行业互联网以人为本的智能制造：理念、技术与应用( 二 ) |智能机器人|

（3）人在未来智能制造发展过程中将继续发挥重要作用。智能制造的实际需求在不同行业或不同企业之间存在着较大差异，并不是所有行业、所有工厂都需要完全自动化或完全无人化，因而推进智能制造需考虑技术经济性的问题。例如，与汽车行业不同，航空、航天、船舶和建筑等行业由于任务和过程复杂性，目前尚未实现完全自动化和无人化，而是更多地依赖人机合作、人的知识经验的积累以及人的主观能动性的发挥。因此，制造的未来并不是追求纯粹的无人工厂，而是要以人为核心，使人在先进技术的支持下从事更有价值、更有乐趣的工作，同步为企业带来更好的经济效益。
三、人本智造的内涵与技术体系
人本智造，就是将以人为本的理念贯穿于智能制造系统的全生命周期过程（包括设计、制造、管理、销售、服务等），充分考虑人（包括设计者、生产者、管理者、用户等）的各种因素（如生理、认知、组织、文化、社会因素等），运用先进的数字化网络化智能化技术，充分发挥人与机器的各自优势来协作完成各种工作任务，最大限度实现提高生产效率和质量、确保人员身心安全、满足用户需求、促进社会可持续发展的目的。
人本智造体现的是一种重要的发展理念，同时代表了未来智能制造发展的一个重要方向。人本智造并不特指某个单一的制造模式或者范式，在其发展进程中还会出现大量的制造新模式、新业态，如共享制造、社会化制造、可持续制造等。目前对人本智造的研究尚处于起步阶段，但可以预计，相关定义、内涵和特征仍将不断演化拓展。
（一）智能制造中人的因素
从智能制造全生命周期[6] 的角度来看，智能制造中的人的因素包括人的作用、人机关系、人体工效学、认知工效学、组织工效学（见图 1），具体阐述如下。

本文插图
图 1 智能制造系统与人的因素
1. 人的作用
人的作用主要体现为人在智能制造系统中的不同角色、作用及工作类型等。从智能的角度看，人的作用集中体现在知识创造和流程创造方面，正是基于人的经验、才智、知识等的持续沉淀和不断实践，制造的智能水平才得以不断优化和提升。
国内外学者对智能制造中人的关键地位、决定性作用以及人的因素的重要性进行了分析，认为只有将先进技术、人和组织集成协同起来才能真正发挥作用，进而产生效益 [7,8] 。周济等 [1,2] 提出了 HCPS 的概念，认为在 HCPS 中人起着主宰作用：物理系统和信息系统都是由人设计并创造出来的，分析计算与控制的模型、方法和准则等都是由研发人员确定并固化到信息系统中的，整个系统的目的是为人类服务，人既是设计者、操作者、监督者也是智能制造系统服务的对象。美国通用电气公司在其工业互联网报告中指出，人是工业互联网中的重要要素之一[4] 。 Nunes 等 [9] 认为，人在信息–物理系统（CPS））中的作用包括数据获取、状态推断、驱动、控制、监测等方面。 Madni 等 [10,11] 认为，HCPS 中人的作用包括人不在控制回路的监测、人不在控制回路的监测指导、人在回路的控制。Jin 等 [12] 将 HCPS 中人的角色总结为操作者、代理人、用户以及传感终端等。
2.人机关系
人机关系指人类在生产生活过程中，持续改造自然、社会和人类本身，并与劳动对象和生产工具发生联系，如人机交互、人机合作等。在智能制造系统人的因素研究中，通常会涉及人机关系问题，目前国际上的代表性工作有人与机器人的关系问题、第四代操作工（Operator 4.0）、人与 CPS 的关系研究以及以人为中心的智能制造系统研究等。例如， Romero 等[13] 在 HCPS 语义下提出了 Operator 4.0 概念并展望了发展前景，认为 Operator 4.0 理念有助于实现人机共生和可持续制造。 Operator 4.0 具体分为：分析操作工、增强现实操作工、协作操作工、健康操作工、智能操作工、社交操作工、超强操作工和虚拟操作工等 [14] 。