【编者按】当前，全球工业互联网正处在格局未定的关键期、规模化扩张的窗口期、抢占主导权的机遇期。作为工业互联网三大要素，工业互联网平台是全要素连接的枢纽，是工业资源配置的核心，正成为领军企业竞争的新赛道、产业布局的新方向、制造大国竞争的新焦点。为此，中国电子报特推出“工业互联网平台建设与推广专栏”，工信部信软司、业界专家受邀对推动工业互联网平台建设进行系列解读，共同探讨工业互联网平台未来发展。

建设现代化经济体系、大力发展实体经济，是党的十九大做出的重要战略部署。制造业是实体经济的主体，是新一轮工业革命的主战场。国务院在2017年11月印发《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，将工业互联网作为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石;在2016年5月印发《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》，将信息物理系统(以下简称CPS)作为制造业与互联网融合发展的重要基础。两个指导意见对我们探索制造业转型升级的发展路径和技术体系具有深远意义。

01 信息物理系统是支撑新工业革命的综合技术体系

新一代信息技术与制造业深度融合引发了新一轮的工业革命，世界各国积极应对，大力构建以数字化、网络化和智能化为特征的新型工业基础设施，并呈现出异曲同工的发展态势。

美国基于互联网方面的优势，提出以网络和数据为核心的工业互联网，从商业模式上发力，“自上而下”地重塑制造业。美国是互联网大国，有着良好的数字化基础，但制造业相对薄弱，因此美国选择了以互联网带动制造业的战略路径，以龙头企业带动中小企业，构建基于平台的全新生态体系，全面提升工业的价值创造能力。由产业界提出的工业互联网是以全新的业务模式为驱动，通过构建具有工业资源优化配置能力的云端平台，实现工业应用与服务的云化;通过开放性接口将机器、设备、系统和人等进行连接，将物理世界与信息世界联系在一起。GE的Predix平台被比作工业领域的“Android系统”，就是以业务模式创新为核心，面向所有的工业企业和开发者，开发和共享各种专业应用，接入各类工业资产设备和供应商，提升产业链的整体效率与经济量值。而美国政府非常重视信息技术的基础研究，将CPS作为新一代技术革命的突破点，大力支持CPS理论、架构和测试床等方面的研究;同时加大投入、积极开拓CPS在工业领域的应用，为工业互联网的崛起奠定了扎实的技术基础。

德国基于强大的制造业优势，提出以CPS为核心的工业4.0，从装备末端发力，“自下而上”逐步改造制造业。德国拥有强大的装备制造业，在战略路径上是以制造业数字化改造为切入点，以中小企业为主，有步骤、有层次地对价值网络中的所有实体进行数字化、网络化和智能化改造，提升企业设计、生产、销售和服务等各个方面的运作效率。工业4.0就是基于CPS框架和技术，将工业资源数字化并拆分为多个组件和模块，实现物理实体在信息空间中的数字映射;再对不同功能的组件、模块进行连接，实现对工业资源的系统化管理;最后构建CPS平台，将所有参与价值创造的实体构成网络，实现所有相关信息的共享，以从数据中创造最大价值。德国西门子就是借助MindSphere平台优势，基于互联的上千万台设备和系统，开发以客户需求为导向的定制化服务，面向不同客户提供数字化解决方案，深耕价值链的纵向延伸。

我国作为制造大国和网络大国，坚持走信息化和工业化融合的道路，不断深化融合的内涵、模式和技术，推动制造业向高质量发展。从中国工业近20年的发展历程来看，工业化演进的同时，迎来了信息技术的发展浪潮，尤其是近些年互联网飞速发展，在许多领域已形成成熟的应用。相比之下，我国工业体系完整、规模庞大、基础雄厚，但对信息技术的应用水平和速度相对缓慢，不同地区以及不同领域的发展水平也不均衡，不同企业信息化水平参差不齐，只凭单一路径不能解决所有问题，要实现一快一强两大产业相互促进，唯有融合发展。《中国制造2025》将“推进信息化与工业化深度融合”作为重要任务之一，并提出“基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革”。两化融合是我们一直坚持的战略主线，而CPS是支撑两化融合的综合技术体系。CPS是通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素互相映射、适时交互、高效协同的复杂系统，实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。通过对CPS基础理论、共性技术、标准和测试验证平台等的研究，对行业应用和解决方案上的探索，打造了制造业与互联网融合发展的基础。

尽管美德与我国在新型工业化道路上的实现路径不尽相同，但制造业转型升级的目标是一致的，都是基于自身优势做出战略选择，并带动跟随者，提出适宜的技术支撑体系和实现模式。CPS已成为抢占新一轮工业革命制高点的重要技术支撑。

02 信息物理系统是工业互联网平台建设与应用重要保障

“打造平台体系”是发展工业互联网的核心任务。工业互联网平台是工业全要素链接的枢纽，是工业资源配置的中心，是新型工业基础设施的核心。将CPS方法论、机理、模型和技术融入到工业互联网平台建设和应用中，在关注价值网络横向提升的同时，又延伸了专业领域纵深发展。

CPS系统化推进思路为统筹工业互联网平台布局提供了方法论。工业互联网平台对互联互通、互操作和可移植等方面的需求决定了要在统一的参考架构下进行平台建设的技术路径和技术实现选择。CPS的推进恰好是以参考架构为核心，协同开展技术、标准、工程实践和应用推广，并实现用户、提供方、科研机构等多方角色的融合协作，是一个统筹全局、协同局部的系统工程。这种系统化的思路为全面布局工业互联网平台各项工作提供参考，有助于工业互联网平台进行规范化的建设，并提升工业互联网平台业务框架、解决方案等的通用性。

CPS层次化逐级演进方式为工业互联网平台发展提供了路径。工业互联网平台的构建不可能一蹴而就，必定是一个反复迭代和优化的过程，尤其是平台的功能，在工业PaaS和SaaS尚未成熟的现状下可逐层完善、逐级叠加。CPS的层级化思路可为工业互联网平台的演进路径提供依据。CPS将复杂系统划分为最小单元，并按照单元级、系统级、系统之系统级(SoS级)的层次逐步实现在复杂工业场景下的应用。在工业互联网平台建设过程中可识别关键共性组件，基于复用的思想，根据大中小企业的不同特点和需求进行重构，其发展演进就是打造不同组件，不断将组件进行连接、整合和优化的过程。

CPS核心技术为建平台和用平台提供全面支撑。一是为供给方建设平台提供了技术支撑。CPS通过感知和自动控制、工业网络等“一硬”和“一网”技术，可将制造末端的数据接入，在虚拟的信息空间构造一个新的制造体系，有效支撑了平台数据的汇聚和流动;通过工业软件等“一软”技术，可构建数据流动的规则体系，实现资源的有效配置;通过大数据和数字孪生等“一平台”技术，可将物理世界的隐性数据显性化、知识化，并能反向控制物理世界，为工业App的创新应用提供实现手段。二是为需求方提供了接入基础。企业用平台的前提是具备数字化的基础，能够与平台进行互联和互操作。例如，要对装备进行远程监测诊断，首先需要装备具有向上传输数据和向下接收指令的能力。CPS为中小企业进行数字化改造的实践在工业4.0中已有印证，可为装备、车间、工厂乃至企业提供全面的数字化解决方案。

03 以标准促进信息物理系统与工业互联网平台协同发展

全球工业互联网平台发展正处于格局未定、规模化扩张的窗口期，现阶段正是抢占主导权的好时机。推进工业互联网平台建设既要融合老方法，又要拓宽新思路，而标准作为产业发展的支撑，在经验沉淀和创新发展间起到了桥梁作用。

标准构建“通用语言”。标准是建立沟通的基础，通过术语的定义、参考架构的对比分析，有助于参与CPS和工业互联网平台的工作者之间形成统一的交流语言，为共同研发、协同创新奠定基础。标准是互联互通的前提，通过规范互操作和可移植性的要求，有助于促进平台与接入端、平台内部、平台与平台间的数据交换和多种应用程序移植。

标准促进技术沉淀和转化。CPS的标准协议兼容、异构系统集成、数据互操作、物理单元建模以及工业信息安全等共性关键技术，也是工业互联网平台技术体系的关键组成。由此形成的技术标准可直接为工业互联网平台所用，一方面加快了技术成果的转化速度，降低了工业互联网平台研发门槛;另一方面在工业互联网平台新商业模式的新要求下，促进核心关键技术的迭代创新和应用创新，进一步提升工业互联网平台产业竞争力。加强CPS与工业互联网平台在技术标准、安全标准和应用标准上的相互配合，汇聚优质资源，协同共促产业发展。

标准带动试验测试。试验测试是实际应用推广前的重要保障环节，也是产品进入市场前的监管保障。CPS技术体系涵盖了工业互联网平台体系中的重要技术点和组件，并在多年的探索过程中，形成了多项技术及应用的测试验证平台。标准可以凝练测试经验和测试规范，为开展测试验证服务提供依据;另一方面，以标准为基础，规范整合测试床、测试软件、测试工具集和测试资源库等，可以共同提升CPS和工业互联网平台的产品和解决方案测试能力，有助于应用推广。

(作者孙文龙，系中国电子技术标准化研究院副院长)