Archive for 2017年3月1日

關于中國CPS戰略的幾點小建議

? ? ? 在2013年,德國正式提出工業4.0的時候,信息物理系統(CPS,Cyber-Physical Systems)作為其基礎技術,就成為了國內一些專家追捧工業4.0時必提關鍵詞,但由于CPS概念的抽象,實際上在過去3年多時間幾無進展,這種狀況直到工信部去年開始加強白皮書編撰才得以改變。

? ? ? 工業4.0研究院過去四年時間一直研究工業4.0之核心技術CPS,略有一些心得,并在2015年設立了CPS研究中心,針對中國CPS戰略和技術創新做了一些探索,形成了一些不成熟的小建議。

美國和歐盟科技創新合作計劃(BILAT USA 4.0)

? ? ? 建議一:CPS目前針對的是復雜行業,大部分處于TRL 1-3階段,按照美國跟歐盟H2020科技創新合作計劃BILAT USA 4.0關于CPS方面的說明,目前雙方合作是處于競爭前階段(pre-competitive)。

? ? ? 國內不少專家認為CPS是一個可以利用的技術,但實際上它還處于基礎科學不夠成熟的階段,難以實現真正的行業應用。美國國家科學基金(NSF)的專家在CPS-VO會議上指出,CPS針對的是系統產業(Systems Industry),并不適合簡單的行業(至少目前如此),由于CPS涉及到跨學科的技術,目前還未有成熟的技術體系,因此應用還處于探索階段。

? ? ? 事實上,雖然德國工業4.0把CPS作為技術基礎,在之前Acatech還組織專家研究了SPES和agendaCPS,但實際上真正推進工業4.0體系的時候,提及CPS的頻度是降低的,工業4.0研究院認為是CPS作為一種技術概念,難以在工程上形成有效的工具。

? ? ? 基于以上原因,對于國內正在進行的CPS工作,應該對基本問題進行探討,切實認識到CPS還處于TRL 1-3的現狀,多從研究和創新角度下功夫,不應該跨越式推動試點示范。

? ? ? 建議二:從國外經驗來看,CPS應該有一個較高層面的協同,諸如科技部、教育部和中科院等加入CPS相關工作來,可能對推動我國CPS研究和創新頗有價值。

? ? ? 從國內跟蹤研究CPS的工作來看,主要是中科院和一些高校教授主動跟進研究CPS,但后來因為相關資金支持等問題,CPS實際上經歷了大約10年時間的冷落,直到國內開始追捧以CPS為基礎的德國工業4.0,CPS才再次被發掘出來。

? ? ? 不過,國內再次關注CPS,可以聯合過去十多年參與其中的一些研究力量,由于各個機構關注重點不同,完全可以形成更有效的合作推進格局。

? ? ? 例如,中科院更關注基礎科學的研究,高校更關注相關人才的培養,科技部更關注科技創新,國家標準化管理委員會更關注標準和測量,工信部更關注產業的推進……要達到這樣的格局,需要更高層面的協同,難度應該不小。

BILAT USA 4.0標識

? ? ? 建議三:由于CPS跟IoT之間的關聯比較大,可以考慮中國信息物理系統發展論壇(CPS Forum)跟信通院發起的工業互聯網產業聯盟(AII,Alliance of Industrial Internet)之間的協同,同時還可以考慮類似美歐協同研究組織BILAT USA 4.0一樣的雙邊合作。

? ? ? 大家知道,CPS的技術工程基礎是嵌入式系統(Embedded System),它們之間的網絡化就形成了CPS或IoT,在美歐之間進行科技創新聯合研究項目中,也是把CPS/IoT放在一起進行研究的,其根本原因是它們都是綜合性非常強的新概念,至少在TRL 1-3階段,兩個概念還沒有分道揚鑣。

? ? ? 從德國的agendaCPS、SPES/SPES XT、ARAMIS、CRYSTAL和IUNO等研究與創新項目來看,都是認為CPS和IoT具有相似的研究目的。美國在CPS PWG、NSF支持的CPS-VO、DARPA支持的AVM、SIMPLEX、HACMS、MoBIES、PCES等項目中,也有類似的思路。

? ? ? 工業4.0研究院認為,既然CPS目前還需要大量的基礎性研究,還沒有任何企業可以真正從CPS概念(除了忽悠)形成工程解決方案,那么國內外相關組織聯合起來共同攻關,先解決一些科學上抽象的問題,不失為多贏的做法。

? ? ?據BILAT USA 4.0官方網站介紹,美國和歐洲聯合進行CPS/IoT等研究與創新項目的時間周期,就是設定為3年時間,也就是大家先在3年之內進行聯合研究,也許到了3年之后,相關技術已經成熟,可以作為解決方案進行應用,大家再分道揚鑣參與市場競爭未嘗不可。

? ? ? 總而言之,作為一種科學技術存在的CPS,非常值得關注,并進行深入的研究,諸如數字孿生體(Digital Twin)和數字線程(Digital Thread)等美國國防部發明的系統工程工具,就是實踐CPS應用的探索。在邁向所謂第四次工業革命過程中,一定會出現一些耳目一新的新科學和新概念,這正是我們這一代人有所作為之處。

參考資料:

工業4.0研究院設立“CPS研究中心”,http://www.kqzykw.live/?p=172

信息物理系統標準化白皮書(2016),http://www.innovation4.cn/library/r747

信息物理系統白皮書(2017),http://www.innovation4.cn/library/r14012

美國信息物理系統框架草案,http://www.innovation4.cn/library/r2318

德國信息物理系統綜合研究報告,http://www.innovation4.cn/library/r2319

US-German Workshop on IoT/CPS: Report,http://www.innovation4.cn/library/r14008

NIST Cyber‐Physical Systems Public Working Group (CPS PWG),http://www.innovation4.cn/library/r14001

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