面向人本智造的新一代操作工：参考架构、使能技术与典型场景

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。