從德國(guó)人的“工業(yè)4.0”到美國(guó)人的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，能源領(lǐng)域都在談?lì)嵏?。?shí)現(xiàn)所謂“顛覆”的一個(gè)要素就是實(shí)現(xiàn)從虛擬到現(xiàn)實(shí)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的融合。今天，我們不空談概念，而是落腳在技術(shù)：也許你還不了解什么是CPS，但它將觸發(fā)在能源和工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)力變革，將使得人類在能源和工業(yè)領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)所不在的信息監(jiān)視和精確控制，真正實(shí)現(xiàn)人類對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的全面管理。

CPS，全稱信息物理系統(tǒng)( Cyber Physical Systems)，是信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)的統(tǒng)一體，可以被看作升級(jí)版的物聯(lián)網(wǎng)。

?【CPS與物聯(lián)網(wǎng)有什么不同？】它更強(qiáng)調(diào)數(shù)字世界對(duì)于物理世界的控制，CPS可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，以可靠并且安全的方式，實(shí)時(shí)和自治的操控一個(gè)物理實(shí)體和系統(tǒng)。CPS將使得數(shù)字世界不再僅僅是物理世界的虛擬映象，而將真正進(jìn)化為人類社會(huì)的新疆界。

【CPS將為能源和工業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)革命】對(duì)目前世界來(lái)說(shuō)，互聯(lián)網(wǎng)革命喊得雖響，但歸根到底，互聯(lián)網(wǎng)其實(shí)還僅僅被當(dāng)作一項(xiàng)工具，被廣泛利用于營(yíng)銷和管理，而CPS將使互聯(lián)網(wǎng)同世界融合，未來(lái)人類社會(huì)就是一個(gè)MEGA CPS（超級(jí)CPS），互聯(lián)網(wǎng)思維將不再僅僅是營(yíng)銷口號(hào)，而將成為我們看待世界的第一視角。未來(lái)CPS掀起的生產(chǎn)力革命將主要爆發(fā)在兩個(gè)基礎(chǔ)領(lǐng)域：能源和工業(yè)。CPS的人，機(jī)，物融合能力，能夠賦予人類在能源和工業(yè)領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)所不在的信息監(jiān)視和精確控制，真正實(shí)現(xiàn)人類對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的全面管理，而能源互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0其實(shí)就是能源和工業(yè)同CPS深度融合的另一種表述。

【CPS時(shí)代的主題之一：融合】能源和工業(yè)內(nèi)部?jī)r(jià)值鏈的互聯(lián)融合，能源和工業(yè)兩者互相的互聯(lián)融合，能源和工業(yè)同終端消費(fèi)者的互聯(lián)融合，由此將衍生出與目前截然不同的商業(yè)模式，傳統(tǒng)的發(fā)電企業(yè)，輸電企業(yè)，制造企業(yè)將向數(shù)據(jù)企業(yè)轉(zhuǎn)型，并且繼續(xù)向系統(tǒng)解決方案型企業(yè)和平臺(tái)型企業(yè)演化，跨領(lǐng)域的整合也將頻繁出現(xiàn)。

【無(wú)所不能 文|曹寅】未來(lái) 30年，中國(guó)、印度和其他發(fā)展中國(guó)家的數(shù)十億人將步入中產(chǎn)階級(jí)，這些朝氣蓬勃的新生代和西方年輕人沒(méi)有什么區(qū)別，同樣需要高樓大廈，需要購(gòu)物中心，需要蘋果手機(jī)，需要汽車、牛排、空調(diào)、寵物、音樂(lè)會(huì)、海外旅行等等中產(chǎn)階級(jí)物質(zhì)和精神需求。

不過(guò)地球養(yǎng)活今天的20億中產(chǎn)階級(jí)已經(jīng)承受了巨大壓力，還怎么再承擔(dān)新增的幾十億中產(chǎn)階級(jí)消費(fèi)需求? 是不是真的像奧巴馬曾經(jīng)宣稱的“地球資源無(wú)法接受中國(guó)人像美國(guó)人一樣生活”？難道除了戰(zhàn)爭(zhēng)和計(jì)劃生育之外，人類真的無(wú)法解決人口增長(zhǎng)和資源有限之間的矛盾？這種馬爾薩斯主義的論調(diào)看似正確，不過(guò)卻是站在靜止的角度去預(yù)測(cè)未來(lái)，忽略了一個(gè)重要維度：技術(shù)。

資源的短缺迫使人類采用新的技術(shù)，歷史上每一次重大技術(shù)突破都成功使生產(chǎn)力躍上一個(gè)新臺(tái)階，賦予更多人口有質(zhì)量的生活，這些突破包括化肥，電力，抗生素，流水線等，而這次將是信息物理系統(tǒng)(cyber physical systems,簡(jiǎn)稱CPS)把人類從馬爾薩斯陷阱拯救出來(lái)。

CPS：人、機(jī)、物融合全靠它

CPS是一個(gè)新的概念，2005年才由美國(guó)科學(xué)院提出，2008年之后，美國(guó)才將CPS作為國(guó)家戰(zhàn)略性發(fā)展方向予以重視。CPS是一個(gè)結(jié)合計(jì)算領(lǐng)域以及傳感器(Sensor)和致動(dòng)器(Actuator)裝置的整合控制系統(tǒng)。包含了無(wú)處不在的環(huán)境感知、嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)控制等系統(tǒng)工程，使我們身邊的各種物體具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自組織功能，使計(jì)算能力與物理系統(tǒng)緊密結(jié)合與協(xié)調(diào)，在傳感器的幫助下，CPS接受并處理來(lái)自物理世界的大量數(shù)據(jù)，并將這些用于基于網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用和服務(wù)中，最終會(huì)這些服務(wù)和應(yīng)用會(huì)通過(guò)致動(dòng)器反饋并影響實(shí)體世界。

目前已有某些領(lǐng)域出現(xiàn)似于CPS的電子控制綜合性系統(tǒng)，但目前這些系統(tǒng)通常都是嵌入式系統(tǒng)（Embedded System），嵌入式系統(tǒng)比較強(qiáng)調(diào)機(jī)器的計(jì)算能力，CPS則更為強(qiáng)調(diào)各個(gè)實(shí)體裝置和電腦運(yùn)算網(wǎng)絡(luò)的融合，CPS是借用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)人的能力在時(shí)間、空間等方面的延伸，CPS的本質(zhì)就是人、機(jī)、物的融合。簡(jiǎn)而言之，現(xiàn)在我們身邊常見(jiàn)的物體都是沒(méi)有感覺(jué)，沒(méi)有靈魂，不會(huì)思考，不會(huì)合作的死物，但CPS使我們的物理系統(tǒng)成為了活物，不僅賦予了物體以感覺(jué)，還賦予了其思考能力和協(xié)作能力，物理世界和數(shù)字世界將合二為一，其意義甚至超過(guò)了哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸，將從空間上和時(shí)間上深刻的改變?nèi)祟惿鐣?huì)，從空間角度來(lái)說(shuō)，CPS使得數(shù)字世界將不再僅僅是現(xiàn)實(shí)物理世界的映象，而將成為人類的新生存空間，這個(gè)空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了現(xiàn)實(shí)物理世界，超越了物理距離，沒(méi)有邊界，一切物體都以光速聯(lián)系彼此；從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，CPS使得現(xiàn)實(shí)物理世界的發(fā)展速度向數(shù)字世界靠近，人類社會(huì)的發(fā)展速度將呈指數(shù)級(jí)別增長(zhǎng)，未來(lái)歷史學(xué)家回眸過(guò)去時(shí)將不再使用公元前和公元后來(lái)斷代，而將使用前CPS時(shí)代和后CPS時(shí)代來(lái)研究人類的歷史。

↓↓↓摩爾定律↓↓↓

CPS作為一種使能技術(shù)，將使眾多創(chuàng)新應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，孕育了無(wú)數(shù)商業(yè)模式。CPS給人類社會(huì)帶來(lái)的深刻變化和挑戰(zhàn)應(yīng)該同其他重要的新技術(shù)放在一起檢視，比如CPS和人工智能，CPS和大數(shù)據(jù)，CPS和云計(jì)算，CPS和3D打印，CPS和可再生能源，CPS和電動(dòng)汽車。但CPS給世界帶來(lái)最重要的貢獻(xiàn)卻鮮有人意識(shí)到，即摩爾定律將適用于實(shí)體世界。摩爾定律由英特爾創(chuàng)始人之一戈登•摩爾在50年前提出，摩爾提出，當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的計(jì)算機(jī)性能，將每隔18個(gè)月翻兩倍以上。現(xiàn)在，人類早已經(jīng)從晶體管時(shí)代進(jìn)入了芯片時(shí)代，目前正在往下一代計(jì)算技術(shù)時(shí)代邁進(jìn)，但長(zhǎng)期以來(lái)，摩爾定律只適用于信息技術(shù)，也就是所謂的數(shù)字世界，而CPS則將會(huì)把物理世界也帶入摩爾時(shí)代。

CPS如何實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的信息監(jiān)視和精確控制？

CPS之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，有賴于半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)人類ICT(Information Communication Technology,信息通信技術(shù))技術(shù)的不斷積累，但最重要還是近三十年以來(lái)兩項(xiàng)技術(shù)的爆炸式發(fā)展。首先是互聯(lián)網(wǎng)，比如因特網(wǎng)以及基于因特網(wǎng)的萬(wàn)維網(wǎng)，顯而易見(jiàn)，這是CPS能夠?qū)崿F(xiàn)的基石。其次則是軟件密集型嵌入式系統(tǒng)（software-intensiveembedded systems，簡(jiǎn)稱SIES），SIES在現(xiàn)今幾乎所有的高科技產(chǎn)品和系統(tǒng)中都能發(fā)現(xiàn)，比如數(shù)控機(jī)床、高級(jí)轎車、飛機(jī)、智能建筑、智能風(fēng)機(jī)等，SIES對(duì)于CPS的重要性常常被低估，但其卻是CPS能夠落地的真正關(guān)鍵。CPS的核心理念即數(shù)字世界同物理世界的深度融合，但數(shù)字世界的更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于物理世界，純物理世界難以跟上數(shù)字世界的發(fā)展，因此CPS的實(shí)現(xiàn)需要能夠?qū)⑽锢硎澜缤瑪?shù)字世界合二為一的粘合劑，這種粘合劑就是SIES，而粘合方式就是“以軟代硬”。

軟件的功能可以無(wú)限量地添加和升級(jí)，而硬件通常要花費(fèi)很多費(fèi)用和時(shí)間來(lái)保養(yǎng)和升級(jí)，因此大規(guī)模的“以軟代硬”其實(shí)就是以數(shù)字世界融化物理世界的過(guò)程，這種趨勢(shì)在Tesla電動(dòng)車和智能手機(jī)上已經(jīng)得到體現(xiàn)。在SIES中，軟件重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硬件，因此SIES更加敏捷和靈活，可以按照客戶的特定需求和要求進(jìn)行定制。在開(kāi)發(fā)或使用的任何階段，都可以通過(guò)更新軟件來(lái)快速更新功能。此外，SIES的開(kāi)發(fā)成本雖然可能相對(duì)于普通嵌入式系統(tǒng)有所增加，但產(chǎn)品生命周期成本卻可以大幅降低。在普通的硬件主導(dǎo)型系統(tǒng)中，硬件設(shè)計(jì)必須在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的早期就確定下來(lái)，但軟件驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)卻可以將靈活性保持到在用戶使用中。因此，隨著代碼數(shù)量保持成倍增加，我們每天使用的設(shè)備將變得越來(lái)越智能化。未來(lái)，在工業(yè)企業(yè)中，軟件工程師將比機(jī)械工程師更多，未來(lái)，軟件將定義世界。

這種由CPS所帶來(lái)的虛擬物理大融合將使人類的生活和生產(chǎn)更安全，更高效，更健康，更清潔，幫助人類社會(huì)解決很多目前物理系統(tǒng)無(wú)法解決的難題，比如人口老化帶來(lái)的養(yǎng)老問(wèn)題，資源稀缺造成的物價(jià)上漲，交通擁堵帶來(lái)的效率損失，自然災(zāi)害帶來(lái)的生產(chǎn)力損失，可再生能源不穩(wěn)定造成的電價(jià)上漲等。一些早期的類CPS應(yīng)用早已經(jīng)進(jìn)入我們的日常生活，并被我們天天使用。典型案例就是車載導(dǎo)航軟件，GPS系統(tǒng)為地球表面每一塊土地都提供了一個(gè)全新的、瞬時(shí)可知的虛擬映象，車輛既是行駛在物理世界的道路上，也穿行在數(shù)字世界中，在移動(dòng)通信數(shù)據(jù)的幫助下，現(xiàn)在的導(dǎo)航軟件還能根據(jù)即時(shí)路況規(guī)劃最佳行駛路線。其他的常見(jiàn)類CPS應(yīng)用還包括軌道交通控制系統(tǒng)，風(fēng)電站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等。但CPS對(duì)人類世界最震撼的改造還并未降臨，CPS掀起的生產(chǎn)力革命將主要爆發(fā)在兩個(gè)基礎(chǔ)領(lǐng)域：能源和工業(yè)，CPS的人，機(jī)，物融合能力，使的人類在能源和工業(yè)領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)所不在的信息監(jiān)視和精確控制，真正實(shí)現(xiàn)人類對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的全面管理。


能源革命？沒(méi)了CPS才玩不轉(zhuǎn)呢

在能源領(lǐng)域中，如果我們能夠站在全球角度來(lái)看，人類的能源系統(tǒng)正處于巨變中。我們的電力供應(yīng)模式正從可以隨時(shí)發(fā)電的常規(guī)大型集中式電源（核電，火電，大型水電）向不穩(wěn)定，非集中，低能量密度的可再生能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。由成熟應(yīng)用向不成熟應(yīng)用的變化難以避免會(huì)帶來(lái)陣痛，風(fēng)能和太陽(yáng)能不像火電核電一樣招之即來(lái)，揮之即去，可再生能源是一種氣候能源，瞬息即變的天氣隨時(shí)都在影響風(fēng)能和太陽(yáng)能的輸出。此外，電力消費(fèi)因時(shí)間不同，季節(jié)和習(xí)慣不同而變化復(fù)雜，為了滿足這些時(shí)刻處于變化中的電力需求，電力供應(yīng)量總是不得不超過(guò)電力需求量。除此以外，在你看不見(jiàn)的地方，還有很多發(fā)電機(jī)組正處于隨時(shí)待命狀態(tài)，以滿足突然出現(xiàn)的額外電力需求，這造成了巨大資源和效率浪費(fèi)。由于以上原因，電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)空間正在從發(fā)電和用電兩端被前所未有的壓縮，這也對(duì)電力系統(tǒng)的調(diào)度和控制技術(shù)提出了更高的要求。在新的背景下，傳統(tǒng)技術(shù)和結(jié)構(gòu)已經(jīng)顯得力不從心，只有基于CPS的能源互聯(lián)網(wǎng)才能滿足新型電力系統(tǒng)的要求。

目前被動(dòng)的、弱信息化的、單向傳輸?shù)?、靜態(tài)的、封閉式的電網(wǎng)，將進(jìn)化為市場(chǎng)導(dǎo)向的、服務(wù)化的、分布式和集中式相結(jié)合的、動(dòng)態(tài)的，開(kāi)放式系統(tǒng)。未來(lái)基于CPS的能源互聯(lián)網(wǎng)可以持續(xù)不斷監(jiān)控每一戶家庭，每一輛電動(dòng)車，每一個(gè)工廠，甚至每一臺(tái)用電器的電力消費(fèi)數(shù)據(jù)和使用習(xí)慣，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析來(lái)預(yù)測(cè)即期，短期，中期以及長(zhǎng)期的電力消費(fèi)。而在發(fā)電端和輸電端，基于CPS的能源互聯(lián)網(wǎng)，則可以通過(guò)微網(wǎng)技術(shù)，儲(chǔ)能技術(shù)和遠(yuǎn)程輸電技術(shù)，大幅提升可再生能源的使用比例和使用效率，大幅降低因?yàn)椴槐匾娜哂喽斐傻木揞~浪費(fèi)。

其實(shí)ICT技術(shù)在能源系統(tǒng)里面早已被廣泛應(yīng)用，舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在火電站已經(jīng)能夠做到遠(yuǎn)程控制，輸電網(wǎng)的運(yùn)行情況在調(diào)度中心中能夠一目了然，配電網(wǎng)自動(dòng)化也正在逐漸普及，帶有通信功能的智能變電站也正在日益推廣；光伏電站和風(fēng)電站也能做到遠(yuǎn)程智能控制，全球過(guò)億家庭已經(jīng)安裝了智能電表，帶有通信功能的智能電器和智能汽車也越來(lái)越多；不僅電力，就連油氣開(kāi)采和油氣管輸也在日益自動(dòng)化和智能化，通信和控制已經(jīng)成為能源電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)功能配置，但是目前這些系統(tǒng)還是一個(gè)個(gè)信息孤島，在孤島內(nèi)，基于不同系統(tǒng)的CPS已經(jīng)出現(xiàn)，但目前還缺乏一個(gè)能將消費(fèi)者，生產(chǎn)者，經(jīng)銷者，管理者和調(diào)度者，以及各種設(shè)備和服務(wù)都連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就是基于CPS的能源互聯(lián)網(wǎng)。


CPS能讓所有地方具備和德國(guó)一樣的工業(yè)升級(jí)的能力

同能源領(lǐng)域一樣，如今的工業(yè)也正處于大變革的前夜。上世紀(jì)90年代以來(lái)的新型經(jīng)濟(jì)體迅速工業(yè)化后，產(chǎn)生了基于比較優(yōu)勢(shì)的全球大分工和大競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大背景下，消費(fèi)者和消費(fèi)觀念也在劇變。當(dāng)供應(yīng)端和消費(fèi)端同時(shí)發(fā)生劇變時(shí)，工業(yè)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力也被徹頭徹尾的顛覆了，核心競(jìng)爭(zhēng)力從產(chǎn)品質(zhì)量控制，轉(zhuǎn)移到了客戶價(jià)值創(chuàng)造。這種變化對(duì)企業(yè)能力提出了前所未有的要求。為客戶創(chuàng)造價(jià)值意味著企業(yè)需要能夠生產(chǎn)夠復(fù)雜更先進(jìn)的產(chǎn)品和系統(tǒng)，隨著機(jī)械技術(shù)和信息技術(shù)的深入融合，人類所生產(chǎn)的各種產(chǎn)品和系統(tǒng)的復(fù)雜性也呈指數(shù)級(jí)別增長(zhǎng)，比較典型的例子就是高鐵，高鐵是車輛，軌道系統(tǒng)，信號(hào)及調(diào)度系統(tǒng)，電力供應(yīng)系統(tǒng)等眾多系統(tǒng)的結(jié)合，每一個(gè)子系統(tǒng)都涉及非常復(fù)雜并且專業(yè)的技術(shù)。但根據(jù)系統(tǒng)工程學(xué)觀點(diǎn)，系統(tǒng)的復(fù)雜性遠(yuǎn)大于子系統(tǒng)和子系統(tǒng)元件復(fù)雜性的線性加總。從單個(gè)產(chǎn)品，到系統(tǒng)，再到基于系統(tǒng)的服務(wù)，對(duì)企業(yè)的能力要求成指數(shù)級(jí)別增長(zhǎng)。

復(fù)雜的系統(tǒng)也意味著更復(fù)雜的供應(yīng)鏈和價(jià)值鏈，以及更多的參與者。過(guò)去，受經(jīng)濟(jì)學(xué)分工理論的影響，企業(yè)傾向于將工作任務(wù)進(jìn)行精細(xì)劃分，然后再逐層外包，以達(dá)到專業(yè)化分工目的，但分工在提升生產(chǎn)效率同時(shí)，卻造成信息流通效率降低，如果沒(méi)有先進(jìn)信息技術(shù)，復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)的企業(yè)協(xié)作將變的根本無(wú)法進(jìn)行。更何況，在全球化和互聯(lián)網(wǎng)化背景下，企業(yè)分工價(jià)值鏈早已蔓延過(guò)了地區(qū)，甚至跨越了時(shí)區(qū)。硅谷團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)研發(fā)，紐約團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)品牌管理，，巴黎事務(wù)所設(shè)計(jì)，韓國(guó)和日本企業(yè)提供零部件，深圳工廠組裝，再由迪拜分銷商送往世界各地，這種全球大分工在很多行業(yè)已經(jīng)十分普遍。但是，截至目前只有部分巨型企業(yè)，比如波音，空客，西門子，通用電氣，東芝，蘋果等工業(yè)巨頭才具備對(duì)復(fù)雜價(jià)值鏈的管理能力，在未來(lái)，CPS所掀起的新工業(yè)革命將幾乎將使任何組織都具備這種能力,德國(guó)人將這種革命成為工業(yè)4.0，而美國(guó)人將這種革命成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

目前CPS在工業(yè)，尤其是制造業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)得到一定應(yīng)用，基于CPS的智慧制造可以根據(jù)市場(chǎng)需求即時(shí)改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)和供應(yīng)鏈，利用PLM（Product lifetime Management）平臺(tái)，甚至可以實(shí)現(xiàn)跨公司的超柔性合作。這就使得基于客戶要求和特征的快速定制化生產(chǎn)成為可能，并且徹底改變現(xiàn)在上下游企業(yè)之間的合作方式。自組織、自優(yōu)化、自適應(yīng)的全球價(jià)值鏈和供應(yīng)鏈大協(xié)作將在世界范圍內(nèi)迅速改變目前制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)局面，傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)就像是單細(xì)胞生物，而基于CPS的智慧制造將重塑制造業(yè)企業(yè)之間的合作方式，使同一價(jià)值鏈內(nèi)的眾多企業(yè)從單細(xì)胞生物融合為多細(xì)胞生物，實(shí)現(xiàn)整條價(jià)值鏈的共同進(jìn)化。

中國(guó)2025計(jì)劃：看上去很美

工業(yè)的CPS化將給世界工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)巨大影響，因此德國(guó)打出了工業(yè)4.0概念，美國(guó)拉開(kāi)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大旗，中國(guó)制造業(yè)也不甘落后，提出了“中國(guó)制造業(yè)2025”計(jì)劃。然而，對(duì)于中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)，工業(yè)CPS化任重而道遠(yuǎn)，因?yàn)檫@需要重塑包括流程和工藝，機(jī)械和設(shè)備，物流和供應(yīng)鏈管理，自動(dòng)化和信息化在內(nèi)的所有能力領(lǐng)域，面臨的挑戰(zhàn)數(shù)不勝數(shù)，比如，基于虛擬生產(chǎn)而重新設(shè)計(jì)的工藝和流程、能夠容錯(cuò)的強(qiáng)健制造流程、性能穩(wěn)定并且可預(yù)測(cè)的生產(chǎn)設(shè)備、開(kāi)放并且標(biāo)準(zhǔn)模塊化的過(guò)程仿真和工藝模型、人工智能的安全應(yīng)用、工業(yè)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析應(yīng)用，當(dāng)然，信息安全也將無(wú)比重要。與此同時(shí)，工業(yè)人才的知識(shí)體系和觀念需要徹底重塑，傳統(tǒng)工業(yè)的集中式和層級(jí)化組織結(jié)構(gòu)和管理理念已經(jīng)不再適用于基于CPS的智慧工業(yè)。

CPS在改造能源和工業(yè)的同時(shí)，CPS本身也在不停進(jìn)化。下一階段，CPS將實(shí)現(xiàn)自組織能力，未來(lái)CPS能夠在沒(méi)有外部指令和干涉的情況下，使系統(tǒng)的物理和信息部分按照某種規(guī)則，相互默契，各盡其責(zé)，同時(shí)又協(xié)調(diào)自動(dòng)地形成有序結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)有序有效并且有意義的系統(tǒng)自動(dòng)控制和執(zhí)行。CPS自組織能力在具體工業(yè)和能源領(lǐng)域的應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)將十分有意思，舉個(gè)例子，在工業(yè)領(lǐng)域，工廠的生產(chǎn)線可以根據(jù)工作負(fù)荷自動(dòng)的調(diào)整維修周期，甚至自動(dòng)調(diào)整上游物料供給速度，自動(dòng)安排并切換備用生產(chǎn)線，使得工廠在產(chǎn)線維修期間的產(chǎn)出不受影響。在能源領(lǐng)域，自組織能力的實(shí)現(xiàn)可以解決可再生能源發(fā)展的最大瓶頸，即風(fēng)光的不穩(wěn)定性，通過(guò)氣象大數(shù)據(jù)的分析預(yù)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)氣象傳感器的即時(shí)數(shù)據(jù)，用電器和儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠提前預(yù)知可再生能源系統(tǒng)的發(fā)電輸出波動(dòng)，在不影響生產(chǎn)生活的情況下，自動(dòng)調(diào)整工作狀態(tài)，使得原來(lái)必須依賴于電網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作的可再生能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正的獨(dú)立運(yùn)行。
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CPS對(duì)我們現(xiàn)在的社會(huì)和商業(yè)結(jié)構(gòu)具有高度顛覆性影響，可以從根本上改變現(xiàn)有的諸多商業(yè)模式，顛覆企業(yè)及組織之間的競(jìng)爭(zhēng)方式。能夠提供基于CPS的服務(wù)的新型企業(yè)正在不知不覺(jué)的滲透和吞噬傳統(tǒng)企業(yè)的市場(chǎng)，當(dāng)然CPS本身也在前所未有的拓展人類的社會(huì)和商業(yè)邊界，創(chuàng)造新的商業(yè)價(jià)值處女地。CPS也將對(duì)我們現(xiàn)在的研發(fā)領(lǐng)域帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。如何建立，運(yùn)行，監(jiān)控和維護(hù)CPS及其應(yīng)用？數(shù)據(jù)和信息如何在不同的通訊方式和系統(tǒng)中傳輸？如何進(jìn)行跨系統(tǒng)的控制？以及如何不被有惡意的人遠(yuǎn)程侵入和控制？如何存儲(chǔ)和利用CPS帶來(lái)的海量數(shù)據(jù)？等等，這些都是切實(shí)擺在企業(yè)和研究者面前的問(wèn)題，這需要機(jī)械，電氣，電子，計(jì)算機(jī)與軟件，系統(tǒng)科學(xué)等諸多學(xué)科跨界研究，也需要不同企業(yè)之間共同協(xié)作。未來(lái)的商業(yè)社會(huì)將是一個(gè)沒(méi)有邊界的世界，傳統(tǒng)的電力企業(yè)，制造企業(yè)，建筑企業(yè)，服務(wù)企業(yè)甚至農(nóng)業(yè)，都會(huì)和互聯(lián)網(wǎng)深度融合，未來(lái)的世界就是一個(gè)MEGA CPS(超級(jí)CPS)，這不是科幻小說(shuō)，而是每個(gè)人都將面對(duì)的明天。