(彦论视点) --- cps是个什么东西

文章来源:互联网      责任编辑:中北国泰      编辑时间:2019-03-25

导读:听说,独一无二工业软件和元工国际科技股份联合研发了一款cps软件产品,还号称是世界第一款;也是,凭着独一无二的自动化监控软件技术上的优势和经验,结合元工国际的多年离散行业MES的经验,他们的优势结合想必会有好的前景。前几天还真陪着一位在经信委系统工作多年的领导去看了他们CPS产品的演示和解说,我原来想把这款产品叫做类CPS,同去的这位领导告诉我不是类CPS,称cps1.0更适合,就像微软的操作系统一样,不也有个发展过程吗!

听说,独一无二工业软件和元工国际科技股份联合研发了一款cps软件产品,还号称是世界第一款;也是,凭着独一无二的自动化监控软件技术上的优势和经验,结合元工国际的多年离散行业MES的经验,他们的优势结合想必会有好的前景。前几天还真陪着一位在经信委系统工作多年的领导去看了他们CPS产品的演示和解说,我原来想把这款产品叫做类CPS,同去的这位领导告诉我不是类CPS,称cps1.0更适合,就像微软的操作系统一样,不也有个发展过程吗!

那么CPS是个什么东西呢?

何积丰院士是我们国家第一个研究cps的院士。他认为,CPS的意义在于将物理设备联网,特别是连接到互联网上,使得物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能。他认为:CPS,从广义上理解,就是一个在环境感知的基础上,深度融合了计算、通信和控制能力的可控、可信、可扩展的网络化物理设备系统,它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能,以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合,构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS网络,并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的方式。何院士的定义全面、深邃,但是详细解读就可以全面、正确的理解CPS了。宁振波则强调CPS是赛博物理系统,不是信息物理系统,CPS核心思想是虚实精确映射,虚拟控制实体,类比一个人就是用思想控制行为,用软性的条件来控制技术发展路线,让人的思维来主导行为,用CYBER控制物理的系统,只有那样才会最终实现智能制造、智慧城市。赵敏先生也给出了类似的解读。现在,越来越多的专家企业家都基本上赞同他们的观点并付诸实践中。这样看来,cps就是一个改造我们物理世界的基础行的工具,我们通过CPS,按照我们的意志来改变虚拟世界来最终改变我们的物理世界。我们的智能制造是这样,智慧城市是这样,能源互联网也一定是这样。所以,CPS,应该是工业4.0的基石、是中国制造2025的基石、是智慧城市的基石,更是能源互联网的基石。

在此,如何很好的研究CPS,我们提出需要注意以下几个基本问题。

(1)CPS是人、机、物深度融合的系统物联网只是突出物与物间的互联,大家号称万物互联;而CPS在物与物互联的基础上,更强调对物的实时、动态的信息控制与信息服务。从目前的发展阶段看,物联网偏重工程技术,而CPS则更偏重科学研究。CPS系统的本质就是以人-机-物的融合为目标的计算技术,以实现人的控制在时间、空间等方面的延伸。人们又将CPS称为人-机-物融合系统。因此,在开展物联网开发应用的同时,我们必须进一步加强对CPS技术的研究,使得物联网应用与CPS的发展形成一个自然的衔接过程。

(2)CPS是3C与物理设备深度融合的系统CPS是一种综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统,通过3C技术,即计算(Computation)、通信(Communication)和控制(Control)的有机融合与深度协作,实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。

CPS是将计算和通信能力嵌入到传统的物理系统之中,导致了计算对象的变化。将计算对象从数字的变为模拟的,从离散的变为连续的,从静态的变为动态的。CPS作为计算进程和物理进程的统一体,是集成计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。

(3)CPS 是环境感知、嵌入式计算、网络通信深度融合的系统CPS是在环境感知的基础上,深度融合计算、通信和控制能力的可控、可信与可扩展的网络化物理设备系统,它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来扩展新的功能,以安全、可靠、高效和实时的方式控制一个物理实体,使系统具有更高的智慧。

(4)CPS有着广阔的应用前景

从应用角度看,CPS试图打破已有的传感器系统、计算机系统、机器人系统等各种系统自成一体、计算设备应用目标单一、缺乏开放性的缺点,更注重多个系统之间的互联、互通与互操作,开发标准的互联协议和解决方案,实现系统的开放性、动态性、可控性的计算与服务支持。通过开发智能计算、通信、控制、新型传感器技术,提供智能化、快速响应、满足用户需求的高质量服务,有效地将CPS技术应用于嵌入式医疗器械、自动导航、汽车自动驾驶、运行车辆间网络辅助安全、灾害紧急救助等领域。

如果物联网的市场规模像人们所说的有上万亿元的话,那么CPS的市场规模则更是难以计数。因为CPS涵盖了小到智能家庭网络,大到工业控制系统,乃至智能交通系统、智慧城市系统、能源互联网等国家级甚至世界级的应用。更为重要的是,这种涵盖并不仅仅是将物与物简单地互联在一起,而是要催生很多具有计算、通信、控制、协同和自治性能的智能设备。现在已经表明,新型工业体系将建立在CPS之上、下一代智慧城市将建立在CPS之上、全球能源互联网也一定是建立在CPS之上。随着CPS技术的发展和普及,使用计算机和网络实现功能扩展的物理设备无处不在,并将推动消费品、工业产品、和新型技术的升级换代,极大地提高汽车、航空航天、国防、工业自动化、健康与医疗设备、重大基础设施等主要工业领域的竞争力。CPS不仅会催生出新的工业,甚至会重新排列现有产业布局。CPS是个什么东西呢?CPS必定是世界经济运作的基石。

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