人是制作出产活动中最具能动性和最具生机的要素，智能制作终究需回归到服务和满意人们美好日子需求上来。本文依据人–信息–物理体系（HCPS）智能制作展开理论，提出以人为本的智能制作（人本智造）的根本概念，并从展开布景、根本内在、人的要素、技能体系、运用实践等方面临人本智造进行了剖析讨论。研讨指出，人本智造体现了智能制作展开的一种重要理念，一同也是新一代智能制作体系的一个重要技能方向。在此根底上，针对人本智造从政策、企业、科研3个层面提出了若干主张：及时对接国家相关战略、企业将“以人为本”作为展开智能制作的重要理念、注重智能制作体系中人因工程的研讨等，以促进以人为本的智能制作在我国的展开和运用。
当今国际正处于百年未有之大变局，特别是新一代信息技能与制作技能的持续深度交融，深入改变着全球制作业的展开形状。面临以智能制作技能为中心的新一轮科技革新与工业革新，国际各国或区域都在活跃采纳举动 ［1，2］，推动制作业转型晋级，以保证本国制作业在未来工业展开中占有有利位置（见表 1）。其间，智能制作成为各个国家或区域构建本地域制作业竞赛优势的要害挑选。与此一同，各国学术界和工业界也较多展开相关研讨，为推动智能制作相关战略方案供给理论根底 ［1~5］。
近年来，我国不断加速智能制作范畴的展开脚步。《我国制作 2025》明确提出，以加速新一代信息技能与制作业深度交融为主线，以推动智能制作为主攻方向，依照“立异驱动、质量为先、绿色展开、结构优化、人才为本”政策，完结制作业由大变强的前史跨过 ［1］。2017 年，国务院发布的《新一代人工智能展开规划》详细论述了人工智能（AI）的新特征，明确提出智能制作是新一代 AI 的重要运用方向。我国学术界提出了人–信息–物理体系（HCPS）的智能制作展开理论，并在此根底上剖析了智能制作的范式演化，指明晰未来 20 年我国智能制作的展开战略和技能路途］。
依据 HCPS 的智能制作展开理论，以人为本的智能制作（人本智造）正逐渐引起学界和业界的遍及注重，有望成为智能制作的重要展开方向。本文侧重剖析人本智造的展开布景，论述人本智造的内在与技能体系，研讨人本智造的运用实践，并在此根底上提出推动人本智造展开的对策主张。
制作是人运用东西将原资料转化为可以满意人们出产日子需求的产品和服务的进程。智能制作是进步这种转化功率和质量的手法，但智能制作不能为了智能而智能，而是要回归到服务和满意人们美好日子需求上来。因此，在整个制作出产活动中，人一直是最具有能动性和最具有生机的要素。
（1）人是智能制作的终究服务方针。智能制作凭借新的出产技能、出产办法的革新，然后完结更快、更灵敏、更高效地为顾客供给各种优质产品和服务。跟着新一代信息技能的快速展开，特别是移动互联网、传感器大数据、超级核算、工业互联网、物联网、AI、机器学习、协作机器人、虚拟实践和增强实践（VR/AR）等数字化网络化智能化技能，为人本智造供给了重要的技能支撑。一同，跟着顾客个性化需求的不断进步，企业为了取得更多的商场份额、进步商场竞赛力，注重坚持以用户为中心，通过运用先进技能和革新安排办理办法，不断满意顾客的个性化需求。因此，面临多样化的商场需求，考虑到技能经济性和作业等要素，推动智能制作必须坚持“以人为本”的理念。
（2）人在智能制作施行进程中扮演要害人物。工业机器人是智能制作的重要组成部分，而传统工业机器人存在一些缺乏，现在没有充沛满意新的商场需求。例如，传统机器人布置本钱较高，独自的机器人无法直接用于工厂的出产线，仍需许多外围设备的配套支撑；尽管机器人本身具有较高的柔性和灵敏性，但整个出产线的柔性一般较差。别的，中小企业限于资金条件，难以对出产线进行大规划改造，且对产品的出资回报率更为灵敏，这就要求机器人具有较低的归纳本钱、快速的布置才干、简洁的运用办法，但现在很难在本钱可控的状况下给出满意的处理方案。假如由人类承当对柔性、触觉、灵敏性等要求比较高的作业环节，机器人则运用其快速精准的优势来担任重复性和程序化的作业环节，那么这种人机协作将会为中小企业供给一个较好的处理方案。此外，假如通过机器人技能增强劳动力水平到达下降本钱和进步竞赛力的意图，还可以为社会发明更多的作业时机。
（3）人在未来智能制作展开进程中将持续发挥重要效果。智能制作的实践需求在不同职业或不同企业之间存在着较大差异，并不是一切职业、一切工厂都需求彻底主动化或彻底无人化，因此推动智能制作需考虑技能经济性的问题。例如，与轿车职业不同，航空、航天、船只和修建等职业因为任务和进程杂乱性，现在没有完结彻底主动化和无人化，而是更多地依托人机协作、人的常识经历的堆集以及人的主观能动性的发挥。因此，制作的未来并不是寻求朴实的无人工厂，而是要以人为中心，使人在先进技能的支撑下从事更有价值、更有趣味的作业，同步为企业带来更好的经济效益。
人本智造，便是将以人为本的理念贯穿于智能制作体系的全生命周期进程（包含规划、制作、办理、出售、服务等），充沛考虑人（包含规划者、出产者、办理者、用户等）的各种要素（如生理、认知、安排、文明、社会要素等），运用先进的数字化网络化智能化技能，充沛发挥人与机器的各自优势来协作完结各种作业任务，最大极限完结进步出产功率和质量、保证人员身心安全、满意用户需求、促进社会可持续展开的意图。
人本智造体现的是一种重要的展开理念，一同代表了未来智能制作展开的一个重要方向。人本智造并不特指某个单一的制作形式或许范式，在其展开进程中还会呈现许多的制作新形式、新业态，如同享制作、社会化制作、可持续制作等。现在对人本智造的研讨尚处于起步阶段，但可以估计，相关界说、内在和特征仍将不断演化拓宽。
从智能制作全生命周期 的视点来看，智能制作中的人的要素包含人的效果、人机联络、人体工效学、认知工效学、安排工效学（见图 1），详细论述如下。
人的效果首要体现为人在智能制作体系中的不同人物、效果及作业类型等。从智能的视点看，人的效果会集体现在常识发明和流程发明方面，正是依据人的经历、才智、常识等的持续沉积和不断实践，制作的智能水平才得以不断优化和进步。
国内外学者对智能制作中人的要害位置、决定性效果以及人的要素的重要性进行了剖析，以为只要将先进技能、人和安排集成协同起来才干真实发挥效果，然后产生效益 ［7，8］。周济等 ［1，2］ 提出了 HCPS 的概念，以为在 HCPS 中人起着操纵效果：物理体系和信息体系都是由人规划并发明出来的，剖析核算与操控的模型、办法和原则等都是由研制人员承认并固化到信息体系中的，整个体系的意图是为人类服务，人既是规划者、操作者、监督者也是智能制作体系服务的方针。美国通用电气公司在其工业互联网陈述中指出，人是工业互联网中的重要要素之一 ［4］。Nunes 等 ［9］ 以为，人在信息–物理体系（CPS））中的效果包含数据获取、状况揣度、驱动、操控、监测等方面。Madni 等 ［10，11］ 以为， HCPS 中人的效果包含人不在操控回路的监测、人不在操控回路的监测辅导、人在回路的操控。 Jin 等 ［12］ 将 HCPS 中人的人物总结为操作者、代理人、用户以及传感终端等。
人机联络指人类在出产日子进程中，持续改造天然、社会和人类本身，并与劳动方针和出产东西产生联络，如人机交互、人机协作等。在智能制作体系人的要素研讨中，通常会触及人机联络问题，现在国际上的代表性作业有人与机器人的联络问题、第四代操作工（Operator 4.0）、人与 CPS 的联络研讨以及以人为中心的智能制作体系研讨等。例如，Romero 等 ［13］ 在 HCPS 语义下提出了 Operator 4.0 概念并展望了展开前景，以为 Operator 4.0 理念有助于完结人机共生和可持续制作。Operator 4.0 详细分为：剖析操作工、增强实践操作工、协作操作工、健康操作工、智能操作工、交际操作工、超强操作工和虚拟操作工等 ［14］。
国内外研讨均高度注重智能制作体系中人的不行代替效果，一同论述了智能制作体系中人的效果和人机联络等研讨的重要意义。跟着制作体系智能化的推行运用，人在整个体系中的人物将逐渐从“操作者”转向“监管者”，成为影响制作体系能动性最大的要素。在劳动力有限、人力本钱添加的状况下，有必要优化人员配备，改进人工操控与机器运作之间的匹配性，然后完结高效协作。
人因工程 / 人类工效学，指归纳运用生理学、心理学、核算机科学、体系科学等多学科的研讨办法和手法，努力于研讨人、机器、作业环境之间的相互联络和影响规矩，以完结进步体系功用，保证人的安全、健康和舒适等方针的学科 ［15］；可细分为人体工效学、认知工效学和安排工效学等。
人因工程 / 人类工效学首要有三方面的研讨内容。①传统的人体工效学研讨包含作业姿势、重复动作、作业地址布局、作业疾病、职工安全等；而在智能制作体系中，人体工效学研讨触及部分作业和动作主动化、人的安全、可穿戴设备等［16］。②认知工效学注重的是心理进程，研讨内容包含脑力负荷、决议方案、作业压力、人的可靠性以及技能体现等；在智能制作语义下，相关研讨进展包含真假交融、信息技能减轻认知压力、技能储备等 ［17~19］；此外，感知、模仿仿真、AI、云核算、大数据、数字孪生等技能展开的首要意图也是在于进步或模仿增强者的各种认知才干，因此也归于认知工效学的研讨范畴。③安排工效学注重的是社会技能体系的优化，包含作业规划、人员资源办理、团队协作、虚拟安排以及安排文明等内容；在智能制作体系中，相关研讨进展包含安排结构扁平化、更新作业规划办法、产用交融等。
依据 HCPS 理论，本文提出的人本智造的三层参阅架构如图 2（a）所示，包含单元级智能制作、体系级智能制作、体系之体系级智能制作。其间，单元级智能制作的技能体系如图 2（b）所示，首要包含机器智能技能（如智能感知、智能决议方案、智能操控、学习认知等）、制作范畴技能（如切削加工、焊接、增材制作等）、人机协同技能 / 人机联络三方面。在单元级智能制作的根底上，通过工业网络集成、物联网、智能调度、工业互联网、云途径等技能，可构建体系级、体系之体系级智能制作（如智能车间、智能产线、智能工厂等），然后完结制作资源与人力资源在更大范围上的优化配备。
在人本智造体系中，信息体系首要是与人一同，对物理体系进行必要的感知、认知、剖析决议方案与操控，然后使物理体系（如机器、加工进程等）以尽或许最优的办法运转，包含认知层面、决议方案层面以及操控层面的人机协平等；还需考虑人体工效学、认知工效学、安排工效学等内容。人本智造的相关技能首要有以人为本的规划、操控、 AI、核算、主动化、服务、办理等。其间，以人为本的规划也称“参加式规划”，在规划中注重人的思想、情感和行为，是一种立异性的处理问题的办法；一直注重终究用户的需求，并将其作为数字规划进程的中心。以人为本的 AI 则侧重 AI 的展开应以 AI 对人类社会的影响为辅导，更多融入人类才智的多样性、差异性和深度性，以增强者类技能而非替代人类。
人本智造是一个大体系，可从产品、出产、形式、根底 4 个维度来进行知道和了解。其间，以人为本的智能产品是主体，以人为本的智能出产是主线，以人为本的工业形式革新是主题，HCPS 和人因工程是根底（见图 3）。在前文论述人因工程和 HCPS 的根底上，聚集运用层面，对以人为本的智能产品、以人为本的智能出产、以人为本的工业形式革新展开讨论。
智能制作的主体包含产品、制作配备，其间产品是智能制作的价值载体，制作配备是施行智能制作的条件和根底。这儿的“以人为本”指智能产品和配备的服务意图在规划之初就应充沛考虑人的需求和人的要素，尤其是直接面向广阔顾客的智能产品。一同，在智能工业配备的规划之初需求充沛考虑人工干预的或许状况，在规划上留有权限和空间。
例 1：某品牌手机。该公司选用“互联网开发”形式引领了“创客”规划形式的新潮流，成为现在按出售额核算生长最快的公司之一，2018 年出售额超越 1700 亿元。依据“互联网开发”形式，研制人员通过微博、微信、论坛等途径聚集用户需求并对产品进行改进；手机体系 80% 的更新需求是依据网友主张产生的，而有 33% 的体系更新是由用户直接研制的 ［1］。
制作业的数字化、网络化、智能化是出产技能立异的共性使能技能，推动制作业逐渐向智能化集成制作体系方向展开。在此进程中，需求坚持以人为本，全面进步产品规划、制作和办理水平，构建智能企业。以人为本的智能出产运用实践包含人机协作规划、人机协作安装、以人为本的出产办理等。实践上，智能优化规划、智能协同规划、依据集体智能的“众创”规划等都是以人为本智能规划的重要内容，而依据 HCPS 开发智能规划体系也是展开人本智造的重要内容之一。
例 2 ：依据深度学习的人机协作规划。卡内基梅隆大学的 Raina 等 ［20］ 选用深度学习办法提取人类规划战略和隐性规矩，由此练习机器以更好地帮忙人类进行规划活动。事实上，人类有很强的战略 / 办法搬迁才干，可以依托已有经历处理类似问题，但机器在这方面就差劲许多。Raina 等 ［21］ 测验对人类的这种搬迁进程进行建模，提出了一种概率模型，可以有效地将人类的经历搬迁战略转移到机器上，然后更高效地协助人类进行规划。
例 3：人机协作安装。针对部分职业或工艺进程不能彻底布置机器人的实践状况，瑞典皇家理工学院 Wang Lihui 团队在欧盟科研结构方案“地平线”的赞助下，展开了人机共生协作安装项目（SYMBIO-TIC）研讨 ［22］。项目聚集人机协作安装，首要研讨传感与通讯、主动防磕碰、动态任务规划、适应性机器人操控、移动式工人辅佐等，旨在保证工人安全参加人机高效协作；已与多家轿车公司和机器人公司展开运用协作。
例 4 ：精益形式。作为技能办理、精益制作、精益产品研制认证等课程的一起创办人，美国密西根大学 Jeffrey Liker 以为精益形式的中心内在在于持续改进与尊重人。尊重人的本质便是以人为本，即注重公司文明、全员参加、规范化，展开信仰公司理念的杰出人才与团队，不断反思与持续改进、建造学习型安排等。从精益形式可以看出，以人为本的办理是企业重要的展开战略，人是企业界部展开的生命力与发明力，是企业最名贵的资源。
以智能服务为中心的工业形式革新是人本智造的主题。跟着先进技能的推行运用，制作业将从以产品为中心向以用户为中心产生改变，工业形式从大规划流水线出产向规划定制化出产改变，工业形状从出产型制作向服务型制作改变。
例 5 ：某家电企业工业互联网途径。与传统制作和其他电商途径不同，该途径坚持以人为本、人单合一的理念。途径用户从产品交互、规划、收买、制作到服务全流程参加体会，且产品在用户运用进程中通过“网器”（该公司相对于传统“电器”提出的新概念）进行持续的交互和迭代，最大程度满意用户个性化需求。企业通过产品交互了解用户需求，把关闭的企业变成了生态体系，让用户、企业、资源可以全流程的发明价值；用户主动成为产品生长的重要组成部分，企业也完结了本身效益的添加和展开形式在职业界的仿制推行。例如，该途径与某地协作树立修建陶瓷工业基地，将本来“单打独斗”的 130 余家企业，通过途径集约化为 20 余家，在转型晋级后，使得制作本钱下降 10%，产能进步 20%。以人为本的工业形式革新完结了用户和企业的双赢 ［3］。
欧盟、美国、日本等国家和区域都十分注重人本智造的研讨，如美国专门建立“人–技能前沿的未来作业”系列研讨项目进行前瞻布局，这为我国展开人本智造带来了挑战和启示。主张人本智造及时对接国家相关战略，加强顶层规划；在智能制作试点演示、运用推行、宣扬遵循、教育训练方面，体系考虑人的要素，将以人为本的理念融入到智能制作规范体系建造和成熟度点评等作业中；愈加注重人机协同规范化、人机任务分工和智能制作人员成熟度点评等作业。推动 HCPS 和人因工程等概念在智能制作实践中落地生根，促进人本智造在我国的深化展开。
从人的视点来看，智能制作企业需侧重考虑并处理两个问题：如何用先进适用的技能延伸职工的职业生涯，让那些膂力逐渐下降而智力与经历仍处在顶峰的职工，在技能的支撑下持续奉献价值；如何用技能营建一种环境气氛，让年轻一代乐意从事制作业作业，并体会到智能制作作业和价值发明的趣味。主张制作企业将“以人为本”作为展开智能制作的重要理念，注重职工的训练、教育与办理，并将此视为企业的战略性出资。企业进一步运用协作机器人来满意自己的需求，而不是悉数选用传统机器人来“机器换人”。通过不断的测验、磨合与调整，找到合适企业本身的人机调配作业办法以不断地进步出产功率和添加运营赢利。
从研讨现角看，HCPS 与人本智造、面向智能制作的人因工程、协作机器人等方面需进一步加强探究。高度注重 HCPS 科学与技能体系的构建与完善，在智能制作范畴推行运用 HCPS，由此大力展开人本智造。相关理论与运用研讨应包含以人为本的规划、产品、主动化、AI、出产、工厂、服务等。注重智能制作体系中的人体工效学、认知工效学、安排工效学等人因工程的研讨，努力完结天然科学与社会科学的良性互动。此外，协作机器人、共融机器人是重要的研制方向，人与信息物理体系的交互、人的数字孪生、人在回路的操控是亟待加强的研讨课题。
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