实现工业4.0和工业5.0的可持续性和弹性

简介

个性化使客户通过难忘的体验感到更有价值。个人对负担得起的个性化产品的需求正在增加，以满足他们的期望。一些公司已经采用大规模个性化作为满足个人需求和支持环境里程碑的竞争优势(Boër等，2018)．在工业4.0下，许多颠覆性技术正迅速发展(郑等，2018)，同时在价值生命周期中经常用技术取代人类;因此，在工业5.0下出现了方向修改。

工业5.0是基于这样的观察或假设:工业4.0较少关注社会公平和可持续性的原始原则，而是更多地关注数字化和提高生产效率和灵活性的使能技术(Xu等，2021)．然而，大规模个性化和先进制造的世界正在经历向以人为本的方法的快速转变，通过积极地让客户参与共同创造过程(郑等，2019)．与技术和机器一起使用劳动力使大规模个性化更加可行，激励人们为更有价值的产品而工作。

在不减少劳动力的情况下提高生产率的强烈动机给全球带来了挑战(下巴2021)．工业4.0实现了数字化转型和价值创造过程，但也可能在未来给社会带来一些挑战，比如大规模失业。此外，最近的大流行引发了新的担忧，导致在新工业革命下向大规模个性化转变(Sarfraz等人，2021年)，这可以被视为大流行后的复苏。本研究概述了工业4.0和工业5.0的主要特征和优势，在工业4.0和工业5.0中，人类、技术和机器作为合作者而不是竞争对手工作。

社会正在改变生活环境(Vrchota等人，2020年)，并经历数字和绿色经济的转型，这对支持可持续发展是互补的。虽然工业4.0技术带来了巨大的价值，但它们也可能导致不断演变的全球挑战。例如，区块链是一项革命性的技术，通过加强供应链和减少整个价值链的碳足迹，为循环经济做出贡献(Upadhyay等人，2021年)．与此同时，由于在全球范围内采矿，区块链支持的货币增加了碳足迹。在工业4.0出现十年后，大量致力于工业5.0的研究发表，声称将从工业股东转向社会利益相关者(Breque, De Nul和Petrides 2021)．

两次工业革命的并存，主要是由于技术发展和全球可持续发展的需求。前者在工业4.0下得到认可，后者被称为工业5.0。然而，关于呼吁新工业革命的争论超出了本文的范围，因为本研究试图发现工业4.0的能力和工业5.0实现高水平可持续性的雄心通过大规模个性化，这是两次工业革命的共同目标。本研究提出了基于工业4.0概念的大规模个性化的大纲。研究结果有助于工业4.0的能力和工业5.0的发展，以实现可持续发展的战略目标。

本文的其余部分组织如下。工业革命:生命周期和价值主张提供了工业革命的回顾。工业4.0下的技术驱动的大规模个性化工业4.0:技术驱动的大规模个性化部分，其次是工业5.0下以人为中心的大规模个性化工业5.0:以人为中心的大规模个性化部分．提出的大规模个性化服务(MPaaS)模型描述在大规模个性化——工业4.0和工业5.0下的可持续商业模式．工业4.0及工业5.0下的挑战提供对重大挑战的回顾。最后,工业4.0及工业5.0的结论及未来工作总结并指出了今后的工作方向。

工业革命:生命周期和价值主张

“革命”一词指的是一种根本的和相对突然的变化，它源自拉丁语“revoluti”，意思是“转折”。革命在方法、持续时间、原因和原则方面有很大的不同，但它们往往会导致重大变化，以应对既定制度中的挑战。早期的革命研究主要分析欧洲历史上的事件。同样，第一次工业革命在英国转向了新的制造工艺，这是历史上一个重要的转折点。德国政府在欧洲中心地区引入工业4.0并不奇怪。

学者们争论新的工业革命，而工业4.0是十年前创造的，由于不断的发展还不够成熟。工业4.0仍处于扩张的早期阶段，其技术发展还有很多年的时间。然而，随着新工业革命的传统几十年周期的出现，工业5.0已经在欧洲的引领下向前发展，为可持续发展铺平了道路。

图1第一次工业革命是伴随着蒸汽驱动机械的出现而出现的机械化时代，这一时代持续了一个多世纪。第二部介绍了通过电力进行大规模生产的概念。从第二次工业革命到第三次工业革命用了近一个世纪的时间。第三次是电子和计算机技术的进步，标志着工业3.0——自动化时代的开始。不到40年后，第四次分裂出现了工业4.0，被称为以信息物理系统和一些尖端技术为标志的制造业数字化。这是一个智能和认知的机器时代，人类的空间很小，这引起了人们对工业4.0之后社会演变的极大关注。变革的速度比人类历史上任何时候都要快。

产业发展从根本上关系到社会经济发展。工业4.0刚刚过去十年，世界就面临着新的全球性挑战，正在寻求另一场工业革命。下一次革命工业5.0即将来临，它将使人类的创造力和日益强大和精确的机器之间的合作重新回归，这表明人类正在卷土重来。如今，技术越来越融合，但如果工业5.0变成工业4.0的延伸，那么迭代当前由技术驱动的工业革命可能不会产生预期的影响。虽然过去的工业革命带来了重大的技术变革，但工业5.0将是第一次具有长期影响和较少技术驱动方法的工业革命。

在工业4.0时代，世界发生了巨大的变化。在过去的十年里，先进的技术被行业引入并在全球范围内采用。在开发和实施工业4.0技术方面已经付出了相当大的努力。然而，欧盟委员会宣布了工业5.0，以应对全球挑战，并满足一个更加以人为本、可持续发展和有弹性的行业。由于各种力量正在以惊人的速度改变世界，本研究调查了从技术驱动到价值驱动的战略转变。此外，还提出了向工业5.0过渡的概念模型和框架。

根据定义，工业革命的真正价值在于人。图2展示了工业4.0和工业5.0如何通过技术和人类之间的协作创造可扩展的独特性。网络空间使数字世界和物理世界的融合更加可行。工业4.0技术实现了可扩展的独特性，工业5.0将技术和人类融合在一起，以实现更高水平的可持续性。工业4.0为大规模个性化提供了使能技术，而工业5.0则要求通过人类、机器和数字技术之间的进一步合作来实现大规模个性化，以实现弹性和可持续性。

工业4.0:技术驱动的大规模个性化

工业4.0是进入制造业的完全数字化和连接的生产模式，导致智能工厂。工业4.0通常与第四次工业革命、工业物联网、网络物理系统、智能工厂、智能制造、先进制造和符合RAMI 4.0的产品互换使用。无论条款如何，公司都有机会从支持工业4.0的产品中受益，在数字时代提供负担得起的和可扩展的个性化服务。然而，个性化是否以及何时会成为产品的最低特征，还是未知的。

在过去，个性化并不是一个大问题，因为大多数制造商都是在亨利·福特的哲学下运作的。你可以有任何颜色，只要是黑色的“然而，这需要时间，因为个性化的独特价值主张描述了企业如何提供更量身定制的客户体验来满足个人需求。虽然数字媒体的大规模个性化是显而易见的，但制造业在满足个人需求方面面临着挑战。然而，工业4.0使智能机器和增强人类能够创造认知和物理上的改进，以缩小物理世界和数字世界之间的差距(Kosch等人，2022年)．

工业4.0是一项倡议，旨在通过实现包括制造业在内的行业的数字化转型，使德国制造业更具竞争力。工业4.0可以与第四次工业革命互换使用，代表了在信息和通信技术的帮助下，连接机器和流程的智能联网。工业4.0是在制造技术中提供自动化和数据交换的行业的数字化转型，包括网络物理系统、物联网、云制造、智能制造和智能制造，以进一步创造价值(钟等。2017)．因此，制造业的技术进步从未如此巨大的需求。此外，人们对应对全球挑战的期望也从未如此之高。

行业的挑战并不局限于单一的功能、地理位置或商业模式。从历史上看，它们与客户偏好、可承受性和更短的交货时间有关。个别工业4.0技术被视为许多痛点的解决方案。表1列出了一些做出重大贡献的行业技术，如物联网、增强现实和数字双胞胎。然而，工业4.0最突出的价值来自于当这些技术和能力在价值链和产品生命周期中进行集成和协调时所实现的改进。

被破坏的大众个性化范式的感知价值

世界正在见证一种趋势，即企业不再强迫产品进入市场。相反，他们关注的是个人的需求。这一趋势在投资创新的公司中很明显。个性化不仅仅是公司脱颖而出的一种销售和营销方法;它允许持续和长期的关系，导致忠诚度和更持久的产品。当公司提供个性化服务时，大多数客户都很高兴2018年Epsilon数字化转型团队)．然而，对于将大规模个性化从营销信息、电子邮件和网站内容转向具有独特体验的持久个性化产品的需求很高。个性化是现代用户体验中不可避免的一部分。

以客户为中心和以客户为中心是不一样的。同样，人类、客户、消费者和用户是不同的，理解这些差异有助于开发更好的大规模个性化策略。例如，消费者是一个比用户更广泛的概念，因为它指的是使用同一产品的所有成员，尽管只有一个家庭成员购买了该产品。此外，以客户为中心意味着关注客户，而以客户为中心意味着考虑客户，但过程、目标和结果是相同的。以人为本的方法具有显著的优势，包括更高的客户满意度、透明度、可持续性、生产力、持久的产品和客户生命周期价值。

数据是大规模个性化范式的命脉，以人为中心的协作方法为高水平的可持续性提供了构建模块。大规模个性化已经被证明很难在规模上实现盈利和可承受性，因为个性化的实现会提高生产成本和复杂性。工业4.0技术的快速发展提高了制造效率、灵活性、敏捷性和生产力，以应对制造商转向大规模个性化所带来的挑战。因此，制造目标已经从制造商主导转变为客户主导，以人为本的设计和生产过程，以满足个人的满意度。

即将到来的大规模个性化范式是一种数据驱动的方法，它将大规模生产范式的低成本优势与个人需求结合起来。数据、信息、知识、智慧(DIKW)层次模型最初被提出并解释了工业4.0的垂直整合，这是一个不错的想法。DIKW试图回答人类在生活中失去的生命，在知识中失去的智慧，在信息中失去的知识。由于金字塔层次结构，DIKW模型引起了人们的关注。在每个级别应用细粒度过滤器得到的知识可能会误导个性化生产生命周期。

工业4.0:技术支持的大规模个性化

从大规模生产到大规模个性化的转变涉及到生产力和可持续性，而从历史上看，一些挑战与客户偏好、负担能力和交付时间有关。工业4.0解决了许多痛点，因为技术进步并不局限于一刀切的产品。图3节目和表1列出了工业4.0使能技术，包括增材制造(AM)、增强现实(AR)、大数据、区块链、云计算、机器人技术、数字双胞胎和物联网(IoT)，这些技术对工业4.0下的大规模个性化做出了重大贡献。然而，工业4.0最突出的价值来自于当这些技术在价值链上协调时，为更高的产量实现可扩展的独特性的先进能力。

承认大规模个性化范式需要在识别个人需求、独特产品设计、按需产品开发、智能合约、电子供应链和面向服务的业务战略方面进行创新。虽然模块化增加了产品种类，提高了大规模生产的效率，但大规模定制也有一些局限性:1)客户不会全心全意地参与设计阶段。2)设计师预先确定潜在的组合。3)大规模定制的概念并不需要满足个人需求。工业4.0可以在充足的生产时间内实现可扩展和负担得起的个性化。

可扩展的个性化比以往任何时候都更加可行，但还没有得到充分的开发。然而，由于依赖关系、数据隐私、复杂性和制造资源池，大规模个性化是一个严峻的挑战。大规模个性化即服务(MPaaS)使许多服务能够在更高的客户满意度的情况下继续在经济和社会上运行。MPaaS被提议以合理的成本和时间满足按需需求，尽管由于面向服务的体系结构和工业4.0使能技术的价值主张(Aheleroff等人，2021年)．

大规模个性化的工业4.0设计原则

工业4.0的原则，包括自治、互操作性、去中心化、分布式、面向服务、扩展、虚拟化、透明、无缝和实时功能，在生产和价值创造过程的数字化转型中发挥着至关重要的作用，并具有实现大规模个性化范式的能力。工业4.0原则支持创造价值和改变体验的创新，因为最终，人是最重要的。工业4.0参考架构模型(RAMI 4.0)已被开发为架构参考模型，涵盖数字价值创造的所有领域，使利益相关者能够理解工业4.0的设计原则，包括自治、自动化、去中心化、集成、互连、透明和面向服务(汉克尔和力士乐2015)．

自治

工业4.0为信息物理系统带来自主权，以灵活应对不确定的个性化需求。自主决策在工业4.0中至关重要(Wilkesmann和Wilkesmann 2018)．相互关联的工业4.0和底层数字技术影响着生态系统的设计，使其朝着全球价值链的集中化和分散化的混合方向发展(施密特等人，2020年)．工业4.0描述了自主生产系统中现象的运动，包括协作机器人。不是所有的决策都可以自动化;因此，人类的选择在协作机器人和劳动力协作中仍然有价值，以满足可扩展和负担得起的个性化。关于自主权的讨论远未结束，尤其是从人和决策的角度来看。然而，在实践中，自治并不总是可以实现的。自主是工业4.0中公认的能力，在工业5.0时代将具有增值应用。

除了自动化

工业4.0下的自动化不仅限于传统的CNC机床，还包括软件定义的工具、设备和机器。利用人工智能、大数据、合作机器人、物联网、云计算和软件来生产个性化医疗产品等按需制造产品，正变得越来越智能，越来越创新。技术的价值优势使设计和制造的变化负担得起、可扩展且更快。先进的自动化自动计算成本效益，具有更高的灵活性和预测能力。自动化的传统形象通常类似于工业4.0垂直集成中的分层层次的DIKW金字塔。然而，物联网和连接系统通过融合的Cobot和云计算将自动化提升到一个新的水平，能够收集、生成和计算大量数据。这些数据提高了效率，减少了供应链在更高速度调度方面的挑战，并为传统自动化之外的大规模个性化生产提供了敏捷设计。

去中心化和分配

去中心化系统是分布式系统的子集。前者意味着每个节点都有自己的决策。后者指的是没有单一的数据共享、处理和决策点。分散式制造已成为弹性、敏捷性和服务化的显著特征，因为该行业的目标是大规模个性化和进一步的可持续发展。由于工业4.0下的分散化，利用全球资源和制造能力变得更加可行。就像向开源软件的转变一样，去中心化允许更多的利益相关者访问能力和资源，以增强灵活性、弹性、效率、自主权和创新，以应对大规模个性化，这可以管理大规模个性化生产的复杂性。

纵向和横向一体化

工业4.0中的两个集成实现了大规模个性化。前者是关于自动化金字塔的集成:从车间的现场和控制级别到生产、运营和企业计划级别。由于物联网平台支持集成和互操作性功能，垂直集成可以实现无缝自动化，在自动化金字塔级别上最少使用几个系统和应用程序。与垂直整合不同，后者涉及到端到端价值链:从供应商、流程、数据流和产品开发和生产中的系统，到物流4.0的分销，最终到客户的个性化产品(温克尔豪斯和格罗斯2020年)．

互连

实现可扩展的个性化需要弥合人和机器之间的差距，这涉及无缝和实时的数据连接。机器等物理资产可以使用智能传感器和物联网等技术与人类进行通信。互操作性是利用连接的数据、连接的资产、连接的人员和通信技术，在垂直和水平集成中实现机器和人之间协作的能力。人的互联网(22)代表了社会个体的映射，以及他们与互联网上智能设备的交互。它侧重于不同的基于互联网的个人信息应用的数据收集和建模。

透明度、虚拟化

透明意味着开放、沟通和负责任，帮助他人意识到所采取的行动。在工业4.0下，透明度和虚拟化可以扩展为信息物理系统在网络空间中创建物理事物的数字表示的能力。为了实现可扩展和可负担得起的个性化，大数据应该将透明度放在上下文中，以利用来自数字、网络和物理环境的最合适的资源和能力。考虑到数据隐私，DIKW模型的透明度对于大规模个性化至关重要。

面向服务的

制造业需要更多地针对个人对增值服务的需求，特别是大规模个性化，而不是关注全球环境和可持续性的现成生产。大多数行业已经采用了即服务经济;然而，将制造业转变为以人为本和不断变化的客户需求寻求新的基于服务的收入模式，这在实践中尚未实现。工业4.0使公司能够采用面向服务的模式，通过使用大数据分析和物联网等先进技术增加智能级别，大规模提供卓越的服务。

工业5.0:以人为中心的大规模个性化

工业5.0正在朝着专注于个人需求的方向发展，这需要人类、机器和先进技术之间更好的交互。工业5.0渴望与自主机器人建立可靠的以人为中心的协作，最好是在同一时间，在同一工作空间，与“自动化”形成对比，后者使用的技术在流程中限制了人工干预。个人想要脱颖而出，通过在中等收入范围内的个性化产品来表达他们独特的需求。这种对大规模个性化的渴望形成了工业5.0背后的心理和文化驱动力，它利用技术将人类更多的价值归还给制造业，这可能导致最新一波工业革命。

对大规模个性化的渴望需要另一个假设，因为有一系列的产品类型，如石膏板锚，可以以最低的成本制造，而且通常没有必要考虑这种个性化产品。此外，大规模个性化趋势引发了一个普遍的担忧，即机器人正在接管职业机会。然而，工业5.0使人们能够实现基本的人类欲望，并鼓励公司部署需要雇用大量劳动力的cobot。协作机器人不会取代工人，而是帮助公司实现独特的价值主张。

图4工业4.0技术极大地提高了生产效率。工业4.0改变了设计、制造、运营和生产系统。零件、机器和人之间的连接和交互将使生产系统更快、更高效，并将大规模定制提升到新的水平(鲁曼等人，2015年)．此外,图2说明了以人为本的工业5.0在引领生产增长到高水平的可持续性方面的作用。因此，工业4.0注重的是“做正确的事”，而工业5.0关注的是“做正确的事”，从而实现可持续发展。

工业5.0的动力，工业4.0的延伸

社会的快速发展和全球化促进了世界的繁荣。然而，由于自动化和数字化的进步，它们在一定程度上加剧了环境污染、区域不平等和过度使用自然资源。在社会面临环境威胁的同时，越来越有前途的技术的出现将加速数字和技术创新。关于现在是否是一场新的工业革命的时候，有一场争论。我们可以回想一下，当工业4.0被创造出来时，有什么新东西可以回答这个令人兴奋的问题。人工神经网络(1943年)、工业机器人(uniate, 1961年)、互联网(阿帕网，1969年)、个人电脑(IBM, 1981年)、“我们”(蒂姆·伯纳斯，1990年)、无线通信(Wi-Fi, 1997年)、物联网(CMU的可口可乐机器，20世纪80年代)和3D打印(立体印刷术，1985年)?人们的反应很明显，在2011年工业4.0引入之前就已经存在好几年了。

工业5.0认识到工业实现联合国可持续发展目标(SDGs)的力量，并成为繁荣的积极提供者，将福祉置于生产过程的中心。这场革命希望改善该行业在社会中的地位(30)。进化只是朝着特定方向缓慢、可靠和持续的变化，适用于许多新兴技术，如工业4.0时代的物联网、增强现实和数字孪生。尖端技术正在发展，应用越来越先进，越来越现实。

摩尔定律指出，微芯片上的晶体管数量每两年翻一番，而计算机的成本却减半。当工业4.0被引入时，也发生了类似的情况。除了3D打印机、数字数据、可负担的传感器和高速云服务等先进技术和功能之外，没有任何新技术出现。现在，世界更加意识到环境、可持续性和人类对增加的浪费、过度使用自然资源以及工业4.0发展下机器生命周期的关注。许多传统机器在工业4.0下改造和改造为智能机器，有助于生产，但在大流行等全球挑战中无法应对所需的可持续性、弹性和劳动力生产率。

工业5.0以人为本，专注于大规模个性化、弹性和可持续性，以拥抱跨学科和广泛的行业，如医疗保健、金融、保险、信息技术和工业4.0主导的制造业。然而，工业5.0进步的真正潜力在于利用人、机器和技术之间的协作。这是智能数控(Smart CNC)、协作机器人(Cobots)等日益强大和精确的机械、物联网(IoT)等先进技术与人类独特的创造潜力之间的合作。

表2强调工业5.0为人类、社会和地球提供了一系列合理的、连贯的、合乎逻辑的价值观。然而，这并不意味着在新兴工业革命下关于价值主张的争论已经结束，因为中小企业可以从更小、更实惠、更易于使用的cobot的出现中受益。此外，相当多的研究声称，采用工业4.0功能可以实现最近在工业5.0下提出的结果。全世界都期待着工业5.0带来的巨大好处，包括但不限于成本效益、绿色革命、创新和个性化。

成本效率

工业5.0可以接管工业4.0开始以来的发展和有效流程。大多数企业使用最少的资源来制定最可持续和最具弹性的财务方向，并获得最高的利润。

绿色革命

与过去的工业革命不同，工业5.0将保护环境作为优先事项，随着新趋势与消费者、大多数政府法规以及联合国等国际组织日益增长的要求相一致，可持续性和弹性也随之出现。

创新与个性化

工业4.0自动化允许劳动力利用机器完成重复的任务。然而，技术创新并不能充分关注将创意转化为现实的战略。工业5.0中的人力资本将利用机器和技术的潜力，并导致大规模的负担得起的个性化。

工业5.0和社会5.0:耦合和内聚

社会5.0或“超级智能社会”是日本以技术为基础，以人为本的社会概念，通过工业4.0出现。“5.0社会”是继狩猎社会(1.0社会)、农业社会(2.0社会)、工业社会(3.0社会)、信息社会(4.0社会)之后，日本内阁于2016年1月通过的未来社会。社会5.0旨在创建以人为本的经济发展社会，并基于五个战略领域应对社会挑战(福山2018；Harayama 2018)．

为了应对全球化和数字化转型浪潮，世界意识到需要改变方向，而不是进一步发展。不同的术语，如社会5.0和工业4.0，是通过关注特定的领域而形成的，如社会、制造、智能城市和连接世界各地的事物。工业5.0还没有很好地建立起来，正在寻找一个参考架构，比如工业4.0的参考建筑模型工业4.0 (RAMI 4.0)和社会5.0的参考架构(S5RA)。然而，它在进一步研究和开发方面具有非凡的潜力，可以在现有基础上提高复原力、可持续性和以人为本。

图5表明社会和工业革命通过尊重环境、社会和经济层面来回应个人的需求和挑战。社会5.0平衡了工业4.0、负责任的经济发展和解决社会问题。然而，生产和消费之间存在差距，包括尽可能长时间地共享、租赁、再利用、修理、翻新和回收现有材料和产品(potoian, Mulej和Nedelko 2021) -打造以可持续发展为重点的新工业革命。工业5.0和社会5.0的概念不是工业4.0或发达版本的替代品。相反，这些概念希望创造一个繁荣的以人为本的社会，以应对全球挑战。

工业4.0正在将传统的自动化转向由尖端技术驱动的数字化。然而，人们认识到，全球化将推动工业需求向高可持续性和弹性发展。因此，下一次工业革命的特征是劳动力重返工厂，以实现大规模个性化。数字化转型对行业产生了重大影响，例如数据隐私问题，同时增加了社会复杂性。因此，社会和经济增长之间的权衡促使工业5.0的创建，作为对工业4.0愿景的反应。

在数字时代，人工智能将通过物联网将大数据转化为智慧，根据DIKW金字塔，帮助人类拥有更充实的生活，同时平衡经济发展与社会问题的解决，创造一个前瞻性的以人为本的社会(福田2020)．数字化是一种手段，但人类必须继续扮演主要角色。大量的数据被分析，结果被反馈给社会5.0下的人类。同样，大数据和其他先进技术被用于更高的可持续性，并反馈给人类。图6显示人类仍然是社会5.0和工业5.0的中心，旨在采用一种专门的以人为本的方法，并由于共同的目标而相互覆盖(福田2020)．社会5.0通过整合网络空间和物理空间的系统来平衡经济和社会挑战，而工业5.0则超越了物理世界的可持续性。这种凝聚力是对智能社会而不是在5.0社会下智能工厂工业4.0。

人力资本5.0

资源节约已成为数字化时代的重大挑战。与此同时，以技术为导向的方法增加了对全球挑战的关注，破坏了环境，浪费了资源，并失去了工作场所中人的价值。经济和社会科学家利用人力资本来识别生产过程中有效的个人特征，如技能、知识和健康。利用人力资本已被公认为创新驱动的可持续发展、恢复力和经济增长的方法。人力资源可以转化为具有高度生产力的人力资本，达到教育、保健和价值。

运营商与工业革命互动的历史经历了一代人的演变。人可以有几种形式，包括在循环中(干预)、在循环外(控制)和在循环中(监督)。操作员4.0代表了一个聪明和熟练的操作员，而人工操作员5.0则更多地关注人机协作，专注于制造的人力方面(Mourtzis, Angelopoulos和Panopoulos 2022)．人力资本对于领导可持续转型至关重要。以人为本的工业革命比以往的工业革命需要更多的人力资本，以获得更高的灵活性、创新和可扩展的独特性。最近，以人为中心的观点形成了，以促进工业5.0下日益创新的技术、机器和人类之间更平衡的工作关系。本节定义了人力资本5.0，有助于大规模个性化生产，进一步实现弹性和可持续性发展。

本研究提出了一个新的以人为中心的术语来满足未来劳动力的需求。“人力资本5”是一种无形的自主实物资产，具有内在价值，包括知识、技能、合作、创造力和创新，以充分利用技术，实现竞争力和可扩展的个性化，实现更高的可持续性和弹性。对人力资本5.0的需求不是一时的潮流，而是一个不可逆转的长期计划。人力资本5.0指的是工业5.0时代所需的能力。因此，没有从人力资本5.0中获益的公司无法满足法规要求，也无法从全球机遇中受益。

图7阐述了人力资本5.0在工业5.0时代实现三个价值的作用，包括个性化、弹性和可持续性。此外，这三个价值，个性化，使人力资本5.0在马斯洛的需求层次中超越生理和安全，走向社会，尊重和自我实现。最后，人力资本5.0与三大价值观的相互影响，使联合国可持续发展目标更容易实现。

人力资本5.0将人类独特的创造力引入到生产模式中，其重点在于人类使用机器，并使技术从购买现货转向制造个性化产品，从而实现更高的可持续性。工业5.0并不是工业4.0的替代品;相反，这是一场更广泛计划的革命。因此，Human 5.0仍然需要使能技术的优势来大规模生产定制产品。虽然一些方法和习惯，如节俭、交换、借用和坚持使用工作产品支持工业5.0的目标，但可能不适合一些人。

图8规定可持续性满足工业5.0下的马斯洛需求层次。马斯洛扩展了对人类缺陷和增长需求的观察，将需求的独特性和优先次序作为理论中的两个重要主题。可持续发展通常被认为是一个长期目标，可持续发展概念是基于三个基本支柱，包括社会、经济和环境，可用于全球和个人层面。马斯洛层次结构和可持续发展路径之间的一个有意义的联系表明，工业5.0的目标是在不损害后代满足他们自己需求的能力的情况下，从缺乏需求转变为满足当前的需求。

人力资本5,0可以通过使用赋能技术和开发系统来衡量经济、社会和环境维度的变化，以实现可持续发展，从而帮助实现马斯洛层次结构和可持续发展的更高层次。技术创新是社会发展的动力。然而，工业5.0时代需要一场关注社会和环境并愿意实现自我实现的革命，因为自然资本，如环境资源，无法被人为资本所取代。

物联网等工业4.0技术应用于监测、控制和预测化石燃料燃烧产生的排放，以解决环境问题。然而，一旦失去，自然资源就无法在合理的时间范围内恢复或修复，例如失去清洁的空气、清洁的水、特定的物种、肥沃的土壤和气候调节。因此，人力资本5.0可以在三个主要可持续维度之间发挥关键作用，以实现工业5.0的目标。

工业5.0的参考体系结构模型

技术的涌入极大地改善了“工业、创新和基础设施”，这是联合国可持续发展目标之一，旨在建设有弹性的基础设施，促进可持续工业化，促进创新。然而，全球性的挑战出现了以人为中心的工业革命的需求，这需要一个参考模型，其焦点在于理解技术驱动的工业4.0之外的大规模个性化生产，以实现更高的可持续性和弹性，以人为中心，在创造财富的同时承担社会责任。

在工业4.0下，制造业的生产过程更加高效，公司的自动化流程可以提供可扩展、一致和可重复的结果。然而，这并没有解决确保高弹性、可持续性和个性化产品的必要性。人机协作是释放这些好处的关键，而工业5.0的挑战之一是开发参考模型并采用相关的以人为中心的流程。

参考模型是以简化的原理图形式表示组件的抽象体系结构，而体系结构主要定义为元素、接口、过程、原理、目的和属性的基本结构。本研究提出了工业5.0参考架构模型(RAMI 5.0)，包括三个关键的物理、数字和内聚层。需要一个参考来支持工业5.0下的大规模个性化。使用这样的模型可以帮助将复杂的工作分解为简单的结构化包，这些包与工业弹性和可持续性的关键方面保持一致，以提供对每一层的功能以及层与层之间接口的共同理解。

图9为涉及设计、开发和部署的工业用例提供了对工业5.0的共同理解。这个3D分层模型包含一个三维坐标结构，描述了工业5.0的所有关键方面。通过这种方式，复杂的相互关系被分解成更小的集群，包括七层、四个层次和一个大规模个性化价值生命周期。鉴于工业5.0在新工业时代的价值和影响日益增加，建议的工业5.0参考架构模型为企业提供了一个整体框架，以结构化的方式使用三维地图开发未来产品和商业模型，并辅以工业5.0组件。

纵轴描述了六层，包括一组相互关联的实物资产、可持续的、弹性的、内聚的、使能技术和业务。纵轴上的六层描述了资产分解为其属性，一层一层地结构化。这种表示源于工业5.0下的可持续性、弹性和内聚性，以使企业能够使用技术，其中复杂系统的属性被分解为层。

左横轴表示所有垂直轴层的增值大规模个性化的生命周期，从人工湿地等独特资产到可持续和有弹性的业务。右轴上有适当的层次结构级别，左边的每一层都可以通过Industry 5.0保护伞下的产品生命周期开发进行连接。因此，大规模个性化符合右轴上的六纵四层。

工业5.0是建立在工业4.0愿景基础上的自然资源、能源、机动性和制造业的未来框架。高度可持续和有弹性的工业5.0概念可以使用提出的三维模型来解释和实施，以实现更大的目标，即联合国可持续发展目标。工业5.0的所有关键方面都可以映射到这个相应的模型中。它描述了所有基本元素，并提供了对工业5.0需要什么、每个组件的功能和接口的共同理解。当前的“工业4。制造系统的特点是:

•灵活的系统和智能机器

•通过互联网实现分布式功能

•沟通自主性

•技术支持的大规模个性化

“新世界:工业”的特点是:

•人与机器无缝协作

•创造性、适应性、创新的执行

•全球可持续和复原力发展

•以人为中心的大规模个性化

大规模个性化——工业4.0和工业5.0下的可持续商业模式

“可持续性”一词指的是在不损害下一代需求的情况下满足当前需求的能力。它来源于拉丁词“sus + tener”的起源，将其含义分解并翻译为sus，即向上和tenere，即持有。然而，变化是唯一不变的，数字时代的产业转型速度更快。世界将从大规模生产转向大规模个性化时代，以满足个人的需求，而不损害对环境、经济和社会的影响。定制产品的重大转变将导致更高的忠诚度、资源利用率和客户满意度。

制造业的发展与工业革命、市场和客户需求有关。然而，制造业面临的新目标不仅是利润，而且是对后代和更高可持续性的期望。这种工业5.0趋势不会回到费时且昂贵的个性化，例如在编织、雕刻或手工创作上花费太多精力。那么，如何做出价格合理的个性化产品呢?Cobot是答案的重要组成部分。协作机器人提高了制造个性化产品所需的速度、准确性和精度。工匠们使用Cobot等合适的技术，制作出符合个人期望的质量和规格的经济实惠的产品。协作机器人为公司解决个人需求所需的集会带来了人性化。

自动化带来了更高的生产力和效率，同时也降低了个人的需求。工业4.0使大规模个性化更加可行，通过较少人为干预的技术来应对这一挑战。虽然工业4.0提供了合适的技术来满足日益增长的大规模个性化需求，但工业5.0的目标是通过人、机器和技术的共同努力，使人类重新回到生产中。尽管自动化程度的提高可以将危险任务委托给机器，但工业4.0的采用涉及到劳动力的减少。相反，工业5.0反对让人类成为生产的骨干，创建人类智能和认知计算的平衡组合，承诺大规模个性化，代表高价值生成产品，从而实现更高的可持续性。

提出了智能制造系统中大规模个性化制造模型的柔性布局和资源优化方法(张，明和鲍2022)．然而，与技术进步不同的是，工业5.0并不被认为是行业扩张、自动化的提升或工业4.0的增量发展。以协作机器人为基础的工业5.0向个人承诺他们想要的产品，同时，通过将人类重新置于工业生产的中心，确保劳动力拥有比工厂工作更有意义的就业机会。在一个重要的意义上，工业5.0是由最先进的工业自动化技术Cobots实现的。

体系结构主要被定义为处理元素、接口、过程、限制、原则、目的以及物理和逻辑属性的基本结构的系统和关系。工业4.0参考体系结构模型(RAMI 4.0)带来了涉及设计、开发和部署的数字化工业用例的共同理解，它可以作为几乎所有工业4.0应用程序的模型，类似于七层ISO/OSI模型，后者被用作网络协议的参考。使用这种模型的优点是对模型的共同理解。此外，RAMI 4.0定义了面向服务的体系结构(SoA)。SoA的基本原则独立于供应商和产品。最后，RAMI 4.0可以帮助将复杂的工作分解为与工业4.0功能的关键方面一致的简单结构化包。

图10比较了工业4.0和工业5.0架构层的数字权重和物理权重。两者都旨在提供大规模个性化业务，而工业4.0是技术驱动的，工业5.0是以人为本的。鉴于工业4.0时代的影响越来越大，开发了包括资产、集成、通信、信息、功能和业务在内的RAMI 4.0，以支持工业4.0计划，并为企业开发未来产品提供框架(Heinz, Meik和Birgit 2019)．

工业4.0和工业5.0的目标是大规模个性化

大规模个性化随着工业4.0的兴起而蓬勃发展。基于大量的研究，大规模个性化范式在十多年前发表的科学论文中看起来是可行的，这是由主要的工业4.0技术实现的。不过，该公司对有限的行业案例研究保持沉默。为了解决这一问题，当人类领导机器和技术能力的混合时，工业5.0将为社会带来价值。在某种程度上，它代表着先进技术被证明有潜力实现大规模个性化，工业5.0指导完美的生产，以最小的浪费实现可持续和有弹性的发展。

数字时代意味着技术及其使用所推动的重大变化，类似于大流行期间的智能手机、社交媒体和视频会议。在工业4.0时代，技术融合提供了先进的制造能力，以实现前所未有的大规模个性化。然而，采用工业4.0看起来复杂且成本高昂，但有能力采用新颖的方法来开发增值产品的灵活性。工业4.0可以潜在地解决资源效率、环境和可持续性等生态和社会挑战。所以，问题是，工业5.0的需求是什么?

大规模定制是不够的，因为每个人都有独特的需求。工业4.0的技术和功能主要是实现大规模个性化，因为人们希望制造出价格合理、具有独特性的产品。在大规模定制中，客户不局限于从选项列表中做出选择。相反，它根据严格要求提供定制产品。然而，在确保可扩展的产品差异化的同时降低成本并不是最终目标。制造业应该为人类生活和社会提供更多的价值，而不是像机器一样使用劳动力，让劳动力为机器人运作。当人类从事制造业时，他们想要可持续的大规模个性化，这可以通过使用增值的人类创造力和深入了解客户的能力来实现大规模个性化。

工业5.0是欧洲提出的向气候中和和数字化领导过渡的愿景，以保持欧洲的可持续发展和竞争力。新的愿景被称为工业5.0，以最大限度地减少工业4.0对环境的不利影响。工业4.0的先驱们对技术、数据、智能机器和智能连接物的讨论远远超过了人类、社会、可持续性、弹性和环境。表3强调了工业4.0的主要特征，以及工业革命扩展后的预期。除了方向上的转变，工业4.0能力和工业5.0目标之间也存在协同作用。至少可以确定一个共同的目标，即大规模个性化，这是工业4.0技术所实现的，也是工业5.0所鼓励的，但尚未在许多行业成功实践。

这一流行病改变并加快了世界在今后几十年预期的优先事项。工业5.0为消费者提供了所需的产品，并为工人提供了更有意义的工作。将人类重新置于生产的中心，可以创造出一支熟练的劳动力队伍。尽管工业4.0在很大程度上依赖于自动化，但工业5.0将把人类重新置于生产的中心，使大规模个性化更加实用，具有几个增值优势，包括弹性、更好的用户体验、响应能力和可持续性。

融合人类、技术和机器，实现大规模个性化

工业革命的生命周期没有特定的开始和结束。从一场革命到另一场革命的过渡显示了一段时间内的重叠，以实现成功的过渡，通常需要足够的知识、技能和资源来拥抱一场新的革命。工业革命不是进化;在这种程度上，工业5.0将是一个以人为本的方法而不是技术的重大转变。虽然世界仍在工业4.0的保护伞下采用数字化，但工业5.0的开端——大规模个性化时代已经到来。新工业革命的范围将是利用尖端技术来满足个性化的感知，从而增强人类的能力(Mourtzis, Angelopoulos和Panopoulos 2021)．

工业5.0将通过融合人和机器，利用允许个性化的脑力来重视劳动力。超越数字产品规模的个性化能力可能是工业5.0最重要的好处之一。例如，大规模个性化。它已经在营销、教育、金融和保险领域成为潮流，并可能在医疗保健行业体现出来，在这些行业中，机器人辅助手术有利于复杂和个性化的手术。“工业5.0将是人类和自动机器之间的协同作用”(Demir, Döven和Sezen 2019)，以人为本。人类以视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉这五种经典感官的局限性而闻名。同时，他们具有同理心、灵活性、快速适应变化、实用的沟通技巧和处理异常的能力。因此，当人类面临限制时，协作机器人可以提供能力帮助。图11说明人类可以通过使技术产生大规模个性化来领导。作为最复杂的生产范例，这种组合为大规模个性化维护了进一步的敏捷性、弹性和灵活性。

个性化产品互联网(IoP²）

工艺生产的结果是持久的产品。由于批量生产无法满足个体需求，制造商以批量生产效率为目标进行集群化产品和客户细分。然而，定制化并不是21世纪公民应得的。因此，自工业4.0出现以来，就一直在考虑独一无二的生产。然而，大规模个性化在实践中面临挑战，引发了一场新的工业革命。工业5.0旨在加强人类认知、先进技术和智能机器之间的协作，以监督可扩展的个性化，这曾经被认为是不可能的，因为在预定义的和重复的过程中制造有限。

个性化是由于市场需求和多种工业4.0技术的融合而发展起来的，包括物联网、大数据、区块链、Cobot、云制造和增材制造。物联网和大规模个性化就像硬币的两面。前者处理即时数据，后者实现以人为中心的模型，有目的地参与并带来可持续性的增值。有证据表明，物联网和大规模个性化匹配构建有意义的、可扩展的和独特的体验。然而，由于数据隐私、服务供应、多租户、人机交互和迭代增量流程等诸多挑战，单靠物联网可能无法解决大规模个性化。“眼压²指的是通过互联网和其他面向数据的技术实现个人需求的供应。眼内压²描述了在互联网上交换专有数据的使能技术的融合，以实现一系列可扩展和负担得起的个性化产品。眼内压²并不是一种类似于物联网的技术。而是一种面向服务的方法，在这种方法中，使用关键技术为服务提供考虑客户数据和需求。眼内压²实现增值个性化，包括但不限于卓越的外观、材料和功能，以创造负担得起的和独特的客户体验。然而，眼压的增长令人严重担忧²，尤其是在数据隐私方面。

行为互联网(IoB)被认为是Gartner的九大战略技术趋势之一，可以使企业在大流行病面前具有弹性。IoB可以收集、组合和处理来自许多来源的数据，包括个人、社交媒体、私人机构、公共部门、位置跟踪以及面部、语音和身体手势识别部署。IoB具有伦理和社会意义，类似于健康保险公司用来跟踪活动和减少赔偿的可穿戴设备。随着处理这些数据的技术日益成熟，这一趋势也在不断发展(帕内塔2020)．

图12表达了人、物和互联网的融合，这为提供大规模个性化产品引入了一个新术语。物联网和IoB的延伸是智能产品和人类的互联，为客户体验、兴趣、需求和个性化偏好提供有价值的见解。物联网和IoB影响个人在互联网上的互动方式，而IoP²通过互联网整合个人和事物。

眼内压²收集、集成、组合、处理和丰富来自多种来源(包括人类和机器)的数据。越来越多的物联网系统和大数据使得大规模个性化趋势显著增长。眼内压²确实有道德和社会影响取决于个人的目标。然而，区块链将是填补不断扩展的服务(包括SaaS、PaaS和IaaS)空白的替代方案。随着制造业在工业4.0下的进步，分布式制造能力、捕获的数据量以及如何在不同机器上集成数据对于大规模个性化生产变得更加重要。

随着技术的出现，新的商业模式也越来越流行，因为现代生活对个人来说具有重要的可持续性和附加价值。Uber、Netflix、Airbnb等公司意识到，在采用尖端技术创造更好的客户体验时，数字化转型可以通过互联网提供大规模个性化服务。不断扩展的物联网服务模式并不意味着不再需要劳动力带来的技能。相反，我们将看到Cobots成为新兴技术和业务(如大规模个性化)的延伸，可以让第三方服务提供商在工业4.0的保护伞下使用IoP2，实现工业5.0的可持续发展目标。

从工业4.0中的机器人自动化到工业5.0中的协作机器人的扩展作用

随着第五次工业革命的临近，协作机器人将在处理重复性任务方面发挥重要作用，而人类则专注于感知驱动的决策。人类的能力，如创造力和使用技术的能力，推动工业5.0满足大规模个性化，为个人、环境和社会带来巨大价值。在工业5.0保护伞下的增值商业模式中，人类与协作机器人之间的相互协作是一个双赢的场景(穆勒2020)．

除了提高生产力、效率和质量外，Cobots还可以帮助制造商变得更加可持续，用个性化的产品取代大型现货产品，从资源中创造更多价值并减少浪费。工业5.0不会取代工业4.0。相反，它引入了一场革命，使用物联网、数字双胞胎和Cobot等技术，通过以人为本的方法实现更高的可持续性。因此，人类可以将精力投入到感知驱动的工作中，并将重复性的工作委托给机器人。工业5.0旨在基于人为驱动的技术和机器(HTM)能力进行创新，以实现更高的可持续性。

工业5.0概念如何变为现实?工业4.0的能力如何支持工业5.0实现可负担的大规模个性化?工业5.0认可了工业4.0在智能工厂中设计、建造、开发和维护产品方面的力量。Cobot是工业5.0发展的基础，通过最大限度地利用机器、技术和人类思维之间的关系，工业5.0正在成为一个有弹性的繁荣提供者。下一代Cobots可以在人与机器之间提供更快、更经济、高度灵活的关系，以满足大规模的个性化。例如，协作机器人越来越多地用于装卸机器，并提供高度个性化的3d打印部件，作为合作者而不是竞争对手。

图13展示了从工业机器人到cobot自动化的转变，为劳动力提供了利用机器功能的高度灵活性。合作机器人被设计成与人类一起工作，而工业机器人则独立完成预先编程的日常工作。作为关键的工业5.0支持技术，Cobot创造了一个更安全的工作场所，因为它们被设计为与员工一起工作以支持劳动力。Cobot可以帮助员工完成更有意义的任务，比如生产定制产品。相比之下，工业机器人通常在没有人工干预的情况下实现制造过程的自动化。协作机器人易于编程，并且能够在工作中学习，例如，与工业机器人相比，它可以沿着所需的轨道移动手臂。与工业机器人不同，协作机器人不是为重工业设计的。

合作机器人将人类视为与人类进行简单而直观的互动，并充当学徒，能够观察人类的行为并协助操作员。但是，扩大数字双胞胎和人工智能等其他技术是必要的。此外，越来越复杂的流程将需要具备大数据能力的软件开发，使员工能够与机器和技术进行交互，从而实现业务转型，并向工业5.0飞跃。

从自动化到可持续竞争优势的增强

工业5.0设想的新目标是向工业4.0增强的一步，以人为本的大规模个性化，具有更高的弹性和可持续性。工业4.0背后的印象涉及网络和物理系统通信，从而在制造、物流和管理方面实现大规模个性化的可扩展性和可承受性。工业5.0利用了工业4.0的好处，将技术用于实现过渡，但通过采取以人为本的方法来扩展它。工业5.0从自动化机器人转向与人类合作的机器人。

新技术的发展塑造了大规模个性化时代的用户体验，这是工业革命的关键部分。在从大规模生产转向大规模个性化时，理解服务应该专注于自动化还是增强变得至关重要。前者意味着机器将取代人类的任务。后者意味着人类与技术支持的机器密切合作，以完成出色的工作。虽然增强和自动化并不是分开的，但将两者结合起来可以带来额外的价值，以简化复杂的大规模个性化制造范式。

自工业4.0出现以来，极端自动化和被低估的人力已经产生了额外的后果。自动化通常希望获得短期利益，但增强的目标是可持续和有弹性的优势。工业5.0通过在自动化的速度、准确性、可扩展性、预测能力和重复性上增强人类的能力，增强了工业4.0的自动化。工业5.0扩展到工业4.0的能力，增加了人类的敏捷性、灵巧性、创造力、即兴创作、领导力、社交才能和软技能。

工业4.0和工业5.0下的挑战

人类面临的最重大的长期挑战是什么?威胁能否被预测和预防?答案可能强调人类、社会、经济和技术之间的凝聚力，以实现可持续性和复原力的创新。由于实施复杂且成本高昂，中小企业在采用尖端技术和工业4.0能力方面经常面临困难。新技术可以加速创新，以正确的方向应对全球挑战。如果工业4.0技术能够彻底改变能源消耗，为本地企业提供价值主张，增强可扩展的商业模式，个性化用户体验，并帮助产品寿命更长，它们就能带来巨大的价值。因此，将重点从股东价值转移到利益相关者价值、可持续性和弹性已成为一个新的全球挑战。

自尖端技术出现以来，全球环境受到了不适当的消费和生产模式的损害，而不是由于技术进步。例如，汽车制造业对经济做出了巨大贡献，消耗了大量的资源，每年都在破坏环境。那么，制造业该如何减少碳足迹呢?虽然技术发展增加了二氧化碳，并弥补了全球制造和使用更多汽油驱动汽车所产生的温室气体排放，但技术的发展以电动汽车为汽车行业带来了革命。因此，技术并不是问题的根源。相反，使用破坏环境的技术是错误的方向。

技术从根本上改变了我们的生活和工作方式。过去的工业革命带来了具有巨大力量的新技术，并带来了进一步的工业化。技术驱动的方法对环境的影响包括滥用和对地球的破坏。例如，水坝有很多好处，但建造一些大型水坝将严重地、不可逆转地导致严重的生态破坏。同样，为了生产建筑、造纸和其他用途的木材，砍伐树木是必要的，但进一步的工业化可能会带来负面影响。

作为工业5.0进步的一部分，技术和以人为本模式之间的进一步融合将产生更具可持续性的环境友好型产品，以解决工业4.0和工业5.0之间的经济、社会、技术和融合等重大问题。如所示，相当多的挑战相互加强和重叠图14．以下部分讨论了新兴经济体技术进步、产品差异化、规模经济和前瞻性社会经济的挑战。

经济挑战

联合国可持续发展目标确定了全球挑战。然而，世界各地的经济挑战各不相同，主要是在美国、欧洲、拉丁美洲、非洲、中国和印度。对许多发展中国家来说，可持续增长受到可以对外贸易的产业规模的限制，而且往往无法通过制造更多能够发展其比较优势的同类产品来实现增长。采用工业4.0的全球公司主导了市场，实现了显著的经济增长，但也导致了全球失业率、不平等和贫困的上升。实现工业4.0经济发展和解决社会问题之间的平衡，需要加强对金融成功的学习，提高生产力和创造力，实现经济的可持续增长。

在大流行之后，应对经济挑战并以弹性快速复苏至关重要。然而，一种新的思维方式可能会在技术驱动和以人为本的方法的凝聚力方面面临挑战，以实现弹性和可持续经济增长。技术和人类对于实现满足大规模个性化的弹性至关重要，这可以满足个人的需求，并提供对产品忠诚的所有权感，从而实现更高的可持续性并减少各种浪费，包括物理、数字、社会和过程的浪费。

社会的挑战

世界已经从人类面临挑战转变为对技术和机器的信任。工业4.0的发展增加了人们对工业人性化、可持续性和弹性的兴趣(Grabowska, Saniuk和Gajdzik 2022)．有前途的工业4.0已被证明具有超越物理限制的智能、可靠、可扩展和负担得起的能力。然而，这并不意味着人类社会比以前更健康。在技术驱动的发展中，人类和环境经常被遗忘。因此，社会挑战成为不同行业的严重问题。

新常态可能极度受技术驱动，从而引发进一步的社会挑战。COVID-19疫情席卷了各个社会，包括教育、医疗、经济、基本的社会互动和日常生活，包括工作的灵活性和自主性。尽管实体、数字和网络空间已经日益融合。就人们的关系而言，这看起来不像是可持续健康的社会繁荣。尽管人们正在适应新常态，但人们怀疑这种情况是否合适和可持续。

由于缺乏可持续发展的全球协议，社会已经受到影响。可行的战略和可行的实践，包括生产和开发的接受标准，必须考虑利益相关者的可持续价值。企业在数字化转型进程中面临阻力，尤其是在培训员工使用先进技术方面，这并不奇怪。因此，需要改变方向来应对这些挑战。因此，不是人类需要被迫使用新技术。相反，这项技术应该被开发出来，让人类通过无缝的过程来拥抱变化。

技术挑战

在数字时代，可扩展的个性化面临着严重的挑战，因为隐私受到了侵犯。利用先进的工业4.0技术使大规模个性化成为可能，但尚未被视为全球可持续性。透明度、信任、隐私、效率、可扩展性和环保功能尚未实现，因为包括物联网、数字双胞胎、云和区块链在内的每一项使能技术都有其后果。工业4.0能力和工业5.0方向的结合可以解决全球可持续性和弹性挑战。例如，区块链带来了独特的透明度和隐私优势，但由于全球的挖矿过程，对环境产生了重大影响。

工业4.0提供了几个价值观;尽管如此，还是引起了各种担忧。一些行业观察到人工智能等尖端技术的发展，这些技术可以通过以最小的努力识别个人需求来降低大规模个性化成本。然而，隐私和信任已经成为一个巨大的挑战，因为人工智能算法需要大量的数据来学习和改进决策过程。大数据和人工智能可以丰富大众个性化，以识别个人需求和期望。因此，每种技术在实现大规模个性化方面都具有不可忽视的价值和根本挑战。

领先公司揭示了先进通信的局限性和对5G的需求。它比4G更快，数据传输不会中断，而且无线电波长可以测量到毫米，因此精度更高。然而，5G对改造长期存在的工厂以及用5G单元布局、机器布置、网络连接和相关问题扰乱工厂设计的全面影响尚未付诸实践。

最后，医疗保健等关键行业的个性化也有局限性。技术支持的度量标准可能无法衡量人类的条件、独特的需求和特殊的需求，比如同理心和情感。同时，它可能很简单，可以直接测量尺寸、重量和温度等常识性需求。大规模个性化的趋势进一步复杂化了工业4.0和工业5.0的融合。后者侧重于人机交互，假定相互通信、自信、信任、自由，以及高效、灵活、可伸缩性和生产力的无缝通信。然而，从技术驱动的方法过渡到以人为中心的方法可能会损害已建立的流程并带来财务后果。

凝聚力的挑战

工业4.0提高了生产率、效率和成本节约。然而，世界面临着全球性的挑战，包括自负担得起的大规模生产增长以来自然资源和产品浪费的增加。与此同时，工业4.0提供了一个尖端技术工具包，用于测量、分析和跟踪环境影响。最大的挑战之一是可持续发展与利用现代技术之间的衔接。最好的情况是，人们追求矛盾的环境质量和当前的经济趋势。自工业4.0出现以来，大规模个性化变得更加可行。

个人和公司都希望超越大规模生产。前者愿意拥有实惠的个性化产品。前者采用大规模个性化的商业模式作为竞争市场的优势。结果可以带来更高的可持续性和客户满意度，同时显著减少浪费。然而，由于全球性的挑战，没有任何研究小组、公司或特定行业能够发挥作用。相反，来自学术界、工业界和国际组织的一群有影响力的人将能够做出大胆的改变。因此，本节从经济、社会和技术采用方面总结了在工业4.0和工业5.0之间发展凝聚力时的关键挑战。

工业4.0和工业5.0下的结论和未来工作

制造业正变得越来越智能化。然而，它并不一定具有足够的弹性、可持续性和创新性，以应对全球挑战的影响。从技术支持到以人为中心的大规模个性化的转变，是对当今和未来可持续性的追求，但很少有人研究。尽管工业4.0带来了工业自动化和其他重大的生产影响，但它有时会取代劳动力。因此，工业5.0旨在解决这种不平衡，使用以人为本的概念和合适的技术，如Cobot，以确保人类在全球范围内引领数字转型，进一步实现弹性和可持续性。

在过去的十年里，工业4.0一直专注于“做正确的事情”，并提出了“做正确的事情”的担忧，导致工业5.0比预期的要早。工业5.0最初是一个可扩展、可转移和通用的工业概念，超越了国家层面的实施，不像工业4.0被几个国家采用。因此，工业5.0并不是为一群人、地区和特定的公司创造的。相反，它为当代人和下一代人创造了公平，而不是为技术先驱者保持优势。

高技术驱动的工业4.0发展可能需要更长的时间才能达到平台期，但最终，工业5.0可能会超过工业4.0和社会5.0。尽管如此，大多数工业4.0技术在实现大规模个性化以实现更高的可持续性和弹性方面具有巨大潜力。这种担忧与工业4.0的价值无关。相反，需要改变方向，以支持联合国可持续发展目标。世界已经认识到工业4.0技术的价值，并意识到需要一场革命，通过以人为本的方法实现更可持续的发展和弹性。因此，工业5.0可能不是工业4.0的增强或扩展。

本研究提出了RAMI 5.0，并讨论了人力资本5.0与利用数字技术实现更高可持续性和弹性的能力。贯穿本研究的论点是，工业4.0由使能技术组成，而工业5.0开创了以人类而不是人类为中心的规则。工业5.0和工业4.0并存，以造福社会，因为在工业5.0方向下，工业4.0技术和以人为本的方法具有更高的可持续性和弹性。最有可能的是，工业5.0将继续作为工业4.0的延伸，跟随实现大规模个性化生产的新技术。在未来，探索和调查所提议的体系结构和Cobot作为工业5.0下的关键技术的潜在用途将是至关重要的，以满足可负担得起的和可扩展的个性化的更高可持续性。

数据可用性声明

支持本文结论的原始数据将由作者提供，毫无保留地提供。

作者的贡献

萨:起草文章。XX:提供指导和关键修改。RZ:纠正和建议。HH:讨论想法。

致谢

作者要感谢奥克兰大学工业4.0智能制造系统实验室的支持。

利益冲突

作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。

处理编辑[QM]声明与作者[XX]过去是共同作者。

出版商的注意

本文中所表达的所有主张仅代表作者，并不代表他们的附属组织，也不代表出版商、编辑和审稿人。任何可能在本文中评估的产品，或可能由其制造商提出的声明，都不得到出版商的保证或认可。

参考文献