CPS来了，工业和能源人的互联网时代生存指南

　　CPS能让所有地方具备和德国一样的工业升级的能力

　　同能源领域一样，如今的工业也正处于大变革的前夜。上世纪90年代以来的新型经济体迅速工业化后，产生了基于比较优势的全球大分工和大竞争，同时，在互联网时代大背景下，消费者和消费观念也在剧变。当供应端和消费端同时发生剧变时，工业企业的核心竞争力也被彻头彻尾的颠覆了，核心竞争力从产品质量控制，转移到了客户价值创造。这种变化对企业能力提出了前所未有的要求。为客户创造价值意味着企业需要能够生产够复杂更先进的产品和系统，随着机械技术和信息技术的深入融合，人类所生产的各种产品和系统的复杂性也呈指数级别增长，比较典型的例子就是高铁，高铁是车辆，轨道系统，信号及调度系统，电力供应系统等众多系统的结合，每一个子系统都涉及非常复杂并且专业的技术。但根据系统工程学观点，系统的复杂性远大于子系统和子系统元件复杂性的线性加总。从单个产品，到系统，再到基于系统的服务，对企业的能力要求成指数级别增长。

　　复杂的系统也意味着更复杂的供应链和价值链，以及更多的参与者。过去，受经济学分工理论的影响，企业倾向于将工作任务进行精细划分，然后再逐层外包，以达到专业化分工目的，但分工在提升生产效率同时，却造成信息流通效率降低，如果没有先进信息技术，复杂系统内的企业协作将变的根本无法进行。更何况，在全球化和互联网化背景下，企业分工价值链早已蔓延过了地区，甚至跨越了时区。硅谷团队负责研发，纽约团队负责品牌管理，，巴黎事务所设计，韩国和日本企业提供零部件，深圳工厂组装，再由迪拜分销商送往世界各地，这种全球大分工在很多行业已经十分普遍。但是，截至目前只有部分巨型企业，比如波音，空客，西门子，通用电气，东芝，苹果等工业巨头才具备对复杂价值链的管理能力，在未来，CPS所掀起的新工业革命将几乎将使任何组织都具备这种能力,德国人将这种革命成为工业4.0，而美国人将这种革命成为工业互联网。

↓↓↓工业1.0到工业4.0↓↓↓

　　目前CPS在工业，尤其是制造业领域中已经得到一定应用，基于CPS的智慧制造可以根据市场需求即时改变产品设计和供应链，利用PLM（ProductlifetimeManagement）平台，甚至可以实现跨公司的超柔性合作。这就使得基于客户要求和特征的快速定制化生产成为可能，并且彻底改变现在上下游企业之间的合作方式。自组织、自优化、自适应的全球价值链和供应链大协作将在世界范围内迅速改变目前制造业竞争局面，传统制造业企业就像是单细胞生物，而基于CPS的智慧制造将重塑制造业企业之间的合作方式，使同一价值链内的众多企业从单细胞生物融合为多细胞生物，实现整条价值链的共同进化。

　　中国2025计划：看上去很美

　　工业的CPS化将给世界工业竞争带来巨大影响，因此德国打出了工业4.0概念，美国拉开了工业互联网大旗，中国制造业也不甘落后，提出了“中国制造业2025”计划。然而，对于中国企业来说，工业CPS化任重而道远，因为这需要重塑包括流程和工艺，机械和设备，物流和供应链管理，自动化和信息化在内的所有能力领域，面临的挑战数不胜数，比如，基于虚拟生产而重新设计的工艺和流程、能够容错的强健制造流程、性能稳定并且可预测的生产设备、开放并且标准模块化的过程仿真和工艺模型、人工智能的安全应用、工业大数据的存储和分析应用，当然，信息安全也将无比重要。与此同时，工业人才的知识体系和观念需要彻底重塑，传统工业的集中式和层级化组织结构和管理理念已经不再适用于基于CPS的智慧工业。

　　CPS在改造能源和工业的同时，CPS本身也在不停进化。下一阶段，CPS将实现自组织能力，未来CPS能够在没有外部指令和干涉的情况下，使系统的物理和信息部分按照某种规则，相互默契，各尽其责，同时又协调自动地形成有序结构，实现有序有效并且有意义的系统自动控制和执行。CPS自组织能力在具体工业和能源领域的应用功能实现将十分有意思，举个例子，在工业领域，工厂的生产线可以根据工作负荷自动的调整维修周期，甚至自动调整上游物料供给速度，自动安排并切换备用生产线，使得工厂在产线维修期间的产出不受影响。在能源领域，自组织能力的实现可以解决可再生能源发展的最大瓶颈，即风光的不稳定性，通过气象大数据的分析预测和现场气象传感器的即时数据，用电器和储能系统能够提前预知可再生能源系统的发电输出波动，在不影响生产生活的情况下，自动调整工作状态，使得原来必须依赖于电网才能实现稳定工作的可再生能源系统实现真正的独立运行。
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　　CPS对我们现在的社会和商业结构具有高度颠覆性影响，可以从根本上改变现有的诸多商业模式，颠覆企业及组织之间的竞争方式。能够提供基于CPS的服务的新型企业正在不知不觉的渗透和吞噬传统企业的市场，当然CPS本身也在前所未有的拓展人类的社会和商业边界，创造新的商业价值处女地。CPS也将对我们现在的研发领域带来新的挑战。如何建立，运行，监控和维护CPS及其应用？数据和信息如何在不同的通讯方式和系统中传输？如何进行跨系统的控制？以及如何不被有恶意的人远程侵入和控制？如何存储和利用CPS带来的海量数据？等等，这些都是切实摆在企业和研究者面前的问题，这需要机械，电气，电子，计算机与软件，系统科学等诸多学科跨界研究，也需要不同企业之间共同协作。未来的商业社会将是一个没有边界的世界，传统的电力企业，制造企业，建筑企业，服务企业甚至农业，都会和互联网深度融合，未来的世界就是一个MEGACPS(超级CPS)，这不是科幻小说，而是每个人都将面对的明天。