信息物理系统CPS
信息物理系统(CPS)是控制系统、嵌入式系统的扩展与延伸。通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技，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、高效协同的夏杂系统。
CPS的本质是基于"物"的互联，构建与物理空间相映射的数字空间。 就是构建一套信息空间与物理空间 之间基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系,解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题,提高资源配置效率,实现资源优化。
1.CPS的体系架构
(1)单元级CPS
是具有不可分割性的CPS最小单元,是具备可感知、可计算、可交互、可延展、自决策功能的CPS最小单元，例如：一个智能部件、一个工业机器人或一个智能机床。
(2)系统级CPS
多个最小单元(单元级)通过工业网络实现更大范围、更宽领域的数据自动流动,实现了++多个单元级CPS的互联、互互通和互操作++ ，进一步提高制造资源优化配置的广度、深度和精度。包含++互联互通、即插即用、边缘网关、数据互操作、协同控制、监视与诊断等功能++。
(3) SOS级
多个系统级CPS的有机组合构成SOS级CPS。例如：多个工序(系统的CPS)形成一个车间级的CPS或者形成整个工厂的CPS。王要实现数据的汇聚 ,从而对内进行资产的优化和对外形成运营优化服务。其主要功能包括:++数据存储、数据融合、分布式计算、大数据分析、数据服务,++并在数据服务的基础上形成了资产性能管理和运营优化服务。
2.CPS的技术体系
1、CPS总体技术：
主要包括系统架构、异构系统集成、安全技术、试验验证技术等,是CPS的顶层设计技术;
2、CPS支撑技术：
主要包括智能感知、嵌入式软件、数据库、人机交互、中间件、SDN(软件定义网络广物联网、大数据等，是基于CPS应用的支撑;
3、CPS核心技术：
主要包括虚实融合控制、智能装备、MBD、数字孪生技术、现场总线、工业以太网、CAX/MES/ERP/PLM/CRM/SCM等，是CPS的基础技术。
上述技术体系可以分为四大核心技术要素，即：
"一硬"(感知和自动控制)：CPS实现的硬件支撑，智能感知技术（传感器）、虚实融合控制技术（嵌入式控制）
"一软"(工业软件)"：固化了CPS计算和数据流程的规则,是CPS的核心;
一网"(工业网络)：互联互通和数据传输的网络载体
"一平台"(工业云和智能服务平台)：CPS数据汇聚和支撑上层解决方案的基础，对外提供资源管控和能力服务。
3、CPS 典型应用场景
1、智能设计
CPS 能模拟真实使用环境（仿真），帮助实现产品迭代和改进，用在生产线 / 工厂设计、产品及工艺设计
2、智能生产
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设备管理：CPS 把各系统连起来成智能网络平台，实现设备互联。
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生产管理：实现生产过程监控、智能决策、管理生产各环节。
3、智能服务
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健康管理：用健康评估模型分析装备，给控制系统反馈运行和维护建议，让装备保持健康。
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智能维护：通过仿真等技术建智能维护系统，采集装备实时数据预测状态，提前维护。
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远程诊断：装备出故障，远程专家用虚拟模型和数据诊断，快速解决，减少停机损失。
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协同优化：像飞机运营，采集各方数据共享，通过虚拟模型出最优方案指导各方操作。
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共享服务：CPS 让智能装备共享信息，互相帮忙分析计算，还能参考云端知识优化自身活动。
4、智能应用
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无人装备：基于 "新四基" 的 CPS 让装备自己学习操控知识，用物的智能代替人，还能在同类装备上推广，低成本实现智能化。
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产业链互动：市场饱和时，利用工业网络分析产品使用情况，预测需求，让设计者、生产者和用户一起优化设计生产。
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价值链共赢：制造企业靠 CPS 向服务商转型，提供定制服务，参与售后盈利，分担用户风险，大家都获利。
4、CPS 建设路径
CPS 能提升企业制造水平，但建设要按层级一步步来，分这几个阶段：
- CPS 体系设计：根据行业和自身情况，设计应用模式、架构、安全和标准规范等。
- 单元级 CPS 建设：目标是用硬件、软件和通信模块构成数据闭环，重点是安装感控设备和数字化工艺流程，实现资源优化。
- 系统级 CPS 建设：重点是建工业网络，让更多单元级 CPS 能互联互通、协同控制，扩大数据流动范围。
- SoS 级 CPS 建设：重点是建大数据和智能服务平台，组合多个系统级 CPS，提升数据存储处理和智能服务能力。