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原标题：CPS的前世今生根据工业4.0研究院的判断，虽然德国工业4.0是基于CPS来构建的，但由于德国相关研究不够系统深入，事实上，掌握CPS相关技术比较深入的，仍然是美国各个研究机构及大型企业（特别是航天军工等），这也是为什么德国企业（例如【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源西门子、SAP等）在推广解决方案的时候，谈及CPS较少的缘故。

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原文标题：关于中国CPS发展方向及趋势的建议原文作者：胡权院长 工业互联网沙龙 由于德国提出的工业4.0概念体系是基于信息物理系统（CPS，Cyber-Physical Systems，后面统一用CPS表示），工业4.0研究院自2013年成立以来，CPS一直是研究和试验的重点。

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除了研究CPS概念和体系，工业4.0研究院还积极通过对美国CPS-VO开放的开源项目进行研究，对CPS希望解决的各种关键技术问题有较好的了解按照工业4.0研究院重点研究方法技术成熟度水平（TRL，Technolog【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源y Readiness Level），CPS的核心价值体现在科学层面，而不是技术和工程，这是建议的核心内容。

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一、CPS的基本概况及发展在2006年，美国NSF提出了CPS的概念，并开始了10年时间的“新学科”（New Science）建设过程根据NSF公开的资料称，美国希望通过10-20年的时间，为信息系统与物理系统融合构建一套新的学科。

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事实上，在2016年，美国科学、工程研究院发布了《美国信息物理系统教育规划报告》（A 21st Century Cyber-Physical Systems Education），同时，美国商务部下属NIST在2014年也【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源开始推进CPS PWG相关工作，由此可见，美国认为CPS的基本体系已经形成，并开始进入应用阶段了。

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在2010年3月1日，德国工程院就启动了agendaCPS项目，并通过近2年时间的研究，发布了《信息物理系统综合研究报告》（Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems），在这个项目中，德国首次提出了“CPS+制造业=工业4.0”的提法，从而使得2012年继续开展了工业4.0的研究，并于2013年发布了《德国工业4.0未来项目实施建议》（Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftspr【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源ojekt Industrie 4.0）。

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总体来讲，根据工业4.0研究院的判断，虽然德国工业4.0是基于CPS来构建的，但由于德国相关研究不够系统深入，事实上，掌握CPS相关技术比较深入的，仍然是美国各个研究机构及大型企业（特别是航天军工等），这也是为什么德国企业（例如西门子、SAP等）在推广解决方案的时候，谈及CPS较少的缘故。

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不过，CPS对于构建工业系统仍然是非常重要的，德国工业4.0平台与NIST建立了联系，希望“跟进”美国在CPS或物联网方面的研究，为此，美德两国建立了U.S.-German Workshop on the Internet 【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源of Things (IoT) / Cyber-Physical Systems (CPS)。

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二、CPS的最新进展情况通过过去10年时间的探索，美国学界（主要以NSF的认识为主）及企业基本上达成了一个认识，那就是CPS更大程度上是一种科学（Science），虽然在技术（Technology）和工程（Engineering）上有应用的可能，但也比较适用于较为复杂的场景——例如，航天、航空、军工、汽车等。

不过，CPS作为一门新学科，具有较大发展潜力，之所以说CPS在工程上比较困难，主要原因还是工程工具难以发明，或者还没有发明NSF仍在继续以Cyber-Physical【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源 Systems（CPS）项目方式发放研究支持资金，其项目号为：NSF 18-538，在2018年的项目申请要求中，NSF明确指出由于人工智能的应用，给CPS带来了大量的研究机会。

在NSF 18-538长达80页的文档中，有几个重点可以关注，供同行参考：1. 在第16页，NSF强调了CPS的科学（Science）、技术（Technology）和工程（Engineering）研究内容，做了很好的区分，建议行业人士重点关注。

2. 由于CPS是一个跨领域的项目，NSF联合其他单位，早期就设立了CPS Virtual Organization（CPS-VO），有效的分享了各种信息，真正实现了创新生态（【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源Innovation Ecosystem）的建设，大大促进了产学研的沟通与交流。

3. NSF在推进CPS的时候，并没有仅仅把该项目限定到NSF 18-518，而是延展到NSF 18-513（Major Research Instrumentation Program：Instrument Acquisition or Development）、NSF 17-581（CISE Research Infrastructure）、NSF 18-520（Smart and Connected Communities）等项目，通过多个研究项目协作，实现CPS的全面发展。

三、中国CPS发展的思路由于CPS【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源涉及到科学、技术和工程，需要协调的资源和要完成的研究比较多，它在中国的发展面临三方面的挑战第一，中国要发展CPS，还存在认知上的挑战目前我国科研体系并没有把CPS作为一个主题来研究，虽然科技部有部分相关研究，甚至于在2006年美国NSF提出CPS的时候，中科院也有相关专家跟进该主题，但随着我国提出希望一步到位发展物联网，导致CPS的基础研究工作一直处于停滞地位。

随着德国工业4.0把CPS作为基础技术，促使我国也开始探讨CPS的应用，由于CPS作为科学的相关知识体系没有建立，导致其普及程度和速度远远低于其他概念，例如智能制造、工业互联网、人工智能等要进一步推动CPS的发展，应该注意：

1. 明确C【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源PS的边界，特别是科学、技术和工程的边界，科学研究应该给科技部、中科院或高校来完成，而工信部相关单位应主要集中到工程及相关标准的制定和完善，可以涉足到部分技术问题当然，由于三个层面的CPS并非泾渭分明，与各参与单位保持沟通和协作，颇有必要。

2. 建设类似CPS-VO的平台，让科学研究者、技术开发者和工程设计者都可以找到一个了解认识CPS的平台，同时还可以参与相关的主题研讨会，以及与同行进行切磋的机会第二，对于CPS的发展，还存在创新体制和模式的挑战。

客观的讲，美国通过NSF组织科学家重点解决CPS科学原理创新的问题，各个大学及大企业的研究机构重点解决技术问题（例如Berkeley就做了一个开源【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源的CPS项目，名为Ptolemy I/II），而美国商务部下属的NIST重点为企业应用CPS扫清了参考架构（Framework）和标准的障碍。

这是美国创新体制和模式的最佳体现由于美国、德国和欧盟等已经在CPS的科学和技术研究上做了大量的投入和研究，大部分研究成果都可以通过公开途径获得，目前利用这些成果的难点是缺乏专家和投入进行梳理和解读，这将导致我国在应用CPS的过程中困难重重，特别是一些装备提供企业，在利用CPS为客户提供解决方案的时候，往往发现缺乏充足的资料和参考。

建议可以依托前面提及的类似CPS-VO平台，组织行业内专家，通过翻译国外资料或组织专家团队撰写系列书籍等方式，为中国制造业发展【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源提供一些公共产品（Public Goods），这些工作也将为其它计划（诸如工业互联网、智能制造等）提供专业的基础知识。

第三，在工程应用层面，不管是德国的企业（例如西门子等），还是美国的企业，很少有把CPS作为解决方案来进行营销的之所以出现这种状况，跟CPS更多以科学存在颇有关系，所以，建议不宜把CPS的应用层面定位为CPS自身，可以借鉴美国企业的做法，它们主要把更容易理解的数字孪生体（Digital Twin）和数字线程（Digital Thread）作为MBSE的应用。

德国在推进工业4.0的时候，由于其主要工业哲学是高度集成，初期也是希望利用CPS来构建其工程体系，并设计了诸如管理壳（Adm【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源inistration Shell）等概念，甚至于日本也模仿其方式，采取了差不多的方法来构建系统工程（Systems Engineering）的最小单元，但从主流企业实际采用的方法来看，CPS并不是特别适合构建MBSE，而是应该采取其他MBSE工具。

从各企业的实践来看，数字孪生体和数字线程已经成为标配，甚至于德国企业西门子也通过这个概念重构了其解决方案建议在推进CPS工程解决方案的时候，应该重点注意新概念和工具的引入，特别是诸如数字孪生体和数字线程，还有人工智能等新技术，这样才会使得CPS保持活力，同时也使得中国CPS发展与全球同步。

四、工业4.0研究院可发挥作用从公开可以看到的信息资料来看，【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源工业4.0研究院长达5年时间对CPS的跟踪研究，已经处于国内前列在跟踪美国、德国和欧盟的CPS研究和应用方面，工业4.0研究院一方面重视相关资料的收集和翻译，例如，针对NSF、NIST和德国工程院等撰写的白皮书或报告，都有全文的翻译，涉及字数高达近百万；另外一方面，工业4.0研究院一直把原理技术验证放到重要位置，例如，对于NSF推进的CPS-VO提供的CPS相关开源项目，大都做了技术上的解读和验证，特别对于GE在IIC提供的DMC开源项目，工业4.0研究院组织人员做了较详细的剖析。

目前，工业4.0研究院已经在重庆设立了全资公司（翼络工业互联网（重庆）有限公司），主要目标是利用CPS的研究成果，【萌心云学堂】每日更新最热门的副业项目资源构建一套“工业互联网操作系统”虽然行业内大部分把PaaS认为是工业互联网平台，但工业4.0研究院认为，整合硬件（传感和促动层）和基础设施（IaaS），应该是工业互联网一种形态，可以体现为基于CPS的“工业互联网操作系统”，这是等同于PC领域的虚拟硬件（例如，电脑的打印是通过驱动来实现的，驱动就是数字孪生体的一部分，而实体的数字孪生体是物理的打印机），这至少是未来工业互联网的发展方向之一。

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