彭瑜｜德日抱团 工业4.0解决老龄化( 二 )
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图2：日立消除多重空间壁垒计划实施的三部曲
总之 ， 日立消除多重空间壁垒的计划目的在于帮助人和机持续发展创造性；替代那些陈旧的操作 ， 尽可能利用自动控制将人从单调乏味的工作中释放出来；连续地将创造性表达出来 ， 一定会有助于社会的维系和可持续发展 。
日本的数字三胞胎案例研究
如何为未来的智能制造工厂培养和发展员工队伍 ， 还要考虑技工队伍的年龄老化、技术老化 ， 以及传统装置具备的使用价值 ， 并与先进的智能装置和机器人在工作场所同时运行 ， 这也是讨论的重点之一 。
人机交互在新的要求下必须发展新的范式 ， 而在诸如德国倡导的学习型工厂、协作机器人等新范式之外 ， 日本倡导集体智慧信息平台、数字三胞胎学习计划 ， 特别突出了日本制造工业长期坚持的重视以人为中心的现场执行力 ， 将技工和制造系统工程师团队在人机交互中的作用进化为人机在交互中相互协同 。 数字三胞胎是指物理世界、信息世界加上知识和模型世界（或称智能活动世界） 。
日本学者在研究了工业4.0的CPPS模型后认为 ， 需要对数字孪生加以扩充 。 因为根据日本制造工业传统 ， 在制造现场专门设有制造系统工程师的岗位 ， 他们负责领导和引导工人不断改善制造工艺和技术 ， CPPS的设计仅限于数字孪生 ， 考虑了物理系统与虚拟系统的对应 ， 在此基础上 ， 还需要引入反映制造活动中以人为中心的、不断改善的智能活动的对应 ， 支持制造系统工程师发现并解决问题 ， 在产品全生命周期内创造价值 ， 这一对应可以大大促进和鼓励工程师主动开发执行工程活动的新方法 。 该报告给出了东京大学和三菱电机合作开发的数字三胞胎的工程周期 ， 这个工程周期由数据采集（选择要监控的数据）、信息分析（选择数据分析的方法和工具）、评估、决策 ， 以及在物理世界中实施执行计划等组成 ， 见图3 。
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图3：数字三胞胎的工程周期（来源：三菱电机公司和东京大学）
制造系统工程师在执行智能活动的循环时 ， 要从数据中创造新的价值 。 CPPS只表示了物理世界和数字信息世界 ， 没有描述在制造过程中制造系统工程师和技工的智能活动 。 在数字三胞胎中围绕CPPS开展的智能活动世界 ， 大大加强了CPPS的功能 ， 是数字三胞胎中主要角色 。 在CPPS中 ， 以人为中心体现在产品的开发设计人员；在数字三胞胎中 ， 以人为中心体现在车间的制造系统工程师和技工 ， 这是二者之间主要的区别 。
启发
社会问题日益严重 ， 而德国和日本呢运用现代科学技术的巨大进步 ， 冲破可能在有限的几年之后爆发的制造产业技术主力军的壁垒 。 这种具有前瞻性的、试图借助于系统性的人机交互来提出问题和解决问题的思维 ， 在国内极为罕见 ， 值得借鉴和学习 。
以人为本既是人机交互的出发点 ， 又是人机交互的目标点 ， 这是该报告极为突出的论断 ， 充分体现了德国尤其是日本在工业4.0、智能制造、社会5.0等国家层面上的规划 ， 特别强调人在信息物理生产系统（Cyber-physical production system, CPPS）中的主观能动作用 ， 在制造现场操作的工人、工程师在制造过程中的主体作用 ， 导致人机交互的设计原则、实现方法都应该为提高其工作效率、判断的准确性、操作运行的精确性服务 。 反思国内有关的高级层面的制造工业的发展规划 ， 恐怕很少涉及到以人为本的问题 ， 可谓是只见物不见人 。 这正是应该学习的系统思维 。
德国和日本虽然同属发达工业国 ， 但社会发展和文化存在相当大的差异 ， 在进行制造工业人机交互的研究开发中 ， 不可能发展完全一样的方法和观念 。 这是我们在根据国情和文化规划人机交互时 ， 必须注意的问题 。 中国文化与日本文化一脉相承 ， 或许我们可以更多地借鉴日本的思维和方法 。
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