关于中国CPS战略的几点小建议

时间:2019-05-24 11:47       来源: 雅姿化妆品网

在2013年,德国正式提出工业4.0的时候,信息物理系统(CPS,Cyber-Physical Systems)作为其基础技术,就成为了国内一些专家追捧工业4.0时必提关键词,但由于CPS概念的抽象,实际上在过去3年多时间几无进展,这种状况直到工信部去年开始加强白皮书编撰才得以改变。

工业4.0研究院过去四年时间一直研究工业4.0之核心技术CPS,略有一些心得,并在2015年设立了CPS研究中心,针对中国CPS战略和技术创新做了一些探索,形成了一些不成熟的小建议。

关于中国CPS战略的几点小建议

建议一:CPS目前针对的是复杂行业,大部分处于TRL 1-3阶段,按照美国跟欧盟H2020科技创新合作计划BILAT USA 4.0关于CPS方面的说明,目前双方合作是处于竞争前阶段(pre-competitive)。

国内不少专家认为CPS是一个可以利用的技术,但实际上它还处于基础科学不够成熟的阶段,难以实现真正的行业应用。美国国家科学基金(NSF)的专家在CPS-VO会议上指出,CPS针对的是系统产业(Systems Industry),并不适合简单的行业(至少目前如此),由于CPS涉及到跨学科的技术,目前还未有成熟的技术体系,因此应用还处于探索阶段。

事实上,虽然德国工业4.0把CPS作为技术基础,在之前Acatech还组织专家研究了SPES和agendaCPS,但实际上真正推进工业4.0体系的时候,提及CPS的频度是降低的,工业4.0研究院认为是CPS作为一种技术概念,难以在工程上形成有效的工具。

基于以上原因,对于国内正在进行的CPS工作,应该对基本问题进行探讨,切实认识到CPS还处于TRL 1-3的现状,多从研究和创新角度下功夫,不应该跨越式推动试点示范。

建议二:从国外经验来看,CPS应该有一个较高层面的协同,诸如科技部、教育部和中科院等加入CPS相关工作来,可能对推动我国CPS研究和创新颇有价值。

从国内跟踪研究CPS的工作来看,主要是中科院和一些高校教授主动跟进研究CPS,但后来因为相关资金支持等问题,CPS实际上经历了大约10年时间的冷落,直到国内开始追捧以CPS为基础的德国工业4.0,CPS才再次被发掘出来。

不过,国内再次关注CPS,可以联合过去十多年参与其中的一些研究力量,由于各个机构关注重点不同,完全可以形成更有效的合作推进格局。

例如,中科院更关注基础科学的研究,高校更关注相关人才的培养,科技部更关注科技创新,国家标准化管理委员会更关注标准和测量,工信部更关注产业的推进……要达到这样的格局,需要更高层面的协同,难度应该不小。

关于中国CPS战略的几点小建议

建议三:由于CPS跟IoT之间的关联比较大,可以考虑中国信息物理系统发展论坛(CPS Forum)跟信通院发起的工业互联网产业联盟(AII,Alliance of Industrial Internet)之间的协同,同时还可以考虑类似美欧协同研究组织BILAT USA 4.0一样的双边合作。

大家知道,CPS的技术工程基础是嵌入式系统(Embedded System),它们之间的网络化就形成了CPS或IoT,在美欧之间进行科技创新联合研究项目中,也是把CPS/IoT放在一起进行研究的,其根本原因是它们都是综合性非常强的新概念,至少在TRL 1-3阶段,两个概念还没有分道扬镳。

从德国的agendaCPS、SPES/SPES XT、ARAMIS、CRYSTAL和IUNO等研究与创新项目来看,都是认为CPS和IoT具有相似的研究目的。美国在CPS PWG、NSF支持的CPS-VO、DARPA支持的AVM、SIMPLEX、HACMS、MoBIES、PCES等项目中,也有类似的思路。

工业4.0研究院认为,既然CPS目前还需要大量的基础性研究,还没有任何企业可以真正从CPS概念(除了忽悠)形成工程解决方案,那么国内外相关组织联合起来共同攻关,先解决一些科学上抽象的问题,不失为多赢的做法。

据BILAT USA 4.0官方网站介绍,美国和欧洲联合进行CPS/IoT等研究与创新项目的时间周期,就是设定为3年时间,也就是大家先在3年之内进行联合研究,也许到了3年之后,相关技术已经成熟,可以作为解决方案进行应用,大家再分道扬镳参与市场竞争未尝不可。

总而言之,作为一种科学技术存在的CPS,非常值得关注,并进行深入的研究,诸如数字孪生体(Digital Twin)和数字线程(Digital Thread)等美国国防部发明的系统工程工具,就是实践CPS应用的探索。在迈向所谓第四次工业革命过程中,一定会出现一些耳目一新的新科学和新概念,这正是我们这一代人有所作为之处。

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