工业5.0的雏形已现——工业 5.0的三大支柱

作者 | Rob McAveney

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工业4.0的成功实施

工业4.0中通常包含的技术和流程改进彻底改变了产品的设计、工程、生产和维护方式。各行各业的公司都大力投资于数字化转型计划，利用技术改进其产品和服务并获得竞争优势。

在工业4.0时代，以产品为中心的组织发生了转型。从预测性维护实践的标准化，到供应链优化，再到模拟驱动的设计，这一切让传统的制造企业变得更加高效。数据的收集和分析推动了更好的决策，最终实现了运营效率和质量控制的提升。云计算及相关技术的出现终于实现了可扩展性和可访问性的承诺，使得远程工作和协作成为可能。

随着这些技术变得越来越普遍，制造业继续面临从寻找和留住人才到提高现有技术和设备投资效率等挑战，我们可以开始看到工业5.0的雏形。工业5.0引入了认知系统的概念。认知系统可以被视为传统技术与AI的结合，用于在越来越少的人类帮助下解决复杂问题。这意味着多年来一直在做的许多重复性工作将能够被自动化。这不仅是一个进步——而是一个范式的转变；一个需要重新评估行业的方法和意识形态的转变。

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工业5.0的关键支柱

从工业 4.0的基础出发，我们现在正在迈向工业 5.0。欧盟委员会的一份政策简报将工业 5.0的目标定义为：超越效率和生产力作为唯一目标，并加强工业对社会的作用和贡献。它应该补充现有的工业 4.0方法，明确将研究和创新置于向可持续、以人为本和有弹性的制造业过渡的中心。

如果说工业 4.0可以被视为数字化阶段，自动化和优化在这里占据主导地位，那么工业 5.0 将重新定义人类与技术之间的关系，强调了人类智能与先进技术的融合，以及如何实现更高效的人机协作。

定义工业5.0的三个关键支柱是：以人为本、可持续性和弹性。工业5.0的核心体现了人与技术的融合，以及它们如何相互补充，而不是相互竞争。与此同时，工业5.0也将从最近的全球事件中汲取经验，为可持续制造实践和适应不可预见的中断的弹性系统奠定基础。

人与技术之间的互动以及它们协作的难易程度将构成工业5.0的核心。很多企业已经意识到通过创新和人力资本的结合来引领公司未来发展的重要性。要实现这一目标，需要技术的平衡，以确保人类和机器协同工作，彼此学习。

实现这种协作始于数据层级。工业5.0触发了IT和 OT的进一步融合——实时聚合车间数据以帮助弥合差距，持续收集和分析数据，以及提供制造运营的全面视图。然后，这些数据可以交付给关键利益相关者，尤其是工厂一线的工人，以便根据准确、实时的数据做出关键决策。

认知系统（包括AI、机器学习和高级机器人技术），将与人类操作员协同工作，以增强决策和解决问题的能力。这种方法确保员工将他们的时间投入到我们作为人类喜欢做的更具创造性的任务中，并让AI作为顾问在后台完成重复性工作。需要注意的是，评估和最终确定决策仍然需要人工交互。人和技术将形成一种共生关系，一种促进创新、创造力和敏捷性的关系，以推动整个产品开发和制造生命周期的持续改进。

企业必须仔细考虑他们投资的技术，确保它能够提供价值，使其员工更容易实现目标并推动业务向前发展。此外，组织必须优先考虑以人为本的设计，并投资于培训计划以增强员工的能力。如果您想为更广泛的实施和工业5.0带来的更多好处打开大门，培训生态系统中的人员是必要的一步。通过培养协作和知识共享的文化，可以充分发挥其员工的潜力，推动可持续增长和竞争力。

可持续性已成为制造企业需要应对的严峻挑战。在法规和客户需求的推动下，它正迅速从一个讨论话题转变为制造商业务的当务之急。公司必须从建立一种文化开始，并启用支持可持续发展目标和优势的战略制定。

作为工业5.0的一部分，从设计和制造到分销和处置，整个产品生命周期都将遵循可持续实践。通过采用环保材料、节能流程和循环经济原则，企业可以最大限度地减少对环境的影响，同时最大限度地提高资源效率。

让企业为支持可持续发展做好准备需要一种全面的、数据驱动的方法，包括产品设计、供应链管理和利益相关者参与。通过将可持续发展直接整合到其业务战略中，组织不仅可以降低风险，还可以为创新和增长释放新的机会。虽然可持续发展没有单一的解决方案，但正确的技术与有效的战略相结合，可以确保企业实现可持续发展目标，并为未来的改进奠定基础。

与可持续性主题密切相关的是弹性。我们正生活在一个充满不确定性的时代。疫情和贸易壁垒带来的供需问题仍然历历在目，凸显了建立应对供应链中断机制的必要性。

在工业5.0中，系统需要设计成能够通过适应变化的情况来抵御冲击。业务流程的变化往往没有考虑到系统随其变化的能力。一个成功、有弹性的制造企业的关键区别在于确保产品数据可供所有需要的人使用，同时在数据流经企业时保持安全。无论是地缘政治不确定性、自然灾害还是全球流行病，有弹性的企业都能更好地应对挑战，而这种品质将决定哪些企业能够获得持久的成功。

为了建立弹性，组织必须主动规划业务连续性和风险管理。创新将是关键。不仅仅是任何创新——而是差异化创新。先进的技术，如预测分析、数字孪生、AI和基于物联网的传感器将提醒企业注意潜在的威胁，并指导他们实施措施以减轻这些风险。

然而，培养弹性不仅仅需要技术。关键是要在组织中建立弹性和敏捷性，以比竞争对手更快地接受和实现变革。需要有一种信念，即企业能够迅速应对任何不可预见的事件，无论多么困难，以确保业务连续性和客户满意度。

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数字主线推动工业5.0

将产品生命周期中的人员、流程和数据连接起来的数字主线概念，是工业5.0支柱在制造和以产品为中心的组织中扎根所必需的。有效的数字主线策略为人与AI建立了一个持续协作的平台，在利用仿真、数字孪生和生成式AI的强大功能的同时加快设计周期。信息的持续流动将改变产品设计的本质，并导致更可持续的产品和能够更快适应变化动态的业务。

新技术促成了新的流程、不同的需求和更好的工作方式。工业5.0的到来使制造商能够实时“看到”最终产品与其零件的详细关系。工业5.0的使命是改变制造流程，这意味着保持数据的移动。

新的制造时代需要人与机器之间的无缝协作，并由实时数据交换提供支持。制造企业必须抓住机遇加速变革和缩短创新周期。通过拥抱以人为本、可持续性和弹性的工业5.0，企业可以在日益充满变化和互联的世界中为创新、增长和竞争力提升释放新的机会。

▲本文来自于控制工程中文版杂志（CONTROL ENGINEERING China）2025年04月刊《技术文章》栏目：工业 5.0：重塑制造业的三大支柱