走向新一代人机一体化智能系统！

  制造是一个不断演进发展的大概念，可归纳为三个基本范式：数字化制造、数字化化制造、数字化网络化智能化制造——新一代人机一体化智能系统。新一代人机一体化智能系统是新一代设计、制造、服务全生命周期的所有的环节及相应系统的优化集成，不断的提高企业的产品质量、效益、服务水平，减少资源能耗，是新一轮-物理系统”（HCPS）揭示了新一代人机一体化智能系统的技术机理，可以有明显效果地指导新一代人机一体化智能系统的理论研究和工程实践。基于人机一体化智能系统三个基本范式次第展开、相互交织、迭代升级的特征，推进制造业智能转型应采取“并行推进、融合发展”的技术路线、引言

  面对新一轮工业革命，《中国制造2025》明白准确地提出，要以新一代信息技术与制造业深层次地融合为主线，以推进人机一体化智能系统为主攻方向[1]。世界各国都在积极采取行动，美国提出“先进制造业伙伴计划”[2, 3]、德国提出“工业4.0战略计划”[4]、英国提出“工业2050”[5]、法国 提出“新工业法国计划”[6]、日本提出“社会5.0战略”[7]、韩国提出“制造业创新3.0计划”[8]，都将发展人机一体化智能系统作为本国构建制造业竞争优势的关键举措。

  新世纪以来，新一代信息技术呈现爆发式增长，数字化网络化智能化技术在制造业大范围的应用，制造系统集成式创新持续不断的发展，形成了新一轮工业革命的主要驱动力。特别是，新一代人机一体化智能系统作为新一轮工业革命的核心技术，正在引发制造业在发展理念、制造模式等方面重大而深刻的变革，正在重塑制造业的发展路径、技术体系以及产业业态，从而推动全球制造业发展步入新阶段[9-13]。

  数十年来，智能制造在实践演化中形成了许多不同的相关范式，包括精益生产、柔性制造、并行工程、敏捷制造、数字化制造、计算机集成制造、网络化制造、云制造、智能化制造等[15-23]，在指导制造业技术升级中发挥了非消极作用。但同时，众多的范式不利于形成统一的人机一体化智能系统技术路线，给企业在推进智能升级的实践中造成了许多困扰。面对人机一体化智能系统不断涌现的新技术、新理念、新模式，有必要归纳总结提炼出基本范式。

  综合人机一体化智能系统相关范式，结合信息化与制造业在不同阶段的融合特征，可以总结、归纳和提升出三个智能制造的基本范式，也就是：数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造——新一代智能制造。

  上世纪下半叶以来，随着制造业对于技术进步的强烈需求，以数字化为主要形式的信息技术大范围的应用于制造业，推动制造业发生革命性变化。数字化制造是在数字化技术和制造技术融合的背景下，通过对产品信息、工艺信息和资源信息进行数字化描述、分析、决策和控制，快速生产出使用户得到满足要求的产品[15, 16, 26, 27]。

  需要说明的是，数字化制造是人机一体化智能系统的基础，其内涵持续不断的发展，贯穿于人机一体化智能系统的三个基本范式和全部发展历史。这里定义的数字化制造是作为第一种基本范式的数字化制造，是一种相对狭义的定位。国际上也有若干关于数字化制造的比较广义的定义和理论[28]。

  数字化网络化制造主要特征表现为：第一，在产品方面，数字技术、网络技术获得普遍应用，产品实现网络连接，设计、研发实现协同与共享。第二，在制造方面，实现横向集成、纵向集成和端到端集成，打通整个制造系统的数据流、信息流。第三，在服务方面，企业与用户利用互联网平台实现联接和交互，公司制作开始从以产品为

  德国“工业4.0”报告和美国GE“工业互联网”报告完整地阐述了数字化网络化制造范式，精辟地提出了实现数字化网络化制造的技术路线 新一代人机一体化智能系统——数字化网络化智能化制造

  的发展等信息环境急速变化的共同驱动下，大数据智能、人机混合增强智能、群体智能、跨媒体智能等新一代人工智能技术加速发展，实现了战略性突破[24, 40, 41]。新一代人工智能技术与先进制造技术深层次地融合，形成新一代人机一体化智能系统——数字化网络化智能化制造。新一代人机一体化智能系统将重塑设计、制造、服务等产品全生命周期的各环节及其集成，催生新技术、新产品、新业态、新模式，深刻影响和改变人类的生产结构、生产方式乃至生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。新一代人机一体化智能系统将给制造业带来革命性的变化，将成为制造业未来发展的核心驱动力。

  人机一体化智能系统的三个基本范式体现了人机一体化智能系统发展的内在规律：一方面，三个基本范式次第展开，各有自身阶段的特点和要重点解决的问题，体现着先进信息技术与先进制造技术融合发展的阶段性特征；另一方面，三个基本范式在技术上并不是绝然分离的，而是相互交织、迭代升级，体现着人机一体化智能系统发展的融合性特征。对中国等新兴工业国家而言，应发挥后发优势，采取三个基本范式“并行推进、融合发展”的技术路线. 新一代智能制造引领和推动新一轮工业革命

  当今世界，各国制造企业普遍面临着提高质量、增加效率、减少相关成本、快速响应的强烈需求，还要不断适应广大新老用户一直增长的个性化消费需求，应对资源能源环境约束进一步加大的挑战。然而，现有制造体系和制造水平已经难以满足高端化、个性化、智能化产品和服务增值升级的需求，制造业的逐步发展面临巨大瓶颈和困难。处理问题，迎接挑战，迫切地需要制造业的技术创新、智能升级[14, 41]。

  、跨界协同、人机融合、群体智能等新特征，为人类提供认识复杂系统的新思维、改造自然和社会的新技术。当然，新一代人工智能技术还在极速发展的进程中，将继续从“弱人工智能”迈向“强人工智能”，不断拓展人类“脑力”，应用场景范围将无所不在。新一代AI已经成为新一轮科技革命的核心技术，为制造业革命性的产业升级提供了历史性机遇，正在形成推动经济社会持续健康发展的巨大引擎。世界各国都把新一代人工智能的发展摆在了最重要的位置[49, 50]。

  3.2 新一代人机一体化智能系统是新一轮工业革命的核心技术科学技术是第一生产力，科学技术创新是经济社会持续健康发展的根本动力。第一次工业革命和第二次工业革命分别以蒸汽机和电力的发明和应用为根本动力，极大地提高了生产力，人类社会进入了现代工业社会。第三次工业革命，以计算、通讯、控制等信息技术的创新与应用为标志，持续将工业发展推向新高度[51]。

  新世纪以来，数字化和网络化使得信息的获取、使用、控制以及共享变得极其快速和普及，进而，新一代人工智能突破和应用逐步提升了制造业数字化网络化智能化的水平，其最本质的特征是具备认知和学习的能力，具备生成知识和更好地运用知识的能力，这样就从根本上提高工业知识产生和利用的效率，极大地解放人的体力和脑力，使创新的速度大大加快，应用的范围更加泛在，从而推动制造业发展步入新阶段，即数字化网络化智能化制造——新一代人机一体化智能系统。如果说数字化网络化制造是新一轮工业革命的开始，那么新一代人机一体化智能系统的突破和大范围的应用将推动形成新工业革命的高潮，将重塑制造业的技术体系、生产模式、产业形态，并将引领线”，实现新一轮工业革命。

  新一代人机一体化智能系统将给人类社会带来革命性变化。人与机器的分工将产生革命性变化，智能机器将替代人类大量体力劳动和相当部分的脑力劳动，人类可更多地从事创造性工作；人类工作生活环境和方式将朝着以人为本的方向迈进。同时，新一代人机一体化智能系统将有实际效果的减少资源与能源的消耗和浪费，持续引领制造业绿色发展、和谐发展。

  传统制造系统包含人和物理系统两大部分，是完全通过人对机器的操作控制去完成各种工作任务（如图2(a)所示）。动力革命极大提高了物理系统（机器）的生产效率和质量，物理系统（机器）代替了人类大量体力劳动。传统制造系统中，要求人完成信息感知、分析决策、操作控制以及认知学习等多方面任务，不仅对人的要求高，劳动强度仍然大，而且系统工作效率、质量和完成复杂工作任务的能力还很有限。传统制造系统可抽象描述为图2(b)所示的“人-物理系统”（HPS—Human-Physical Systems）。

  第一代和第二代智能制造系统通过集成人、信息系统和物理系统的各自优势，系统的能力尤其是计算分析、精确控制以及感知能力都得以很大提高。一方面，系统的工作效率、质量与稳定性均得以显著提升；另一方面，人的相关制造经验和知识转移到信息系统，能够有效提升人的知识的传承和利用效率。制造系统从传统的“人-物理系统”向 “人-信息-物理系统”（HCPS—Human-Cyber-Physical Systems）的演变可进一步用图4进行抽象描述[11, 52, 53]。

  信息系统（Cyber system）的引入使得制造系统同时增加了“人-信息系统”（HCS—Human-Cyber Systems）和“信息-物理系统”（CPS—Cyber-Physical Systems）。其中，“信息-物理系统”（CPS）是很重要的组成部分。美国在本世纪初提出了CPS的理论[54]，德国将其作为工业4.0的核心技术。“信息-物理系统”（CPS）在工程上的应用是实现信息系统和物理系统的完美映射和深层次地融合， “数字孪生体”（Digital Twin）即是

  在这一阶段，新一代人工智能技术将使“人-信息-物理系统”发生质的变化，形成新一代“人-信息-物理系统”（如图6所示）。主要变化在于：第一，人将部分认知与学习型的脑力劳动转移给信息系统，因而信息系统具有了“认知和学习”的能力，人和信息系统的关系发生了根本性的变化，即从“授之以鱼”发展到“授之以渔”；第二，通过“人在回路”的混合增强智能，人机深层次地融合将从本质上提高制造系统处理复杂性、不确定性问题的能力，极大优化制造系统的性能[52, 57]。

  新一代人机一体化智能系统，进一步突出了人的中心地位，是统筹协调“人”、“信息系统”和“物理系统”的综合集成大系统；将使制造业的质量和效率跃升到新的水平，为人民的美好生活奠定更好的物质基础；将使人类从更多体力劳动和大量脑力劳动中解放出来，使得人类能从事更有意义的创造性工作，人类社会开始线 从“人-物理系统”到新一代“人-信息-物理系统”

  在西方发达国家，人机一体化智能系统是一个“串联式”的发展过程，他们是用几十年时间充分发展数字化制造之后，再发展数字化网络化制造，进而迈向更高级的人机一体化智能系统阶段[16]。在中国，制造业对于智能升级有着极为强烈的需求，近年来技术进步也很快，但是总体而言，中国智能制造的基础非常薄弱，大多数企业，特别是广大中小企业，还没有完成数字化制造转型。面对这样的现实，中国如何推进制造业的技术改造、智能升级？

  近几年，中国制造业界大力推进“互联网+制造”。一方面， 一批数字化制造基础较好的企业成功转型，实现了数字化网络化制造；另一方面， 部分原来还未实现数字化制造的企业，则采用并行推进数字化制造和数字化网络化制造的技术路线，在完成了数字化制造“补课”的同时，成功实现了向数字化网络化制造的跨越。这给咱们提供了成功的经验。

  未来若干年，考虑到中国人机一体化智能系统发展的现状，也考虑到新一代智能制造技术还不成熟，中国制造业转变发展方式与经济转型的工作重点要放在大规模推广和全面应用“互联网+制造”；同时，在大力普及“互联网+制造”的过程中，要很重视各种先进的技术的融合应用，“以高打低、融合发展”。一方面，使得广大企业都能高质量完成“数字化补课”；另一方面，尽快尽好应用新一代智能制造技术，大大加速制造业转变发展方式与经济转型的速度。

  四是坚持建设良好的发展生态。各级政府、科技界、学界、金融界等社会各界要一同营造良好的生态环境，帮助和支持企业特别是广大中小企业的智能升级。营造“大众创业、万众创新”的良好环境；建设“用产学研金政”紧密结合的智能制造技术创新体系；形成从事推广应用各种共性使能技术和提供系统解决方案的新兴企业集群。

  声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

  产业发展取得重要进展。国内外骨干企业在我省展开产业和应用普遍布局，人工

  最本质的特征是其信息系统增加了认知和学习的功能。而要认知和学习，其首要条件就是要通过传感器感知、获得信息。

  RTT平台zephyr_polling软件包SPI Bluenrg2芯片宕机问题与修复

  HTTPDNSLib-for-iOS HTTPDNSLib的iOS版本