的交互 …… 549
28.4 总结 …… 554
28.5 参考文献 …… 555
第29章 在工业4.0的框架下应用移动计算机系统来应对人口结构的变化 …… 559
29.1 引言 …… 559
29.2 动机：工作场所的人口变化 …… 561
29.3 移动系统和可穿戴计算系统在环境辅助工作方式下的分类 …… 565
29.4 移动系统和可穿戴微机系统在环境辅助工作设计中的应用领域 …… 571
29.5 对移动系统的接受和用户的要求 …… 577
29.6 移动系统的成功标准 …… 580
29.7 总结与展望 …… 582
29.8 致谢 …… 583
29.9 参考文献 …… 583
