摘要
操作工人(Operator)是制造系统中最灵活、最具有主观能动性的要素。新兴信息技术赋能制造系统,驱动制造效率和质量的快速提升,同时也赋予操作工多样化感知、认知和控制的能力。面向以人为本的智能制造(人本智造),传统操作工的角色定位已无法适应新场景、新技术和新问题,新一代操作工(Operator4.0)应运而生。围绕操作工在制造系统中的作用,分析了历次工业革命至今操作工角色的变迁,并在人-信息-物理系统(Human-cyber-physical systems, HCPS)语义下阐述了新一代操作工的基本内涵。按照工作任务特点和技术方案,新一代操作工可分为力量型、认知增强型、协作型等种类;同时,从感知线程、认知线程和控制线程三个角度讨论了新一代操作工的参考架构;重点分析了新一代操作工的关键使能技术,包括外骨骼、增强现实、可穿戴技术、人工智能等。对新一代操作工的典型应用进行讨论,包括基于增强现实的复杂产品装配、工业机器人辅助制造和基于虚拟现实的制造培训等,展现新一代操作工的应用基础和效果,以期为人本智造的前沿探索、技术开发与实践应用提供参考。
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