《工业4.0开启未来工业的新模式、新策略和新思维》

1、 工业4.0 开启未来工业的新模式、新策略和新思维 阿尔冯斯波特霍夫 恩斯特安德雷亚斯哈特曼书 名：工业4.0 作 者：德阿尔冯斯波特霍夫、 恩斯特安德雷亚斯哈特曼译 者：刘欣出 版：机械工业出版社定 价：46元页 数：211页开 本：16开ISBN：9787111501183出版日期：2015-05p基本信息阿尔冯斯波特霍夫波特霍夫负责德国经济与能源署（BMWi）开展的“工业4.0时代机械自动化”科技项目的相关研究并参与政府“工业4.0”项目的实施及推广的全过程。波特霍夫也是柏林VDI/VDE创新技术有限责任公司社会及经济部副部长。自1988年起，波特霍夫就职于V D I / V D E 创

2、新技术有限责任公司，工作重点是对可行的高新技术以及相应的社会经济学议题（信息和通信技术及其应用，特别是精密技术及系统技术、系统集成、物联网、自主系统）进行创新型研究。恩斯特安德雷亚斯哈特曼1995年在德国亚琛工业大学获得心理学博士学位，主要针对工业领域人机系统构架及组织结构心理学问题进行研究。2002年，哈特曼在亚琛工业大学教授心理学课程，并获得工作及组织心理学专业特殊任教资格，从那时起，哈特曼成为亚琛工业大学工作体系及流程构架专业编外讲师。2004年4月起，哈特曼担任柏林VDI/VDE创新技术有限责任公司社会及经济部部长，2007年起，成为该公司创新及技术研究所（iit）所长。p作者简介本书

3、总结梳理机械自动化领域往往以往的经验教训以及工作学的相关知识，并将结果作为具体应用案例，在如“工业4.0”一类的平台上进行讨论。通过这样的总结梳理工作，可以证实一些论点及新发现、细化已有知识，并发展和讨论实践佳例。本书将“工业4.0”视为一套社会技术系统，该系统研究技术发展、社会需求以及经济挑战之间的相互作用，并关注社会中心问题：工业领域未来的工作导向是什么？它有什么意义？同时阐述了人们在工业4.0环境下将受到怎样的冲击，以及技术如何将人类与未来的生产系统进行进一步整合等问题。p内容简介p该书目录第一章 工业4.0时代，我们应该怎么办 第二章 工业4.0时代，未来工作的展望第三章 工业4.0时

4、代，工业领域的机遇与挑战第四章 工业4.0的核心主题及发展战略第五章 工业4.0的未来前景 第一章 工业4.0时代到来，我们该怎么办 德国已经在工业4.0对工作质量、资质要求、组织机构新形式以及人与技术间关系的影响方面进行了深入思考。首先，是关于“人类因素”的主题，然后是关于“人与技术”的主题。p内容摘要p工业4.0时代到来，我们该怎么办 第一次工业革命 18世纪末 引入蒸汽机作为动力的机械生产设备第二次工业革命 20世纪初 引入电气进行大量生产第三次工业革命 20世纪70年代初 使用电子信息技术进一步实现生产自动化第四次工业革命 今天 愿景：实现信息物理系统以及物联网关于工业4.0的思考“人

5、类因素”的主题“人与技术”的主题对即将发生的人与技术、人与环境互动关系的改变。随之带来的工厂内分工合作新形式进入研究。工业4.0，更通俗的表达：工作逐步信息化趋势，将可能对工作者及其所在企业的地位，尤其是工作组织形态有极大的影响。首先便是工作质量、工作者通识教育水平、专业培训以及能力发展流程。“工业4.0”概念两个意思：（1）制造业进入第四个发展阶段。（2）本次革命不限于传统意义上的机械及设备制造变革，而是由1技术产业主导的新型变革。p工业4.0时代到来，我们该怎么办工业4.0时代行动领域安全作为成功的关键因素法律框架条件数字化工业时代工作组织机构以及工作形态作为参考结构的规定、标准化以及标准

6、空缺掌握复杂系统工业领域覆盖面全的宽带基础设施培训及继续教育资源使用效率新型商业模式“工业4.0”，作为针对未来的政府创新项目，坚持延续德国工业及工作文化系统。回顾德国近50年来的工作形态，同时展望未来，接受信息物理系统带来的技术革新与挑战。一些“旧”的理念在工业4.0背景下才得以实施，而这又起到两个作用：一是人口变迁加重了压力，促使社会比过去更加谨慎地对待建立促进学习的工作组织机构或年龄分布合理的工作结构问题。二是信息物理系统可在现场为用户提供如获取、处理并可视化复杂信息的服务。接下来重点阐述“促进学习的工作组织机构”，这是工作形态一方面，却很重要的一方面。 工作形态的三个阶段 1.工作的人

7、性化发展（20世纪7090年代）1974年，德国开展“工作的人性化发展”研究项目，该项目为德国第一个关于“工作与工作形态研究及发表”项目。“工作的人性化发展”项目中涉及工作形态的领域主要是工业制造及总装。p工业4.0时代到来，我们该怎么办领导者的任务不是养能人，而是认识到人们已有的才华，并创造出让其产生和成长的环境。 Intuit公司CEO布拉德史密斯 基本层面社会技术系统理念 人组织机构技术 工作结构 完整性“连续式”：员工的任务不仅限于执行，还应包括组织、计划以及监控。“等级式”：在完成某岗位任务时精神上或多或少需要承受一定的压力完整性的作业机构为“促进学习的”工作组织机构的基础社会技术形

8、态原则出于两个原因成为执行“促进学习的”工作系统的重要工具。一是任务结构的完整性是主导各任务组织理念的直接产物；二是技术为组织机构设定框架条件。p 工业4.0时代到来，我们该怎么办 2.工作中学习（21世纪初）德国推出“培养能力提升式学习文化”项目，担负教育政策目标。该项目的起源及动机是找寻除传统的、正式的教育机构外的其他继续教育机构，以实现终身学习。人们希望通过非正式教育，作为继续教育机构学习的补充，能够激发更多的潜力。 能力或者技能易于在非正式学习环境中获得减少知识传授过程中的问题和麻烦可提供更多的继续教育机会效率高，不仅限于工作外的学习非正式学习的好处p 工业4.0时代到来，我们该怎么办

9、 理论基础基本问题能力测量及证明工作中学习社会中学习继续教育机构中学习互联网及媒体中学习“培养能力提升式学习文化”研究及发展项目的基本结构“工作中学习”项目的缺点：研发和发展与应用各行其道。研究主要关注建立可在工作中学习的工作形态，而在发展时期，基本不涉及工作形态的实际构造。主要贡献：在于制定出基本的、面向未来的、应用性强的建立促进学习的工作环境以及提供该系统的构造参数。p 工业4.0时代到来，我们该怎么办 3.创新工作位（近期）近期，出现了有别于社会或教育背景的促进学习的工作形态新视角创新。从创新的角度研究显示，用于分析企业创新能力的科研经费不足，高薪历员工过少。真正的创新需要全体员工以及各

10、个营运部门具有足够强的能力。德国各州的促进学习的工作组织机构与其创新能力通过例如创新者所占比例展示之间有着重要联系。这种联系比与高资历员工所占比例评价创新力的常用评分标准的关系更加密切 人力资本复杂度资本关系资本结构资本企业所拥有的专业知识专业知识的多样化及应用在复杂品中的能力联合外部知识源保障研发以及生产过程中收获知识创新力四个部分p 工业4.0时代到来，我们该怎么办总结 工作的人性化发展工作中学习项目创新性工位提供了理论及方式基础，对分析和构造促进学习的工作系统有所影响。制定促进学习的工作环境的具体参数。明确促进学习的工作系统并非创新力以及由此带来的技术及竞争力的边缘因素，而是其中心因素。

11、未来的挑战所获得的知识用于分析及描述促进学习的工作模式，应用在工业领域构建真实的工作系统。自动化进程两难困境，促进学习的工作状态所遇到的障碍。自动化系统能力不足，人工必须参与，而工人出于各种原因无法应对。一是，状况要求特殊；二是人工原因；三是人工理解自动化系统及其周边的能力。p 内容摘要 工业4.0的核心元素是多种信息物理系统共同作用的“智能工厂”愿景图。简单来说，信息物理系统将如生产、物流、工程、管理以及互联网服务等多种流程结合起来。 第二章 工业4.0时代，未来工作的展望p 工业4.0时代，未来工作的展望 工业4.0的核心元素工业4.0的核心元素是多种信息物理系统共同作用的“智能工厂”愿景

12、图。简单来说，信息物理系统将生产、物流、工程、管理以及互联网服务等多种流程结合起来。通过传感器，系统收集独立数据 ，通过数字服务进行数据交换，并有能力基于已处理国的数据开始作业，相互自主控制。加上工作者发挥其创新潜力，各工业流程从根本上得到优化。在工业4.0进程中，人员能力将在信息物理系统构建、应用以及盈利方面扮演重要角色。在开放、信息工作平台以及人机、人与系统互相全面化的框架下，个人发挥其作用的方式方法将发生变化。但是，总体上来说，人类还是承担规划、控制、执行等灵活工作。构建信息物理系统的目标是“提高与客户期待与愿望相关的灵活性。技术灵活性、根据产量需求灵 活安排运营及工作时间，都作为实现该

13、目标的前提。 p 工业4.0时代，未来工作的展望工业4.0对工作者的要求 工作者灵活度抽象度问题解决独立处理沟通自我组织 传统培训强化培训与岗位相关的、自主式培训能力培训工业4.0不仅从培训及继续教育方面提高了终身学习的要求，也影响了学术教育以及资质培训。解决方案的潜在对立面更高的灵活度、抽象度以及问题解决能力可能失去问题处理能力未来工作形态两种可能高要求、复杂的工作任务简单的任务未来，企业和高校间在培训方面的合作更加紧密，在密集式初级大学教育结束后，应开始企业实践以及深入教育。在工业4.0相关的教学内容方面，就学术教育以及相关的培训与继续教育方面而言，工业4.0项目实施建议作者认为现在还停留

14、在综述阶段、因此，须持续将培训内容与要求相比，以获得参与生产流程的所有角色的概况与相关信息。p 工业4.0时代，未来工作的展望培训要求工业4.0意味着应用于智能工厂生产的新逻辑与质量。智能产品在生产系统中担任自主角色。它们与机器、工人以及其他系统元件进行交流，以一个非自主的非人工生产要素完成其任务，参与控制生产。在工业4.0系统，工作者并非消失，而是扮演其他的角色。工作者既包括在生产领域又包括在研发部门从业的人员。具体来说，学徒、专业工人、工程师、技工以及商务人员需要面对复杂度、问题解决难度、学习能力问题，尤其是灵活度要求显著提高。这就需要增加概览性的知识，深入理解众人之间的合作。工业4.0时

15、代，由于应用尚未普及，并无基于技术路线的培训要求。在该背景下，识别出工业4.0时代的培训要求。通过工业4.0将再一次突出终身学习这个主题，相应地，也开发出贴近工位的、全面的培训措施，用于包括工程师在内的所有从业者。实现人机交流需要将新型教育及继续教育方案提上日程，因为通过此类教育及培训才可以实现生产技术与软件开发的融合、人才的跨专业培养、促进学习的工作组织的构建，以及在工作中学习的理念。 p 工业4.0时代，未来工作的展望促进学习的框架条件目标 指导 信息和通信 人力资源管理 技术 员工工作内容学习 以工作为导向的学习形式促进学习促进学习工作中学习工作中融入组织式学习流程重复性工作技术专业工业

16、手工非重复性工作促进学习综合模式“工作内容学习”主要分析及构建工作任务，“以工作为导向的学习形式”包括具体步骤、方法及工具，用于支持在工作中学习，通过以工作为导向的教学法，融入或不融入信息技术方法。在不同工作中，才真正开始在工作中学习。在组织式学习中，以组织的学习目标为中心，以小组形式学习。 工业4.0是跨专业的复杂性项目，须从不同的角度进行研究。除了技术以外，在培训及继续教育方面还需要考虑如人机交等问题，以促使人类和技术一同发展。同时，也需要“实践佳例网络”，以融入工业更广阔的领域。 第三章 工业4.0时代，工业领域的机遇与挑战p内容摘要 通向工业4.0两条路p工业4.0时代，工业领域的机遇

17、与挑战 自动化使用以技术为中心，除了生产流程自动化以外，也通过技术手段监控、控制、“管理”员工。均衡“人”“技术”以及“组织”的总体解决方案。CIM(计算机集成制造)将一个高度机械化工厂作为发展目标，复杂的信息和通信技术作为主要资源，成为贯穿整个信息以及自动化链条的主心骨。以人类为中心的CIM，强调的是人类在生产流程中将起到的作用。小组作业、机床的场内编程、其他设备以及员工参与自动化解决方案的构造及实施理念也会发挥其作用。今天作为4.0元素的技术系统可应用于CIM两种路线，以技术为中心或人机共同使用。人类依旧是生产中不可或缺的一部分，因为人类是现在及未来生产中最灵活、最智能的部分。通过工业4.

18、0人类和技术合作更加密切。工作世界会随之改变，工作者将完成多变有趣的工作，有些工作的难度也可能增大，不过现在还不能估计其变化程度。总体而言需要整体调整与改变。工作者无须学习更多的技能，而是学习不同于现在的技能。培训需求p工业4.0时代，工业领域的机遇与挑战 技术路线组织技术/区域矩阵质量技能需求 量化技能需求 通识能力需求根据技术路线进行培训需求分析的方法“安全”应作为职业及高等教育跨专业专题产生新的双轨培训职业“工业信息工程师”为能够量化培训需求，必须考虑到不同的行业未来培训需求的假设为了发展机器人系统，使其具有“类似人类”的感知、认知以及行动能力，仿生学在未来将起到重要作用。基于这种趋势的

19、预测，从质量的角度提出未来培训需求的假设。 机器人协同工作p工业4.0时代，工业领域的机遇与挑战人机关系人机关系第一等级在全自动机器人工作间，机器人通过固定安装好的防护栏与人分离开。在生产过程中，防护栏保持紧闭。人员不能在工作间之内。人员通过手持式控制器或固定的控制站操控机器人。第二等级安装防护式准入限制，在这种情况，人员虽然可以进入或伸入机器人工作间，但是这时机器人处于静止状态。这种情况下，人机不是真正地互动。第三等级没有防护栏，整个工作区域通过传感器监控，确保任何在危险区域出现的人类活动被及时探测出来。如果人员逐渐接近机器人的工作范围，机器人的速度将根据人机之间的距离递减直至停止作业。除此

20、以外，便无其他人机间的互动。操作区域协助合作协同及可移动机器人全自动准入限制居留识别轻型机器人工业机器人人机合作等级p工业4.0时代，工业领域的机遇与挑战机器人工作间将没有保护栏，人员可以在工作间内作业允许人机在既定的加工步骤展开合作，机器人为人类提供协助人类和机器人可以共同作业，一部分工作由人类完成，一部分由机器人完成人机合作的三个阶段“国王法则”：人类和机器人之间协作，双方可以持续分享同一工作区域，并相互接触。人类：具备认知能力优势，拥有创新能力以及不可超越的全面且敏感的“夹紧系统”，移动性强，可适应新环境。机器人：精准度高，能够输出同等高质量成果，可以完成危险任务，也不会因为工作单调而困

21、倦。在不久的未来机器人可以给人类指令，在最优的情况下，机器人将制定人类操作的时间点。该指令也是人类的工具：人类追求一个目标或目的，并使用适当的协助手段实现目标。 农业技术视角p工业4.0时代，工业领域的机遇与挑战 农业技术流程复杂，要求高需要有资历、动力的员工 需要智能系统协助能力不足的员工，来保证流程正常运行通过智能化岗位更加吸引高素质员工对于农业经营者来说，提高能力以应对日益复杂的流程并能够正确执行，至关重要。而工业4.0概念引入自主优化、自主设置、自主诊断及认知流程，对优化农业领域意义重大。工业4.0系统使用条件工业4.0系统的使用价值在分析、拟定、实施工业4.0系统时，人类作为重要的流

22、程参与者，成为关注的中心不用于监控，也不应该让人觉得将其“用于监控”需明确，工业4.0不意味着开除员工，而是提高竞争力及效率员工获得更全面的总流程概况，更透彻地理解工作认为，明确按计划执行流程重要性促进员工之间的合作，尤其的经验交流可以准确完成重复性工作免去重复性工作，专注于重要的事情物流运输机器人 p工业4.0时代，工业领域的机遇与挑战 挑战物流的灵活度及可变性越来越重要库房流程的半自动化或全自动化、内部供给等问题成为中心中小型企业对仓库及运输流程的自动化表现出越来越大的兴趣解决方案应用无人驾驶的自主运输系统，优化物流流程运输机器人指导意义简化使用减少安装消耗及复杂度显著提高运输车智能能力显

23、著提高运输车的自主能力，使其可以自我调节适应周围环境 影响自动化系统让工作者的内容增加增加对能够设置、控制以及维护系统的高资历员工的需求需要一套培训内部员工的方案，应对新的需求任务物流作业可能与维修保养作业结构，也可能将物流与生产部分或全部融化起来。为驾驶员减负并提升效率减少对身体的需求，应对人口变迁大型物流公司，由于高昂地价通常需要迁移至人口稀疏地区，而由此产生了人才空缺问题，无法找到足够的高质量劳动力。此时便需要自动化解决方案。通过自动化系统，一些人工作业将被取代。因此，继续教育以及终身学习变得更加有意义。而中小型企业需要外部支持来应对这项挑战。 学习型工厂为了实现产品进一步研发，企业需要

24、在成本不变的情况下设置由技术支持的、互动的优化流程。此外还需要一个工作环境，能够使员工及基础建设适应持续变化的产品及流程，以及在短期内能够应对个性化产品趋势。上述的优化流程，只能通过自我优化的学习型生产系统实现。在第四次工业革命的背景下，通过工业的相互联合，能够更加提高效率。通过学习型工厂可以更快地获得最新数据，以及进行优化。因此，学习型生产系统是工业4.0的受益方。生产系统所有元素的结合需要高度的灵活性，因此，工业4.0时代，实体元素对于工厂的可变能力至关重要。促进学习意味着系统的技术以及组织形态。全部设备可用度越高、员工越满意，该形态越成熟。对于第四次工业革命，您才是传授改变能力的导师，保

25、证人类作为灵活的生产要素地位。在满足自我优化的学习型、改变能力、促进学习三个要素之后，普通的生产环境转变为终身发展式生产环境学习型工厂。这样，才有可能在技术发展有限的情况下，应对小产量、易变的市场。p工业4.0时代，工业领域的机遇与挑战学习型工厂组成元素p工业4.0时代，工业领域的机遇与挑战生产系统优化流程现状分析用户环境系统确定系统目标选择调整推广调整系统运行参数结构运行影响生产可变性自动化程度复杂度杠杆技术信息供给工具材料供给结果总体设备效果员工满意度人类年龄国籍语言学术类型组织学习方法员工组织工作任务潜在因素适用性通用性中立性改变性移动性可调适性结构模块化可替代性其他标准化特殊性学习型工

26、厂自我优化促进学习改变能力培训员工灵活使用基础设施 在工业4.0的背景下，日益增长的社会科技互动将每个有价值的参与者和资源联网，而增加对新形式的信息与通信技术的投入将给分散式生产带来的更高的概率。尽管工业4.0有着巨大的潜力，然而，干得不考虑的是，这个理念现在还只是处于发展的初期阶段。 第四章 工业4.0的核心主题及发展战略p内容摘要 生产工作的发展前景关于变化趋势的预见涉及生产人员的操作水平、生产过程的中下层管理领域以及技术专家小组。如果人们遵循这样的分类规定，那么就可以证明变化趋势和生产工作的设计可能在以下的范围是意义重大的。人机接口出发点在于人机的直接交互行为范围。其工作设计上最主要的问

27、题也是挑战在于，该系统下的工作人员可以在多大程度上控制它，并承担起系统运营的责任。原因是由于系统的功能距离和信息距离过大，往往监视人并不是在任何情况下都有能力做到这一点。 p工业4.0的核心主题及发展战略大量对能力要求低的工作岗位，以及简单的、重复性高的劳动将被智能系统所取代。“去技能化”的劳动趋势让早期的技术工种从业者感到害怕。在未来的工作环境中，技能性和劳动丰富性将会大幅提升。从业人员要求在操作层面上能够更加独立地进行计划，并协调工作流程。他们必须对整个生产流程、物流及配送之间是如何共同作用的拥有更广泛的理解。除了对知识水平要求不断提高外，社会能力也越发重要。“技术工程师”所表达的范围已经

28、不再仅仅是传统的手工劳动，还包括越发重要的特定的编程技能，以及复杂系统的控制、操纵和设置技术。操作性工作层面等级层面上系统安装中相互矛盾的“放射效应”：由于系统分散的自主组织和操作层面上相对灵活的工作安排，在领导层面上，一部分由技术专家按照生产管理实施的计划和控制功能正在“向下”发展。在间接领域里的一系列任务也实现了自动化，它们的工作因为自动化而简化甚至被彻底取代。复杂程度将会继续增加，该领域的新的规划任务也将出现。规划领域的自主系统和生产指挥系统由于自身的复杂性，其流程将会继续保持非透明状态。这样的话，因为系统本身的原因，现有管理组的决定能力就必然转移到了操控层面。这样做的结果是，管理者对新

29、技术的出现并不会表现出恐惧和不感受。 p工业4.0的核心主题及发展战略和以企业内部非均质化任务的趋势相符合。一方面，这些工作最后输出的是持续标准化的监视和控制任务。另一方面，规模扩大的或新组成的一批高素质专家和技术专家在一起工作，他们的技术水平远高于当初的专业水平。两级结构两级结构目标：员工在拥有高技术能力的基础上，通过尽可能高的开放性和灵活性，运用自身工作能力和工作经验去应对随时可能发生的未知故障和特殊状况。特点：通过一个松散活跃的网络，将同等程度的资深从业人员组织在一起。标志：没有针对单独员工的特定任务，更多的是工作小组数据和技术系统相关待解决问题的具体情况独立组织处理。群结构群结构工作组

30、织分散模式生产系统的实现 p工业4.0的核心主题及发展战略核心元素信息物理系统（CPS）借助这个系统，电气情景自动化和空间分布的生产资源可以得到有效追踪关键要考虑所有相关的规划和控制系统应当包括所有边界内的独立信息的交换以及独立决策前提各种资源及系统的完整整合对生产系统中的信息物理系统的信息与通信进行整合，促成了所谓网路空间虚拟系统信息物理生产系统（CPPS）的形成，这意味着智能工厂的诞生。CPPS的目标：建立普遍适用于整个生产周期的普适程序链，以期实现生产的灵活性与效率的双重提升。CPPS的建设：首先考虑的就是结构和基础设施方面的前提，不仅考虑到了工业生产时间过程的整体设计，而且也考虑到了工

31、作人员各自的特点与能力。工业4.0不论是在人力方面的单一改变，还是在技术上的单一改变，都不足以显著而可持续地提高生产力，甚至相反还会代理一定程度的负面影响。而相反，从组织架构上入手进行设计的理念却在提高竞争力上带来了显著的进步。从而产生了一个构想：第四次工业革命是否成功，在极大程度上取决于设计方案是否成功而又针对性地在组织方面做出了决定改变。 p工业4.0的核心主题及发展战略CPPS未来设计的目标是：工厂工人、技术和组织形成一个有机的整体。为此应该努力发展适用的方法和理念。基于CIM和“工作的人性化发展”时代经验，以及精细经营管理的经验，形成以组织为导向的理念、以客户为导向的设计，有着非凡的意

32、义，是值得强力的推荐的方案。虚拟工程虚拟工程：互动创新的人机交互要求新的工程方法、工程内容和通信工具。提供了一个全面完整的程序系统视图、使得开发者、供应商、制造商和客户能以同样的方式来虚拟使用那些实际尚不存在的物品，并根据其特征和功能切实全面地做出评估。虚拟工程的目标融合物理和虚拟的现实，人类感官通过实时和空间的错觉实现感知和通信，以及采用新的工程方法进行实时逼真的人机交互。以上就是虚拟工程与传统数字工程本质上的区别。虚拟工程的方法引发了对现有开发和生产过程本质上的重新思考。由此，纳米和微观结构以及机电组建被投入使用，以确保有效充分利用如机电、电气、电子和软件技术等不同学科的协同效应。p工业4

33、.0的核心主题及发展战略虚拟工程虚拟工程数字工程数字工程团队合作独立办公以决策为导向以任务为导向以人为中心以IT为中心实时应用离线应用直观互动以GUI为基础互动 p工业4.0的核心主题及发展战略用户融入虚拟世界的程度用户与虚拟世界间信息的双向流动用户受到环境刺激后所发挥的想象空间沉浸交互作用想象力对于学习内容的直观展现恰恰能帮助学习者在面对复杂和抽象的主题时更好理解学习材料。为学员提供直接体验学习内容的机会，并通过个性化和自我调节的学习方式提升学习效果。虚拟现实系统创造的虚拟世界被称为沉浸式环境沉浸式学习环境被越来越多地用于教育和培训集成了不同工程学科的仿真模型可对用户难以明确定性的产品特征进

34、行建模与验证能高效检测用户的喜好与要求进行预测性模拟，以及评估仅由未来技术才可实现的产品理念虚拟工程技术在产品开发和生产中的优势虚拟现实三大主要特征客户越快越倾向于根据自己的情感做出购买决定，那么客户对于虚拟产品的情感反馈的收集就变得尤为重要。以求在早期阶段获取客户对于尚处于研发初期产品的虚拟形态可靠的情感反馈，简称为EMO VR,这要回溯到情感识别和虚拟现实技术，两者独特的组合构成了该方法的基础。 p工业4.0的核心主题及发展战略第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段第五阶段第六阶段定义变形空间选择试验群体设计试验环境进行试验评估测量结果将结果反馈到产品模型EMO VR方法的六个步骤虚拟现实和情感

35、识别这两项现代技术的投入使用，使得那些对终极客户乃至社会而言在情感上引起共鸣的设计从众多未来产品设计的可能性中脱颖而出。工业4.0时代产品和服务从以技术为基础到以人为本的过度能否成功在很大程度上取决于企业的创新程度。鉴于通过智能组件和信息物理系统的使用所创造的价值，创新型以人为本的产品具有高度跨等学科和复杂的本质。 自动化理想的任务分配不该在事前就决定好，而是在任何时候根据既定的分配策略基于当时的需求重新决定。这种动态性可以借助一种新的人机关系视角来实现，即人机团队（MMT）。 p工业4.0的核心主题及发展战略分析机器的优势相应分配任务分析人的优势人在发现、感知、评估、归纳、即兴发挥和长时间储

36、存和回忆信息等许多方面表现得更好。机器在速度、力量、重复劳动、复杂的计算/演绎、多任务处理和短时储存和检索信息等方面更有优势。自动化理念动态的任务分配机器或人都可以发起任务的移交人有机会选择接受某些任务操作系统中自动化被划分为完全手动到完全自动的不同程度，其中某些任务由人来完成，而另一些则由机器代劳。自动化等级划分明确规定，人和机器可以互换控制权。于是除了基本任务分工意外，任务转移的设计也受到人们的重视。整体系统指是任何机器和人共同完成一系列任务，以实现共同的目标。子任务则根据不同情况的要求被动态地分配给人和机器。人机团队的实现需要一种新的方法来开发自动化系统。开发的重点并不仅仅是机器，而是整

37、个系统。也就意味这必须首先考虑整体系统应当完成什么样的任务。对系统内的每一个参与者动态分配任务的策略必须系统地从工作量和安全的角度进行研究和定义，而对人机间的沟通必须从充足的分散的环境意识的角度进行分析和定义。 p工业4.0的核心主题及发展战略构成构成决定人机团队的任务，必要成员的数量和类型以及必要资源的数量和类型合作合作决定哪个成员与哪个成员一同完成任务，以及哪个成员在必要的情况下应当从哪里成员那里接手任务互动互动决定了哪些成员一起通过何种模式就哪些信息进行沟通界面界面决定了人与机器间、人与人之间以及机器与机器间交互界面的具体形式这四个开发对象又可被分为需求定义、说明、执行和评估几个经典的开

38、发阶段。每个阶段必须反复执行，因为每次重复都能使开发独享交得更加具体，因此，这是一个螺旋形的过程模型。在人机团队开发的过程模型的框架下，不同类型的模型都可以被使用。其中对任务、工作范围、人类信息处理能力以及机器功能的建模在许多研究中都得了验证。 p工业4.0的核心主题及发展战略任务工作范围人机器抽象层级作为工作范围的智力模型考虑人类信息处理能力的信息呈现支持以能力为基础的处理支持以规则为基础的行为支持以知识为基础的行为12345生态界面设计是将工作范围进行模型化的一种方法，建立于操作员是流程的智力模型这一设想之上。操作员通过分析大量记录得出，智力模型的结构往往包含若干抽象层面。上部抽象推导出普遍性功能联系，下部抽象通过物理原件导出具体实施办法。借助生态界面设计可以将如此层级化的智力模型明确构造出来，并以图表的形式将其呈现。抽象层级引导和说明人机交换设备的构想 随着工业4.0而来的技术创新必将对未来的工作世界产生巨大的影响。一是，工业机器人广泛应用大大生产制造业自动化的发展；二是