“二维九格”可助力CPS轻松落地

发布时间：2017-04-21 作者：佚名来源：微博

关键字：二维九格 CPS

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本文在工信部最近新发布的《信息物理系统白皮书(2017)》对CPS 三个层次划分的基础上，提出了CPS的二维度划分，并衍生出九种CPS落地方式。

CPS(Cyber-Physical Systems，常见的中文翻译是信息物理系统)源于美国，却因为德国工业4.0而风靡全球，并成为工业4.0的核心技术。在我国，CPS也得到高度重视，在《中国制造2025》中明确强调：“基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革”，CPS已经成为智能制造的核心支撑技术。

CPS系统

近日，随着由工信部信软司指导、“中国信息物理系统发展论坛”编写的《信息物理系统白皮书(2017)》(以下简称“白皮书”)的发布，以及由“走向智能研究院”等单位举办的“CPS信息物理系统专家宣讲团万人微信在线分享活动”的开展，将CPS再次推向了智能制造领域的浪尖。

白皮书对CPS的内涵、架构、实现等进行了系统的阐述，并对CPS进行了三个层次的划分，即单元级、系统级、SOS级(系统之系统)，分别以“网”、“平台”为标准，从功能范围上界定了CPS的分级，这对规范大家的认识，推动CPS发展具有非常重要的意义。

但笔者经过深入研究后认为，这种划分只是从横向上进行了一维的定义，在指导落地方面尚显不足，还应该从其他维度进行定义与划分，通过多维度定义、组合、演进，形成更多落地性强的解决方案，从而更好地指导、促进智能制造的发展。

下面，笔者期望通过自己的一些观点，起到抛砖引玉的作用，激发大家对CPS的探索，更好地促进CPS的落地与发展。由于CPS在国内外尚处于一个探索阶段，不足之处，敬请各位专家批评指正。

一，三个层次清晰揭示CPS演进方向

白皮书将CPS分为三个层次，分别是单元级、系统级、SOS级，通过三个层次的划分，可以清晰地看出CPS的演进发展方向。这种划分方法其实与美国、德国等国家的相关定义基本是一致的。

1，中国白皮书

白皮书对这**CPS的定义如下：

单元级CPS：单元级CPS具有不可分割性，其内部不能分割出更小CPS单元。单元级CPS能够通过物理硬件(如传动轴承、机械臂、电机等)、自身嵌入式软件系统及通信模块，构成含有“感知-分析-决策-执行”数据自动流动基本的闭环，实现在设备工作能力范围内的资源优化配置。

系统级CPS：在单元级CPS的基础上，通过网络的引入，可以实现系统级CPS的协同调配。在这一层次上，多个单元级CPS及非CPS单元设备的集成构成系统级CPS。

SoS级CPS：在系统级CPS的基础上，可以通过构建CPS智能服务平台，实现系统级CPS之间的协同优化。在这一层次上，多个系统级CPS构成了SoS级CPS，如多条产线或多个工厂之间的协作，以实现产品生命周期全流程及企业全系统的整合。

白皮书分别以“网”、“平台”为标准，将CPS划分为**。

2，美国NIST

美国国家标准与技术研究院(NIST)于2016年5月发布了《信息物理系统框架》就是典型的三个层次。分别是人机协同下的设备级、系统级、SOS级，与中国白皮书几乎是完全一致，或者是说中国白皮书参考了该模型。

3，德国达姆施塔特技术大学

德国达姆施塔特技术大学(Technische Universität Darmstadt)Reiner Anderl教授给出了如下的划分：

分别是在嵌入式系统与智能传感器等基础上形成智能系统(包含智能传感器与执行器)、CPS系统及CPPS系统(赛博物理生产系统，也是一种典型的SoS)。

从中美德三国对CPS演进的划分来看，中国白皮书划分最为清晰(以“网”、“平台”作为划分标志)，美国NIST的最为经典，并且突出了“人”的作用，而德国的演进路径突出了德国最擅长的嵌入式技术、制造技术等特点。

通过这些划分，我们可以很清晰地看到CPS由简单到复杂、由低级到高级的演进路径。

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第1页：“二维九格”可助力CPS轻松落地(1)
第2页：“二维九格”可助力CPS轻松落地(2)

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