文/中國社會科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟研究所 鄧洲

雖然工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)進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)系主要由三個障礙造成：第一個障礙是機器只能理解由代碼編寫的專業(yè)語言，因此不能直接接受非專業(yè)人員的指令；第二個障礙來自機器的高度專用型，這與具有學(xué)習(xí)能力和工作柔性的人類形成鮮明對比；第三個障礙是機器的運轉(zhuǎn)對人具有危險性，嚴苛的人機隔離規(guī)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?nèi)伺c機器的關(guān)系，更柔性化和模塊化的設(shè)計、對人類更友好的保護裝置、更加精準的傳感器得到廣泛應(yīng)用。最重要的，在人工智能等新一代數(shù)字技術(shù)加持下的更強糾錯能力和使用人類語言的人機交互方式，不斷促成人與機器的關(guān)系在制造現(xiàn)場變得更加和諧。

人機融合制造興起

在工業(yè)化的進程中，制造現(xiàn)場中人與機器的關(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”這樣簡單，機器的使用不是僅替代人類崗位，在很多時候是填補人類無法勝任的工作，從而形成相互補充、共同完成生產(chǎn)制造過程的關(guān)系?？傮w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)革命以來出現(xiàn)了“人機沖突”“人機磨合”“人機互補”“人機協(xié)作”四類關(guān)系，隨著新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革下數(shù)字技術(shù)和制造技術(shù)的進步，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，但人與機器主要表現(xiàn)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、管理方法開始被總結(jié)和普及，嚴格的規(guī)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)開始大規(guī)模應(yīng)用于機器人。在制造業(yè)中，人與機器開始出現(xiàn)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(shù)字化變革，在數(shù)控化的基礎(chǔ)上，機器向著更加智能化、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”更進一步：一是人與機器的互動交流以人類自然語言為基礎(chǔ)；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?qū)崿F(xiàn)高度柔性化，并且具備學(xué)習(xí)能力和糾錯能力，人對機器的直接干預(yù)變得很少。一旦機器與人實現(xiàn)深入融合，就會形成“人機融合制造”的新場景。當然，這個過程并不是一蹴而就的，會有一個探索和推廣過程。

從全球范圍看，目前處于領(lǐng)先地位企業(yè)的制造現(xiàn)場已經(jīng)是很成熟的“人機協(xié)作”，個別工廠在一些領(lǐng)域和環(huán)節(jié)開始向“人機融合”的方向進行嘗試。美國、日本、韓國和歐洲等制造業(yè)較發(fā)達國家、地區(qū)的工廠絕大多數(shù)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)系的角度對未來制造現(xiàn)場特征的一種描述，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(xiàn)，是對人與機器在制造現(xiàn)場關(guān)系的描述。從另一個維度看，人機融合制造是“人機融合”在制造現(xiàn)場的應(yīng)用，人與機器的融合關(guān)系將體現(xiàn)在各個生產(chǎn)生活領(lǐng)域，在制造業(yè)中的具體表現(xiàn)是人機融合制造。

人機融合制造現(xiàn)狀

從20 世紀80 年代開始，美國就在信息化背景下對人與機器的關(guān)系進行多路徑探索。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(yī)學(xué)康復(fù)上的應(yīng)用也遠遠領(lǐng)先于其他國家，但由于缺乏具體的應(yīng)用需求，人機融合在制造業(yè)上的應(yīng)用相對較弱。隨著美國“再工業(yè)化”的推進，制造體系在近幾年有所恢復(fù)，憑借技術(shù)上的優(yōu)勢，美國在人機融合制造上的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

日本在人機融合制造的系統(tǒng)應(yīng)用上走在世界前列。歐姆龍的人機融合制造現(xiàn)場在多次國際裝備展會上大放異彩，而事實上，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(tǒng)化的布局，并表現(xiàn)出不同的特色和優(yōu)勢。在具體的應(yīng)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(tǒng)化的人機融合制造場景，并在實際中進行推廣應(yīng)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(chǔ)優(yōu)勢儲備了很強的前沿技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用能力。近幾年，國內(nèi)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、小家電等勞動密集型較高的行業(yè)進行試點推廣，一些制造環(huán)節(jié)上的堵點、斷點因為采用了新的協(xié)作機器人得到明顯改善。例如，縫紉廠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強度，還將車縫一次性通過率從過去的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(shè)備制造、場景創(chuàng)新和應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)都具有較強的競爭力，但受限于一些“老問題”（如基礎(chǔ)工業(yè)、基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)材料的短板），人機融合制造的發(fā)展處于規(guī)模大、場景多但技術(shù)中流的局面。

除了人機融合制造的應(yīng)用，歐洲、日本、美國企業(yè)在設(shè)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(jù)當前全球協(xié)作機器人近一半的市場份額，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(qū)和代表。

目前，人機融合制造技術(shù)路線、技術(shù)標準、場景模式等還存在很大的不確定性，未來的發(fā)展取決于技術(shù)進步、市場應(yīng)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現(xiàn)路徑還充滿不確定性，但毋庸置疑的是，在未來的制造現(xiàn)場，人與機器的關(guān)系會更加和諧，人機融合是未來制造的重要特征。未來5 年—10 年會是人機融合制造發(fā)展的關(guān)鍵時期，隨著具體應(yīng)用場景的不斷涌現(xiàn)，人機融合制造將逐步收斂技術(shù)路線，并形成產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)體系，各個國家和地區(qū)、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(jié)、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(xiàn)“進化”“集成”“人性”三大趨勢。

從人機融合的程度看，人機關(guān)系進一步“進化”。人機融合制造將經(jīng)歷三個典型的“進化”階段，實現(xiàn)不同程度的融合，最終達到最理想狀態(tài)。

第一個階段是交流融合，面向人的傳感器的使用是這個階段的關(guān)鍵。過去機器的傳感主要針對加工對象和機器自身，而語言識別、視覺識別技術(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(fù)雜且專用性極高的機器語言作為人機交流的通道。界面“可視化”只是交流融合的過渡階段，人機交流將向著機器能夠直接理解人的自然語言、增強現(xiàn)實等技術(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。第二個階段是行動融合，人與機器可以同空間同時間合作。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的若干工位上有所嘗試。第三個階段是思想融合，人與機器進行無障礙的信息傳遞，并且可以共同學(xué)習(xí)進步。機器學(xué)習(xí)、生物傳感、腦機接口是實現(xiàn)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(jù)不同工人的習(xí)慣調(diào)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，機器和人能夠同步學(xué)習(xí)。

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”到更大的未來制造系統(tǒng)中。人機融合制造只是從人與機器關(guān)系的角度對未來制造現(xiàn)場的一種特征描述，人機融合是未來制造系統(tǒng)的組成單元，并且與其他的未來制造技術(shù)和模式相互融合發(fā)展。例如，數(shù)字孿生工廠已經(jīng)進入試點示范階段，元宇宙可能是未來制造工廠數(shù)字化下一階段的展現(xiàn)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(xiàn)出來，而不是現(xiàn)在冷冰冰的數(shù)字和不斷跳閃的燈光。

從人機融合的社會屬性看，人機融合是要實現(xiàn)制造的“人性”。人工智能的快速發(fā)展開辟了眾多全新的產(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，但同時也引發(fā)巨大擔憂。馬斯克是人工智能應(yīng)用的激進者，但他也在個人社交平臺上表示“人工智能技術(shù)的風(fēng)險太高，以致我們不得不進行相關(guān)研究”。因此，人機融合制造的技術(shù)研發(fā)和實際應(yīng)用，都必須同步推進相關(guān)的倫理研究和制度建設(shè)，保障人在未來制造現(xiàn)場處于絕對主導(dǎo)地位，而機器必須服從人的指揮并積極配合人的工作。