小白聊智慧制造：一文读懂信息物理系统（CPS）

随着我国“中国制造2025”的不断深入，越来越多的制造业企业在探索中国的制造业升级。制造业的智能升级有美国的工业互联网和德国的工业4.0两种方式，根据我国制造业所处的阶段，大多数企业选择德国工业4.0的方案。工业4.0的方案之中，最核心的信息物理系统（CPS）。

说到信息物理系统，大家一定不陌生，说起来也如数家珍。那么什么是信息物理系统（CPS）?德国的制造业升级为什么会提出这个系统？

 

01 信息物理系统（CPS）的概念

 

信息物理系统（CPS，Cyber-Physical Systems）是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computing、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。信息物理系统通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使用网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。 

看完信息物理系统（CPS）的标准定义，我不知道有没有朋友感觉心中还是茫然。其实，CPS概念最早由美国国家基金委员会在2006提出，被认为有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮。当初，CPS主要是指3C（Computing、Communication、Control）的融合。

按现在普遍的观点信息物理系统（CPS，Cyber-Physical Systems）是由信息世界-Cyber和物理世界实体的世界-physical组成的系统。CPS概念是从上世纪80年代的嵌入式系统演变而来。经历1990年的泛在计算、1994年的普适计算、2000年的环境智能，直到2006年才发展成为了信息物理系统。

 

02 物联网是物理系统和信息系统的纽带

 

在制造领域，信息世界-Cyber是指工业软件和管理软件、工业设计、互联网和移动互联网等；物理世界是指能源环境、人、工作环境、工厂以及机器设备、原料与产品等。这两者一个属于实体世界，一个属于虚拟世界；一个属于物理世界，一个属于数字世界，将两者实现一一对应和相互映射的是物联网，因其是物联网在工业中的应用，我们又称之为工业物联网。我们通常又将其等同于美国提出的工业互联网。

从本质上来说，CPS和工业互联网（工业物联网）以及我国的“中国制造2025”并无本质的区别，只是表述的角度不同而已，其根本的目的就是智慧制造。

工业物联网是物理系统和信息系统的纽带，也是实现物理和信息系统一一对应和相互映射的关键。

 

03  CPS是虚拟数字世界和实体物理世界的融合

 

实体物理世界和虚拟数字世界，是一个世界的两个方面，一个属阴，一个属阳。

在没有工业物联网（工业互联网），物理世界和信息世界是两个完全不同的世界。或者说那个虚拟数字世界根本就不存在，因为无法感知他的存在。因了物联网技术的发展，虚拟数字世界成为了我们深切感知的现实。比如：无感的智能停车场、移动支付等等。

CPS实现了信息世界与物理现实世界融合，创造出了一个真正的虚实结合的世界。通过物联网技术实现了物理系统和信息系统的互联，通过传感器、RFID等对物体的感知，经过物联网关转化为计算机可以读取的数字，以各种数字传输的手段包括LPWAN\4GD等汇集到云平台转化为可以利用的数据，实现数字感知，经过算法等人工智能处理，再通过网络通信向生产设备传达如何采取正确操作。

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