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,
▲CPS系统 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。
1.三个层次清晰揭示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。 1.1中国白皮书 ▲白皮书对CPS三个层次的划分
白皮书对这三级CPS的定义如下:
单元级CPS:
系统级CPS:
SoS级CPS:
1.2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。 1.3德国达姆施塔特技术大学 德国达姆施塔特技术大学(Technische Universit?t Darmstadt)Reiner Anderl教授给出了如下的划分: 2.一维只能界定属性,二维才能更利于CPS落地 但笔者认为,这种横向一维的划分只是对系统属性进行界定,对指导CPS如何落地尚显不足,如果加上纵向的智能程度属性,形成二维的定义将更有利于对CPS的理解,并可更好地促进CPS的落地。
2.1 智能系统的三个层级
这三类智能可用下面的图示表示。
2.2 “二维九格”衍生九种CPS落地方案
通过横向的三个智能层级与纵向的三个属性层级,我们可衍生出9种CPS落地方案。下面,我们逐一进行简述。
单元级 | 系统级 | SoS级 | |
初级智能 | 初级智能/单元级 | 初级智能/系统级 | 初级智能/SoS级 |
恒定智能 | 恒定智能/单元级 | 恒定智能/系统级 | 恒定智能/SoS级 |
开放智能 | 开放智能/单元级 | 开放智能/系统级 | 开放智能/SoS级 |
根据以上划分,共有三组单元级的CPS,他们的特点是最小的CPS单元,具有不可分割性。
2.3 从国外经验来看,CPS的二维定义迫在眉睫
德国工业4.0参考框架
德国用一个三维模型清晰地表达了工业4.0的框架,美国GE则用一个二维的定义将工业互联网进行阐述,机器——设备——组织——网络,智能设备——智能系统——智能决策,从哪开始做,做成什么样子,都清清楚楚地表达出来了。
可以说,CPS传统一维的定义,只能比较清晰地界定了系统的属性,不能明确地指导系统的落地,笔者认为,尽快完善CPS二维甚至多维的定义,将有助于CPS在我国的快速发展,在中国制造急需向中国智造转型升级的关键时刻,这项任务显得尤为重要与迫切。
CPS作为智能制造的核心支撑技术,必将在中国智能制造转型升级中发挥重要的价值。现在,即便是全球的范围内,对CPS的认知还不完全统一,甚至没有一个统一的权威定义。工信部近期发布的白皮书,在规范大家对CPS的认知、厘清CPS的特点、层级、实现等方面都具有积极的推动作用。笔者认为,我们对CPS的认知也应该是一个不断迭代的过程,我们既要肯于研究国外的先进理念,更好地理解CPS精髓,又要不拘泥于别人的说法,结合中国实际情况,敢于提出自己的认知,衍生出指导CPS的各种落地理念、执行标准,促进中国智能制造的快速发展。
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