萬(wàn)字長(cháng)文！工業(yè)5.0的內涵、體系架構和使能技術(shù)

在此基礎上對工業(yè)5.0的內涵進(jìn)行系統闡述，并探討工業(yè)5.0與社會(huì )5.0概念的關(guān)系。建立工業(yè)5.0的三維體系架構，給出工業(yè)5.0的使能技術(shù)體系和工業(yè)5.0的實(shí)現路徑，指出工業(yè)4.0使得數據成為企業(yè)生產(chǎn)要素組成部分中非常重要的一環(huán)，促進(jìn)了數字經(jīng)濟的快速發(fā)展，而工業(yè)5.0將推動(dòng)知識成為企業(yè)生產(chǎn)要素的重要組成部分并發(fā)揮重要作用，并推動(dòng)知識經(jīng)濟快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)5.0；工業(yè)4.0；社會(huì )5.0；智能制造；人-信息-物理系統；以人為中心；知識驅動(dòng)；韌性

中圖分類(lèi)號：TG156

工業(yè)是國民經(jīng)濟的主導和支柱產(chǎn)業(yè)，能夠提供眾多的就業(yè)崗位并促進(jìn)社會(huì )繁榮。從18世紀60年代開(kāi)始至今，人類(lèi)在200多年的時(shí)間里經(jīng)歷了多次工業(yè)革命。第一次工業(yè)革命源于以水和蒸汽為動(dòng)力的機械生產(chǎn)設備的發(fā)明與應用，使得工業(yè)勞動(dòng)者從大量的體力勞動(dòng)中得到了一定程度的解放，生產(chǎn)力得到了巨大提升；第二次工業(yè)革命則是源于以電為動(dòng)力、基于勞動(dòng)分工和流水線(xiàn)的大規模生產(chǎn)的實(shí)現，生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率都得到大幅提升，勞動(dòng)者的技能趨于專(zhuān)業(yè)化；第三次工業(yè)革命的顯著(zhù)特征則是電子技術(shù)和信息技術(shù)驅動(dòng)的管理決策信息化和更高程度的設備自動(dòng)化，工業(yè)勞動(dòng)者大量的體力勞動(dòng)和少量的腦力勞動(dòng)被機器和軟件所替代，生產(chǎn)效率、管理能力、產(chǎn)品質(zhì)量大幅提升，工業(yè)數據存儲形式開(kāi)始由紙質(zhì)文件轉為計算機存儲并由信息化系統進(jìn)行管理。進(jìn)入21世紀，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，德國在2011年提出了“工業(yè)4.0”的概念，因其強化了信息技術(shù)的進(jìn)步以及數字化、數據驅動(dòng)和互聯(lián)的工業(yè)所帶來(lái)的高度變革性影響，被認為是第四次工業(yè)革命。

工業(yè)4.0的內涵是利用信息物理系統(Cyber-physical systems，CPS)，將生產(chǎn)中的供應、制造和銷(xiāo)售等信息數據化，最后達到快速、有效、個(gè)性化的產(chǎn)品供應；其本質(zhì)是通過(guò)充分利用CPS，將制造業(yè)推向數字化和智能化的轉型。顯然，工業(yè)4.0是以數字世界與物理世界的深度融合為主要特征。工業(yè)4.0一經(jīng)提出，不僅為歐洲工業(yè)的創(chuàng )新、技術(shù)發(fā)展和數字化轉型提供了正確的指導原則，也受到了世界主要經(jīng)濟體的認可。

工業(yè)4.0提出后，目前許多制造公司正在融入和實(shí)現工業(yè)4.0的過(guò)程當中。雖然目前大部分企業(yè)并沒(méi)有完全實(shí)現工業(yè)4.0，但是工業(yè)4.0對整個(gè)價(jià)值鏈的不同領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生了巨大影響，如基于CPS的自治系統的出現，包括嵌入了智能組件并具備自感知、自分析、自診斷、自決策、自執行和自適應能力的智能裝備、智能產(chǎn)線(xiàn)、智能工廠(chǎng)等，能夠大大提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低研發(fā)成本等，并為真正實(shí)現大規模定制生產(chǎn)提供支撐。

但是，注重系統自治的工業(yè)4.0也帶來(lái)了一系列問(wèn)題，如人的智能應該處于什么樣的角色，人被機器替代后的就業(yè)問(wèn)題該如何解決。實(shí)際上，從工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的安全性、保密性、專(zhuān)業(yè)性、領(lǐng)域性、巨大不確定性、社會(huì )性和綠色清潔等方面考慮，人的智能依然扮演了極其重要的角色。同時(shí)，工業(yè)在促進(jìn)經(jīng)濟繁榮的同時(shí)不能把工業(yè)勞動(dòng)者排除在就業(yè)崗位之外，否則可能會(huì )產(chǎn)生許多的社會(huì )問(wèn)題；也不應該對環(huán)境造成極大的污染和破壞，這樣會(huì )影響工業(yè)勞動(dòng)者的健康和人類(lèi)的生存環(huán)境。因此，許多企業(yè)的決策層、技術(shù)專(zhuān)家、政策的制定者開(kāi)始了對工業(yè)5.0的討論，擬系統地解決人和環(huán)境在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的地位問(wèn)題。此外，隨著(zhù)2020年全球疫情的爆發(fā)給世界各國經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈帶來(lái)的巨大沖擊，國家乃至全球工業(yè)體系應對未知風(fēng)險的能力也成為一個(gè)不可忽視的議題，這也在一定程度上推動(dòng)了世界主要發(fā)達經(jīng)濟體對未來(lái)工業(yè)發(fā)展的一個(gè)再思考，即工業(yè)5.0：以人為中心、知識驅動(dòng)的智慧化時(shí)代。如圖1給出了從工業(yè)1.0到5.0的工業(yè)革命發(fā)展歷程，其復雜性不斷提升。

圖1  從工業(yè)1.0到工業(yè)5.0的工業(yè)革命發(fā)展歷程

隨著(zhù)新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及與工業(yè)的深度融合，基于當前全球氣候變暖、環(huán)境污染加重、資源能源持續消耗和工業(yè)競爭壓力不斷增大等諸多挑戰，在歐洲開(kāi)始提出工業(yè)5.0的概念，并以此描述工業(yè)發(fā)展的遠景目標，且將其作為人類(lèi)追求社會(huì )繁榮穩定所需要的解決方案。他們認為工業(yè)5.0是以一種可持續的方式來(lái)提高生產(chǎn)力，同時(shí)不應將工業(yè)勞動(dòng)者移出制造業(yè)領(lǐng)域。比如ATWELL[1]認為可以將單調的、重復的任務(wù)留給機器，將創(chuàng )造性的工作向人類(lèi)開(kāi)放。這樣不僅可以令工作人員承擔更多的責任，而且也會(huì )加強對工業(yè)系統的監督，從而全面提升生產(chǎn)質(zhì)量。這類(lèi)觀(guān)點(diǎn)主要是從宏觀(guān)層面對工業(yè)5.0提出自己的見(jiàn)解，并認為之前的工業(yè)革命要么以犧牲環(huán)境和消耗大量資源能源為代價(jià)來(lái)追求經(jīng)濟增長(cháng)，不具備可持續性；要么存在大量工業(yè)勞動(dòng)者的就業(yè)機會(huì )被機器所取代的問(wèn)題，不符合“為人民服務(wù)的經(jīng)濟”理念。另外，PASCHEK等[2]通過(guò)采訪(fǎng)一些專(zhuān)家和企業(yè)代表，分析和評價(jià)了工業(yè)5.0對商業(yè)的潛在影響；并指出很多企業(yè)都在實(shí)現工業(yè)4.0的過(guò)程中，并沒(méi)有意識到工業(yè)5.0的到來(lái)以及工業(yè)5.0將給工業(yè)和商業(yè)帶來(lái)的巨大價(jià)值，因此呼吁企業(yè)需要著(zhù)手準備。他們也指出工業(yè)5.0強調從大規模自動(dòng)化到增強工業(yè)勞動(dòng)者能力和通過(guò)產(chǎn)品定制實(shí)現個(gè)性化的一個(gè)轉變，是工業(yè)發(fā)展的下一個(gè)層次。

從技術(shù)角度，學(xué)者們對工業(yè)5.0的研究主要集中在人與機器的深度協(xié)作，由此產(chǎn)生了人在回路里和人在回路上兩類(lèi)主要的智能系統。一方面，人在回路里是指在整個(gè)系統中，機器為一個(gè)特定的命令執行一個(gè)任務(wù)，然后在繼續之前停止并等待人的下一個(gè)命令。人在回路上的系統是一個(gè)能夠獨立、完整執行任務(wù)的自治系統，而人的角色是可以提供系統無(wú)法獲得的專(zhuān)業(yè)知識，并可以對系統不知道或者意識不到的問(wèn)題做出響應[3-4]。自治系統并不意味著(zhù)將人排除在外，而是通過(guò)人機協(xié)作達到關(guān)鍵的性能指標[5]。當前研究較多的工業(yè)自治系統是能夠和人安全可靠協(xié)作的智能機器人，也被稱(chēng)為合作機器人。RICHERT等[6]認為這類(lèi)機器人不僅能夠和人實(shí)現物理層面的交互，還能夠彼此分享知識和互相學(xué)習。NAHAVANDI等[7]認為工業(yè)5.0將是一個(gè)以人為中心的解決方案，合作機器人將是其中一個(gè)重要的組成部分，并給出了一個(gè)基于合作機器人的典型應用場(chǎng)景。在該應用場(chǎng)景中，合作機器人不僅可以通過(guò)相機等視覺(jué)手段感知到人的位置和狀態(tài)，還可以通過(guò)觀(guān)看和學(xué)習人的操作來(lái)預測和明白人的意圖；并在人進(jìn)行手工操作的時(shí)候，把其執行下一步操作所需要的物品提前準備好。另外，也有許多文獻并沒(méi)有把對人機協(xié)作的研究直接歸到工業(yè)5.0，而是在工業(yè)4.0背景下的進(jìn)一步深入。比如，ZHOU等[8]提出的新一代智能制造是以人-信息-物理系統(Human-cyber-physical system，HCPS)為核心，而不僅僅是信息-物理系統CPS；并指出新一代智能制造系統突出了人在制造系統的中心地位，是統籌協(xié)調“人”、“信息系統”和“物理系統”的綜合集成大系統。同時(shí)，新一代智能制造系統將使人類(lèi)從更多體力勞動(dòng)和大量腦力勞動(dòng)中解放出來(lái)，使得人類(lèi)可以從事更有意義的創(chuàng )造性工作，不僅將使制造業(yè)的質(zhì)量和效率躍升到新的水平，而且人類(lèi)社會(huì )開(kāi)始真正進(jìn)入“智能時(shí)代”[9]。顯然這已經(jīng)超出了工業(yè)4.0原有的定義范疇，并與工業(yè)5.0以人為中心的理念不謀而合。NGOC等[10]綜述和分析了工業(yè)4.0背景下以人為中心的設計案例，在此基礎上給出了其未來(lái)的發(fā)展機會(huì )和潛在研究點(diǎn)，包括體驗驅動(dòng)的人機協(xié)同可視化智能系統設計、考慮人的文化程度和背景的人機協(xié)作系統設計等。

除了人在工業(yè)系統中的角色定位問(wèn)題，從第二次工業(yè)革命開(kāi)始，巨大的環(huán)境污染和資源能源消耗問(wèn)題就一直困擾著(zhù)工業(yè)的發(fā)展，全球性的氣候變暖、水資源的污染、局部地區的大氣污染、不可再生能源的大量消耗等議題備受關(guān)注。盡管這些問(wèn)題在很長(cháng)一段時(shí)間內沒(méi)有受到政府、工業(yè)企業(yè)和學(xué)術(shù)界的關(guān)注，但是在最近幾十年，許多學(xué)者開(kāi)始從地球環(huán)境的可持續性對工業(yè)系統進(jìn)行研究，并從減少工業(yè)過(guò)程資源消耗、降低生產(chǎn)過(guò)程能耗、實(shí)現清潔低碳制造等角度對綠色制造[11-12]和綠色調度[13]、再制  造[14-15]和可持續制造[16-17]等方向開(kāi)展了大量研究。另外，一些國際性的組織包括聯(lián)合國和世界貿易組織也在積極推動(dòng)各國政府出臺相應的政策來(lái)保護地球環(huán)境。盡管如此，工業(yè)4.0并沒(méi)有過(guò)多強調工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境保護和可持續發(fā)展問(wèn)題，只是從如何利用工業(yè)維持經(jīng)濟繁榮的角度考慮了生產(chǎn)效率提升、商業(yè)模式改變、企業(yè)通過(guò)數字化智能化轉型升級實(shí)現價(jià)值創(chuàng )造等議題。

基于已有研究和工業(yè)4.0在應對一些社會(huì )共性問(wèn)題存在的不足，在政府層面，歐盟委員會(huì )研究與創(chuàng )新總局在工業(yè)4.0基礎上提出了工業(yè)5.0的概念，在2020年組織了兩次針對工業(yè)5.0的研討會(huì )，并在2020年9月發(fā)布了報告《工業(yè)5.0的使能技術(shù)》[18]，在2021年1月正式發(fā)布了首個(gè)工業(yè)5.0白皮書(shū)《工業(yè)5.0：邁向可持續、以人為中心且富有韌性的歐洲工業(yè)》[19]。他們認為工業(yè)4.0誕生10年以來(lái)，更加注重提高企業(yè)生產(chǎn)效率以及靈活的數字化、人工智能驅動(dòng)技術(shù)，卻沒(méi)有注重歐洲原有的社會(huì )公平價(jià)值觀(guān)和可持續發(fā)展原則。同時(shí)，他們認為工業(yè)4.0更偏向于一種技術(shù)經(jīng)濟遠景，即描述了工業(yè)將如何利用非工業(yè)環(huán)境下的、更普遍的技術(shù)進(jìn)步來(lái)更好地應對動(dòng)態(tài)變化的世界和經(jīng)濟。然而，工業(yè)變革的浪潮會(huì )產(chǎn)生漣漪效益，其不僅會(huì )提高工廠(chǎng)車(chē)間的生產(chǎn)力、改變固有的生產(chǎn)關(guān)系和生產(chǎn)模式，更會(huì )對社會(huì )產(chǎn)生變革性的影響，比如對地球環(huán)境、對工業(yè)勞動(dòng)者、對社會(huì )穩定、甚至對人類(lèi)的生存發(fā)展產(chǎn)生影響。此外，突發(fā)的新冠疫情給全球的供應鏈和產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)了巨大沖擊，引發(fā)了各國對現有工業(yè)體系及其運作模式的重新思考。因此，為了給歐洲工業(yè)的未來(lái)發(fā)展和社會(huì )繁榮提供一個(gè)連貫的愿景，歐盟委員會(huì )認為需要對當前的工業(yè)4.0模式進(jìn)行補充和擴展，需要將以人為中心、可持續發(fā)展和富有韌性等理念融入到歐洲工業(yè)的發(fā)展過(guò)程當中，并稱(chēng)之為“工業(yè)5.0”。在白皮書(shū)中，歐盟給出了工業(yè)5.0的定義：工業(yè)5.0認識到工業(yè)的力量，通過(guò)使生產(chǎn)尊重地球的邊界，將工業(yè)勞動(dòng)者的利益置于生產(chǎn)過(guò)程的核心，從而實(shí)現就業(yè)和增長(cháng)之外的社會(huì )目標，穩健地提供繁榮。

除此之外，在價(jià)值創(chuàng )造方面，數據驅動(dòng)的智能制造是工業(yè)4.0的重要特征之一，如何充分利用所獲取的工業(yè)大數據是工業(yè)4.0需要解決的瓶頸難題之一[20]。同時(shí)，工業(yè)4.0主要是通過(guò)數據的自動(dòng)流動(dòng)來(lái)提升產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)的效率，其支撐是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)要素互聯(lián)和業(yè)務(wù)互聯(lián)。但是，數據積累并不能產(chǎn)生價(jià)值，只有將數據變?yōu)樾畔⒑椭�識、進(jìn)而輔助人機進(jìn)行決策和優(yōu)化才能產(chǎn)生價(jià)值。因此，隨著(zhù)數據的不斷積累，更多的隱性知識不斷被顯性化，工業(yè)知識也不斷積累。如何充分利用知識推動(dòng)制造業(yè)創(chuàng )新發(fā)展和價(jià)值創(chuàng )造將是未來(lái)工業(yè)發(fā)展的重要方向之一，而如何實(shí)現工業(yè)知識的傳遞、分享、協(xié)同、聚類(lèi)，如何構建工業(yè)知識網(wǎng)絡(luò )和知識服務(wù)體系等將是需要解決的難題。同時(shí)，工業(yè)系統中的人、機、物之間不僅有數據和信息層面的交互，也將有知識和智能層面的互動(dòng)，比如知識分享、知識交互、知識協(xié)同、知識融合和知識學(xué)習等，這將使產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)效率躍升到一個(gè)新的臺階，也必將催生出以智慧工業(yè)為目標的新應用、新服務(wù)和新模式，比如社會(huì )化大規模定制[21]、個(gè)性化的自主制造等。

總體而言，工業(yè)5.0與已有的四次工業(yè)革命在理念上有不同程度的提升，并主要具有以下四個(gè)方面的特征，如圖2所示，具體包括以人為中心、可持續性、韌性和智慧性。需要說(shuō)明的是，歐盟發(fā)布的首個(gè)工業(yè)5.0白皮書(shū)[19]中提到工業(yè)5.0具有以人為中心、可持續性、韌性三個(gè)特征。本文新增了一個(gè)特征：智慧性。

圖 2 工業(yè) 5.0 的四個(gè)主要特征

(1) 以人為中心：關(guān)注社會(huì )問(wèn)題，回歸以人為中心的價(jià)值定位。顯然，工業(yè)的存在不僅是要促進(jìn)經(jīng)濟增長(cháng)，更是要服務(wù)于社會(huì )的每個(gè)獨立個(gè)體。以往的工業(yè)革命主要是通過(guò)機械化和自動(dòng)化的設備、人工智能系統、工業(yè)軟件等替代人類(lèi)繁重的體力勞動(dòng)、危險的生產(chǎn)活動(dòng)或部分的腦力勞動(dòng)，從而提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)安全性和產(chǎn)品質(zhì)量一致性等，并解放人類(lèi)做一些更具創(chuàng )新性的工作。但是更高程度的自動(dòng)化技術(shù)以及以人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、移動(dòng)互聯(lián)等為代表的新一代信息技術(shù)的出現，也帶來(lái)了許多的社會(huì )問(wèn)題甚至是倫理問(wèn)題，比如人工智能系統是否將逐漸取代人類(lèi)甚至超過(guò)人類(lèi)？人類(lèi)的主導地位是否會(huì )被機器完全取代？是否會(huì )有更多人會(huì )因此失業(yè)？這是自動(dòng)化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化程度日益發(fā)達的工業(yè)4.0時(shí)代需要思考的問(wèn)題。工業(yè)5.0概念的提出則給這些問(wèn)題提供了清晰的答案，就是要回歸以人為中心的價(jià)值定位。不僅要確立人在生產(chǎn)制造過(guò)程和工業(yè)系統中的主導和決策地位，也要關(guān)注人的安全、舒適、就業(yè)、培訓、技能提升等問(wèn)題。

(2) 可持續性：關(guān)注環(huán)境和能源問(wèn)題，注重工業(yè)發(fā)展可持續。以往的工業(yè)革命更加注重生產(chǎn)力的提升和生產(chǎn)模式的改變對社會(huì )經(jīng)濟的巨大推動(dòng)作用，研究范圍往往局限在工廠(chǎng)和車(chē)間，對工業(yè)可持續發(fā)展的研究不夠。比如第一次工業(yè)革命推動(dòng)了手工作業(yè)向機械作業(yè)的轉變，第二次工業(yè)革命推動(dòng)了大規模生產(chǎn)，第三次工業(yè)革命推動(dòng)了更高程度的自動(dòng)化，第四次工業(yè)革命推動(dòng)了工業(yè)互聯(lián)和大規模定制化生產(chǎn)。前三次工業(yè)革命均是通過(guò)工廠(chǎng)和車(chē)間內部生產(chǎn)力的提升和生產(chǎn)模式的改變來(lái)推動(dòng)生產(chǎn)效率的大幅提升，從而實(shí)現規模經(jīng)濟，推動(dòng)經(jīng)濟增長(cháng)。新一代信息技術(shù)驅動(dòng)的工業(yè)4.0除了關(guān)注企業(yè)內部的縱向集成，也關(guān)注供應鏈上下游企業(yè)間的橫向集成以及面向產(chǎn)品全生命周期的端到端集成，其關(guān)注點(diǎn)仍然是通過(guò)推動(dòng)企業(yè)的數字化和智能化轉型，實(shí)現工廠(chǎng)或車(chē)間生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提升。隨著(zhù)歐洲《綠色新政》的提出，以及非可再生能源的逐步減少和全球變暖導致極端天氣現象頻發(fā)等情況，考慮環(huán)境和能源的可持續制造和綠色制造成為工業(yè)發(fā)展過(guò)程中必須重視的一個(gè)維度�；仡�200多年的工業(yè)發(fā)展史，世界各國在工業(yè)化的初期多數是以破壞環(huán)境和消耗大量資源能源為代價(jià)；但是在工業(yè)化基本完成之后，環(huán)境友好、清潔低碳、資源能源的合理利用是工業(yè)可持續發(fā)展過(guò)程中必須要考慮的因素。因此，除了歐洲，中國也提出了“碳達峰碳中和”的遠景目標和計劃。所有這些都說(shuō)明了工業(yè)的發(fā)展必須平衡好地球環(huán)境的邊界。

(3) 韌性：關(guān)注工業(yè)系統的抗風(fēng)險能力，以應對類(lèi)似新冠疫情等全球性突發(fā)事件。當前的工業(yè)4.0時(shí)代是萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，企業(yè)內互聯(lián)、企業(yè)間互聯(lián)、供應鏈互聯(lián)、產(chǎn)業(yè)鏈互聯(lián)、人-機-物-環(huán)互聯(lián)給企業(yè)應對各種不確定性，從而提高企業(yè)生產(chǎn)效率和市場(chǎng)競爭力提供了可能。但是在新冠疫情出現之前，世界各國對于工業(yè)的韌性卻很少關(guān)注。在這個(gè)背景下，工業(yè)5.0不僅關(guān)注企業(yè)自身應對外在不確定性因素的能力，比如市場(chǎng)、供應鏈、客戶(hù)的不確定性，而且開(kāi)始關(guān)注更大范圍的工業(yè)體系的韌性，比如行業(yè)、整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈、乃至一個(gè)國家或者地區的工業(yè)體系面對未知風(fēng)險的抵抗能力，以應對大范圍甚至是全球性的突發(fā)事件，或者是其他國家的技術(shù)封鎖等。值得注意的是，國家也在加強相關(guān)工作布局，比如2021年7月中央政治局會(huì )議提出，要強化產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈韌性；國家主席習近平在北京以視頻方式出席二十國集團領(lǐng)導人第十六次峰會(huì )第一階段會(huì )議時(shí)指出，要維護產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈安全穩定，暢通世界經(jīng)濟運行脈絡(luò )，并倡議舉辦產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈韌性與穩定國際論壇。

(4) 智慧性：關(guān)注工業(yè)知識的賦能作用，推動(dòng)智慧工業(yè)建設和知識經(jīng)濟發(fā)展。工業(yè)4.0重點(diǎn)實(shí)現三大集成，即企業(yè)內集成、企業(yè)間集成、產(chǎn)品全生命周期價(jià)值鏈端到端集成。具體包括人、機、物等生產(chǎn)要素的互聯(lián)、企業(yè)內和企業(yè)間的業(yè)務(wù)互聯(lián)，以及產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈的互聯(lián)，其主要是數據和信息層面的集成與交互。隨著(zhù)大數據智能、人機混合智能、跨媒體智能等新一代人工智能技術(shù)的加速發(fā)展和戰略性突破，基于知識流的智慧工業(yè)將成為未來(lái)工業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)。因此，如何在數據和信息集成的基礎上深度融合新一代人工智能和知識工程技術(shù)，從而實(shí)現知識的流動(dòng)、互聯(lián)與協(xié)同，進(jìn)而支撐智慧工業(yè)建設和推動(dòng)知識經(jīng)濟發(fā)展將是未來(lái)工業(yè)的發(fā)展方向，也必將引發(fā)百年來(lái)工業(yè)新業(yè)態(tài)、新模式、新服務(wù)、新應用的重大變革。

因此，相比于工業(yè)4.0，工業(yè)5.0在理念上有巨大轉變，并對工業(yè)發(fā)展需要考慮的維度進(jìn)行了擴充，除了經(jīng)濟增長(cháng)，還應包括環(huán)境、能源、資源、就業(yè)、價(jià)值觀(guān)等社會(huì )其它方面。當然，歐盟提出工業(yè)5.0有它自身的需要，包括如何在《地平線(xiàn)歐洲》的基礎上制定更加符合當前《歐洲綠色新政》和“為人民服務(wù)的經(jīng)濟”理念的工業(yè)發(fā)展路徑，如何應對疫情和加劇的工業(yè)市場(chǎng)競爭帶來(lái)的挑戰等。由于理念的提升與差異，在使能技術(shù)層面，工業(yè)5.0與工業(yè)4.0相比也會(huì )存在一定的差異，同時(shí)也帶動(dòng)一些新興技術(shù)的發(fā)展。當然，由于工業(yè)5.0和工業(yè)4.0概念提出的時(shí)間間隔很短，有些技術(shù)兩者是共用的，甚至有些技術(shù)在工業(yè)4.0提出前就有了一定的研究，比如綠色制造、可持續制造等。需要指出的是，新理念的提出也會(huì )對已有技術(shù)的發(fā)展指明新的方向，所以從這個(gè)角度出發(fā)，工業(yè)5.0的提出也是非常必要和及時(shí)的。

從當前工業(yè)5.0的發(fā)展來(lái)看，其初步研究主要還是集中在概念闡述、特征分析和人機協(xié)同等方面，研討的范圍多局限在歐洲。同時(shí)，目前工業(yè)5.0主要作為對工業(yè)發(fā)展的遠景目標和對工業(yè)4.0的補充，其研究尚處于探索階段，研究成果相對較少且缺乏系統性。本文總結國內外關(guān)于工業(yè)5.0的相關(guān)研究成果，提出如圖3所示的工業(yè)5.0內涵體系框架。

圖3  工業(yè)5.0的內涵體系框架

綜合考慮已有的工業(yè)5.0相關(guān)解釋?zhuān)�筆者在歐盟白皮書(shū)對于工業(yè)5.0定義的基礎上，給出自己的定義：工業(yè)5.0通過(guò)使生產(chǎn)尊重地球的邊界，以及人、機、物、環(huán)在知識層面的交互、協(xié)同與融合，將工業(yè)勞動(dòng)者及其利益置于生產(chǎn)過(guò)程的核心，從而實(shí)現包括經(jīng)濟增長(cháng)之外的多種社會(huì )目標，穩健地、可持續地提供繁榮的一種工業(yè)生產(chǎn)模式。

與工業(yè)4.0具有互操作性、信息透明、分布式智能、信息物理融合等特點(diǎn)[23-24]不同，工業(yè)5.0具有其它一些特點(diǎn)，具體可歸納為：人是決策主體、人是服務(wù)對象、綠色環(huán)�？沙掷m、未知風(fēng)險可抵抗、知識互聯(lián)的智慧時(shí)代。

(1) 人是決策主體。工業(yè)5.0強調以人為中心，即人在生產(chǎn)過(guò)程中的核心地位，人依然是決策主導，機器/人工智能系統是輔助。人的創(chuàng )造性和應對不確定情況的快速應變能力是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中至關(guān)重要的一環(huán)，應當充分挖掘，從而使產(chǎn)品創(chuàng )新和質(zhì)量效率提升躍升到一個(gè)新的高度。

(2) 人是服務(wù)對象。工業(yè)5.0關(guān)注工業(yè)能夠實(shí)現的除經(jīng)濟增長(cháng)之外的其他社會(huì )目標，第一就是要服務(wù)于人。一直以來(lái)人都是工業(yè)發(fā)展和改革過(guò)程中服務(wù)的對象和中心，脫離了以人為中心的目標就失去了工業(yè)發(fā)展和改革的意義。工業(yè)發(fā)展的目的不是要讓機器完全替代人，而是要將人從繁重的體力勞動(dòng)、危險勞動(dòng)和重復性的腦力勞動(dòng)中釋放出來(lái)，從而充分保護工業(yè)勞動(dòng)者并發(fā)揮人的經(jīng)驗與智慧；并能輔助人完成更多具有挑戰性的工作，或者輔助提升工業(yè)勞動(dòng)者的技能、為每一個(gè)愿意工作的人提供幫助、創(chuàng )造更多新的就業(yè)崗位等。同時(shí)，工業(yè)也應該提供工業(yè)勞動(dòng)者更為舒適安全的工作環(huán)境，且不能破壞人類(lèi)的生存環(huán)境。

(3) 綠色環(huán)�？沙掷m。工業(yè)5.0強調地球環(huán)境、資源和能源約束下的工業(yè)發(fā)展的可持續性，主要包括低碳制造、綠色清潔生產(chǎn)、資源高效和重復利用等三個(gè)方面。① 低碳制造：全球氣候持續變暖背景下亟需控制碳的排放量；② 綠色清潔生產(chǎn)：減少有害氣體、有害物質(zhì)的排放，減少水污染、大氣污染等對環(huán)境的破壞，同時(shí)保護工業(yè)勞動(dòng)者在生產(chǎn)過(guò)程中不受有毒氣體的危害；③ 資源高效和重復利用：全球資源有限情況下需要減少資源的消耗和浪費，或者對資源進(jìn)行回收和再利用，推動(dòng)工業(yè)可持續  發(fā)展。

(4) 未知風(fēng)險可抵抗。在全球疫情的背景下，工業(yè)的韌性就顯得至關(guān)重要。工業(yè)5.0作為未來(lái)工業(yè)發(fā)展的愿景，必須強調工業(yè)體系應該具備的應對各種不確定性因素和全球突發(fā)事件的能力，以便能夠穩健地提供社會(huì )繁榮。

(5) 知識互聯(lián)的智慧時(shí)代。工業(yè)4.0主要強調 人-機-物-環(huán)在數據和信息層面的集成與互聯(lián)，并使得數據成為企業(yè)生產(chǎn)要素，促進(jìn)了數字經(jīng)濟的快速發(fā)展；工業(yè)5.0還強調人-機-物-環(huán)之間在知識層面的集成與互聯(lián)，包括知識的傳遞、分享、交互、學(xué)習與融合提升，以及工業(yè)生產(chǎn)鏈、價(jià)值鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的知識匯聚、重組與體系構建，將推動(dòng)知識成為企業(yè)生產(chǎn)要素，并推動(dòng)知識經(jīng)濟快速發(fā)展。這不僅將從本質(zhì)上提高工業(yè)系統處理復雜性和不確定性問(wèn)題的能力，而且能夠催生出知識驅動(dòng)的新業(yè)態(tài)、新模式和新應用，比如工業(yè)知識服務(wù)、工業(yè)知識協(xié)同、工業(yè)決策自動(dòng)化等，進(jìn)而實(shí)現智慧工業(yè)，并推動(dòng)人類(lèi)社會(huì )真正邁入“知識經(jīng)濟時(shí)代”和“智慧時(shí)代”。

以往的工業(yè)革命都是通過(guò)解放生產(chǎn)力或改變生產(chǎn)模式來(lái)推動(dòng)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展，并在此基礎上帶來(lái)就業(yè)與繁榮，均是以經(jīng)濟增長(cháng)為中心的發(fā)展模式。在整個(gè)發(fā)展過(guò)程當中，更強調機器能力的大幅提升所帶來(lái)的生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率的提升，比如機器的動(dòng)力來(lái)源從蒸汽到電氣，機器的操作從手工到自動(dòng)化控制，機器的決策由單一到網(wǎng)絡(luò )化互聯(lián)后的群智決策。隨著(zhù)機器的動(dòng)力化、自動(dòng)化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化程度的大幅提升，人在生產(chǎn)過(guò)程中的角色正在不斷削弱，大部分工業(yè)勞動(dòng)者存在失業(yè)風(fēng)險，尤其是工業(yè)4.0時(shí)代“機器換人”浪潮的涌現。同時(shí)，環(huán)境的破壞和資源能源的大量消耗也讓人類(lèi)的生活生存環(huán)境受到了一定程度的破壞，極端天氣開(kāi)始增多。工業(yè)5.0則改換思路，在機器能力提升的同時(shí)也要提升或者充分挖掘人所特有的能力，使得人、機器能夠同步提升，而不僅僅只是機器的提升。人作為非常重要的生產(chǎn)要素，具有極大的潛力，在工業(yè)系統中應當充分發(fā)揮人的創(chuàng )造性、敏捷性等各種能力。另外，人作為工業(yè)創(chuàng )造的主體，工業(yè)的目的應當是服務(wù)于人。工業(yè)5.0再次將工業(yè)發(fā)展的目標拉回到以人為中心，包括人的生存環(huán)境、人的生活環(huán)境、人的工作環(huán)境、人的個(gè)人隱私和人的社會(huì )價(jià)值體現等，而不僅僅是生產(chǎn)力提升和經(jīng)濟增長(cháng)。

工業(yè)4.0的核心是信息系統與物理系統的融合，并注重物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、大數據等新一代信息技術(shù)驅動(dòng)下的工業(yè)系統自治能力，包括自感知、自分析、自組織、自決策、自適應、自學(xué)習等。在工業(yè)5.0時(shí)代，智能機器將代替人類(lèi)大量的體力勞動(dòng)和相當部分的腦力勞動(dòng)，人類(lèi)則可以從事更多創(chuàng )造性的工作。這點(diǎn)與新一代智能制造的理念相似，其工業(yè)系統組成將是人、“信息系統”和“物理系統”的深度融合與協(xié)作的綜合集成大系統，即人-信息-物理系統(HCPS)。人的智慧與機器智能將能夠相互啟發(fā)、互相學(xué)習、彼此增長(cháng)，從而使工業(yè)的知識型工作逐步向自主智能化方向發(fā)生轉變，進(jìn)而突破當今工業(yè)發(fā)展所面臨的瓶頸和困難[25-26]。

工業(yè)推動(dòng)經(jīng)濟發(fā)展不能以破壞環(huán)境和大量消耗資源為代價(jià)，而應該是可持續發(fā)展。多數經(jīng)濟體在工業(yè)發(fā)展初期均已破壞環(huán)境和消耗資源為代價(jià)促進(jìn)經(jīng)濟增長(cháng)，但是在21世紀的今天，環(huán)境的問(wèn)題凸顯，資源的有限也是需要面對的難題。顯然，在全球氣候變暖背景下，“碳達峰碳中和”是工業(yè)5.0要達到的一個(gè)目標。

工業(yè)5.0遠遠超出了工業(yè)4.0定義的范疇。工業(yè)5.0不僅僅包含工業(yè)4.0當中所提到的數字世界與物理世界的深度融合即CPS，更是將人的智慧納入到其中，形成以人為核心的HCPS系統。不僅如此，工業(yè)5.0超出了以往工業(yè)革命只注重經(jīng)濟增長(cháng)的目標，更在環(huán)境保護、以人為中心等方面提出了新的要求，在理念上更為先進(jìn)，也更符合當前社會(huì )發(fā)展的趨勢和所面臨的挑戰。同時(shí)，工業(yè)4.0多關(guān)注集成，工業(yè)5.0在此基礎上對集成后的韌性和穩健性進(jìn)行了愿景描述，是對工業(yè)4.0的一個(gè)補充。因此，工業(yè)5.0不僅在理念上對工業(yè)4.0有了較大的提升，注重了當前工業(yè)發(fā)展過(guò)程中存在的突出問(wèn)題，包括環(huán)境問(wèn)題、就業(yè)問(wèn)題、應對突發(fā)事件的能力問(wèn)題等。同樣，理念上的提升對技術(shù)也提出了更高的要求，其在技術(shù)層面也對工業(yè)4.0已有的使能技術(shù)進(jìn)行了擴展，包括機器智能與人的智慧的深度交互、人-機-物-環(huán)在知識層面的交互協(xié)同與共融、可持續制造、綠色制造、工業(yè)知識體系構建等。

為解決本國存在的一系列社會(huì )問(wèn)題和需要面對的挑戰，日本政府在2016年1月推出的“第五期科學(xué)技術(shù)基本計劃(2016—2020)”中提到了一種新型的社會(huì )形態(tài)：“社會(huì )5.0”，也被稱(chēng)為“超智能社會(huì )”。具體而言，是指人類(lèi)的社會(huì )發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)階段，如圖4所示[22]。

圖4  人類(lèi)社會(huì )發(fā)展的五個(gè)階段

在“社會(huì )”這一概念中，人們的生活保障方式直接關(guān)系到社會(huì )建設方式。后綴數字“1.0”到“5.0”，與歷次工業(yè)革命的時(shí)間尺度截然不同，而且要長(cháng)得多。其中，在前工業(yè)化時(shí)期(直到18世紀末)，分別對應“狩獵社會(huì )(社會(huì )1.0)”、“農耕社會(huì )(社會(huì )2.0)”�！吧鐣�(huì )3.0”是一個(gè)工業(yè)社會(huì )，大致對應第一次、第二次和第三次工業(yè)革命的部分時(shí)期�！吧鐣�(huì )4.0”的特點(diǎn)是“信息”占主導地位，可以說(shuō)它是從第三次工業(yè)革命的高度數字化時(shí)期開(kāi)始演變至今�！吧鐣�(huì )5.0”是一種對未來(lái)假想的新型社會(huì )形態(tài)，是能夠細分掌握社會(huì )的種種需求，并超越年齡、性別、地區和語(yǔ)言差異，將必要的物品和服務(wù)，在必要的時(shí)間、以必要的程度提供給需要的人，讓所有人都能享受優(yōu)質(zhì)服務(wù)、快樂(lè )舒適生活的社會(huì )。

社會(huì )5.0與工業(yè)5.0在某種程度上實(shí)現了融合交匯。雖然社會(huì )5.0與工業(yè)5.0在劃分方式、時(shí)間跨度等方面有所不同，但是兩者在出發(fā)點(diǎn)、目標、導向等許多方面有相似之處，主要體現在以下三點(diǎn)。

(1) 出發(fā)點(diǎn)。以人為中心。兩者提出的出發(fā)點(diǎn)均是以人為中心。工業(yè)5.0旨在突出人在工業(yè)中的主導地位，并解決與人相關(guān)的就業(yè)、隱私、技能培訓、工作環(huán)境、生活環(huán)境等社會(huì )問(wèn)題；社會(huì )5.0則是一個(gè)“以人為中心”的社會(huì )，其目標就是要為人提供優(yōu)質(zhì)、高效、個(gè)性化的按需服務(wù)。

(2) 目標。經(jīng)濟發(fā)展與社會(huì )問(wèn)題的平衡。前四次工業(yè)革命都只注重工業(yè)對經(jīng)濟發(fā)展的推動(dòng)作用，卻忽略了就業(yè)、環(huán)境污染、氣候變暖、資源短缺等社會(huì )和環(huán)境問(wèn)題。工業(yè)5.0和社會(huì )5.0則不局限于制造業(yè)，而是要在經(jīng)濟發(fā)展與解決社會(huì )問(wèn)題之間取得平衡，并認為未來(lái)的工業(yè)發(fā)展將能夠幫助應對當前存在的各類(lèi)社會(huì )問(wèn)題和疫情等未知風(fēng)險。

(3) 以問(wèn)題為導向。社會(huì )5.0是日本為解決本國存在的人口老齡化、少子化、資源能源相對匱乏等社會(huì )問(wèn)題而推出的工業(yè)和社會(huì )發(fā)展戰略，旨在通過(guò)整合物理空間和虛擬空間，來(lái)應對更大的社會(huì )挑戰。歐盟推出工業(yè)5.0也是期待未來(lái)歐洲工業(yè)的發(fā)展能夠符合綠色新政，并解決人的就業(yè)、隱私、技能培訓、疫情等一系列社會(huì )問(wèn)題，從而穩健地提供繁榮。

目前國內外對工業(yè)5.0的系統性研究成果較少，本文從價(jià)值維、組織維、目標維構建工業(yè)5.0的三維體系架構，如圖5所示。

圖5  工業(yè)5.0的三維體系架構

在研發(fā)設計環(huán)節的價(jià)值創(chuàng )造和優(yōu)化主要體現在產(chǎn)品創(chuàng )新方面。工業(yè)4.0主要通過(guò)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化等技術(shù)來(lái)實(shí)現面向客戶(hù)需求的個(gè)性化定制設計或優(yōu)化產(chǎn)品的功能和性能，進(jìn)而提高產(chǎn)品的附加值；或通過(guò)研發(fā)設計模式的創(chuàng )新升級來(lái)提高產(chǎn)品研發(fā)的效率和質(zhì)量，縮短新產(chǎn)品上市周期[27]。其目標主要是通過(guò)滿(mǎn)足客戶(hù)個(gè)性化需求、優(yōu)化產(chǎn)品功能和性能等手段實(shí)現產(chǎn)品價(jià)值增值，從而提升企業(yè)的盈利能力和市場(chǎng)競爭力，拉動(dòng)經(jīng)濟增長(cháng)。工業(yè)5.0則不同，其目標不僅僅是經(jīng)濟增長(cháng)，因此需要在工業(yè)4.0的基礎上，通過(guò)面向環(huán)境友好的產(chǎn)品設計、面向可回收和再制造的產(chǎn)品設計、基于平臺的眾創(chuàng )眾包設計、數字孿生增強的創(chuàng )新設計等技術(shù)手段實(shí)現以人為中心、綠色環(huán)�？沙掷m等目標。

在生產(chǎn)制造環(huán)節的價(jià)值創(chuàng )造和優(yōu)化主要體現在生產(chǎn)智能化方面。工業(yè)4.0階段主要通過(guò)具有自治能力的智能工業(yè)系統以及人、機、物等工業(yè)全要素在數據和信息層面的互聯(lián)等手段來(lái)全面提升車(chē)間生產(chǎn)和管理水平，從而實(shí)現高效、柔性、優(yōu)質(zhì)、安全生產(chǎn)，進(jìn)而提高企業(yè)對市場(chǎng)波動(dòng)、客戶(hù)個(gè)性需求等不確定性因素的快速響應能力。工業(yè)5.0階段主要通過(guò)人、信息系統、物理系統的深度融合以及人、機、物等工業(yè)全要素在知識層面的互聯(lián)來(lái)大幅提升車(chē)間生產(chǎn)和管理水平，充分發(fā)揮人在生產(chǎn)過(guò)程中的創(chuàng )造力、決策力、經(jīng)驗知識和應對突發(fā)事件的快速響應能力，并在實(shí)現高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的同時(shí)考慮能耗、資源消耗、有害物質(zhì)排放含量等環(huán)境指標，從而實(shí)現低碳、綠色、清潔生產(chǎn)，減少資源和能源浪費，確保工業(yè)發(fā)展的可持續性。

在運維服務(wù)階段的價(jià)值實(shí)現主要體現在服務(wù)模式融合創(chuàng )新方面。工業(yè)4.0階段一方面實(shí)現以用戶(hù)為中心的智能化服務(wù)，如在線(xiàn)個(gè)性定制、遠程運維、預測性維護等，另一方面實(shí)現價(jià)值鏈延伸和服務(wù)模式創(chuàng )新，如服務(wù)型制造業(yè)、云制造服務(wù)等。工業(yè)5.0階段則可以在工業(yè)4.0的基礎上，通過(guò)虛擬現實(shí)、增強現實(shí)、混合現實(shí)等手段探索出更多以用戶(hù)為中心的智能化體驗服務(wù)，比如產(chǎn)品線(xiàn)上體驗、產(chǎn)品使用和維修遠程培訓等。

在報廢回收階段的價(jià)值實(shí)現主要體現在產(chǎn)品的再制造。工業(yè)4.0并沒(méi)有對產(chǎn)品的報廢與回收環(huán)節進(jìn)行過(guò)多的考慮；工業(yè)5.0一方面通過(guò)產(chǎn)品的回收利用與再制造技術(shù)來(lái)推動(dòng)綠色環(huán)�？沙掷m目標的實(shí)現，另一方面也可以提高資源利用率，減少新產(chǎn)品的制造成本。

此外，研發(fā)設計、生產(chǎn)制造和運維服務(wù)等各環(huán)節的大集成作為工業(yè)4.0的重要特征，也是工業(yè)5.0實(shí)現價(jià)值創(chuàng )造和優(yōu)化的重要方面。除此以外，把產(chǎn)品報廢、回收或再制造過(guò)程納入整個(gè)集成環(huán)節將是工業(yè)5.0額外關(guān)注的重點(diǎn)。

工業(yè)5.0的目標維度代表了其相對于工業(yè)4.0關(guān)注點(diǎn)的不同。工業(yè)5.0在關(guān)注工業(yè)生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率提升帶來(lái)社會(huì )經(jīng)濟增長(cháng)的同時(shí)，也關(guān)注以人為中心的價(jià)值觀(guān)的體現、地球環(huán)境的保護以及工業(yè)的韌性。關(guān)注點(diǎn)的不同對產(chǎn)品研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、運維服務(wù)和報廢回收等各價(jià)值鏈環(huán)節也提供了新的價(jià)值增長(cháng)方向，也對使能技術(shù)提出了不同的要求。比如在經(jīng)濟增長(cháng)方面，人-機-物-環(huán)在知識層面的交互、協(xié)同與共融是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一；在以人為中心方面，通過(guò)多種技術(shù)的融合構建智能單元HCPS、智能系統HCPS、智能系統之系統HCPS是關(guān)鍵；在綠色環(huán)�？沙掷m方面，綠色制造、可持續制造是關(guān)鍵；在工業(yè)的韌性方面，如何通過(guò)復雜網(wǎng)絡(luò )和數字孿生構建工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈、物流鏈的復雜關(guān)聯(lián)關(guān)系并進(jìn)行準確分析和動(dòng)態(tài)優(yōu)化是關(guān)鍵。

與工業(yè)4.0類(lèi)似，實(shí)施工業(yè)5.0的組織維主要包括智能單元、智能系統和智能系統之系統三個(gè)層次。智能單元是實(shí)現工業(yè)5.0經(jīng)濟增長(cháng)、以人為中心、綠色環(huán)�？沙掷m和工業(yè)韌性目標的最小單元，是由人、信息系統和物理系統深度融合而成的單元級HCPS。智能系統則是由多個(gè)智能單元通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)集成而成的系統級HCPS，比如智能產(chǎn)線(xiàn)、智能車(chē)間、智能工廠(chǎng)、智能企業(yè)。智能系統之系統(System of systems，SoS)是通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現跨系統、跨平臺、跨行業(yè)的集成，形成系統之系統級HCPS，比如智能供應鏈、智能產(chǎn)業(yè)鏈、智能工業(yè)、智能    社會(huì )。

在智能單元層面，工業(yè)4.0以CPS為核心，打造具有自感知、自分析、自決策、自適應、自學(xué)習的智能裝備，包括智能機床、智能加工中心、智能機器人、智能自動(dòng)導引小車(chē) (Automated guided vehicle，AGV)等。工業(yè)5.0則以HCPS為核心，通 過(guò)人、信息系統、物理系統的深度融合，實(shí)現高效協(xié)作、知識分享和能力提升。

在系統層面，以工廠(chǎng)為例，工業(yè)4.0主要通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現人、智能機器、物料、環(huán)境的實(shí)時(shí)感知與數據互聯(lián)互通，進(jìn)而實(shí)現大規模個(gè)性高效定制生產(chǎn)。工業(yè)5.0則不僅要實(shí)現人、機、物、環(huán)等生產(chǎn)要素的數據互聯(lián)，更要實(shí)現人、機、物、環(huán)在智能層面即知識的互聯(lián)，真正實(shí)現具有“智能”的工廠(chǎng)。在系統之系統層面，工業(yè)4.0主要通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現企業(yè)間和產(chǎn)品全周期端到端的信息集成，工業(yè)5.0則要通過(guò)構建知識圖譜實(shí)現生產(chǎn)鏈、價(jià)值鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的知識集成與互聯(lián)，進(jìn)而實(shí)現知識驅動(dòng)的智慧工業(yè)。

歐盟在其發(fā)布的報告中[18]提到了工業(yè)5.0的六項使能技術(shù)，分別是個(gè)性化人機交互、仿生技術(shù)和智能材料、數字孿生和仿真、數據傳輸、存儲和分析技術(shù)、人工智能以及能源效率、可再生能源、儲存和自治技術(shù)。本文結合所構建的工業(yè)5.0總體架構，面向經(jīng)濟增長(cháng)和以人為中心、綠色環(huán)�？沙掷m、富有韌性等工業(yè)5.0的目標，建立如圖6所示的工業(yè)5.0使能技術(shù)體系。

圖6  工業(yè)5.0的使能技術(shù)體系