为深入贯彻落实党中央、国务院关于“加快发展新一代智能制造”的决策部署，积极响应人工智能与制造业深度融合带来的生产力革命与生产关系变革，国家智能制造专家委员会秘书处特组织开展“加快发展新一代智能制造”专题学习研讨，聚焦新一代智能制造的概念内涵、体系架构、实施路径、应用场景及经验模式等核心议题，积极形成专家观点或文章，共同为推动我国智能制造高质量发展贡献智慧。

作者

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杨漾 国家智能制造专家委员会委员，湖南中南智能装备有限公司董事长

摘  要

全球制造业正从数字化、网络化向智能化、人本化、可持续化深度演进，新一代智能制造已成为各国重塑制造业竞争优势的核心战略。当前全球制造业加速向智能化、绿色化升级，发展新一代智能制造是党中央、习近平总书记关于发展新质生产力、推进新型工业化的重要部署。人-信息-物理系统（HCPS）是新一代智能制造的核心架构，已成为国内外专家共识。本文结合国家战略要求，阐释 HCPS 内涵与价值，并以中南智能为例，分析其科研创新与产业化实践，论证 HCPS 对推动我国制造业高端化、智能化、绿色化转型的重要作用，为智能制造高质量发展提供实践参考。

关键词：新一代智能制造；HCPS；人机共融；工业 5.0；中南智能

一、引言：全球共识 ——HCPS 成为新一代智能制造的共同选择

近年来，中外专家逐渐形成明确判断和共识：智能制造的终极形态必然是以人为中心的 HCPS 体系，而非单纯的自动化或机器替代。美国爱荷华大学 Andrew Kusiak 教授（《Journal of Intelligent Manufacturing》主编）在系列文章中强调：工业 AI 与数字孪生的终极价值，是构建人-机-数据共生的 HCPS 闭环，将人的认知能力融入系统决策，而非简单替代人类。德国工程院院士、工业 4.0 核心提出者之一皮特・萨赫逊进一步指出：工业 4.0 是 CPS（信息物理系统）的普及应用，工业 5.0 则是 HCPS 的全面落地 —— 回归人本、增强人类、人机协同，实现技术与社会价值的统一。加拿大工程院院士沈卫明补充：未来制造竞争的核心不是设备自动化程度，而是 HCPS 驱动的认知协同与知识共创能力，这是突破传统制造瓶颈的关键。

在中国，国家智能制造专家委员会主任苏波明确指出：中国新一代智能制造走 “数字化、网络化、智能化并行推进” 路径，核心抓手就是 HCPS，目标是构建自主可控、人机共融、安全高效的现代制造体系。周济院士团队在《Engineering》发表的研究中系统论证：HCPS 是对传统 CPS 的人本化升级，通过将人纳入系统闭环，破解 “机器换人” 的社会困境，释放新质生产力。李伯虎院士则强调：新一代智能制造是 “新互联网 + 大数据 + 人工智能 +” 驱动的人 / 机 / 物 / 环境 / 信息新型智能互联系统，HCPS 是其本质架构。

在此全球共识下，中南智能作为湖南省综合性智能制造平台、国家“两化融合”示范企业，深耕工业机器人、工业互联网、高端激光装备三大核心领域，以 HCPS 理念贯穿科研创新与产业化落地全链条，形成具有行业标杆意义的中国实践。

二、HCPS 的核心内涵与演进逻辑：从 CPS 到 HCPS 的人本化革命

（1）国际专家共识：HCPS 的三元架构与核心特征

Andrew Kusiak 教授在 “新一代智能制造专家谈” 中系统定义 HCPS：由人（Human）、信息系统（Cyber）、物理系统（Physical）构成的三元闭环智能系统，核心是 “人在回路、认知增强、虚实融合、自主协同”。其三大核心要素功能清晰、深度耦合：

物理系统（P）：由智能装备、生产线、工厂、物流设备等组成，负责制造过程的物质流与能量流执行，是系统的物理基础；信息系统（C）：由工业软件、工业互联网、AI 大模型、数字孪生、大数据平台等构成，负责数据采集、传输、处理、分析与智能决策，是系统的 “大脑”；人（H）：作为系统的主宰、认知核心与最终决策主体，负责创新设计、复杂场景决策、异常工况处理、工艺知识传承与系统优化，是系统的价值核心。

与德国工业 4.0 的 CPS 相比，HCPS 的革命性突破在于将人从 “被动操作者” 升级为 “主动认知决策者”，从 “自动化孤岛” 走向 “人机共融生态”。欧盟工业 5.0 战略进一步强化这一理念，明确提出 “以人为本、可持续、高韧性” 的发展目标，与 HCPS 的核心内涵高度契合。

（2）国家战略定位：HCPS 契合新一代智能制造四大核心要求

国家《“十四五” 智能制造发展规划》明确新一代智能制造四大战略目标：自主可控、柔性高效、绿色低碳、人本安全，HCPS 完全契合这一战略导向。

1. 支撑自主可控战略：HCPS 强调构建自主可控的工业软件体系、智能装备核心部件与工业互联网平台，突破国外技术垄断，解决 “卡脖子” 问题（苏波，2026）；

   
   

2.推动柔性高效升级：依托数字孪生与动态重构技术，HCPS 实现生产线快速调整、资源优化配置，适配多品种、小批量、定制化生产需求（王耀南院士，2026）；

3.赋能绿色低碳转型：通过人机协同的能耗优化、智能排产与资源循环利用，HCPS 可降低制造过程能耗 15% 以上、减少污染物排放，助力制造业绿色发展；

4.保障人本安全发展：将人类从重复、高危、高强度劳动中解放，聚焦创新、决策等高价值环节，实现 “机器干危险活、人做创造性事” 的人本化目标（王柏村，浙大，2026）。

（3）HCPS的成熟度演化模型：从自动化到认知共生的五级跃迁

1. 模型构建逻辑 (Methodology)

   
   

基于能力成熟度模型（CMM）与工业5.0的人本理念，本文提出HCPS五级螺旋演进模型。该模型不再单一衡量设备自动化率，而是基于能力成熟度模型（CMM）与工业5.0人本理念从技术融合度（Technology）、人机协同度（Human-Machine Synergy）、系统自治度（Autonomy）三个维度，界定制造企业智能化转型的阶段特征。

2.HCPS五级成熟度模型 (The 5-Level HCPS Maturity Model)

三、中南智能基于 HCPS 的科研创新与产业化实践

中南智能成立于 2017 年，是湖南省综合性智能制造平台，旗下拥有长泰机器人等核心子公司，深耕具身机器人、工业互联网、高端激光装备领域，依托湘江实验室、拥有省级企业技术中心等 10 个创新平台，专利总量超300项，牵头承担多项国家智能制造重大专项，是*科改示范企业、中国机器人产业联盟副理事长单位。公司以 HCPS 理念为核心引领，构建 “科研攻关 - 平台搭建 - 场景落地 - 产业赋能” 的全链条 HCPS 实施体系，形成显著竞争优势。

（一）科研创新：攻克 HCPS 核心技术，构建人机认知协同体系

对标国际专家强调的 “工业 AI + 数字孪生 + 知识图谱” 三大核心技术（Kusiak，2025），中南智能聚焦 HCPS “人机认知协同” 核心瓶颈，牵头国家重点研发计划 “智能机器人” 专项，突破三大关键技术：

1. 具身智能焊接系统：融合生成式 AI、工业机理模型与多模态感知技术，赋予机器人自主感知、决策、执行能力，实现 0.1 毫米级焊接精度，替代传统人工经验焊接，解决行业标准化难、一致性差的痛点，达国际领先水平；

   
   

2.工业互联网 HCPS 平台：自主研发工业互联网平台，开发 2000 余款工业 APP，打通设备、生产线、工厂、供应链全链路数据，实现 “人 - 设备 - 系统” 实时互联与协同控制；融合数字孪生技术，构建物理工厂的虚拟映射，支持远程监控、虚拟调试、智能决策与预测性维护；

3.工业知识图谱构建：围绕装备制造的工艺知识（如汽车焊接、铸造清理、激光加工等），构建可复用的工业知识库，实现 “经验数字化、数字智能化、智能自主化”，为 HCPS 认知决策提供知识支撑。

（二）产业化落地：HCPS 赋能三大核心产业，成效显著

中南智能将 HCPS 理念深度融入智能机器人、高端激光装备、工业互联网三大核心业务，实现规模化落地与价值创造：

智能机器人：绿色铸造清理打磨系统市场占有率全国第一，通过 HCPS 人机协同，机器人可自主适配复杂工况（如高温、粉尘、强振动环境），生产效率提升 30%、不良率降低 50%、人力成本降低 25%；高端激光装备：突破三轴激光扫描振镜、高精度激光控制软件等核心部件，打破国外垄断；基于 HCPS 实现激光加工的高精度、柔性化控制，产品应用于航空航天 “大国重器” 智能制造产线，助力高端装备自主可控工业互联网服务：为能源、建材、装备制造等行业企业提供 HCPS 数字化解决方案，帮助企业生产效率提升 30%、能耗降低 15%、设备故障率降低 40%、人力成本降低 20%，推动传统产业智能化转型。

基于上述HCPS成熟度模型，中南智能的实践主要集中在L3（人机协同）向L4（认知增强）的跃迁阶段，具体表现为：

在工业机器人领域（L3级）：通过具身智能焊接系统，实现了“机器执行+人工监造”的协同模式。人将焊接经验转化为算法（知识图谱），机器人执行高精度作业，将人从高危环境中解放，验证了L3层级“人在回路”的有效性；在工业软件平台领域（L4级）：自主研发的工业互联网HCPS平台，通过2000余款工业APP沉淀数据，已具备初步的自优化能力（如能耗自适应调节），标志着系统开始向认知增强阶段过渡。实证数据佐证：对比L1级传统工厂，中南智能所服务和赋能的企业在L3-L4阶段实现了生产效率提升30%（技术维度）、人力成本降低25%（人机协同维度），验证了该成熟度模型在工业场景中的指导意义。

（三）实践价值：验证 HCPS 中国路径，形成行业标杆

中南智能 HCPS 实践印证了国际专家共识：HCPS 不是技术堆砌，而是人机协同的系统重构，核心是释放人的创造力与机器的生产力（皮特・萨赫逊，2025）。公司近年科研和产业化成果显著，获评*科改企业、湖南省智能制造标杆企业，产品出口中东、欧洲等地区，为中国制造业提供了可复制、可推广的 HCPS 实施范式，彰显了 HCPS 在产业化落地中的核心价值。

四、HCPS 在新一代智能制造中的全球战略意义

（一）技术层面：突破 CPS 瓶颈，引领人机共融新范式

国际专家一致认为：CPS 解决了 “机器自动化” 问题，HCPS 解决了 “人机智能化” 问题，是智能制造技术的代际跨越（沈卫明，2025）。HCPS 整合 AI、数字孪生、工业软件、智能传感器等前沿技术，形成完整的技术体系，破解我国工业软件短板、核心部件受制于人等关键瓶颈，支撑自主可控战略落地。同时，HCPS 推动技术从 “单点应用” 向 “系统集成” 跨越，实现研发、生产、服务全流程智能化，为新一代智能制造提供坚实技术底座。

（二）产业层面：重塑全球竞争格局，实现换道超车

德国工业 4.0、美国工业互联网、中国新一代智能制造、欧盟工业5.0，竞争焦点已从设备自动化转向 HCPS 驱动的系统能力竞争（Kusiak，2025）。传统制造业依赖低成本劳动力与规模化生产，而 HCPS 驱动的智能制造依托 “人机协同” 提升生产效率、产品质量与创新能力，推动产业从 “劳动密集型” 向 “技术密集型” 转型。中南智能等企业的实践表明，HCPS 可助力企业快速响应市场需求、提升产业链供应链韧性、迈向全球价值链中高端，为中国制造业实现换道超车提供核心引擎。

（三）社会层面：释放新质生产力，推动人本化发展

欧盟工业 5.0 战略核心是以人为本、增强人类、人机协同，实现技术进步与社会价值的统一。HCPS 将人类从重复、高危、高强度劳动中解放，聚焦创新设计、复杂决策、工艺优化等高价值环节，优化劳动力结构、提升劳动者素质、促进人的全面发展。同时，HCPS 推动数字经济与实体经济深度融合，催生智能装备、工业软件、数字化服务等新产业新业态，创造高质量就业岗位，为经济高质量发展注入新动能。

（四）国家层面：支撑制造强国战略，提升全球话语权

国家智能制造专家委员会主任苏波强调：发展 HCPS 是中国建设制造强国、抢占新一轮产业革命制高点的必由之路（2026）。HCPS 助力构建自主可控的智能制造产业体系，保障产业链供应链安全；推动制造业高端化、智能化、绿色化转型，助力我国实现 2035 年制造强国目标；提升我国在全球制造业领域的话语权与影响力，为全球制造业发展贡献中国智慧与中国方案。

五、结论与展望

HCPS 是全球新一代智能制造的共同选择，是中国制造业转型升级的核心引擎。未来制造的竞争，本质是 HCPS 体系能力的竞争，核心是人机共融的认知协同能力。本文构建的HCPS五级成熟度模型表明，中国制造业的换道超车不应盲目追求L5级的无人化，而应依据产业基础，重点突破L3级人机协同瓶颈，特别重视将隐性工艺知识显性化并嵌入HCPS知识图谱中，这是中国企业实现换道超车的关键路径。中南智能的实践证明，通过HCPS架构将‘人的知识’数字化、将‘机器的执行’智能化，是实现制造业高端化、智能化、绿色化的有效方法。

中南智能立足 HCPS 理念，在科研创新、平台构建、技术集成与产业化落地中取得显著成效，验证了 HCPS 中国路径的可行性、先进性与可复制性，为行业提供了宝贵实践样本。展望未来，随着工业大模型、数字孪生、智能传感器、具身智能等技术持续突破，HCPS 将向更高水平人机共融、更广范围系统集成、更深层次产业赋能、更强安全可靠方向发展。针对加快 HCPS 落地应用，提出以下建议供参考：

企业层面：以 HCPS 为核心战略，加强产学研用协同创新，突破关键核心技术，拓展多场景应用，构建人机共融的智能制造体系；政策层面：加大对 HCPS 核心技术研发、平台建设、产业化落地的支持力度，完善标准体系，培育 HCPS 产业生态；行业层面：借鉴国际专家共识与国内标杆实践，立足中国国情，构建具有中国特色的 HCPS 发展模式，推动新一代智能制造高质量发展。总之，以 HCPS 为核心引领新一代智能制造，必将为中国制造强国建设注入强劲动力，为全球制造业转型升级贡献中国智慧与中国方案。