触探CPS

　　长期以来，信息化和工业化深度融合的理念早已深入人心。同时，传统制造企业应用信息技术进行内部流程的变革和重塑也早已在行业内形成共识。MES、ERP、CRM、PLM等一系列系统软件的应用和实践，使得企业无论是在信息化程度，还是在竞争能力上都得到了明显提升。如今，随着《中国制造2025》发展战略的提出，以及智能制造规划的实施，使得传统制造企业正面临着新一轮转型升级的压力和契机。此时，以CPS为主要应用技术的智能化生产成为了企业能否成功转型的关键节点。

　　CPS(信息物理系统又名赛博物理系统)，从概念上讲是一个在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力的可控、可信、可扩展的网络化物理设备系统。其中，计算、通信和控制是CPS必不可少的关键要素，而三者之间的深度融合是CPS正常运行的必要保障。
 

　　继美国的“工业互联网”，以及德国的“工业4.0”之后，中国提出了《中国制造2025》发展战略，并以此为基础提出了智能制造实施规划。在此背景下，原有的数字化、自动化的生产模式开始向智能化转变。而智能化场景实现的基础就在于CPS理论和技术的快速发展。

　　“可以说，在世界范围内掀起的新一轮工业革命中CPS已成为最前沿的交叉研究领域之一，是未来智能工厂、智能家居、智能电网、智能汽车、智能医疗、智慧农业、智慧城市等实现的基础。”中国软件评测中心主任助理、曾晋博士在接受《中国信息化周报》记者采访时如此说道。

　　通过设备的互联互通、基于大数据分析的决策支持、可视化展现、生产过程的管理与控制，建设智能工厂，是中国制造企业实现两化深度融合和智能制造的突破口与落脚点。

　　作为在智能化转型过程中的关键支点，CPS的应用领域和范围都 是极其广泛的。无论是在航空航天、石油石化、电力、水资源调度与污水处理，还是在先进制造、环境监测与灾害控制、远程医疗和辅助生活以及城市管理等方面，CPS都将发挥重要作用。高效协同、互联互通、节能、环保、安全可靠以及虚实结合等特点使得CPS的应用前景十分广阔。

　　关于CPS，数字化领域专家朱铎先提到，美国、德国以及中国，各自的国家战略有一个共同的聚焦点，那就是基于CPS的智能工厂。

　　他表示，将不同接口、不同控制系统、不同通信协议的数控设备连接成一个网络，由一台计算机实现对所有数据机床的网络分布式集中管理，包括程序集中管理、程序网络传输、程序虚拟制造检查等，并实现设备状态的实时采集与监控，实现网络分布式的生产管理模式，是智能工厂的核心，也是CPS概念的最佳体现。

　　智能感知 实现人机“沟通”

　　“工业4.0”自出现以后已经鼓噪一时。然而，除了德国，这种现象在中国表现得尤为明显。究其原因，是因为中国将“工业4.0”当成了助推经济转型的一剂良药，并想从中觅得先进的技术和理念，从而为中国的经济转型找寻出路。

　　如今，“工业4.0”已上升为德国的国家级战略。而对于“工业4.0”，德国人将其定义为“以CPS系统为基础的智能化生产”。对于CPS系统，中国科学院院士何积丰认为，CPS的意义在于将物理设备联网，特别是连接到互联网上，从而使得物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能。而这五大功能最终要实现的就是产品生产过程中的实时感知、动态控制和信息服务。综合来说，也就是我们眼中的智能化生产。

　　按照德国工业4.0体系设想，智能产品将集成有动态数字存储器、感知和通信能力，承载着在其整个供应链和生命周期中所需的各种必需信息。在这样的情况下，智能产品具有三个方面的特征：智能产品是信息的载体，智能产品在整个完整的供应链和生命周期中都一直带有自身信息;智能产品是一个AGENT(代理)，将会影响其所在环境;智能产品具有自我监测能力，产品会对其自身状态和环境进行监测。

　　现在，众多相关的国内专家、学者在谈到“工业4.0”的时候，无不提到德国西门子安贝格工厂。可以说，安贝格工厂已成了德国工业发展的一个缩影和最好代表，并被誉为德国“工业4.0”的模范工厂。

　　在安贝格工厂的产品生产过程中，无论是元件、半成品还是待交付的产品，均有各自编码，在电路板安装上生产线之后，可全程自动确定每道工序;生产的每个流程，包括焊接、装配或物流包装等，一切过程数据也都记录在案可供追溯。更重要的是，在一条流水线上，可通过预先设置控制程序，自动装配不同元件，流水生产出各具特性的产品。

　　由于“产品”与“机器”实现了“沟通”，整个生产过程都为实现IT控制进行了优化，生产效率因此大大提高：只有不到四分之一的工作量需要人工处理，主要是数据检测和记录;工厂每年生产元件30亿个，每秒钟可生产出一个产品，产能较数字化前提高了8倍，而由于对所有元件及工序进行实时监测和处理，工厂可做到24小时内为客户供货。此外，由于实时监测并挖掘分析质量数据，次品率大大降低。
(本文不涉密)
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