當(dāng)今世界正處于百年未有之大變局,特別是新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)的持續(xù)深度融合,深刻改變著全球制造業(yè)的發(fā)展形態(tài)。面對以智能制造技術(shù)為核心的新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革,世界各國或地區(qū)都在積極采取行動,推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級,以確保本國制造業(yè)在未來工業(yè)發(fā)展中占據(jù)有利地位。
近年來,我國不斷加快智能制造領(lǐng)域的發(fā)展步伐。《中國制造 2025》明確提出,以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線,以推進(jìn)智能制造為主攻方向,按照“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”方針,實現(xiàn)制造業(yè)由大變強(qiáng)的歷史跨越。
一、人本智造的發(fā)展背景
制造是人運(yùn)用工具將原材料轉(zhuǎn)化為能夠滿足人們生產(chǎn)生活需要的產(chǎn)品和服務(wù)的過程。智能制造是提高這種轉(zhuǎn)化效率和質(zhì)量的手段,但智能制造不能為了智能而智能,而是要回歸到服務(wù)和滿足人們美好生活需求上來。因此,在整個制造生產(chǎn)活動中,人始終是最具有能動性和最具有活力的因素。
(1)人是智能制造的最終服務(wù)目標(biāo)。智能制造借助新的生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)方式的變革,進(jìn)而實現(xiàn)更快、更靈活、更高效地為消費(fèi)者提供各種優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)。隨著新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù),為人本智造提供了重要的技術(shù)支撐。同時,也為市場需求提供了更多的可能性。因此,面對多樣化的市場需求,考慮到技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和就業(yè)等因素,推進(jìn)智能制造必須堅持“以人為本”的理念。
(2)人在智能制造實施過程中扮演關(guān)鍵角色。工業(yè)機(jī)器人是智能制造的重要組成部分,而傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人存在一些不足,目前尚未充分滿足新的市場需求。
(3)人在未來智能制造發(fā)展過程中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。智能制造的實際需求在不同行業(yè)或不同企業(yè)之間存在著較大差異,并不是所有行業(yè)、所有工廠都需要完全自動化或完全無人化,因而推進(jìn)智能制造需考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的問題。制造的未來并不是追求純粹的無人工廠,而是要以人為核心,使人在先進(jìn)技術(shù)的支持下從事更有價值、更有樂趣的工作,同步為企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。
二、人本智造的內(nèi)涵與技術(shù)體系
人本智造,就是將以人為本的理念貫穿于智能制造系統(tǒng)的全生命周期過程,充分考慮人的各種因素,運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù),充分發(fā)揮人與機(jī)器的各自優(yōu)勢來協(xié)作完成各種工作任務(wù),最大限度實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量、確保人員身心安全、滿足用戶需求、促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展的目的。
人本智造體現(xiàn)的是一種重要的發(fā)展理念,同時代表了未來智能制造發(fā)展的一個重要方向。人本智造并不特指某個單一的制造模式或者范式,在其發(fā)展進(jìn)程中還會出現(xiàn)大量的制造新模式、新業(yè)態(tài),如共享制造、社會化制造、可持續(xù)制造等。
(一)智能制造中人的因素
1. 人的作用
人的作用主要體現(xiàn)為人在智能制造系統(tǒng)中的不同角色、作用及工作類型等。從智能的角度看,人的作用集中體現(xiàn)在知識創(chuàng)造和流程創(chuàng)造方面,正是基于人的經(jīng)驗、才智、知識等的持續(xù)沉淀和不斷實踐,制造的智能水平才得以不斷優(yōu)化和提升。
2. 人機(jī)關(guān)系
人機(jī)關(guān)系指人類在生產(chǎn)生活過程中,持續(xù)改造自然、社會和人類本身,并與勞動對象和生產(chǎn)工具發(fā)生聯(lián)系,如人機(jī)交互、人機(jī)合作等。隨著制造系統(tǒng)智能化的推廣應(yīng)用,人在整個系統(tǒng)中的角色將逐漸從“操作者”轉(zhuǎn)向“監(jiān)管者”,成為影響制造系統(tǒng)能動性最大的因素。
3. 人因工程 / 人類工效學(xué)
人因工程 / 人類工效學(xué),指綜合運(yùn)用生理學(xué)、心理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等多學(xué)科的研究方法和手段,致力于研究人、機(jī)器、工作環(huán)境之間的相互關(guān)系和影響規(guī)律,以實現(xiàn)提高系統(tǒng)性能,確保人的安全、健康和舒適等目標(biāo)的學(xué)科 ;可細(xì)分為人體工效學(xué)、認(rèn)知工效學(xué)和組織工效學(xué)等。
(二)人本智造的技術(shù)體系
在人本智造系統(tǒng)中,信息系統(tǒng)主要是與人一起,對物理系統(tǒng)進(jìn)行必要的感知、認(rèn)知、分析決策與控制,從而使物理系統(tǒng)(如機(jī)器、加工過程等)以盡可能最優(yōu)的方式運(yùn);;還需考慮人體工效學(xué)、認(rèn)知工效學(xué)、組織工效學(xué)等內(nèi)容。以人為本的設(shè)計也稱“參與式設(shè)計”,在設(shè)計中注重人的思維、情感和行為,是一種創(chuàng)新性的解決問題的方法;始終關(guān)注最終用戶的需求,并將其作為數(shù)字設(shè)計過程的中心。
三、人本智造的應(yīng)用實踐
人本智造是一個大系統(tǒng),可從產(chǎn)品、生產(chǎn)、模式、基礎(chǔ) 4 個維度來進(jìn)行認(rèn)識和理解。
(一)以人為本的智能產(chǎn)品
智能制造的主體包括產(chǎn)品、制造裝備,其中產(chǎn)品是智能制造的價值載體,制造裝備是實施智能制造的前提和基礎(chǔ)。這里的“以人為本”指智能產(chǎn)品和裝備的服務(wù)目的在設(shè)計之初就應(yīng)充分考慮人的需求和人的因素,尤其是直接面向廣大消費(fèi)者的智能產(chǎn)品。同時,在智能工業(yè)裝備的設(shè)計之初需要充分考慮人工干預(yù)的可能情況,在設(shè)計上留有權(quán)限和空間。
(二)以人為本的智能生產(chǎn)
制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新的共性使能技術(shù),推動制造業(yè)逐步向智能化集成制造系統(tǒng)方向發(fā)展。以人為本的智能生產(chǎn)應(yīng)用實踐包括人機(jī)合作設(shè)計、人機(jī)協(xié)作裝配、以人為本的生產(chǎn)管理等。
(三)以人為本的產(chǎn)業(yè)模式變革
以智能服務(wù)為核心的產(chǎn)業(yè)模式變革是人本智造的主題。隨著先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用,制造業(yè)將從以產(chǎn)品為中心向以用戶為中心發(fā)生轉(zhuǎn)變,產(chǎn)業(yè)模式從大規(guī)模流水線生產(chǎn)向規(guī)模定制化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變,產(chǎn)業(yè)形態(tài)從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。
四、思考與建議
(一)政策層面
參考歐盟、美國、日本等發(fā)達(dá)國家的研究,制定出適合我國智能制造的相關(guān)戰(zhàn)略及布局。
(二)企業(yè)層面
從人的角度來看,智能制造企業(yè)需著重考慮并解決兩個問題:如何用先進(jìn)適用的技術(shù)延長員工的職業(yè)生涯,讓那些體力逐漸下降而智力與經(jīng)驗仍處在高峰的員工,在技術(shù)的支持下繼續(xù)貢獻(xiàn)價值;如何用技術(shù)營造一種環(huán)境氛圍,讓年輕一代愿意從事制造業(yè)工作,并體會到智能制造工作和價值創(chuàng)造的樂趣。建議制造企業(yè)將“以人為本”作為發(fā)展智能制造的重要理念,重視員工的培訓(xùn)、教育與管理,并將此視為企業(yè)的戰(zhàn)略性投資。通過不斷的嘗試、磨合與調(diào)整,找到適合企業(yè)自身的人機(jī)搭配工作方式以不斷地提高生產(chǎn)效率和增加經(jīng)營利潤。
(三)研究層面
高度重視 HCPS 科學(xué)與技術(shù)體系的構(gòu)建與完善,在智能制造領(lǐng)域推廣應(yīng)用 HCPS,由此大力發(fā)展人本智造。重視智能制造系統(tǒng)中的人體工效學(xué)、認(rèn)知工效學(xué)、組織工效學(xué)等人因工程的研究,致力實現(xiàn)自然科學(xué)與社會科學(xué)的良性互動。【1】
【1】節(jié)選自王柏村,薛塬,延建林,楊曉迎,周源.以人為本的智能制造:理念、技術(shù)與應(yīng)用[J].中國工程科學(xué),2020,22(4):139-146.