雖然工業生產已經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系。

人與機器的不和諧關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語言，因此不能直接接受非專業人員的指令;第二個障礙來自機器的高度專用型，這與具有學習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對人具有危險性，嚴苛的人機隔離規章制度保護了工人，卻也杜絕了人與機器的深度交流與協作。

全新的技術和工藝正在徹底改變人與機器的關系，更柔性化和模塊化的設計、對人類更友好的保護裝置、更加精準的傳感器得到廣泛應用。最重要的，在人工智能等新一代數字技術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系在制造現場變得更加和諧。

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人機融合制造興起

在工業化的進程中，制造現場中人與機器的關系不斷發生演變，在不同技術和制度環境下，人與機器的關系并非“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、共同完成生產制造過程的關系。總體上看，在制造業中，人與機器的關系從矛盾沖突走向和諧共處，自工業革命以來出現了“人機沖突”“人機磨合”“人機互補”“人機協作”四類關系，隨著新科技革命和產業變革下數字技術和制造技術的進步，人與機器萌發“人機融合”的新關系。

18世紀英國率先發生工業革命，珍妮紡紗機、瓦特改良蒸汽機等大型機器雖然提高了生產效率，形成了工業部門，但人與機器主要表現為“沖突”關系。

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和普及，嚴格的規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系得到緩解。

20世紀80年代以后，信息技術開始大規模應用于機器人。在制造業中，人與機器開始出現相互協作的關系。

當前，制造業正在經歷天翻地覆的數字化變革，在數控化的基礎上，機器向著更加智能化、柔性化和安全化的方向發展，人與機器的協作關系向“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;二是人與機器可以在同一空間和平臺上協作，人與機器間物理上、制度上的格擋將徹底消失;三是機器能夠實現高度柔性化，并且具備學習能力和糾錯能力，人對機器的直接干預變得很少。一旦機器與人實現深入融合，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，目前處于領先地位企業的制造現場已經是很成熟的“人機協作”，個別工廠在一些領域和環節開始向“人機融合”的方向進行嘗試。美國、日本、韓國和歐洲等制造業較發達國家、地區的工廠絕大多數處于“人機互補”發展階段，而其他發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系的角度對未來制造現場特征的一種描述，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”是制造業生產關系與生產力相符的一種具體表現，是對人與機器在制造現場關系的描述。從另一個維度看，人機融合制造是“人機融合”在制造現場的應用，人與機器的融合關系將體現在各個生產生活領域，在制造業中的具體表現是人機融合制造。

人機融合制造現狀

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系進行多路徑探索。綜合看，美國在人機融合技術(特別是腦機融合)上有絕對的領先優勢，在軍事、醫學康復上的應用也遠遠領先于其他國家，但由于缺乏具體的應用需求，人機融合在制造業上的應用相對較弱。隨著美國“再工業化”的推進，制造體系在近幾年有所恢復，憑借技術上的優勢，美國在人機融合制造上的發展潛力巨大。

日本在人機融合制造的系統應用上走在世界前列。歐姆龍的人機融合制造現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，包括那些有百年發展歷史的老企業，都在人機融合制造上有系統化的布局，并表現出不同的特色和優勢。在具體的應用中，日本制造企業將傳感、人工智能、加工精度等日本具有優勢的技術和能力集成，已經創造了一些系統化的人機融合制造場景，并在實際中進行推廣應用。

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的基礎優勢儲備了很強的前沿技術研發和產業應用能力。近幾年，國內制造企業和工業機器人企業聯合攻關，在服裝、食品、小家電等勞動密集型較高的行業進行試點推廣，一些制造環節上的堵點、斷點因為采用了新的協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域的技術研發、設備制造、場景創新和應用等多個環節都具有較強的競爭力，但受限于一些“老問題”(如基礎工業、基礎技術、基礎材料的短板)，人機融合制造的發展處于規模大、場景多但技術中流的局面。

除了人機融合制造的應用，歐洲、日本、美國企業在設備制造上也具有較強的競爭優勢。例如，丹麥的優傲(Universal Robots)占據當前全球協作機器人近一半的市場份額，abb的YuMi機器人、發那科的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和代表。

目前，人機融合制造技術路線、技術標準、場景模式等還存在很大的不確定性，未來的發展取決于技術進步、市場應用的具體發展以及政策影響。

人機融合制造展望

人機融合制造的具體實現路徑還充滿不確定性，但毋庸置疑的是，在未來的制造現場，人與機器的關系會更加和諧，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展的關鍵時期，隨著具體應用場景的不斷涌現，人機融合制造將逐步收斂技術路線，并形成產業鏈和產業體系，各個國家和地區、各大機器人公司、互聯網公司、創新創業公司將在產業鏈的不同環節、產業體系的不同領域分工合作。從人機融合制造自身的發展看，將呈現“進化”“集成”“人性”三大趨勢。

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

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、視覺識別技術的成熟使得機器能夠更快、更準確理解人發出的指令，而不再需要復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、增強現實等技術以方便人對機器的了解，以及腦機直接對接的方向發展。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，人與機器同平臺工作還存在諸多技術和制度障礙，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，并且可以共同學習進步。機器學習、生物傳感、腦機接口是實現人與機器思想融合的關鍵性技術，機器將準確理解并完全配合人的指令，甚至根據不同工人的習慣調整自己，人與機器在崗位和任務上也不再有明確和固定的分工，在面對新情況、新任務時，機器和人能夠同步學習。

從人機融合與其他智能制造技術的關系看，人機融合將更加深入“集成”到更大的未來制造系統中。人機融合制造只是從人與機器關系的角度對未來制造現場的一種特征描述，人機融合是未來制造系統的組成單元，并且與其他的未來制造技術和模式相互融合發展。例如，數字孿生工廠已經進入試點示范階段，元宇宙可能是未來制造工廠數字化下一階段的展現形式，機器的工作狀態和采集到的各種信息能夠以更直接的方式展現出來，而不是現在冷冰冰的數字和不斷跳閃的燈光。

從人機融合的社會屬性看，人機融合是要實現制造的“人性”。人工智能的快速發展開辟了眾多全新的產品、產業和業態，大大提升了生產效率改善人們的生活，但同時也引發巨大擔憂。馬斯克是人工智能應用的激進者，但他也在個人社交平臺上表示“人工智能技術的風險太高，以致我們不得不進行相關研究”。因此，人機融合制造的技術研發和實際應用，都必須同步推進相關的倫理研究和制度建設，保障人在未來制造現場處于絕對主導地位，而機器必須服從人的指揮并積極配合人的工作。