第一篇 工业4.0的应用场景 2
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 70
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’s 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 160
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
13.2 140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 360
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 446
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 514
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