雖然工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入大量使用機器的階段，但到目前為止，人與機器之間都不能說(shuō)是完全和諧的關(guān)系。

人與機器的不和諧關(guān)系主要由三個(gè)障礙造成：第一個(gè)障礙是機器只能理解由代碼編寫(xiě)的專(zhuān)業(yè)語(yǔ)言，因此不能直接接受非專(zhuān)業(yè)人員的指令；第二個(gè)障礙來(lái)自機器的高度專(zhuān)用型，這與具有學(xué)習能力和工作柔性的人類(lèi)形成鮮明對比；第三個(gè)障礙是機器的運轉對人具有危險性，嚴苛的人機隔離規章制度保護了工人，卻也杜絕了人與機器的深度交流與協(xié)作。

全新的技術(shù)和工藝正在徹底改變人與機器的關(guān)系，更柔性化和模塊化的設計、對人類(lèi)更友好的保護裝置、更加精準的傳感器得到廣泛應用。最重要的，在人工智能等新一代數字技術(shù)加持下的更強糾錯能力和使用人類(lèi)語(yǔ)言的人機交互方式，不斷促成人與機器的關(guān)系在制造現場(chǎng)變得更加和諧。

人機融合制造興起

在工業(yè)化的進(jìn)程中，制造現場(chǎng)中人與機器的關(guān)系不斷發(fā)生演變，在不同技術(shù)和制度環(huán)境下，人與機器的關(guān)系并非“機器替代人”這樣簡(jiǎn)單，機器的使用不是僅替代人類(lèi)崗位，在很多時(shí)候是填補人類(lèi)無(wú)法勝任的工作，從而形成相互補充、共同完成生產(chǎn)制造過(guò)程的關(guān)系。總體上看，在制造業(yè)中，人與機器的關(guān)系從矛盾沖突走向和諧共處，自工業(yè)革命以來(lái)出現了“人機沖突”“人機磨合”“人機互補”“人機協(xié)作”四類(lèi)關(guān)系，隨著(zhù)新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革下數字技術(shù)和制造技術(shù)的進(jìn)步，人與機器萌發(fā)“人機融合”的新關(guān)系。

18世紀英國率先發(fā)生工業(yè)革命，珍妮紡紗機、瓦特改良蒸汽機等大型機器雖然提高了生產(chǎn)效率，形成了工業(yè)部門(mén)，但人與機器主要表現為“沖突”關(guān)系。

20世紀50年代至60年代，一大批新的制造工藝、管理方法開(kāi)始被總結和普及，嚴格的規章制度使得由機器造成的安全事故大幅減少，人與機器間的沖突和對立關(guān)系得到緩解。

20世紀80年代以后，信息技術(shù)開(kāi)始大規模應用于機器人。在制造業(yè)中，人與機器開(kāi)始出現相互協(xié)作的關(guān)系。

當前，制造業(yè)正在經(jīng)歷天翻地覆的數字化變革，在數控化的基礎上，機器向著(zhù)更加智能化、柔性化和安全化的方向發(fā)展，人與機器的協(xié)作關(guān)系向“人機融合”更進(jìn)一步：一是人與機器的互動(dòng)交流以人類(lèi)自然語(yǔ)言為基礎；二是人與機器可以在同一空間和平臺上協(xié)作，人與機器間物理上、制度上的格擋將徹底消失；三是機器能夠實(shí)現高度柔性化，并且具備學(xué)習能力和糾錯能力，人對機器的直接干預變得很少。一旦機器與人實(shí)現深入融合，就會(huì )形成“人機融合制造”的新場(chǎng)景。當然，這個(gè)過(guò)程并不是一蹴而就的，會(huì )有一個(gè)探索和推廣過(guò)程。

從全球范圍看，目前處于領(lǐng)先地位企業(yè)的制造現場(chǎng)已經(jīng)是很成熟的“人機協(xié)作”，個(gè)別工廠(chǎng)在一些領(lǐng)域和環(huán)節開(kāi)始向“人機融合”的方向進(jìn)行嘗試。美國、日本、韓國和歐洲等制造業(yè)較發(fā)達國家、地區的工廠(chǎng)絕大多數處于“人機互補”發(fā)展階段，而其他發(fā)展中國家的制造工廠(chǎng)仍然處于“人機磨合”階段。當然，人機融合制造只是從人與機器關(guān)系的角度對未來(lái)制造現場(chǎng)特征的一種描述，與柔性制造、共享制造、分布式制造等制造新模式并不矛盾。“人機融合”是制造業(yè)生產(chǎn)關(guān)系與生產(chǎn)力相符的一種具體表現，是對人與機器在制造現場(chǎng)關(guān)系的描述。從另一個(gè)維度看，人機融合制造是“人機融合”在制造現場(chǎng)的應用，人與機器的融合關(guān)系將體現在各個(gè)生產(chǎn)生活領(lǐng)域，在制造業(yè)中的具體表現是人機融合制造。

人機融合制造現狀

從20世紀80年代開(kāi)始，美國就在信息化背景下對人與機器的關(guān)系進(jìn)行多路徑探索。綜合看，美國在人機融合技術(shù)（特別是腦機融合）上有絕對的領(lǐng)先優(yōu)勢，在軍事、醫學(xué)康復上的應用也遠遠領(lǐng)先于其他國家，但由于缺乏具體的應用需求，人機融合在制造業(yè)上的應用相對較弱。隨著(zhù)美國“再工業(yè)化”的推進(jìn)，制造體系在近幾年有所恢復，憑借技術(shù)上的優(yōu)勢，美國在人機融合制造上的發(fā)展潛力巨大。

日本在人機融合制造的系統應用上走在世界前列。歐姆龍的人機融合制造現場(chǎng)在多次國際裝備展會(huì )上大放異彩，而事實(shí)上，日本有很多企業(yè)，包括那些有百年發(fā)展歷史的老企業(yè)，都在人機融合制造上有系統化的布局，并表現出不同的特色和優(yōu)勢。在具體的應用中，日本制造企業(yè)將傳感、人工智能、加工精度等日本具有優(yōu)勢的技術(shù)和能力集成，已經(jīng)創(chuàng )造了一些系統化的人機融合制造場(chǎng)景，并在實(shí)際中進(jìn)行推廣應用。

中國是人機融合制造的積極參與者，并借助人工智能和制造業(yè)的基礎優(yōu)勢儲備了很強的前沿技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應用能力。近幾年，國內制造企業(yè)和工業(yè)機器人企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，在服裝、食品、小家電等勞動(dòng)密集型較高的行業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)推廣，一些制造環(huán)節上的堵點(diǎn)、斷點(diǎn)因為采用了新的協(xié)作機器人得到明顯改善。例如，縫紉廠(chǎng)的裁剪機器人能夠與工人同平臺工作，不僅大大降低工人勞動(dòng)強度，還將車(chē)縫一次性通過(guò)率從過(guò)去的85%提高到95%。中國在人機融合制造領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)、設備制造、場(chǎng)景創(chuàng )新和應用等多個(gè)環(huán)節都具有較強的競爭力，但受限于一些“老問(wèn)題”（如基礎工業(yè)、基礎技術(shù)、基礎材料的短板），人機融合制造的發(fā)展處于規模大、場(chǎng)景多但技術(shù)中流的局面。

除了人機融合制造的應用，歐洲、日本、美國企業(yè)在設備制造上也具有較強的競爭優(yōu)勢。例如，丹麥的優(yōu)傲（Universal Robots）占據當前全球協(xié)作機器人近一半的市場(chǎng)份額，ABB的YuMi機器人、發(fā)那科的CRX系列機器人、川崎的繼承者（Successor）機器人、庫卡的LBR iiwa機器人、安川的HC系列機器人、波士頓Rethink的Baxter等都是人機融合裝備的先驅和代表。

目前，人機融合制造技術(shù)路線(xiàn)、技術(shù)標準、場(chǎng)景模式等還存在很大的不確定性，未來(lái)的發(fā)展取決于技術(shù)進(jìn)步、市場(chǎng)應用的具體發(fā)展以及政策影響。

人機融合制造展望

人機融合制造的具體實(shí)現路徑還充滿(mǎn)不確定性，但毋庸置疑的是，在未來(lái)的制造現場(chǎng)，人與機器的關(guān)系會(huì )更加和諧，人機融合是未來(lái)制造的重要特征。未來(lái)5年—10年會(huì )是人機融合制造發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，隨著(zhù)具體應用場(chǎng)景的不斷涌現，人機融合制造將逐步收斂技術(shù)路線(xiàn)，并形成產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)體系，各個(gè)國家和地區、各大機器人公司、互聯(lián)網(wǎng)公司、創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)公司將在產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節、產(chǎn)業(yè)體系的不同領(lǐng)域分工合作。從人機融合制造自身的發(fā)展看，將呈現“進(jìn)化”“集成”“人性”三大趨勢。

從人機融合的程度看，人機關(guān)系進(jìn)一步“進(jìn)化”。人機融合制造將經(jīng)歷三個(gè)典型的“進(jìn)化”階段，實(shí)現不同程度的融合，最終達到最理想狀態(tài)。

第一個(gè)階段是交流融合，面向人的傳感器的使用是這個(gè)階段的關(guān)鍵。過(guò)去機器的傳感主要針對加工對象和機器自身，而語(yǔ)言識別、視覺(jué)識別技術(shù)的成熟使得機器能夠更快、更準確理解人發(fā)出的指令，而不再需要復雜且專(zhuān)用性極高的機器語(yǔ)言作為人機交流的通道。界面“可視化”只是交流融合的過(guò)渡階段，人機交流將向著(zhù)機器能夠直接理解人的自然語(yǔ)言、增強現實(shí)等技術(shù)以方便人對機器的了解，以及腦機直接對接的方向發(fā)展。第二個(gè)階段是行動(dòng)融合，人與機器可以同空間同時(shí)間合作。在制造業(yè)，人與機器同平臺工作還存在諸多技術(shù)和制度障礙，目前也只是在極少工廠(chǎng)的若干工位上有所嘗試。第三個(gè)階段是思想融合，人與機器進(jìn)行無(wú)障礙的信息傳遞，并且可以共同學(xué)習進(jìn)步。機器學(xué)習、生物傳感、腦機接口是實(shí)現人與機器思想融合的關(guān)鍵性技術(shù)，機器將準確理解并完全配合人的指令，甚至根據不同工人的習慣調整自己，人與機器在崗位和任務(wù)上也不再有明確和固定的分工，在面對新情況、新任務(wù)時(shí)，機器和人能夠同步學(xué)習。

從人機融合與其他智能制造技術(shù)的關(guān)系看，人機融合將更加深入“集成”到更大的未來(lái)制造系統中。人機融合制造只是從人與機器關(guān)系的角度對未來(lái)制造現場(chǎng)的一種特征描述，人機融合是未來(lái)制造系統的組成單元，并且與其他的未來(lái)制造技術(shù)和模式相互融合發(fā)展。例如，數字孿生工廠(chǎng)已經(jīng)進(jìn)入試點(diǎn)示范階段，元宇宙可能是未來(lái)制造工廠(chǎng)數字化下一階段的展現形式，機器的工作狀態(tài)和采集到的各種信息能夠以更直接的方式展現出來(lái)，而不是現在冷冰冰的數字和不斷跳閃的燈光。

從人機融合的社會(huì )屬性看，人機融合是要實(shí)現制造的“人性”。人工智能的快速發(fā)展開(kāi)辟了眾多全新的產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)和業(yè)態(tài)，大大提升了生產(chǎn)效率改善人們的生活，但同時(shí)也引發(fā)巨大擔憂(yōu)。馬斯克是人工智能應用的激進(jìn)者，但他也在個(gè)人社交平臺上表示“人工智能技術(shù)的風(fēng)險太高，以致我們不得不進(jìn)行相關(guān)研究”。因此，人機融合制造的技術(shù)研發(fā)和實(shí)際應用，都必須同步推進(jìn)相關(guān)的倫理研究和制度建設，保障人在未來(lái)制造現場(chǎng)處于絕對主導地位，而機器必須服從人的指揮并積極配合人的工作。

鄧洲.人機融合制造未來(lái)進(jìn)化新思考[J].經(jīng)濟,2022,(11):54-56.