众创式设计通过互联网将设计任务分配给大众群体，实现了大规模的协同创新■■。远程协作技术和平台使得群体智慧得以大规模组合，加速了创新。例如，基于大数据分析的众创平台可以快速响应用户需求，实现个性化产品设计和制造。

　　人机协作的增材制造与工业5◆◆.0的理念高度契合，其研究目的就是不断走向以人为本的制造过程★◆★，通过找到机器与人高效协同工作的契合点，充分发挥机器和人的能力和优势，从而满足人的个性化需求。人与增材制造机器的协同既依赖于机器智能的感知、计算和认知，也依赖于人的直觉和创造力★◆★■◆。技术的进步并没有把人和社会面对的问题隔离开，反而使得人能更好的理解世界、认识问题并有机会解决这些问题。面向工业5.0的人机协作增材制造是一个涉及多学科、多领域的交叉知识领域，各领域知识、技术相互融合。为了更好的实现研究目标，开发满足用户需求的产品★★◆■，探索新兴的创新经济模式，构建更和谐的社会生态，需要从系统科学的角度认识和理解这一新兴领域，解决领域内高度耦合的复杂问题 。

　　智能材料在增材制造中的应用提高了产品的性能和交互反馈。智能材料的设计与使用需要考虑材料-结构-工艺的一体化设计、反馈的多维化及数字化设计软件的开发 ■◆。

　　人机协作增材制造与复杂社会技术系统的融合，为社会生态和自然生态创造新的价值。例如★■，“增材制造+教育◆■■”为不富裕地区提供教学模型■■，◆◆★◆■★“增材制造+医疗★★■★◆◆”提供个性化医疗辅具与植入物，■◆★“增材制造+节能减排”减少生产制造过程的环境影响。

　　增材制造的数字化和敏捷性与大数据分析的结合，为分布式制造提供了基础。在分布式制造模式中■◆■★，增材制造公司通过分布在不同地理位置的制造设施，满足用户的个性化需求。分布式制造模式减少了库存，实现了小批量生产复杂产品，提升了制造的韧性。例如，美国Pebble公司的众包化智能手表和瑞典Facit公司的定制家居都是分布式制造的成功案例。

　　以人为本是工业5◆★.0的核心价值，是价值驱动而非技术驱动。增材制造的角色正逐步从单一的制造技术演进为能更好地服务于个人和社会的工具◆◆◆★◆。同时，面向人机协作增材制造的发展也将可持续性和韧性作为重要考量■◆◆。本文探索了面向工业5.0的人机协作增材制造的概念框架和典型应用场景■★■，但是该框架的应用还存在一些问题和挑战★■◆，例如人与机器的深度协作◆■■★、数据驱动的陷阱以及可持续制造和制造韧性。

　　增材制造的数字化和造约束特性赋予了产品开发较高的设计自由度■★◆，有助于为用户提供个性化的产品服务和体验◆■■◆，特别是在消费品领域★■◆■。人与机器协同创造展现了显著的主动性★■★◆。例如，人工智能技术可以处理非结构化数据并将其转化为设计知识，提升设计师的想象力和用户的参与度。

　　王柏村◆■， 浙江大学研究员、博士生导师，浙江大学机械工程学院院长助理★★■、工业工程研究所副所长◆■。主要从事智能制造领域的教学与科研工作，是国际上较早开展人本智造相关研究的学者之一■★◆。主持或参与中央办公厅、中国工程院、工信部◆★、国家自然科学基金、省自然科学基金、中国博士后科学基金等项目/课题10余项 。

　　工业 5.0 是一种以价值驱动的新兴制造模式■◆■■,其中人本智造是核心理念之一。然而,目前人本智造研究主要聚焦于系统层级,针对增材制造等特定工艺应用的研究仍然较少,因此亟需明晰相关科学问题与关键挑战 。综述了 基于人-信息-物理系统的理论体系,提出了面向工业 5.0 的人机协作增材制造参考框架,建立产品-经济-生态三层次模型,并结合增材制造技术的内在特点和功能演进阐释了人机协作增材制造的基本概念■★。围绕产品开发流程,讨论了关键使能技术,包括万物互联★■◆◆★■、人工智能、数字孪生、扩展现实、智能材料等。最后★★◆,探讨了人机协作增材制造在产品层■◆◆★★★、经济层、生态层中的典型应用,包括个性化产品设计、交互式制造★★◆◆★■、面向工艺链的人机协作、众创式设计、分布式制造和节能减排等。该框架旨在研究人机协作增材制造,通过发展人-信息-物理系统理论,首次系统地阐述了其核心概念、关键技术和典型场景,以推动增材制造向人机协作的工业 5◆★★■★■.0 范式转变,更好地满足用户个性化需求 ◆◆◆■。并作为

　　人工智能（AI）在材料选择与设计优化中发挥关键作用。AI能够快速选择满足设计力学性能的材料，并辅助设计者了解材料属性及其在打印过程中的相互作用。AI的快速决策和预测能力有助于避免机器故障，提高生产效率。然而，人工智能在高安全性要求的人机协作增材制造应用场景中面临解释性低的问题 ■◆。

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　　工业5.0旨在将人类福祉置于工业制造系统的中心，致力于实现超越就业和增长的社会目标◆◆★，为全人类的可持续发展和繁荣提供强有力的支撑◆★★★■◆，吹响了全球新一轮产业变革的号角。与工业4.0主要由技术驱动的理念不同，工业5◆◆★■◆■.0更加强调价值驱动★■★★★，并包含以人为本、可持续性、韧性三个核心概念。其中◆■★★，以人为本的制造强调制造的最终目标是促进人类福祉◆★★◆■■，制造价值链中不同参与者的价值都应该被重视。针对特定制造工艺★◆■、技术和机器的人本智造相关研究正逐步涌现，但总体上较少◆★■★★◆，尚处于起步阶段◆★。在工业4.0向工业5.0演化的过程中，深入分析以人为本(Human-centricity)在具体制造工艺层面的理论体系◆★■★★、使能技术和具体场景会显著增强学术界和工业界对于人本智造这一新兴领域在工业5■■◆◆★.0背景下的理解，并助推人本智造在细分领域的应用实践 ◆★◆。

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　　JME学院是由《机械工程学报》编辑部2018年创建，以关注、陪伴青年学者成长为宗旨◆◆◆◆，努力探索学术传播服务新模式。首任院长是中国机械工程学会监事会监事长★■■◆、《机械工程学报》中英文两刊主编宋天虎。

　　其他使能技术如云计算、边缘计算和区块链等也在推动人机协作增材制造的发展。云计算和边缘计算支持快速预测和决策，而区块链技术提升了供应链的追踪和响应能力 。

　　增材制造技术具有灵活、敏捷、数字化的特点，人机协作呈现出多元化、并行化、动态化等新特点★★■。例如，设计师与机器共同探索高维设计空间★◆★◆，实时反馈机制下的人机交互等。

　　蒋周明矩■■， 南方科技大学系统设计与智能制造学院工学硕士★◆■。主要研究方向包括：数据驱动的产品设计方法◆★★，创成式设计，大规模定制化★◆。于2023年毕业于智能制造与机器人专业获工学硕士学位。即将于2023年9月继续攻读博士学位，研究领域包括■★◆■◆：面向扩展现实的人机交互，交互设计 。

　　数字孪生技术通过将物理空间与数字空间实时映射融合，实现了多物理、多尺度属性的集成■■★■★。它支持产品的生产制造、检测维护及创新设计，能够不断改进虚拟设计模型并反馈到物理产品中。数字孪生技术在多物理场仿真、全过程模拟及数据流动方面面临挑战 。

　　扩展现实（XR）技术，包括虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR），为人机协作增材制造提供了多维度的交互方式。XR技术通过虚拟渲染对象■■★■★，提供即时反馈的交互体验■★★★■，使得用户能够实时预览和调整设计 。

　　万物互联技术使得各类设备和系统之间实现无缝连接和数据交换★■◆■★，支持实时监控和管理。通过集成传感器技术，可以实时感知和控制打印过程■★◆★★◆，确保最终产品的质量和性能 ■★。

　　在人机共创的交互式设计制造过程中，增材制造技术通过虚拟和现实的结合，增强了设计和制造的互动性。扩展现实技术（XR）提供了多维度的交互方式，使用户能够实时预览和调整设计■◆★■★■。例如■■，英国Gravity Sketch公司将虚拟现实与3D打印结合■■◆★◆，用于产品概念设计★◆■。

　　有一种合作叫做真诚，有一种发展可以无限，有一种伙伴可以互利共赢◆★■■，愿我们合作起来流连忘返◆◆◆，发展起来前景可观★◆★。关于论文推荐◆■★◆、团队介绍、图书出版、学术直播、招聘信息■◆■◆、会议推广等，请与我们联系◆■★。

　　面向工业5★■.0的人机协作增材制造是指在增材制造背景下★■，通过人机协作发挥人和机器的优势★★，实现同步提升，满足用户需求★■◆★◆■，促进可持续发展。基于产品层、经济层、生态层构建了三层次模型■■，分别研究不同层次的人机协作类型和特点。

　　增材制造服务创造了新的生产消费模式，如众创式设计、分布式制造和定制化消费。这些模式涵盖了设计、生产◆◆◆★■■、消费端的人机协作★★◆★■，特点包括时空分离、系统交叉等■■◆■◆。例如，众创式设计通过互联网将设计任务转交给大众群体，分布式制造通过地理分散的增材制造设施网络进行生产。

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　　那个连登14次春晚的歌坛巨星，如今家产被拍卖现身养老院◆★◆■，中间到底发生了什么?

　　熊异， 南方科技大学系统设计与智能制造学院副研究员■◆■，博士生导师，深圳市海外高层次人才★◆■, 珠江人才计划创新创业团队核心成员★■◆。主要研究方向包括■★■◆：智能化设计与制造◆◆■、复合材料增材制造、面向增材制造的设计★■◆、智能材料与结构。主持科技部重点研发计划项目课题、国家自然科学基金青年项目■★★■■◆、广东省自然科学基金面上项目、广东省普通高校重点领域专项（高端装备制造）■■★■◆、深圳市科创委面上项目等多项 ◆■。

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　　在增材制造技术的演进过程中，人和机器这两个主体的含义不断丰富和变化，二者之间的相互关系也随之变化。随着技术的发展和人机关系的变化，面向工业5.0的人机协作增材制造面临新的挑战★★◆★◆。一方面，由于增材制造在产品开发流程中作用的变化和应用场景的多元化◆★◆■■★，其中复杂的人机关系需要更为深入的理论研究。另一方面★★◆◆★■，由于增材制造技术具有数字化★★、逐层添加等特点，不能直接迁移套用其他制造技术中的人机交互规律和方法，而需要在充分理解上述特点的基础上进一步发展其面向工业5.0的使能技术 。

　　在增材制造工艺链中，人机协作可以提升制造过程的灵活性和效率。智能材料在增材制造中的应用提高了产品的性能和交互反馈★★。功能梯度材料的设计和多维化反馈机制，为用户提供了更加直观和多样的交互体验。

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　　增材制造通过优化制造过程和材料使用，减少了能源消耗和环境污染★◆◆★。绿色制造技术和可循环材料的开发是实现可持续发展的重要手段。例如，增材制造技术的应用可以减少材料浪费和生产过程中的碳排放。