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信息物理系统CPS的制造格局 |
| 时间：2017-04-17 类别： 行业动态 |
伴随着工业4.0的热火朝天，信息物理系统 (Cyber-PhysicalSystem，CPS)也得到了人们的广泛关注。应该说，信息物理系统(CPS)是一个争议性很大的概念。不管白猫还是黑猫，抓到老鼠才是好猫。相对于德国、美国，中国更需要信息物理系统(CPS)，这一点是无疑的。
一、定义 一般认为信息物理系统(CPS)是由3部分构成的：计算、通讯与控制，同时其作用的对象也有3种，分别是物理对象、信息对象以及在此基础上形成的系统。利用信息物理系统(CPS)我们可以让生产系统更加可靠、**，并能实现其各组成部分的实时协同。正因如此，其得到了各国政府与企业的广泛关注与大力推广。 二、CPS与传统控制系统的区别 首先，信息物理系统(CPS)首先具备网络功能，传统的控制系统往往没有网络功能。其次，与传统的控制系统相比信息物理系统(CPS)的计算能力一般更为强大。再次，因为采用了网络和云计算等技术，与传统的控制系统比起来信息物理系统(CPS)的控制可靠性、安全性、协同性一般更好。**，信息物理系统(CPS)一般是一个开放的系统，我们可以对其内的数据、软件、控制模式等进行变更、扩充，以往的控制系统则是一个相对固化的系统。总之，信息物理系统(CPS)对系统内部设备的远程协调能力、自治能力要强于现有的工控网络，可控对象的种类和数量，特别是节点规模也要多于或大于现有的工控网络。 三、CPS发展史 2006年2月美国发布的《美国竞争力计划》将信息物理系统列为重点研究项目。2007年7月，美国总统科学技术顾问委员会(PCAST)在题为《挑战下的** ——竞争世界中的信息技术研发》的报告中列出八大关键的信息技术，CPS位居首位。2013年4月，德国在汉诺威工业博览会上推出工业4.0，信息物理系统(CPS)是其核心。 四、CPS应用基础 需要我们真正掌握信息物理系统（CPS）的体系架构与运作模式。 五、CPS组成部分 一是传感器网络，包括传感器节点——负责感知用户的物理对象的属性、控制中心、网络传输节点；二是执行器网络，包括执行器单元、执行器控制节点；三是信息中心，提供数据的存储服务、运算服务；四是网络系统，负责传感器网络、执行期望、信息中心的信息互联互通。基于它们，用户可以利用计算机、手机与信息物理系（CPS）统进行交互，从而实现掌握物理世界信息的目的，同时也可以通过发送控制指令改变信息物理系统。 六、CPS运作过程 一般包括一是对物理对象本地化的感知，二是将感知的结果通过网络传递到远程服务器上——当然由此也会被传递到本地化的嵌入式系统中，然后进行计算。在计算得出结果后，我们即可通过网络对物理对象进行控制或其他操作。 七、注意点 对物理对象本地化的感知一般采用的是多传感器或者冗余传感器，其可以提高系统的可靠性，而对控制器、执行器也可以采取冗余结构。 这种对传感器、控制器、执行器的部署不仅可以形成冗余模式，还可以形成一种有结构关系的模块结构，进而形成一个拥有多数据节点体系。它能帮助我们更好地获得物理世界的数据，并进行实时监控、问题诊断、预测计算。 前述的先进管控模式让控制不再是单点模式，而是多点模式；不再是本地模式，而是远程模式；不再是小数据量的经验决策，而是基于大数据的科学决策；不再是开环的模式，而是可以反馈循环的、实时交互的模式；同时其也让数据计算的基础不再是静态的，而是可以扩展、可以学习的。所以利用信息物理系统（CPS）我们可以真正实现物理世界与信息世界的融合、协调一致，实现物理系统的精确控制，**运作。 八、信息物理系统(CPS)主要需求方 **是制造性企业为了提升产品质量和流程控制水平进行部署。 第二是一些大型企业为了提升自己的产能而部署，因为它们要联合外部企业（比如联合供应商），而需要对外部企业进行管控。 第三是地区政府为了提升本地区企业的综合能力，会选择一些单位进行试点。 第四是随着技术的成熟、成本下降，一些新的场景应用模式会出现，而其需要部署信息物理系统(CPS)，例如油井越来越稀疏，采用人工管控的难度很大。 第五是针对环保、安全等特殊需要，利用信息物理系统(CPS)可以实现精确、远程、实时的数据采集、存储、运算、展示、管控和备份。 现有的案例表明信息物理系统(CPS)的应用效果是比较良好的。例如，为某家电集团做配套的模具企业，采取走出去的战略，利用信息物理系统(CPS)在航天、汽车等领域打开了市场，甚至出现了产能不足问题。 九、综述 《中国制造2025》的目标是把中国从制造大国变成制造强国，而这需要解决一系列问题：控制与计算的差异；计算的离散数学与控制的微分方程、连续边界条件、对时间和空间敏感度的差异；在汽车、航空航天、国防、工业自动化、健康/医疗设备、重大基础设施等主要工业领域广泛应用信息物理系统(CPS)，以推动我国工业、技术服务业的升级换代。正如互联网改变了人与人的互动关系，信息物理系统(CPS)可以改变我们与物理世界的互动关系，改变我国制造业在世界制造业中的地位。 更多相关信息物理系统CPS资讯尽在：http://www.e-works.net.cn/report/cps/cps.html 资讯来源：http://www.e-works.net.cn/report/cps/cps.html |
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