2017信息物理系统白皮书_108页_3mb

信息物理系统白皮书（2017）总结

核心内容

信息物理系统（CPS）是一种支撑信息化和工业化深度融合的综合技术体系，通过集成感知、计算、通信、控制等信息技术与工业技术，构建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、高效协同的复杂系统，实现资源的按需响应、快速迭代和动态优化。

主要观点

• CPS是智能制造的核心支撑技术，能够重构制造业生产范式，推动生产方式向柔性、智能、协同方向转变。
• CPS具有四个基本技术要素：“一硬”（感知和自动控制）、“一软”（工业软件）、“一网”（工业网络）、“一平台”（工业云和智能服务平台），即“新四基”。
• CPS具有三个层次结构：单元级、系统级、系统之系统（SoS）级。从单一部件到整个产业链，CPS实现从局部到全局的演进。
• CPS具有六大典型特征：数据驱动、软件定义、泛在连接、虚实映射、异构集成、系统自治。
• CPS的建设目标是资源优化配置，通过数据自动流动实现生产制造全过程、全产业链、产品全生命周期的智能化管理。
• CPS的建设思路包括：资源优化是目标，数据自动流动是关键，工业软件是核心，新型能力培育是主线，系统解决方案是重点。

关键信息

一、总体定位

• CPS是支撑两化深度融合的一套综合技术体系。
• 它通过打通信息空间与物理空间的数据闭环，实现资源的按需响应、快速迭代和动态优化。

二、四大核心技术要素

1. 一硬：感知和自动控制，实现物理实体的数字化和实时反馈。
2. 一软：工业软件，是CPS的思维与决策核心。
3. 一网：工业网络，是数据流动的通道，支持多设备、多系统、多平台的互联。
4. 一平台：工业云和智能服务平台，是数据集散、存储、分析和共享的核心。

三、三个层次体系

1. 单元级CPS：由智能部件或设备构成，具备感知、分析、决策和执行功能。
2. 系统级CPS：由多个单元级CPS通过工业网络实现协同控制，提高资源优化配置的广度、深度和精度。
3. SoS级CPS：多个系统级CPS通过大数据平台实现全局协同，提升制造系统的整体智能化水平。

四、五大统一认识

1. 继承性与创新性统一：既要继承国外优秀成果，也要结合中国实践进行创新。
2. 理论性与指导性统一：CPS不仅是技术体系，也是指导制造业转型的方法论。
3. 阶段性与演进性统一：CPS的发展是一个不断优化和演进的过程。
4. 层次性与系统性统一：从单元级到SoS级，CPS的系统性体现在技术、应用、标准的集成。
5. 实体制造与虚拟制造统一：通过数字孪生等技术实现虚实映射，推动智能制造发展。

五、五条建设思路

1. 资源优化是目标：实现从静态优化到动态优化，从局部优化到全局优化。
2. 数据自动流动是关键：通过数据驱动实现技术、资金、人才、物资的高效配置。
3. 工业软件是核心：工业软件固化工业流程和知识，推动CPS功能实现。
4. 新型能力培育是主线：CPS建设要围绕企业新型能力打造，如个性化定制、精益管理等。
5. 系统解决方案是重点：通过系统级解决方案推动CPS的产业化和生态构建。

六、六项重点任务

1. 加强顶层设计：推动CPS发展与国家战略、产业政策相结合。
2. 夯实技术基础：重点突破“一硬、一软、一网、一平台”等核心技术。
3. 推动测试验证：建立通用性和专业性结合的测试验证平台，促进技术成熟。
4. 组织试点示范：通过行业应用试点，推广CPS技术和解决方案。
5. 强化信息安全：构建工业信息安全体系，保障CPS运行安全。
6. 深化国际合作：加强与国际组织、企业和科研机构的交流，提升我国在CPS领域的国际话语权。

附件与结构

• 内容摘要：简要概括了CPS的发展背景、核心特征、技术实现和建设路径。
• 目录：包含概述、内涵、实现、建设与应用、演进路径等章节。
• 图示：包括CPS术语来源、层次演进、典型特征等图示，辅助理解CPS的复杂系统结构。
• 附录：涵盖国内外研究综述、典型应用、术语与缩略语等内容，增强白皮书的参考价值。

总结

《信息物理系统白皮书（2017）》系统阐述了CPS的背景、内涵、技术要素、层次结构、典型特征及建设思路，强调CPS在推动制造业与互联网融合、实现资源优化配置中的重要作用。通过“一硬、一软、一网、一平台”等核心技术要素，构建从单元级到SoS级的多层次CPS体系，形成数据驱动、软件定义、泛在连接、虚实映射、异构集成和系统自治等特征。白皮书提出CPS的五大统一认识和五条建设思路，同时明确六项重点任务，为我国CPS发展提供了系统性指导和实施路径。