陳歡勤

[摘? ? 要]智能制造領(lǐng)域?qū)θ艘蚬こ痰膽?yīng)用，將“以人為本”作為了基本理念，本文以人、信息技術(shù)以及物理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)三者之間的關(guān)系進(jìn)行了研究和解決，為系統(tǒng)運(yùn)行提供了安全、高效的保證。根據(jù)人在智能制造系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用，對(duì)智能制造技術(shù)中的人因工程的作用進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理。針對(duì)目前智能制造在我國(guó)人因工程方面遇到的問(wèn)題進(jìn)行了闡述，并提出了學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究以及社會(huì)關(guān)注等策略，來(lái)促進(jìn)智能制造的進(jìn)一步發(fā)展，其主要涉及到了對(duì)頂層戰(zhàn)略設(shè)計(jì)的加強(qiáng)、定量定性研究的加強(qiáng)等內(nèi)容，以供參考。

[關(guān)鍵詞]智能制造;人因工程;研究與發(fā)展

[中圖分類(lèi)號(hào)]TH16 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）12–00–03

[Abstract]In the application of human factors engineering in the field of intelligent manufacturing， "people-oriented" is regarded as the basic concept. Based on human， information technology and physical system， this paper studies and solves the relationship among them， which provides a safe and efficient guarantee for the operation of the system. According to the role of human in intelligent manufacturing system， the role of human factor engineering in intelligent manufacturing technology is systematically analyzed. This paper expounds the problems of Intelligent Manufacturing in human factors engineering， and puts forward the strategies of discipline construction， scientific research and social attention to promote the further development of intelligent manufacturing， which mainly involves the strengthening of top-level strategic design， quantitative and qualitative research， for reference.

[Keywords]intelligent manufacturing; human factors engineering; research and development

智能制造系統(tǒng)的提出是在20世紀(jì)，通過(guò)對(duì)其的長(zhǎng)期探索和發(fā)展，先后誕生了各種新興的制造范式、模式以及概念等。從總體上來(lái)說(shuō)，智能制造的發(fā)展越來(lái)越趨向于數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化，目前，智能制造的發(fā)展獲得了全新的方向。智能制造系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展后，學(xué)術(shù)界以及工業(yè)界對(duì)人在系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用、人帶來(lái)的影響以及人機(jī)之間的關(guān)系等進(jìn)行了探討和研究。

1 面向智能制造的人因工程

中國(guó)工程院在研究報(bào)告中對(duì)智能制造課題做出了強(qiáng)調(diào)：“智能制造是一個(gè)概念上的大系統(tǒng)，這一大系統(tǒng)正在不斷的演進(jìn)，深入的融合了信息與制造這兩種新興的先進(jìn)技術(shù)，需要在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)貫穿于各個(gè)環(huán)節(jié)中，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化集成，以此來(lái)為企業(yè)提供更高質(zhì)量的產(chǎn)品、更高的效益以及高水平的服務(wù)，以此來(lái)促進(jìn)企業(yè)的不斷創(chuàng)新。”該報(bào)告通過(guò)與HCPS范式的結(jié)合，對(duì)智能制造的演變過(guò)程進(jìn)行了分析，對(duì)人的核心作用進(jìn)行了凸顯。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系中對(duì)智能制造的建設(shè)提出了指導(dǎo)：在架構(gòu)智能制造系統(tǒng)的過(guò)程中，對(duì)相關(guān)活動(dòng)、裝備以及特征等智能制造內(nèi)容的描述，需要從三個(gè)維度展開(kāi)，也就是生命周期、系統(tǒng)層級(jí)以及智能特征。其中涉及的就是與企業(yè)各項(xiàng)約束條件，以及所需要使用的技術(shù)的結(jié)合，來(lái)對(duì)研發(fā)活動(dòng)的過(guò)程進(jìn)行構(gòu)造、仿真以及驗(yàn)證等;生產(chǎn)指的是物品實(shí)體由供應(yīng)地流動(dòng)到接收地的過(guò)程;銷(xiāo)售指的是企業(yè)通過(guò)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，將產(chǎn)品或商品等向客戶(hù)手上進(jìn)行轉(zhuǎn)移;服務(wù)指的是提供者在接觸客戶(hù)的過(guò)程中，對(duì)一系列活動(dòng)的產(chǎn)生過(guò)程及產(chǎn)生結(jié)果，例如回收等[1]。

人的因素涉及到了較多內(nèi)容，到目前為止其在學(xué)術(shù)界依然沒(méi)有得到命名或定義。站在廣義的角度上來(lái)說(shuō)，主要涉及到了人的作用、人因工程等人的因素。其中各個(gè)系統(tǒng)中人所扮演的角色、發(fā)揮的作用以及工作類(lèi)型等，是“人的作用”研究的主要內(nèi)容。在生產(chǎn)生活的過(guò)程中，人類(lèi)對(duì)自然界、社會(huì)以及自身做出了不斷的改造，因此，勞動(dòng)對(duì)象必然會(huì)與生產(chǎn)工具有所聯(lián)系，此類(lèi)聯(lián)系就是所謂的“人機(jī)關(guān)系”，其主要涉及到了人機(jī)交互、人機(jī)合作等內(nèi)容。人因工程也能夠稱(chēng)為人類(lèi)工效學(xué)，是工程技術(shù)學(xué)科中最為重要的一門(mén)學(xué)科，對(duì)其的研究需要對(duì)生理、心理以及生物力等多個(gè)學(xué)科的方法和手段進(jìn)行綜合運(yùn)用。目的是研究人、機(jī)器及其工作環(huán)境三者之間存在著怎樣的關(guān)系，有著怎樣的影響規(guī)律，并對(duì)其進(jìn)行合理的結(jié)合，以此來(lái)根據(jù)人的身心等特點(diǎn)對(duì)程序以及產(chǎn)品等進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)工作效率的提升，為產(chǎn)品和人們提供質(zhì)量、安全、健康等保障。

在智能制造系統(tǒng)中通過(guò)對(duì)人這一因素的分析，可以對(duì)智能制造中的人因工程作出初步定義：以人、機(jī)器、技術(shù)以及環(huán)境為基礎(chǔ)，對(duì)這四點(diǎn)進(jìn)行了深入的研究，得知了人在行為、工作以及作業(yè)等方面的特點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行了利用，在智能制造系統(tǒng)中合理的設(shè)計(jì)了相關(guān)工具以及人員的安排等，為工程技術(shù)領(lǐng)域的智能制造，提供了更加高效、安全、舒適以及有效的系統(tǒng)。圖1所給出的智能制造所研究的人因工程內(nèi)容示意圖，在系統(tǒng)的整個(gè)生命周期內(nèi)應(yīng)用了智能制造技術(shù)。當(dāng)然，也可以根據(jù)不同的層級(jí)和智能特征，提出智能制造系統(tǒng)的分析框架，對(duì)此不做過(guò)多的討論。圖1中對(duì)人的作用、影響以及人際關(guān)系等內(nèi)容進(jìn)行了研究，在智能制造系統(tǒng)的各個(gè)生命周期內(nèi)進(jìn)行了分布，也就是說(shuō)智能制造系統(tǒng)需要在各個(gè)環(huán)節(jié)，從各個(gè)方面對(duì)人因工程加以考慮。例如，在設(shè)計(jì)智能產(chǎn)品的過(guò)程中對(duì)用戶(hù)個(gè)人偏好的融入，在智能生產(chǎn)階段臨時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)人員介入權(quán)限的設(shè)置等。同時(shí)，智能制造技術(shù)在各個(gè)人因工程子領(lǐng)域中的應(yīng)用，并不會(huì)相互排斥，其作用范圍不斷的擴(kuò)大，可能會(huì)對(duì)原有領(lǐng)域做出全新的解讀，也可能對(duì)應(yīng)用做出創(chuàng)新[2]。

2 人因工程所面臨的挑戰(zhàn)

2.1 學(xué)科層面

人因工程在智能制造系統(tǒng)中主要包含的學(xué)科有：腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)以及哲學(xué)等，并且所結(jié)合的理論和方法有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等，從總體上來(lái)說(shuō)，涉及到了各個(gè)學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)，邊緣化是其存在的主要風(fēng)險(xiǎn)。例如，針對(duì)人因工程來(lái)說(shuō)，由于學(xué)科發(fā)展起步較晚，因此，人因工程被作為了人機(jī)環(huán)境、工業(yè)等工程學(xué)科的一個(gè)方向，還沒(méi)有對(duì)其重要性和內(nèi)涵引起重視;針對(duì)智能制造系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這一概念受到的關(guān)注越來(lái)越大，不斷有企業(yè)在機(jī)器人技術(shù)以及人工智能技術(shù)等方面投入了重金，卻沒(méi)有對(duì)人這一重要因素引起關(guān)注。

2.2 研究層面

社會(huì)各界目前對(duì)智能制造存在著部分不正確的理解，在對(duì)智能制造進(jìn)行具體發(fā)展的過(guò)程中，也面臨著許多問(wèn)題，例如，采用智能技術(shù)的機(jī)器人是否能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人的完全替代，怎樣才能對(duì)工人的就業(yè)以及智能化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行良好的協(xié)調(diào)等等。所以，數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及智能技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用，所產(chǎn)生的倫理道德問(wèn)題、工作就業(yè)問(wèn)題等，是人因工程在智能制造系統(tǒng)中需要面臨的全新挑戰(zhàn)[3]。

3 人因工程的進(jìn)一步發(fā)展

3.1 與國(guó)家頂層戰(zhàn)略的對(duì)接

需要在國(guó)家的制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、人工智能戰(zhàn)略以及質(zhì)量強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和體系中加入人因工程，以此來(lái)扭轉(zhuǎn)當(dāng)前被動(dòng)的“重硬輕軟”局面。從設(shè)計(jì)和行業(yè)宣貫方面對(duì)頂層戰(zhàn)略進(jìn)行加強(qiáng)，將人因工程作為一種理念和方法，深入落實(shí)到智能制造系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)踐。智能制造領(lǐng)域需要將人因工程這一理念和方法加入到相關(guān)政策、制度以及標(biāo)準(zhǔn)中，以此來(lái)促進(jìn)各個(gè)智能制造領(lǐng)域中對(duì)人因工程的應(yīng)用。并且需要將人因工程試點(diǎn)工作應(yīng)用到更多相關(guān)行業(yè)和領(lǐng)域中，以此來(lái)加強(qiáng)宣傳推廣，使人因工程能夠給智能制造帶來(lái)更大的提升作用。

3.2 對(duì)HCPS學(xué)科體系的完善

信息技術(shù)在經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展后，人、物理技術(shù)以及信息技術(shù)已經(jīng)是不可或缺的三大智能制造系統(tǒng)組成部分，以往系統(tǒng)所采用的“人、機(jī)、環(huán)境”理論需要向著“人、信息、物理系統(tǒng)”的方向升級(jí)。以“人”為關(guān)鍵，對(duì)HCPS理論體系和學(xué)科體系進(jìn)行完善地構(gòu)建，以此來(lái)使智能制造系統(tǒng)能夠通過(guò)研究和發(fā)展人因工程，而獲得強(qiáng)有力的支撐，具體涉及到了理論與系統(tǒng)構(gòu)架、最佳應(yīng)用實(shí)踐等HCPS內(nèi)容。

3.3 對(duì)定量研究與評(píng)測(cè)的加強(qiáng)

在應(yīng)用和研究人因工程評(píng)價(jià)的過(guò)程中，存在的問(wèn)題主要是定性指標(biāo)相比定量指標(biāo)更多，主觀評(píng)價(jià)相比可觀評(píng)價(jià)更少等。因此，需要根據(jù)相關(guān)定量客觀建立完善的技術(shù)和指標(biāo)，以此來(lái)進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)工作。因此，智能制造領(lǐng)域需要建立系統(tǒng)中心來(lái)對(duì)人因工程進(jìn)行測(cè)評(píng)，以此來(lái)為各類(lèi)系統(tǒng)產(chǎn)品提供規(guī)范、高效以及可靠的人因測(cè)評(píng)。同時(shí)，智能制造領(lǐng)域中需要根據(jù)相關(guān)定量、實(shí)證以及案例，加強(qiáng)對(duì)人因工程的研究，以此來(lái)使定量與定性這兩種研究方式能夠得以融合，并不斷為研究提供更多的手段和方法[4]。

3.4 對(duì)新型技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

對(duì)技術(shù)和裝備應(yīng)用的創(chuàng)新主要涉及到了以下兩點(diǎn)：首先是如何高效、快速地將人的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)更好的向信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，并由智能制造系統(tǒng)進(jìn)行集成，進(jìn)而使系統(tǒng)具備更強(qiáng)的復(fù)雜問(wèn)題處理能力，主要涉及到了深度學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等技術(shù);其次是制造系統(tǒng)在高度自動(dòng)化或智能化實(shí)現(xiàn)之前，怎樣通過(guò)對(duì)新技術(shù)和新方法的使用，使人與人、人與機(jī)器能夠進(jìn)行更強(qiáng)的互動(dòng)和控制，怎樣才能通過(guò)對(duì)不同技術(shù)的使用來(lái)使人能夠更加高效地進(jìn)行工作、管理，并為工作人員提供身心健康的保證。主要技術(shù)有智能裝備、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。總的來(lái)說(shuō)，需要對(duì)人和機(jī)器進(jìn)行綜合的考慮，并通過(guò)對(duì)各種新興技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，來(lái)為智能制造構(gòu)建全新的系統(tǒng)。

3.5 對(duì)日后的工人和工作的研究

隨著不斷發(fā)展的人工智能技術(shù)以及機(jī)器人技術(shù)等，大部分人產(chǎn)生了不安的感覺(jué)。因此，通過(guò)人因工程在智能制造系統(tǒng)中的應(yīng)用和研究，能夠使不確定性得到進(jìn)一步的排除，能夠預(yù)測(cè)和控制系統(tǒng)的運(yùn)行;通過(guò)對(duì)人際關(guān)系的和諧構(gòu)建，能夠使人和機(jī)器的相處更加和諧;通過(guò)對(duì)新技術(shù)的利用，能夠使員工在工作階段感到更加舒適、幸福。因此，需要從投入產(chǎn)出比、日后工作分工等方面加強(qiáng)對(duì)智能技術(shù)的研究[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

從總體上來(lái)說(shuō)，智能制造的發(fā)展越來(lái)越趨向于數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化，目前，智能制造的發(fā)展獲得了全新的方向。人因工程在智能制造系統(tǒng)中的應(yīng)用，需要通過(guò)與國(guó)家頂層戰(zhàn)略的對(duì)接、對(duì)HCPS學(xué)科體系的完善、對(duì)定量研究與評(píng)測(cè)的加強(qiáng)、對(duì)新型技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用以及對(duì)日后的工人和工作的研究，來(lái)促進(jìn)人因工程在智能制造中發(fā)揮更大作用。

參考文獻(xiàn)

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