17、人机工业物联网系统集成：设计与评估方法

人机工业物联网系统集成：设计与评估方法

1. 引言

工业4.0有望提升工业生产的生产力和集成水平。这里的集成既涉及数字或物理系统，且分布在生产系统的各个组织层面，同时也必须考虑到人类将面临的新挑战。

通常认为，引入或增加互联自治系统（如工业物联网系统，ICPS）的数量可以提高生产力。然而，这种高度自治的生产系统设计，在任何活动层面都不能缺少人类操作员的“智能”参与。否则，人类可能会越来越不了解流程状态和控制模式。人类常被视为解决意外情况并做出正确决策的关键，但他们需要具备相应的能力。当流程因意外事件陷入无预设解决方案的状态时，即使部署了自治系统，生产力也可能急剧下降。

因此，我们的目标是利用新技术、能力和技能开发更高效、灵活的ICPS，但这些工业系统必须具有协作性。ICPS之间以及与人类之间都应相互协作，同时人类也应与系统协作，以充分发挥系统在某些功能上的性能。为了实现协作，人类需要对系统的能力和技能有信心，同时也要检查系统的运行和输出。虽然将网络物理系统（CPS）视为合作伙伴存在诸多困难，但人机互补的理念颇具吸引力。

为了实现这种互补并支持协作，人类和系统之间需要共享信息，包括物理/技术元素本身以及参与控制这些元素的参与者的信息。协作发生在多个层面，包括物理和网络部分之间、各部分内部以及ICPS全球组织中涉及的不同系统之间。协作是构建集成人类的ICPS的基本要素，每个参与者都应具备协作能力。

一个协作的参与者（无论是人类还是技术系统）需要具备两种能力：操作能力（Know - How - to - Operate）和协作能力（Know - How - to - Cooperate）。操作能力指参与者根据自身技能和能力解决流程问题的内部能力，