當(dāng)今，企業(yè)的挑戰(zhàn)是來自平衡內(nèi)部和外部的復(fù)雜性，并且在發(fā)生各種不同變化的情況下仍然能保持平衡。從系統(tǒng)的角度來看，只有通過分散的自主智能協(xié)同結(jié)構(gòu)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。這意味著，價(jià)值創(chuàng)造網(wǎng)中的分布化就是解決日益增加復(fù)雜性的答案。復(fù)雜性越高，自主化和分散的程度也就越高。
　　
　　一、什么是CPS（Cyber Physical Systems)？
　　
　　CPS信息物理系統(tǒng)就是要實(shí)現(xiàn)分布化和自主化，包括物體、儀器、建筑、交通工具，還有多種生產(chǎn)設(shè)備、許多物流組成部分等，包括具有很強(qiáng)通信能力的相關(guān)系統(tǒng)。CPS系統(tǒng)可以通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信并利用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。CPS信息物理系統(tǒng)可以通過傳感器直接感受周圍的環(huán)境，通過全球通用的數(shù)據(jù)和服務(wù)對(duì)環(huán)境進(jìn)行判斷、存儲(chǔ)，還可以借助執(zhí)行器作用于真實(shí)的物理世界。
　　
　　通過多模人機(jī)接口，人類可以與信息物理系統(tǒng)對(duì)接，還可以通過不同的方式，如語音或觸摸屏幕來控制CPS信息物理系統(tǒng)。未來，信啟、物理系統(tǒng)甚至可能對(duì)手勢(shì)做出反應(yīng)。
　　
　　信息物理系統(tǒng)可以聯(lián)網(wǎng)并建立自動(dòng)、分散的網(wǎng)絡(luò)，也就是完全與自我相似的生產(chǎn)分形一致，并自發(fā)進(jìn)行自我操控。信息物理系統(tǒng)可以與人配合，獨(dú)立解決遇到的問題。
　　
　　這樣就是智能工廠，通過信息物理系統(tǒng)的分布、自發(fā)、實(shí)時(shí)地進(jìn)行組織，將工廠的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地上傳提供使用，這是智能工廠最重要的特點(diǎn)，并且通過這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以將真實(shí)世界與虛擬世界融合起來；可以借助實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的幫助，持續(xù)更新真實(shí)世界的虛擬圖像。這樣，就有可能產(chǎn)生完全嶄新的商業(yè)模式即工業(yè)4.0的新工業(yè)革命。
　　
　　信息物理系統(tǒng)平臺(tái)為不同的“互聯(lián)網(wǎng)”互相連接打下了基礎(chǔ)：人類互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)。一方面，人們?cè)谏缃痪W(wǎng)絡(luò)中聯(lián)網(wǎng)；另一方面，機(jī)器、具有通信能力的智能物體聯(lián)網(wǎng)，并在互聯(lián)網(wǎng)中使用以服務(wù)為導(dǎo)向的服務(wù)。第三方面使用軟件算法，借助各個(gè)信息物理系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)和人們的智慧，使人們能夠分散、快捷、實(shí)時(shí)地在不同領(lǐng)域獲得解決方案。這三個(gè)世界之間的聯(lián)系通過信息物理系統(tǒng)平臺(tái)創(chuàng)造出更多的可能性。
　　
　　二、CPS進(jìn)化四階段
　　
　　信息物理系統(tǒng)將會(huì)經(jīng)過許多發(fā)展階段。**階段是被動(dòng)的，只能提供一個(gè)清晰的識(shí)別功能，但是系統(tǒng)的智能只能通過中心服務(wù)來提供。這個(gè)系統(tǒng)自身到目前為止還不智能，而且也還沒有存儲(chǔ)或者評(píng)估功能。下一步就是要向主動(dòng)傳感器和執(zhí)行器方向發(fā)展。第三階段，具有智能聯(lián)網(wǎng)能力的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)由幾個(gè)執(zhí)行器和傳感器組成，它們已經(jīng)通過相應(yīng)的接口擁有人工智能，并且可以自發(fā)地與其他系統(tǒng)建立聯(lián)系。
　　
　　這也就可以引導(dǎo)我們進(jìn)入第四個(gè)階段，也就是所謂的系統(tǒng)，信息物理系統(tǒng)可以自發(fā)、智能地將它的單項(xiàng)能力組合起來。這樣，信息物理系統(tǒng)就可以發(fā)展出全新的能力，并可以自己提供服務(wù)。目前，我們距離這一階段顯然還非常遙遠(yuǎn)，但是它將會(huì)是最終的擴(kuò)展階段，在這一階段，利用各個(gè)系統(tǒng)的自我組態(tài)及“即接入、即生產(chǎn)”能力的可能性，可以最終實(shí)現(xiàn)分布地自主發(fā)展和形成。
　　
　　日益增加的復(fù)雜性核心要求是系統(tǒng)的自主性和分散性。信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)（CPPS）使得整體的分散性成為了可能。現(xiàn)在，不僅機(jī)構(gòu)可以被分散，工廠的服務(wù)、軟件和實(shí)物也可以被分散。它們可以互相連接，因此系統(tǒng)的分散性和自主性達(dá)到了一個(gè)新的高度。這就是德國(guó)提出工業(yè)4.0的核心系統(tǒng)。
　　
　　三、CPS在中國(guó)的發(fā)展面臨的四大挑戰(zhàn)
　　
　　德國(guó)提出工業(yè)4.0戰(zhàn)略是站在他們的企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀設(shè)計(jì)大約到2030年左右實(shí)現(xiàn)的宏偉藍(lán)圖。這給了我們向德國(guó)工業(yè)學(xué)習(xí)的大好契機(jī)。但是，這個(gè)藍(lán)圖對(duì)我們大多數(shù)企業(yè)是不**的。所以，給我們企業(yè)有種不接地氣的感覺。因?yàn)槲覀冞^度的關(guān)注設(shè)備、軟件及智能化的研究與解讀。應(yīng)從更廣的角度，參考工業(yè)4.0的架構(gòu)，研究我們企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，如創(chuàng)新、流程、成本、供應(yīng)鏈、質(zhì)量、工藝、客戶服務(wù)、人才、商業(yè)模式、管理模式等方面展開，如何提升展開研究，迎接第四次工業(yè)革命的到來。
　　
　　所以信息物理系統(tǒng)CPS在中國(guó)的發(fā)展面臨的四大挑戰(zhàn): 一是關(guān)鍵技術(shù)亟待**。二是生態(tài)體系尚未建立。三是CPS標(biāo)準(zhǔn)體系亟待建立。四是關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品受制于人。
　　
　　1、是關(guān)鍵技術(shù)亟待**。數(shù)據(jù)挖掘、關(guān)聯(lián)分析等大數(shù)據(jù)技術(shù)尚不成熟，無法滿足實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)海量獲取和分析反饋的需要；智能控制、精準(zhǔn)判斷等物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)還未取得**，無法實(shí)現(xiàn)傳感器、控制器、工業(yè)設(shè)備和工業(yè)控制系統(tǒng)之間的無縫對(duì)接和遠(yuǎn)程智能管控；資源整合、協(xié)同制造、實(shí)時(shí)共享等技術(shù)仍處于初級(jí)階段，無法**盤活工業(yè)控制系統(tǒng)資源存量、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間對(duì)接匹配和資源共享。
　　
　　2、是生態(tài)體系尚未建立。CPS的跨領(lǐng)域、跨行業(yè)、跨產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用特征更為凸出，但當(dāng)前用戶需求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、物流運(yùn)輸、市場(chǎng)營(yíng)銷等環(huán)節(jié)處于“各自為戰(zhàn)”狀態(tài)，系統(tǒng)隔離、信息孤島、行業(yè)壁壘現(xiàn)象嚴(yán)重。
　　
　　3、是CPS標(biāo)準(zhǔn)體系亟待建立。CPS相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異，嚴(yán)重阻礙各行業(yè)之間實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)兼容、互聯(lián)互通等無縫對(duì)接；數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)采集等標(biāo)準(zhǔn)差異極大，數(shù)據(jù)互通、互動(dòng)存在障礙。我國(guó)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系中處于弱勢(shì)地位，以互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為例，在幾千項(xiàng)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中我國(guó)主導(dǎo)的不足2%；CPS網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重缺乏，尚不能適應(yīng)其網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)。
　　
　　4、是關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品受制于人。目前，國(guó)外專業(yè)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備提供商已經(jīng)在各方面壟斷了工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)和設(shè)備市場(chǎng)。國(guó)際巨頭們也通過操控工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟等國(guó)際組織，試圖控制CPS**技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的走向。我國(guó)發(fā)展CPS存在受制于人的巨大風(fēng)險(xiǎn)。
　　
　　四、但是，發(fā)展CPS給我們帶來巨大機(jī)遇與價(jià)值
　　
　　作為智能制造的核心，CPS的發(fā)展為我國(guó)包括制造業(yè)在內(nèi)的工業(yè)企業(yè)和行業(yè)帶來機(jī)遇，將有力推動(dòng)我國(guó)工業(yè)信息化和智能化水平的提高，促進(jìn)制造業(yè)等實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提升制造業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
　　
　　1、CPS打通“人機(jī)料法環(huán)測(cè)”環(huán)節(jié)，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)智能化
　　
　　人機(jī)料法環(huán)測(cè)，即人員、機(jī)器、物料、方法、環(huán)境和測(cè)度，是制造業(yè)的六大要素。在CPS中，人機(jī)料法環(huán)測(cè)成為智能制造的數(shù)字化組成部分，不斷推動(dòng)制造業(yè)從自動(dòng)化向自主化演進(jìn)。通過數(shù)據(jù)采集和分析，可以更好地選擇合適的操作人員，掌握機(jī)器設(shè)備狀態(tài)，安排物料供給，優(yōu)化解決方法，感知環(huán)境變化，測(cè)度產(chǎn)品質(zhì)量。在生產(chǎn)層面充分采用CPS及相關(guān)技術(shù)，有助于構(gòu)建具有自感知、自組織、自適應(yīng)、自決策等能力的智能工廠，是提高制造業(yè)信息化和智能化水平的關(guān)鍵。
　　
　　2、CPS整合上下游資源，促進(jìn)制造業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈整體優(yōu)化
　　
　　制造業(yè)涉及原料供給、生產(chǎn)制造、物流運(yùn)輸、市場(chǎng)營(yíng)銷、終端用戶、售后服務(wù)等多個(gè)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)制造業(yè)中各環(huán)節(jié)之間存在明顯脫節(jié)，傳統(tǒng)制造業(yè)多為粗放式運(yùn)營(yíng)。采用CPS，有助于推動(dòng)制造業(yè)從供應(yīng)側(cè)走向需求側(cè)，能夠根據(jù)終端用戶的需求，確定原料供給的類型和數(shù)量，安排生產(chǎn)制造的批次和型號(hào)，調(diào)配物流資源，降低市場(chǎng)營(yíng)銷成本，云化售后服務(wù)能力。因此，CPS將為制造業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈整體優(yōu)化帶來契機(jī)。
　　
　　3、CPS助力柔性制造，推動(dòng)制造業(yè)向生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型
　　
　　傳統(tǒng)制造業(yè)多為批量化生產(chǎn)，高庫存常常占用企業(yè)大量資金，且無法滿足終端用戶日益?zhèn)�性化和多樣化的需求。制造業(yè)向生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型成為全球趨勢(shì)。CPS有助于小批次、定制化或半定制化地進(jìn)行生產(chǎn)，成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵。
　　
　　五、現(xiàn)狀與實(shí)踐
　　
　　目前，已經(jīng)掀起全民智能的狂歡，一夜之間冒出的工業(yè)4.0智能示范工廠，改頭換面的所謂CPS智能系統(tǒng)，搖身一變的智能制造專家，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)全變成"大"，無論是政府或企業(yè)感覺新的造神運(yùn)動(dòng)又要開始……。
　　
　　筆者經(jīng)常被邀公開演講，題目必需時(shí)髦體即工業(yè)4.0下的或互聯(lián)網(wǎng)+，再或帶個(gè)"智"字，才能吸引聽眾。大有你方唱罷我登場(chǎng)之勢(shì)。自動(dòng)化改造、設(shè)備的傳感連接、精益生產(chǎn)改善、供應(yīng)鏈優(yōu)化、業(yè)務(wù)流程的重組、數(shù)字化工廠、機(jī)器人和機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略、**算法與人工智能等，讓我們企業(yè)目不暇接。這是因?yàn)槊總�(gè)專家、供應(yīng)商或個(gè)別企業(yè)站在自身的角度來詮釋這場(chǎng)新工業(yè)革命，都想指點(diǎn)江山為企業(yè)提出一個(gè)所謂的正確的路徑與生路。
　　
　　重要提醒的是每個(gè)企業(yè)切忌盲目沖動(dòng)，保持清醒的頭腦，根據(jù)自身的情況，科學(xué)的、系統(tǒng)的規(guī)劃實(shí)現(xiàn)新工業(yè)革命的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+企業(yè)，ERP+制造，精益化、數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化，逐步實(shí)現(xiàn)計(jì)算智能、感知智能、認(rèn)知智能……中國(guó)制造2025的智能制造。面對(duì)這次新工業(yè)革命，我們太渴望了，雖然，每個(gè)企業(yè)不能錯(cuò)過這個(gè)契機(jī)，需要要速度與激情，但也要保持一顆平靜的心。
　　
　　實(shí)際上，智能制造屬于復(fù)雜系統(tǒng)，是人工智能與大系統(tǒng)理論的結(jié)合，屬于第三代控制論，不過還在進(jìn)化。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的技術(shù)出現(xiàn)，CPS嵌入式人機(jī)物協(xié)同控制是智能制造的基礎(chǔ)。不過，六大基礎(chǔ)理論一個(gè)都不能少，否則，真是曇花一現(xiàn)。智能制造需要六個(gè)基礎(chǔ)理論:1、 人工智能。2、自動(dòng)控制。3、運(yùn)籌學(xué)。4、系統(tǒng)論。5、工業(yè)工程。6、精益生產(chǎn)。從而達(dá)到制造系統(tǒng)自治的智能優(yōu)化狀態(tài)。
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資訊來源：http://www.e-works.net.cn/report/cps/cps.html