漫谈工业4.0、CPS和物联网

2014年10月10日，中国国务院总理李克强在柏林同德国总理安格拉·默克尔共同主持第三轮中德政府磋商。双方决定发表《中德合作行动纲要：共塑创新》。“工业4.0”合作是其中一项重要内容，并提出了4个具体合作方向。

此后，“工业4.0”概念开始在中国迅速扩散。所谓工业4.0，即第四次工业革命，在《中德合作纲要》中也被表述为工业生产的数字化。2015年，一篇名为《工业4.0提出者详解工业4.0》的文章中，一位被称为工业4.0之父的德国专家Henning Kagermann，回顾了“工业4.0”概念的提出过程及其核心理念。

据Henning Kagermann介绍，工业4.0概念，是根据德国政府的要求，于2009年作为对德国未来发展的战略性想法而提出的。

而他们之所以认为新工业革命到来，是基于三大推动力：

1）数字技术；

2）物联网的应用越来越广泛；

3）工业自动化程度越来越高。

“这三个因素叠加起来就形成了一种趋势，自动化之后的重点就是系统对外部环境的感知，通过感知形成工业大数据，现在很多数据都不是免费的，将来数据会越来越廉价甚至免费；然后人工智能会让机器拥有学习能力；然后是新的分析工具，用来分析数据并指导行动。”

总体来讲，就是借助新一代传感、通信、计算机技术，将使工业生产发生质变。

随着工业4.0之火开始燎原，低调多年的CPS（信息物理融合系统），被作为工业4.0的核心架构，为业界所熟知。

实际上，CPS是由美国于2006年提出的。据公开资料显示，2005年5月，美国国会要求美国科学院评估美国的技术竞争力，并提出维持和提高这种竞争力的建议。5个月后，基于此项研究的报告《站在风暴之上》问世。

在此基础上于2006年2月发布的《美国竞争力计划》则将信息物理系统(Cyber Physical Systems，CPS)列为重要的研究项目。到了2007年7月，美国总统科学技术顾问委员会(PCAST)在题为《挑战下的领先——竞争世界中的信息技术研发》的报告中列出了八大关键的信息技术，其中CPS位列首位，其余分别是软件、数据、数据存储与数据流、网络、高端计算、网络与信息安全、人机界面、NIT与社会科学。

CPS的官方概念是“一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computing、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景”。

与工业4.0的核心理念却有异曲同工之处，不同的是它提出的应用场景偏向于“大型工程”，而工业4.0的应用场景很明确就是“工业”。

同在2009年，另一概念——物联网，在中国被提出。虽然查阅各种资料，都会显示“物联网”的概念源自于1995年比尔盖茨的著作《未来之路》，脱胎于早期的传感网，但是真正将它推向产业化的却是中国。

2009年8月，中国前总理温家宝在一次无锡视察中，听取了无锡物联网产业研究院负责人对“物联网产业化”的一些建议后，表示了认同，并提出了三条具体实施建议。

此后，让“物联网”从学术概念走向了产业概念。物联网概念的提出者刘海涛对其的定义是：物联网是面向实体物理世界，以感知互动为目的，以社会属性架构为核心，建立在互联网和智能化基础之上，物理与信息深度融合的全新体系。从技术路线上来看，几乎就是对CPS的诠释。

但是，从真实应用场景上来看，范围更广，不仅局限于工业生产、大型工程，农业生产、生活服务、商业服务、社会民生等等领域，都可以借助物联网手段提高效率、产品价值，或者提升服务质量。

从起源上看，工业4.0、CPS和物联网的提出，都为了顺应国家战略转型的需求；

从技术路线上看，都是对传感、通信、计算机三大技术的深度应用；

从应用场景上来说，工业4.0和CPS定义的范围相对较窄。

不过，可笑的是，德国的工业4.0和美国的CPS开始在中国大行其道，而中国自己提出的“物联网”，却开始被排斥在战略边缘。