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工业5.0的发展将创造一个全新的制造现场，人机关系也将进化到“融合”的新阶段。目前，以人为本、以人为中心的人机一体化制造已初具规模。美、日、中、欧必须围绕相关技术研发和应用场景系统开发展开激烈竞争，在工业5.0框架下主导人机一体化制造的技术路线、技术标准和商业模式。

与以往新科技革命和产业革命追求高效率、高产值、低成本不同，当前，各国在制定应对新科技革命和产业革命的战略和政策时，不约而同地突出了“人”的核心价值。一方面，技术进步和产业升级的目标是让人们的生活更美好，而不是单纯追求效率和效率的提升；另一方面，技术的使用尊重了人的行动习惯，满足了人的发展需求，减少了人的脑力和体力支出，在生产过程中形成了更加和谐的人机关系。作为著名的“无止境前沿法案”的替代和延续，“2021年美国创新与竞争法” 还提到加强人机交互和机器自动化技术的研发和应用，改善以工业为重点的工作环境。欧洲国家有注重人性释放的传统。欧盟2020年的地平线计划特别关注利用新技术改善人们的发展环境，创造一个富有创造力和文化包容性的社会，而工业应提供更多人性化的工作岗位。日本文部科学省发布的《2020年科学技术白皮书》将“社会5.0”描述为以人为本的智能社会，并提出了2040年可实现的37项新技术，其中许多都与新科技环境下人的发展有关， 以及人机交互和人机一体化。包括增强虚拟现实、存档工匠技术的农业机器人、所有语言的实时翻译系统、回答语言表达的设备、记录和分享个人感受的设备以及学习工匠技能的人工智能系统。工业和制造业工厂一直是新技术和新工艺的试验场和应用场所。自英国工业革命以来，制造基地经历了几次巨大的变化。使用蒸汽机的手工作坊，使用大型机械的冶金作坊，电气化的流水线，劳动密集型的加工厂，高度自动化的流水线，是不同时代工业的代表。在过去的二三十年里， 这种变化在技术的推动下加速了。但现代化的工厂依然以冰冷的机器为主:大量固定的工业设备整齐地排列在流水线两侧，以标准化的流程和动作完成工作；不时闪烁的黄灯或红灯是机器向人类求助的信号，但在机器完全停止运转之前，工人和工程师是禁止进入围栏和警戒线的。人和机器在不同的岗位工作，没有深度融合下的沟通和协作。工业5.0系统迫切需要形成一种全新的人机关系，既突破机器本身的局限性，又使人处于工业5.0新制造现场的核心地位。机器配合人的习惯和节奏，保护人的行动安全，在思想上服从人的指挥， 成为一个忠诚有效的助手和下属。这种新的人机关系继续发挥机器在强度、精细度、稳定性和对恶劣环境的恐惧等方面的优势。但它突出了人在生产中的绝对主导地位，形成了更加人性化的工业用人模式和工作环境。包括机器人在内的各种工业机器将更类似于每个人都可以方便使用的“智能手机”，而不是需要特殊学习才能安全有效操作的“高级设备”。人机关系的演变:从冲突到数字经济的全面展开，工业互联网作为一个重要的抓手，随着技术的进步和制度的完善，以及工业从业人员(尤其是普通劳动者)的处境，会越来越受到重视。工业生产中人与机器的关系，从工业革命初期的对立与冲突，逐渐演变为互补与合作。这个过程绝不是简单的“机器换人”，而是反映了不同历史时期、不同技术条件下，产业发展目标、经济属性、技术路线、价值创造方式都在不断向更符合人们利益的方向发展(见表1)。在数字时代，工业生产中人与机器的关系并不令人满意， 这是工业就业吸引力下降、工业价值创造能力下降和要素配置扭曲的重要原因。构建更加符合时代特征的人机关系，是解决产业发展困境、实现转型的必然要求，也是“工业5.0”在人机关系中的具体体现。表1:制造业人机关系的演变在工业革命初期，机器的出现大大提高了生产力，但并没有改善工人的处境，甚至让底层人民的生活变得更糟。圈地运动驱使工人从农村流向城市，失去土地的农民不得不进入工厂。从18世纪末到19世纪初， 英国工厂工人的平均寿命比同期农村人口低近20年，机械工人的平均寿命也一度不足20年。工业化和制造工厂并没有给劳动人民带来好处，反而剥夺了他们的生产资料，缩短了他们的寿命。机器对工人造成了极大的伤害，人与机器之间存在着激烈的“冲突”关系。二十世纪初，第二次工业革命将工业的生产力提高到了一个新的高度，但机器仍然继续对工人造成身体和精神上的伤害。机器变得更加复杂，也更加危险。工厂疯狂追求规模和高额利润，安全事故屡见不鲜。1919年，美国波士顿一家糖厂的储糖罐发生爆炸，21条生命窒息在糖浆中。在中国， 工业化起步较晚，直到20世纪90年代，浙江乐清每年约有5万根手指毁在打孔机上。当然，也必须肯定，机器在上个世纪大大降低了工人的劳动强度，明显降低了工人的体力消耗，人和机器慢慢“磨合”寻求更和谐的关系。自五六十年代以来，相对和平的环境加速了工业的发展。在技术进步的同时，行业迎来了管理方式和规章制度的重大变革。机器对工人的保护得到加强，发达国家由机器引起的事故迅速减少。发展中国家也开始加速工业化，融入全球分工体系。同时，由于先进机器的使用，随着更多高收入工作的出现，人机关系有所缓和，呈现互补的特点。20世纪80年代后，工业机器人开始广泛应用于制造业。信息技术的进步也促进了包括机器人在内的各种工业机器的数控化。机器的操作更加人性化和安全。同时，机器的标准化程度大大提高，使得多台机器协同工作成为可能，大大提高了制造工厂的灵活性，逐渐形成了人与机器的“协作”关系。但这种合作是有条件和限制的:必须训练人用计算机语言操作机器，这通常需要大量的人力资源投入；力量更大速度更快的机器变得更危险， 工厂必须执行极其严格的规章制度，将机器隔离在外壳内。人和机器的合作只能发生在不同的过程中。进入新世纪后，工业开始了以数字化、绿色化为特征的新一轮变革，对人机关系提出了更高的要求。一方面，机器需要更“像人”，具有与人类工作者相似的学习能力，实现高度的灵活性；另一方面，要更好地“为人服务”。工人一定是未来新制造场景的核心，机器的操作完全服从人的意志，配合人的习惯。在新技术、新工艺的帮助下，机器至少需要在三个方面有明显的改变，才能实现人机的深度融合:第一， 人类自然语言取代计算机语言成为人机交互的媒介；二是机器更安全，可以实现人机在同一个空间、同一个平台上的合作，身体接触不会造成伤害；第三，机器更加灵活智能，可以和工人一起学习，快速开发新的生产能力。一旦完成以上三项变革，就可以形成一个全新的“工业5.0”所描述的人机深度融合的制造现场。人机一体化的关键:识别、规避、移动、同步必须形成高度一体化的人机关系，依靠现在的工业机器显然是不行的。根据合作程度以及对内部安全特性和外部传感器的要求，国际机器人联合会(IFR)将合作机器人分为五个级别:隔离操作， 共存操作、顺序合作、同平台合作和响应式合作。工业机器要实现从有工人的孤立操作到最高水平的反应式操作的飞跃，必须突破四个关键难点:识别、规避、移动和同步。
识别就是实现人和机器的无障碍交流。新一代合作机器人配备了视觉软件和高清摄像头，可以捕捉人类伙伴的动作和表情，使其能够直接理解人类的指令，主动配合人类的习惯和节奏。过去，工业机器人的视觉技术主要应用于工作对象，帮助机器更好地把握和应对不规则情况，但现在它涵盖了对人类动作、表情和潜在危险行为的捕捉。人工智能赋能下的语音识别和图像识别可以帮助机器更快地掌握人直接或间接发出的指令，使用机器语言的复杂人机界面将逐渐成为一种辅助的交流方式。与此同时， 混合显示技术将成为可视化的升级，工人可以更加直观、全面、准确地掌握机器的运行情况以及它传递给人类的其他信息。例如，蒂森克虏伯在德国的设备制造工厂在车间和维修现场使用带有增强现实显示的智能眼镜，帮助工人更好地识别过程信息。避让是人机一体化的安全保障。目前，许多机器人制造商将机器与人共享工作空间作为技术研发的重要方向。通过图像、声音和温度传感器，以及更高精度的伺服电机和更柔软的设计，将机器操作对人身安全的潜在危害降到最低。未来制造场所的一个显著变化是各种工业机器的外壳被移除， 而且人和机器可以在同一个工作空间深度合作。移动就是实现机器可以像人一样自主改变位置，甚至自主链接重组。以前所有的机器都在固定的工位工作，机器设备的移动时间长，成本高，有一定的风险。为了让机器真正融入以人为中心的制造业，机器必须具备和人一样的机动性。在“动”的基础上，工业机器可以快速安全地自动重装，不同岗位的机器人也可以根据生产的需要相互支持，特别适合少量多样的订单。目前，许多工业设备企业正在开发通用移动平台。将传统机器人与通用移动平台联系起来，可以实现机器的自主运动， 这使得各种机器和设备能够快速离开它们当前的位置，到任何需要的位置，并重新连接到生产系统。同步就是实现人和机器在感知和决策上的同步，一起学习。当面对新的任务和工作时，机器会提前给人提供一个人工智能生成的操作流程，并标注出需要注意的关键问题，工人会在此基础上进行优化。在合作的过程中，人和机器可以不断的一起改进，一起提高生产效率。人机一体化的利弊:中国与美、日、欧的比较。美国、日本、中国和欧洲在人机一体化方面各有优势(见表2)。美国在脑机链路和机器链路上有绝对领先的技术研发优势，在军事和医疗领域都有应用。比如美国已经率先治疗了癫痫、帕金森、老年痴呆症等脑部疾病，以及战场上人与武器装备的同步感知。但在制造业的人机一体化方面，美国由于缺乏实际场景，推进缓慢。日本集传感、人工智能、加工精度等优势于一身，在人机一体化制造的系统应用上形成了明显的优势。日本制造企业有着不断提高生产效率、追求更精细化制造场地的传统， 促进了人机一体化制造的实际应用。欧洲是高端工业装备的重要产区，在合作机器人的多个细分领域长期保持全球第一的市场地位。中国是人机一体化制造的积极参与者，拥有世界一流的制造业人工智能和数字场景创新能力。但受限于传统的缺点，其特点是规模巨大，场景众多，但技术处于中等水平。表2:美、日、中、欧人机一体化制造的代表企业及优缺点。总的来说，无论是人机的深度融合，还是新的制造现场，都还在探索中，还没有形成成熟的模式。然而， 可以肯定的是，人机一体化制造将成为“工业5.0”的重要特征，将是未来制造现场人与机器和谐共存的一种方式。美、日、中、欧在人机一体化的技术研发、场景创新、模式探索等方面领先于其他国家和地区。这四个国家和地区势必在制造业人机一体化的各个领域和环节展开激烈竞争。人机一体化开创工业发展新局面。人机一体化的根本目的是让工业更“人”，这是对工业机器研发、设计和使用思路的重大调整。过去工业发展对利润的追求远远高于对人性的尊重， 这在工业化早期和中期对工人的身心造成了伤害，但在工业化中后期和后工业社会则表现出工业就业吸引力的下降。人机融合就是要重塑工业领域人与机器的关系，既要发挥机器的优势，又要实现人的发展。工业领域人机一体化的发展需要完善的制度保障。我们应该加强劳动保护，制定标准规范机器的使用，以保证未来制造现场人的中心地位——人不能依附于机器，机器可以承担更多更重的工作，但只能是人的帮手。目前，美国、日本、 韩国和欧盟都在资助机器与人的伦理关系的软科学研究，而中国在这方面的研究相对落后。应该有更多的经济学、管理学、社会学、法学、文化等领域的研究者参与人机一体化的相关课题，同步推进工业人机一体化的技术研发和体系建设。由于行业之间技术特性的巨大差异，实现人机一体化的路径也会有所不同。在达到人机一体化制造的最终理想状态之前，不同的制造部门可能会因为技术特性的不同而有多种进化路径。例如，对于化学、冶金和其他加工工业， 人机一体化制造的关键是根据订单调整产量和产品结构，实现最大限度的循环经济和降低物耗、能耗，用机器辅助工程师对生产过程进行无缝监管，防止安全事故，降低次品比例。对于大飞机、高速机车、工程机械等复杂产品系统，人机一体化制造应强调机器的移动性，可以随时跟随工人并提供物理辅助，完成自动备料、提供各种参数信息等任务，发现并纠正工人可能出现的操作失误。对于汽车、家电等标准化程度高的模块化行业， 更适合发展能够通过人机合作自主建造生产线的智能工厂，形成更加灵活的大规模定制生产体系。对于生物医药、集成电路、采矿等需要高度洁净或面临极其恶劣环境的行业，更应重视人机远程集成，让工人远离作业现场。人机一体化制造发展的一个潜在影响是重新激发工业的就业吸引力。无论是发达国家还是发展中国家，工业对年轻人就业的吸引力都在降低。工资水平低只是原因之一，比如工业岗位纪律严明，工作时间固定，工业园区远离生活便利的市区等。在中国的大中城市， 年轻人宁愿跑快递也不愿进工厂。人机一体化制造可以彻底改变工业的工作状态。一方面，人机一体化显著改善工作环境，提高劳动生产率，进而提高工资水平。另一方面，人机一体化可以使工业行业的非全日制就业、临时就业、自主就业、远程就业、自由就业、非全日制就业等新的就业模式成为可能。这些变化将使工业就业更类似于年轻人偏好的服务业，从而减少对工业就业的偏见，从而在一定程度上改变工业劳动力市场的供需失衡。人机一体化是工业5.0和未来制造场景的一个特征， 这是对其他智能制造和相关新技术和工艺发展的补充。比如，柔性制造和定制制造要求工业机器具有极高的柔性和可重构能力，这与人机一体化制造的发展方向是一致的；黑光工厂和无人工厂完全不需要人的参与，而是通过信息技术实现工人和工程师的离线和异地工作，符合人机融合发展的理念；用户参与制造将人机集成的范围从工业员工扩大到工业产品的用户，是更广义的人机集成；近几年提出的航天制造概念很科幻，苛刻的， 太空中复杂多变的环境需要人机的深度合作。资料来源:中国社会科学院工业经济研究所