圖4 從“人-物理系統(tǒng)”到“人-信息-物理系統(tǒng)”

4.3 新一代智能制造與新一代“人-信息-物理系統(tǒng)”

新一代智能制造系統(tǒng)最本質(zhì)的特征是其信息系統(tǒng)增加了認(rèn)知和學(xué)習(xí)的功能，信息系統(tǒng)不僅具有強(qiáng)大的感知、計(jì)算分析與控制能力，更具有了學(xué)習(xí)提升、產(chǎn)生知識(shí)的能力，如圖5所示。

圖5 新一代智能制造系統(tǒng)的基本機(jī)理

在這一階段，新一代人工智能技術(shù)將使“人-信息-物理系統(tǒng)”發(fā)生質(zhì)的變化，形成新一代“人-信息-物理系統(tǒng)”（如圖6所示）。主要變化在于：第一，人將部分認(rèn)知與學(xué)習(xí)型的腦力勞動(dòng)轉(zhuǎn)移給信息系統(tǒng)，因而信息系統(tǒng)具有了“認(rèn)知和學(xué)習(xí)”的能力，人和信息系統(tǒng)的關(guān)系發(fā)生了根本性的變化，即從“授之以魚”發(fā)展到“授之以漁”；第二，通過“人在回路”的混合增強(qiáng)智能，人機(jī)深度融合將從本質(zhì)上提高制造系統(tǒng)處理復(fù)雜性、不確定性問題的能力，極大優(yōu)化制造系統(tǒng)的性能。

圖6 新一代“人-信息-物理系統(tǒng)”

新一代“人-信息-物理系統(tǒng)”中，HCS、HPS和CPS都將實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

新一代智能制造，進(jìn)一步突出了人的中心地位，是統(tǒng)籌協(xié)調(diào)“人”、“信息系統(tǒng)”和“物理系統(tǒng)”的綜合集成大系統(tǒng)；將使制造業(yè)的質(zhì)量和效率躍升到新的水平，為人民的美好生活奠定更好的物質(zhì)基礎(chǔ)；將使人類從更多體力勞動(dòng)和大量腦力勞動(dòng)中解放出來，使得人類可以從事更有意義的創(chuàng)造性工作，人類社會(huì)開始真正進(jìn)入“智能時(shí)代”。

圖7 從“人-物理系統(tǒng)”到新一代“人-信息-物理系統(tǒng)”

總之，制造業(yè)從傳統(tǒng)制造向新一代智能制造發(fā)展的過程是從原來的“人-物理”二元系統(tǒng)向新一代“人-信息-物理”三元系統(tǒng)進(jìn)化的過程（圖7所示）。新一代“人-信息-物理系統(tǒng)”揭示了新一代智能制造的技術(shù)機(jī)理，能夠有效指導(dǎo)新一代智能制造的理論研究和工程實(shí)踐。

5. 新一代智能制造的系統(tǒng)組成與系統(tǒng)集成

新一代智能制造是一個(gè)大系統(tǒng)，主要由智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)及智能服務(wù)三大功能系統(tǒng)以及工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)和智能制造云兩大支撐系統(tǒng)集合而成（如圖8所示）。

圖8 新一代智能制造的系統(tǒng)集成

新一代智能制造技術(shù)是一種核心使能技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于離散型制造和流程型制造的產(chǎn)品創(chuàng)新、生產(chǎn)創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新等制造價(jià)值鏈全過程創(chuàng)新與優(yōu)化。

5.1 智能產(chǎn)品與制造裝備

產(chǎn)品和制造裝備是智能制造的主體，其中，產(chǎn)品是智能制造的價(jià)值載體，制造裝備是實(shí)施智能制造的前提和基礎(chǔ)。

新一代人工智能和新一代智能制造將給產(chǎn)品與制造裝備創(chuàng)新帶來無限空間，使產(chǎn)品與制造裝備產(chǎn)生革命性變化，從"數(shù)字一代"整體躍升至"智能一代"。從技術(shù)機(jī)理看，"智能一代"產(chǎn)品和制造裝備也就是具有新一代HCPS特征的、高度智能化、宜人化、高質(zhì)量、高性價(jià)比的產(chǎn)品與制造裝備。

設(shè)計(jì)是產(chǎn)品創(chuàng)新的最重要環(huán)節(jié)，智能優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能協(xié)同設(shè)計(jì)、與用戶交互的智能定制、基于群體智能的“眾創(chuàng)”等都是智能設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。研發(fā)具有新一代HCPS特征的智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)也是發(fā)展新一代智能制造的核心內(nèi)容之一。

5.2 智能生產(chǎn)

智能生產(chǎn)是新一代智能制造的主線。

智能產(chǎn)線、智能車間、智能工廠是智能生產(chǎn)的主要載體。新一代智能制造將解決復(fù)雜系統(tǒng)的精確建模、實(shí)時(shí)優(yōu)化決策等關(guān)鍵問題，形成自學(xué)習(xí)、自感知、自適應(yīng)、自控制的智能產(chǎn)線、智能車間和智能工廠，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造的高質(zhì)、柔性、高效、安全與綠色。

5.3 智能服務(wù)

以智能服務(wù)為核心的產(chǎn)業(yè)模式變革是新一代智能制造的主題。

在智能時(shí)代，市場(chǎng)、銷售、供應(yīng)、運(yùn)營維護(hù)等產(chǎn)品全生命周期服務(wù)，均因物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)而賦予其全新的內(nèi)容。

新一代人工智能技術(shù)的應(yīng)用將催生制造業(yè)新模式、新業(yè)態(tài)：一是，從大規(guī)模流水線生產(chǎn)轉(zhuǎn)向規(guī)?；ㄖ粕a(chǎn)；二是，從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變，推動(dòng)服務(wù)型制造業(yè)與生產(chǎn)型服務(wù)業(yè)大發(fā)展，共同形成大制造新業(yè)態(tài)。制造業(yè)產(chǎn)業(yè)模式將實(shí)現(xiàn)從以產(chǎn)品為中心向以用戶為中心的根本性轉(zhuǎn)變，完成深刻的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。