CPS:以信息物理融合技术优化资源配置实现智能制造

《信息物理系统白皮书2017》介绍说,CPS最早由美国国家航空航天局(NASA)1992年提出。2006年美国国家科学基金会(NSF)科学家海伦·吉尔给出详细定义。Cyber这一单词可以追溯到希腊语"Kybernetes"(原意指的是希腊轮船上掌舵人),随后维纳创造了"Cybernetics"这个单词 。1958年钱学森老先生的著作《Engineering Cybernetics》中文版发布,"Cybernetics"翻译为"控制论"。此后"Cyber"常作为前缀,应用于与自动控制、计算机、信息技术及互联网等相关的事物。

CPS自提出以来,引起了各国研究机构专家学者的广泛关注,白皮书梳理了国内外研究机构包括NIST、NSF、acatech及Jay Lee、Edward Lee、何积丰院士等各国机构及专家学者对CPS的认识。中国的CPS专家汇集全球学术界、产业界对CPS的认识后,依然存在种种疑惑,比如CPS清晰的定义与描述到底是什么?CPS是有序传承还是一个全新世界?美国德国对CPS的研究报告对我国CPS发展有怎样借鉴?中国到底该如何走CPS发展道路?应该研究什么?推广什么?用在哪里?

结合当前我国推动两化深度融合、《中国制造2025》、深化制造业与互联网融合发展的背景,《CPS白皮书》编写组力图回答CPS是什么?怎么干?怎么用?怎么建?怎么推?

专家认为,工业革命从不断解放体力到不断解放脑力演变,使得技术的重点从物理空间向信息空间迁移。物理空间中,物理实体的"硬件提升是有限的",而人类对于制造资源的优化提高的需求确实是无限的。因此,信息空间给人们解决技术问题带来新的希望。CPS能够将感知、计算、通信、控制等信息技术与设计、工艺、生产、装备等工业技术融合,能够将物理实体、生产环境和制造过程精准映射到虚拟空间并进行实时反馈,能够作用于生产制造全过程、全产业链、产品全生命周期,能够不断深化,实现制造业生产范式的重构。

白皮书给出CPS的定义是:信息物理系统通过集成先进的信息通信和自动控制等技术,构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统,实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。

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