工信部白皮書解讀CPS：兩化深度融合綜合技術體系
發(fā)布時間：2017-03-133月1日,，工信部信軟司指導中國電子技術標準化研究院,，聯(lián)合國內相關單位編撰發(fā)布的《信息物理系統(tǒng)白皮書（2017）》，對信息物理系統(tǒng)（CPS）的技術內涵做了全面歸納與系統(tǒng)闡釋,。
支撐兩化深度融合的一套綜合技術體系
當前,，面對搶占新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革競爭制高點的新形勢,，面對“以加快新一代信息技術與制造業(yè)深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向”的戰(zhàn)略方針，面對從制造大國向制造強國轉變的戰(zhàn)略任務,，迫切需要構建支撐兩化深度融合的技術體系,。
信息物理系統(tǒng)通過集成先進的信息通信和自動控制等技術，構建了物理空間與信息空間中人,、機,、物、環(huán)境,、信息等要素相互映射,、適時交互、高效協(xié)同的復雜系統(tǒng),，實現(xiàn)系統(tǒng)內資源配置和運行的按需響應,、快速迭代、動態(tài)優(yōu)化,。
CPS的定義是通過集成先進的感知,、計算、通信,、控制等信息技術和自動控制技術,，構建了物理空間與信息空間中人、機,、物,、環(huán)境、信息等要素相互映射,、適時交互,、高效協(xié)同的復雜系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)內資源配置和運行的按需響應,、快速迭代,、動態(tài)優(yōu)化。
CPS的目標是資源優(yōu)化配置,，其技術特征包括：數(shù)據(jù)驅動,、軟件定義、泛在連接,、虛實映射,、異構集成、系統(tǒng)自治,。在智能設計,、智能生產(chǎn)、智能服務,、智能應用等環(huán)節(jié)有著豐富的應用場景,。其在生產(chǎn)制造中的層次由分單元級,、系統(tǒng)級、系統(tǒng)之系統(tǒng)級等,。
可以看出，信息物理系統(tǒng)是工業(yè)和信息技術范疇內跨學科,、跨領域,、跨平臺的綜合技術體系所構成的系統(tǒng)，能夠將感知,、計算,、通信、控制等信息技術與設計,、工藝,、生產(chǎn)、裝備等工業(yè)技術融合,，能夠將物理實體,、生產(chǎn)環(huán)境和制造過程精準映射到虛擬空間并進行實時反饋，能夠作用于生產(chǎn)制造全過程,、全產(chǎn)業(yè)鏈,、產(chǎn)品全生命周期，能夠從單元級,、系統(tǒng)級到系統(tǒng)之系統(tǒng)（SoS）級不斷深化,，實現(xiàn)制造業(yè)生產(chǎn)范式的重構。從新一輪產(chǎn)業(yè)變革的全局出發(fā),，結合多年來推動兩化融合的實踐,，白皮書認為，信息物理系統(tǒng)是支撐信息化和工業(yè)化深度融合的綜合技術體系,。
核心要素：“一硬,、一軟、一網(wǎng),、一平臺”
美,、歐、德相關研究機構或科研項目對信息物理系統(tǒng)的概念,、定義不盡相同,，但總體來看，其本質就是構建一套賽博（Cyber）空間與物理（Physical）空間之間基于數(shù)據(jù)自動流動的狀態(tài)感知,、實時分析,、科學決策、精準執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系,，解決生產(chǎn)制造,、應用服務過程中的復雜性和不確定性問題，提高資源配置效率，實現(xiàn)資源優(yōu)化,。狀態(tài)感知就是通過各種各樣的傳感器感知物質世界的運行狀態(tài),，實時分析就是通過工業(yè)軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息,、知識的轉化,，科學決策就是通過大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)異構系統(tǒng)數(shù)據(jù)的流動與知識的分享，精準執(zhí)行就是通過控制器,、執(zhí)行器等機械硬件實現(xiàn)對決策的反饋響應,，這一切都依賴于一個實時、可靠,、安全的網(wǎng)絡,。我們可以把這一閉環(huán)賦能體系概括為“一硬”（感知和自動控制）、“一軟”（工業(yè)軟件）,、“一網(wǎng)”（工業(yè)網(wǎng)絡）,、“一平臺”（工業(yè)云和智能服務平臺），即“新四基”,?！靶滤幕迸c中國制造2025提出的“四基”（核心基礎零部件、先進基礎工藝,、關鍵基礎材料和產(chǎn)業(yè)技術基礎）共同構筑了制造強國建設之基,。
本質：數(shù)據(jù)在兩大空間閉環(huán)流動
CPS的本質是構建一套信息空間與物理空間之間基于數(shù)據(jù)自動流動的狀態(tài)感知、實時分析,、科學決策,、精準執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系，解決生產(chǎn)制造,、應用服務過程中的復雜性和不確定性問題,，提高資源配置效率，實現(xiàn)資源優(yōu)化,。
感知和自動控制是數(shù)據(jù)閉環(huán)流動的起點和終點,。感知的本質是物理世界的數(shù)字化。工業(yè)軟件是算法的代碼化,，是對工業(yè)知識,、技術積累和經(jīng)驗體系的載體，是實現(xiàn)工業(yè)數(shù)字化,、網(wǎng)絡化,、智能化的核心。工業(yè)軟件定義了信息物理系統(tǒng),，其本質是要打造數(shù)據(jù)流動的閉環(huán)與規(guī)則體系,，應對制造系統(tǒng)的不確定性,，實現(xiàn)制造資源的高效配置。工業(yè)網(wǎng)絡是連接工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和工業(yè)產(chǎn)品各要素的信息網(wǎng)絡,，主要用于支撐工業(yè)數(shù)據(jù)的采集交換,、集成處理、建模分析和反饋執(zhí)行,，是支撐數(shù)據(jù)流動的通道,。物質（機械、如導線）連接,、能量（物理場、如傳感器）連接,、信息（數(shù)字,、如比特）連接乃至意識（生物場，如思維）連接,，為打造萬物互聯(lián)的世界提供了基礎和前提,。工業(yè)云和智能服務平臺是高度集成、開放和共享的數(shù)據(jù)集散中心,、數(shù)據(jù)存儲中心,、數(shù)據(jù)分析中心和數(shù)據(jù)共享中心，基于工業(yè)云服務平臺推動專業(yè)軟件庫,、應用模型庫,、產(chǎn)品知識庫、測試評估庫,、案例專家?guī)斓然A數(shù)據(jù)和工具的開發(fā)集成與開放共享,。這將帶來產(chǎn)品、機器,、人,、業(yè)務從封閉走向開放，從獨立走向系統(tǒng),，將重組客戶,、供應商、銷售商以及企業(yè)內部組織的關系,，重構生產(chǎn)體系中信息流,、產(chǎn)品流、資金流的運行模式,，重建新的產(chǎn)業(yè)價值鏈和競爭格局,。（來源：中國信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)）
