这两天在波士顿参加西门子的全球媒体与分析师会议，多次有发言嘉宾谈到Industry4.0，也看到一些有关的演示。我又到维基百科上查了一下关于CPS的英文解释，感觉自己的理解比以前清晰了一些，在这里分享一下观点，敬请批评指正。
西门子对CPS的解读
第一次工业革命的核心是机械化；第二次工业革命的核心是电气化；第三次工业革命的核心是电子和IT技术在工业中的应用；而第四次工业革命的核心是Cyber-Physical Systems，也就是CPS，目标是建立智能的数字化工厂（Digital enterprise）。
那么，CPS究竟是什么内涵呢？ 我想只有真正理解了内涵，才能找出准确的翻译，否则越说越糊涂。
维基百科的英文解释是：
A cyber-physical system (CPS) is a system of collaborating computational elements controlling physical entities. Today, a precursor generation of cyber-physical systems can be found in areas as diverse as aerospace, automotive, chemical processes, civil infrastructure, energy, healthcare, manufacturing, transportation, entertainment, and consumer appliances. This generation is often referred to as embedded systems. In embedded systems the emphasis tends to be more on the computational elements, and less on an intense link between the computational and physical elements.
其含义是：CPS是一个协同计算元件控制物理实体的系统。今天，CPS的前身广泛分布与航天、汽车、化工、土建、能源、医疗、机械制造、交通、娱乐和消费品（家电）行业。CPS的前身常常被称作嵌入式系统。嵌入式系统更强调计算元件，而不不太强调计算元件和物理元件的连接。
刚才与CYON Research的CEO Bradley Holtz先生聊天，他也给出了对CPS的理解："Think of CPS as a system that consists of something physical, and a computer, acting together as a transister, where the computer is the control signal of transister to modify the output of the physical system". 也就是说，CPS是一个系统包括一些物理执行的部分，计算机与物理执行的部分一起发挥信息传输的作用，计算机是一个信息处理和转换器，改变物理系统的输出。
实际上，就像人的大脑是思维和计算的核心，而四肢是运动执行的机构一样，CPS强调的是不仅要通过内置的芯片完成计算，而且要能够通过执行器件产生实际的运动。这样，就可以理解，CPS与人工智能、机器人、智能制造、数控机床有很大的相关性。反过来说，一个程控交换机，虽然内置芯片，但只是产生信息的传输，而没有导致物理的运动，就不能成为一个CPS系统。
在这次会议上，看到两个与工业机器人有关的案例。第一个案例是在工业机器人上安装了机器视觉识别的传感器，可以自动识别工件的形状，然后准确抓取；另一个案例是工业机器人不再是孤独地自己工作，而是可以与工人协同工作，能够自动避让障碍物，例如工人的手臂。
西门子无疑是德国工业4.0国策背后最大的推手。事实上，从西门子2007年并购UGS，就体现西门子致力于实现信息系统与自动化控制系统集成，数字化制造与实际的制造执行融合的策略。西门子工业软件和西门子运动控制事业部有诸多合作，其中一个典型的案例，就是可以实现直接通过控制器驱动在西门子数字化制造系统中仿真的虚拟机床、虚拟生产线、虚拟的机器人来进行仿真，称为虚拟试车（Virtual Commisioning）。
再继续看维基百科的解释：
Unlike more traditional embedded systems, a full-fledged CPS is typically designed as a network of interacting elements with physical input and output instead of as standalone devices.[1] The notion is closely tied to concepts of robotics and sensor networks. Ongoing advances in science and engineering will improve the link between computational and physical elements, dramatically increasing the adaptability, autonomy, efficiency, functionality, reliability, safety, and usability of cyber-physical systems.
这段话的意思是：与传统的嵌入式系统不同，一个完整意义上的CPS通常被设计成为能够实现多个控制元件之间进行交互、有实际的物理量输入输出的网络，而不是独立的机构。其概念紧密地与机器人和传感网络相关。科技前沿的发展会进一步增强计算元件与物理元件的互联，显著增强CPS的可适应性、自主性、效率、功能、可靠性、安全性和易用性。
维基百科的释义中，还提到了移动的CPS，指出CPS的应用可以与WIFI、蓝牙、3G、GIS、GPS等技术结合起来，并支持通过触摸屏、数码相机、GPS芯片、光传感器、距离传感器等进行交互，还支持J**A、.NET等编程语言。另外，维基百科还提到一个实际的CPS案例，是美国麻省理工学院建立的分布式机器人番茄花园。通过传感器、无线网络、控制期间，分布式控制的机器人来监控花园里番茄的成长。我想应该可以实现自动浇水，番茄成熟了自动采摘。如此看来，CPS与物联网也有很大的关联。
因此，CPS的内涵实际上是自动控制技术（数据采集、伺服驱动）、嵌入式软件技术、机器人技术、无线通信技术、物联网技术融合的系统，其愿景是实现智能制造和智能工厂。
理解了CPS真正的内涵，再来看如何翻译。我觉得这个词可以意会，但却很难言传。硬要翻译为汉语，建议按意思翻译，不要按字面翻译。我觉得实际上可以叫：信息化-自动化-智能化集成系统。我感觉这是最容易理解的翻译了。如果稍微简化一下，我认为信息物联系统较为贴切。就像西门子给出的解释，实体的制造设备加上完成的数字化模型，包含了所有与产品相关的信息。
再次强调，请各位专家批评指正。
相关链接：智能制造 http://baike.baidu.com/view/262577.htm?fr=aladdin
CPS 维基百科释义：http://en.wikipedia.org/wiki/Cyber-physical_system
发表于：
2014-09-05 12:23 阅读(21750)
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