人本智造:工业5.0的核心使能技术
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1.3 工业5.0与社会5.0的对比与联系

1.2节对工业5.0和社会5.0的出处、概念、关键特征等进行了简要的梳理和分析,为了让读者对这两个概念的异同有更深入的认识,有必要进行系统地比较,来剖析它们的内在关联与区别。工业5.0与社会5.0的对比分析主要从四个维度展开,包括目标维度、价值维度、组织维度和技术维度,如图1-3所示。

图1-3 工业5.0和社会5.0多维度对比分析

1.3.1 目标维度

工业5.0的目标是构建以人为本、弹性化、可持续性的未来工业体系。类似地,社会5.0旨在构建一个以人为本、超智能化、精益化的未来社会。在二者的理念中,“人”不约而同地成为最重要的共同关注点。工业5.0充分考虑人的创造能力和灵活性,尝试对当前工业体系的发展方向进行适应性调整,以解决当前工业化水平和生活水平所产生的一系列问题。社会5.0也充分注重人作为社会活动主体的地位,努力打造一个共享、舒适和人人可以成功的未来社会。总之,在未来的工业发展和社会演进中,人的活力和需求必将是最受关注的。

具体来说,在工业5.0设想中,未来的制造系统和生产过程将会基于每个工人的个性化特点(知识积累、技能储备、行业经验等)进行定制,充分开发先进技术来增强工人的能力。以人—机器人协作生产场景为例,在未来,工业机器人(特别是协作型机器人)可以根据参与到协同工作中的工人的不同特点动态定制、调整交互策略,以提升工人的作业体验和舒适度,也能促进人—机器人协作任务高效、高质地完成。此外,未来的工人培训可以是完全个性化定制的,利用AR、VR、MR等新技术和设备可以很方便地进行培训内容和培训方式的定制。当然,以人为本不仅体现在工业生产系统中,以人为本的产品和服务还是工业5.0的一个特征,从产品个性化设计到持续提高定制化服务,在产品生命周期中都尽可能地考虑人的因素。同样地,在社会5.0的构想中,以人为本的服务有望传播到社会中的每个角落,并深刻影响每个人的日常生活。例如,人们可以方便地购买定制的食物、衣服等商品,很方便地定制各类服务等;未来的交通系统可以根据每个司机的年龄、工作、运行路线等来精准定制各类服务;智能电网通过考虑个人的能源使用习惯、消费水平等因素来优化能源供给,从而提高整个社会的能源利用率,降低运营成本。

1.3.2 价值维度

价值维度描绘的是工业5.0或社会5.0的价值创造过程,即价值链或价值网。工业5.0的价值链覆盖产品生命周期,包括产品的创新研发、高效生产、个性化服务、回收利用等环节,并且产品生命周期的下游环节(如产品服务)呈现出越来越多的价值创造增长点,逐渐形成了未来工业的发展新趋势。相对于工业生产,社会系统的构成和运作要复杂得多,相应地,其价值创造过程也更加复杂。社会系统可以看作系统之系统,其价值创造过程是一张巨大、复杂的关系网,可以从个性化服务系统、智能交通系统、智能制造系统等方面进行创造价值的拆解分析。

1.3.3 组织维度

从组织维度看,工业系统可以分为制造单元、工厂、供应链等层级。随着需求个性化、定制化、小批量趋势越发明显,工业系统的弹性化也愈发重要,这是工业5.0的核心诉求之一。新冠疫情带来的一系列不确定影响对整个工业系统的冲击是工业系统弹性化诉求的重要例证。社会5.0将融合网络空间和物理空间,通过数字化、网络化、智能化手段紧密连接现代化城市,精准锚定个人需求,以超智能的方式高效解决各类社会问题。事实上,从组织维度来看,工业系统是社会系统中最重要、最活跃的组成部分,这也解释了为什么在第一次工业革命之后,社会转型速度大大加快了(参考图1-2)。

1.3.4 技术维度

不论是工业革命还是社会演进,都深深地打上了技术突破的烙印,因此有必要从技术维度对工业5.0和社会5.0进行比较。作为当前交织共存的两种理念,工业5.0和社会5.0都无法避免地与新兴技术联系在一起,如物联网、大数据、人工智能、数字孪生、元宇宙等。可以说,某个特定行业,乃至整个社会的新秩序,将依赖这些新技术所驱动的数字化、智能化趋势来建立。一方面,技术的进步会推动工业系统或社会系统高效解决面临的一系列问题;另一方面,工业系统或社会系统不断涌现的新问题、新场景也促进技术的迭代更新。

以数字孪生为例,作为工业5.0和社会5.0的共同关键使能技术,为现实空间和虚拟空间的融合共生提供了重要抓手,并进一步推动大数据、可视化仿真、增强现实等相关技术的持续升级。在工业5.0中,数字孪生在促进产品生命周期的效率和有效性方面发挥着关键作用。例如,利用数字孪生技术收集的大量数据可以用于改进产品设计和制造工艺;数字孪生数据和数据分析技术可以揭示隐性故障和复杂的因果关系,提高复杂产品的维修效果;数字孪生的高保真虚拟模型可用于交互式模拟制造过程,方便地提供个性化服务和培训,提高用户体验。同样,在社会5.0中,可以使用数字孪生来提升智能房屋、智慧城市,甚至智能社会的运行效率,获取社会各类实体的实时状态,支持动态、高效地运行优化。当然,在数字孪生技术的支撑下,还可以实时监测和分析潜在的社会问题,提前准备有效的预防措施,避免灾难性的社会性事件发生。

总之,工业5.0和社会5.0虽然是两个不同的概念,依托于不同的组织形式,也有不同的价值实现路径,但它们都强调“以人为本”的理念,从满足工业系统或社会系统中“人”的个性化工作、生活需求,来解决未来可能会面临的一系列经济发展和社会问题。在工业5.0的框架下,未来工业的一个典型应用是以人为本的复杂产品装配,在这个场景中,工人的能力在一系列新兴技术的加持下能够很自然地得到极大增强,脑控机器人的引入让人—机器人的装配协作更加高效、高质。在社会5.0的视阈中,以人为本的社会将在技术驱动下进入任何人都可以在一个安全的环境中随时随地、不受任何限制地进行价值创造的超智能形态,让每个人都可以享受舒适且充满活力的社会生活。