智能制造中的人-信息-物理系统协同的人因工程

人信息物理系统(HCPS)的智能制造理论体系明确了人在智能制造系统的中心地位。从智能制造人机协同的需求出发,基于人机交互鸿沟理论,在行为、意图、认知三个层面讨论了人因工程在“人本智造”中的研究重点。围绕虚实融合场景、多模态人机交互及认知量化等方法,阐述了人因工程在促进HCPS智能融合的重要作用。最后,从实现HCPS集成的智能制造系统出发,提出了“人本智造”的研究方向和学科发展建议。

以人为本的智能制造:理念、技术与应用

人是制造生产活动中最具能动性和最具活力的因素,智能制造最终需回归到服务和满足人们美好生活需求上来。本文基于人–信息–物理系统(HCPS)智能制造发展理论,提出以人为本的智能制造(人本智造)的基本概念,并从发展背景、基本内涵、人的因素、技术体系、应用实践等方面对人本智造进行了分析探讨。研究指出,人本智造体现了智能制造发展的一种重要理念,同时也是新一代智能制造系统的一个重要技术方向。在此基础上,针对人本智造从政策、企业、科研3个层面提出了若干建议:及时对接国家相关战略、企业将“以人为本”作为发展智能制造的重要理念、重视智能制造系统中人因工程的研究等,以促进以人为本的智能制造在我国的发展和应用。

人体骨骼数字孪生的构建方法及应用

新一代智能制造中始终坚持以人为本的理念,其目的是要服务与满足人们的美好生活需求。人体数字孪生作为实现人机交互、健康监测的一种有效手段,通过由物理空间至虚拟空间的动态映射,实现在生产制造活动中人-机-环境的闭环交互。本文通过分析人-机-环境融合下的人体骨骼数字孪生的构建难点,基于机理模型、人工智能算法、数据填充技术、反向运动学技术四种关键技术,提出一种面向人体骨骼的数字孪生框架;并以人体腰椎为典型案例,实现了生产过程中人体腰椎力学性能的实时监测,从而验证了所提出框架和技术路线的可行性;最后,讨论“人本智造”下的人体数字孪生的难点和未来发展方向。面向复杂的人机交互环境,实现数字孪生的远距离感知、自主学习以及智能反馈是“人本智造”背景下的必经之路。基于“以人为本”的发展理念,在生产活动中提高人体数字孪生的进一步应用,从而促进智能制造的发展和完善。