1.3 面向新一代智能制造的HCPS 2.0的内涵

面向新一代智能制造的HCPS 2.0既是一种新的制造系统，也是一种新的技术体系，是有效解决制造业转型升级各种问题的一种新的普适性方案，其内涵可以从系统和技术等视角进行描述。

1.3.1 系统视角

从系统视角看，面向新一代智能制造的HCPS 2.0是为了实现一个或多个制造目标，由相关的人、信息系统和物理系统有机组成的综合智能系统。其中，物理系统是主体，是制造活动能量流与物质流的执行者，是制造活动的完成者；拥有人工智能的信息系统是主导，是制造活动信息流的核心，帮助人对物理系统进行必要的感知、分析决策与控制，使物理系统尽可能以最优的方式运行。人是主宰，一方面，人是物理系统和信息系统的创造者，即使信息系统拥有强大的“智能”，这种“智能”也是人赋予的；另一方面，人是物理系统和信息系统的操作者，系统的最高决策和控制都必须由人牢牢把握。从根本上说，无论是物理系统还是信息系统，都是为人类服务的。总而言之，对于新一代智能制造，制造是主体，智能是主导，人是主宰。

面向新一代智能制造的HCPS 2.0需要解决产品全生命周期中的研发、生产、销售、服务、管理等所有环节及其系统集成的问题，极大提高质量、效率与竞争力。新一代智能制造的实质就是构建与应用各种不同用途、不同层次的HCPS 2.0，并最终集成为一个有机的、面向整个制造业的HCPS 2.0网络系统，使社会生产力得以革命性提升。因此，面向新一代智能制造的HCPS 2.0从总体上呈现出智能性、大系统和大集成三大主要特征。

第一，智能性是面向新一代智能制造的HCPS 2.0最基本的特征，即系统能不断自主学习与调整以使自身行为始终趋于最优。

第二，面向新一代智能制造的HCPS 2.0是一个大系统，由智能产品、智能生产及智能服务三大功能系统，以及智能制造云和工业互联网两大支撑系统集合而成[46，57，58]。其中，智能产品是主体，智能生产是主线，以智能服务为中心的产业模式变革是主题。工业互联网和智能制造云是支撑智能制造的基础。

第三，面向新一代智能制造的HCPS 2.0呈现出前所未有的大集成特征[59-61]，企业内部研发、生产、销售、服务、管理等过程实现动态智能集成，即纵向集成；企业与企业之间基于工业互联网与智能云平台，实现集成、共享、协作和优化，即横向集成；制造业与上下游产业的深度融合形成服务型制造业和生产型服务业共同发展的新业态；智能制造与智能城市、智能交通、智能医疗、智能农业等交融集成，共同形成智能生态大系统——智能社会。

1.3.2 技术视角

从技术本质看，面向新一代智能制造的HCPS 2.0通过新一代人工智能技术赋予信息系统强大的“智能”，从而带来三个重大技术进步[6，62]。

第一，信息系统具有解决不确定性和复杂性问题的能力，解决复杂问题的方法从“强调因果关系”的传统模式向“强调关联关系”的创新模式转变，进而向“关联关系”和“因果关系”深度融合的先进模式发展，从根本上提高制造系统建模的能力，有效实现制造系统的优化。

第二，信息系统拥有学习与认知能力，具备生成知识并更好地运用知识的能力[2，47-49，63-65]，使制造知识的产生、利用、传承和积累效率均发生革命性变化，显著提升知识作为核心要素的边际生产力。

第三，形成人机混合增强智能，使人的智慧与机器智能的各自优势得以充分发挥并相互启发地增长，释放人类智慧的创新潜能，提升制造业的创新能力。

总体而言，HCPS 2.0目前还处于“弱”人工智能技术应用阶段，新一代人工智能还在极速发展的过程中，将继续从“弱”人工智能迈向“强”人工智能，面向新一代智能制造的HCPS 2.0技术也在极速发展之中。

HCPS 2.0是有效解决制造业转型升级各种问题的一种新的普适性方案，可广泛应用于离散型制造和流程型制造的产品创新、生产创新、服务创新等制造价值链全过程创新，主要包含以下两个要点。

一方面，应用新一代人工智能技术对制造系统赋能。制造工程创新发展有许多途径，主要途径有两种，一是制造技术原始性创新，这种创新是根本性的，极为重要；二是应用共性赋能技术对制造技术赋能，二者结合形成创新的制造技术，对各行各业、各种各类制造系统升级换代，是一种革命性的集成式的创新，具有通用性、普适性。前三次工业革命的共性赋能技术分别是蒸汽机技术、电机技术和数字化技术，第四次工业革命的共性赋能技术是人工智能技术，这些共性赋能技术与制造技术的深度融合，引领和推动制造业革命性地转型升级。正因为如此，基于HCPS 2.0的智能制造是制造业创新发展的主攻方向，是制造业转型升级的主要路径，是新的工业革命的核心驱动力。

另一方面，新一代人工智能技术需要与制造领域技术深度融合，产生与升华成为制造领域知识，成为新一代智能制造技术。因为制造是主体，赋能技术是为制造升级服务的，只有与领域技术深度融合，才能真正发挥作用。制造技术是本体技术，为主体；智能技术是赋能技术，为主导；二者辩证统一、融合发展。因而，新一代智能制造工程，对于智能技术而言，是先进信息技术的推广应用工程；对于制造系统而言，是应用共性赋能技术对制造系统进行革命性集成的创新工程。