cps平台 :什么是CPS？

抖音真文案网 2022年07月16日 01:54 103 admin

　这是12月16日我在江苏省两化融合大会暨省企业信息化协会年会上分享的内容。因为大部分听众是企业的CIO，所以这次演讲的内容我讲的抽象一些，当时就预计会有很多人是听不懂的。这篇文章是我自己对CPS的一个预测，是我脑子中的模型。希望大家能够记住这张图，介绍的是从产品维度的三种状态，并在2017年底检验这张图。

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:什么是CPS？

今天我讲的内容比较抽象，因为今天来的大部分都是CIO，从工业4.0概念提出之后，出了很多概念，比如CPS和C2M，今天演讲嘉宾中提到C2M的概念中，其实已经有两种不同的理解了，新的概念在定义还没有完善的时候每个企业都有自己不同的理解。

我推断C2M也好，CPS也好，未来两三年会有一大批落地的项目，今天我尝试把这些概念做一个分析。从以下三部分讲，一是CPS介绍（三个国家对CPS的理解）；二是产品CPS模型的三个状态；三是CPS的三种落地形态。

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:什么是CPS？

CPS是工业4.0的平台，CPS是因为工业4.0的推出逐步走红的。我最早研究CPS是在2012年，那个时候还没有工业4.0的概念，那时我对CPS的理解是嵌入式编程圈子对未来物联网的定义。

CPS是因为德国提出工业4.0而在国内流行，这个是德国国家科学与工程院研究部2012年3月发布的《德国提出信息物理系统综合报告》中提出的。

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:什么是CPS？

报告中定义是CPS是信息物理融合系统连接物理世界与信息科技世界，在下列复杂的互动过程中演进，嵌入式系统、应用系统和基础设施的互动，如车载控制系统、智能十字路口、交通管理系统、通讯网络及其与互联网的连接，在上述系统的联网和集成上互动。

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:什么是CPS？

这是德国报告里面提出的一个图，这个CPS包含物联网所有系统，智能物流只是其中一部分，德国提出的CPS是不限于制造业。

美国CPS框架草案是信息物理系统公共工作组2015年9月提出的，它的重点依然是嵌入式系统。德国跟美国这两大体系里对CPS的理解都不限于制造业，实际上是物联网。

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:什么是CPS？

但是咱们国家更多的人了解CPS，是在德国提出工业4.0之后，从制造业角度来理解CPS。

今年11月份我参与了CPS标准租讨论的会议，在会议里面咱们国家对于CPS的定义更多是在制造业的信息跟物理系统模型的应用上。在那次讨论会上，即使是专家对CPS仍然有不同的理解，讨论的时候没有做分类，仅仅讲物理融合信息系统。CPS究竟是设备的模型？还是产品的模型？界别不清楚的时候，在讨论的时候有人倾向于从设备层面讨论，而有的专家是从产品层面讨论，这就经常会互相矛盾。

当问题很虚的时候，我喜欢首先做一个分类，CPS做数字影射包含制造产品的信息模型和制造设备的信息模型。讨论问题的时候把这两个模型分开看就容易讨论清楚。因为最近思考时，对产品的信息模型的思考比较成熟了，所以先介绍下产品的信息模型。

制造产品信息模型，我们把产品分为设计状态、生产状态和运行状态。在设计状态里面，如果CPS实现之后是有数字虚体和物理实体，设计状态、生产状态、运行状态都包括这些数字虚体和物理实体。

比如说设计状态，现在一个产品的设计，首先是设计，设计好之后要做一些样品，做数字虚体和物理实体的映射。同时这个产品在生产状态里面，现在大部分的企业其实在生产状态跟运行状态的过程当中只有物理实体，非常少的部分有数字虚体。而只有物联网真正实现之后把物理实体的很多数据收集上来之后形成模型之后才会形成数字虚体。

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:什么是CPS？

在这张图里面，设计状态更多是数字虚体影响物理实体。而生产状态是根据设计直接对物理实体进行生产，有了这个数据模型之后，物理实体在生产过程当中会有更多的传感信号传到形成数字虚体，数字虚体会根据检测状态和设计状态进行校正，校正好之后通过它的设备对这个物理实体进行更改，这里面就会有两个改变。

那么运行状态的产品，现在来讲，还没有很多传感器，等有了传感器之后就有了数字虚体，而有了数字虚体数据之后，就会影响到整个设计状态。也就是说现在我们一个产品的设计，更多是在设计状态，通过样品的这一个循环。而在未来CPS实现之后，它会实现设计状态，生产状态，运行状态，都有一个小闭环之后，还会形成一个统一的闭环，这是一个大的闭环。在这个大的闭环中产生的数据没有产生价值，那真正产生价值是什么呢？

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:什么是CPS？

它未来还有一个进化态。这张图我们可以做一个比喻，其实人是一个复杂的系统，人的进化当中我们比喻成设计态，而生产状态则可比喻成小孩妈妈的怀孕过程，而小孩生出来之后就是我们讲的运行状态。通过人一代一代的进化，我们就完成了整个状态。但是人的进化，这些数据记录在哪里了？其实记录在我们的基因里，这个基因就是我们讲的进化态，在进化态里面只有数据虚体，而进化态就是刚才红领讲C2M的时候讲到大数据的驱动。我们可以看到有了生产状态和运行状态获得的这些传感器的数据，通过进化态进一步影响到我们设计态，这就是我们讲的未来一个大的闭环。

生产状态，运行状态，设计状态，原来是小闭环，而有了大数据就形成了大的闭环。有了大的闭环我们可以想象把所有数据全部联结在一起，这必然会产形成一个平台。所以CPS一方面是讲，现在我们很多企业讲CPS叫数字双胞胎，那么数字双胞胎之前，比如在信息化时代其实就已经可以物理世界的数字映射了，比如面向对象的设计，就是通过将物理世界映射到计算机世界的设计方法，但为什么现在做虚拟影射的数字双胞胎才这么火？原因是一个单个系统数据集成不能创造价值，不能形成整个状态的闭环。而实现整个状态的闭环其实就是在云计算技术发展到一定程度之后，所有数据能够在一个平台上，才能实现整个数据的闭环，而整个大数据的闭环才能创造出更大的价值。刚才讲的这三个状态，加上进化态，其实是从技术维度来讨论CPS三种落地的状态。

下面我会从商业的纬度看，从工业角度来看有三种类型，就是原材料工业、设备制造工业、终端消费者工业。这三种工业类型难点是不同的，你用一个原则去解决所有问题是很难的，所以我们就把它做一个分类。

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原材料行业，比如说找钢网，上面提到CPS是一个平台，平台型公司的竞争一定是非常非常激烈，因为平台型公司能制定行业规则。在这么大竞争压力之下，而原材料这种行业更多是能够帮助企业做一些采购，形成平台之后，通过B2B大宗交易再进一步形成物联网。我推断找钢网现在是B2B大宗交易平台，但是下一步一定是利用大的交易量进而做一个物联网CPS系统，进而控制到钢厂领域。

设备制造行业，主要有两个，一个是工业互联网为主要特点的设备联网。一个是工业4.0为主要特点的数字工厂。现在工业4.0大部分其实映射的是设备制造行业，针对设备制造行业，那么这个行业其实是最复杂的，今天不着重讲。

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对于终端消费者行业，我认为是讲C2M的平台。从管理角度来讲，这三个行业的生产模式是不一样的。第一种原材料行业，用量最大的生产方式是按库存生产。因为原材料生产的每种产品的选择会非常非常少，比如设备制造行业客户是企业，而这个企业里面采购人员是专业人员，他们能够提出设计要求。而终端消费品，比如说买一件衣服，我需要对这个服装行业很熟吗？我没有这种能力！如此就需要我们在C2M这个平台上做个性化定制，在定制这个平台上，要为终端消费者提供一个工具来帮助终端消费者定制这个产品。红领酷特介绍的很多客户里面，其实有很多设备制造业。如果用红领酷特的定义就没有一个影射方式到终端消费品行业，所以我把C2M定义为是终端消费品行业个性化平台。

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:什么是CPS？

今年7月份我曾经尝试写一本关于C2M的书，我对C2M做了很深入的思考，我认为C2M平台包含的功能：（1）电子商务的功能（2）个性化定制设计平台（产品设计）（3）产品生产设计（4）产品定价策略管理（5）制造执行系统（6）生产排程（7）服务管理。C2M一个典型特点是后制造，甚至这个产品还没有生产出来。比如用户要个性化定制一个产品，这个产品交付出来之后，个性化定制设计这个平台要确定这个产品是否生产的出来，同时产品生产设计里面要决定这个产品的成本是多少。同时还需要根据盈利部分来定价。有了定价策略之后，生产的时候如果产能不足，承诺人家7天到货，实际上15天才到货，那用户就不满意。所以整个体系都需要这个平台几分钟之内就能够给用户一个答案。因为有了这些功能，就要求所有功能都在一个平台上，这就是我们讲的C2M平台。

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:什么是CPS？

大家看下面的数字，大家记住哪个数字了？209，其实刚刚是64个数字，但是大家记住的只有209，因为人的注意力更多是集中在动态变化的部分，其实包含了静止部分的图才是最完整图。个性化定制是未来商业环境中变化的部分， C2M时代个性定制是主要特点，但标准部件才是主流，是未来制造中静态部分，而C2M的个性化定制是标准部件与个性部件的组合。

大家都都知道海尔互联网工厂的个性化定制功能，我之前询问过生产线上个性化定制的生产产品比例是有多少？很低！大部分还是在传统原来属于按库存生产的模式在生产。未来个性化定制是一步一步实现的，在早期绝大部分C2M平台的电子商务解决方案仍然是传统的模式，但是它会一小部分，一小部分逐步改变，个性化定制比例是逐步才能够变大的！