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3.CPS战略研发机遇
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“信息物理系统创新基础”研讨会提出了CPS发展愿景、变革思路和挑战，包括在智能制造中应用的挑战。同时，研讨会也提出了在4个方面的战略研发机遇，它们涵盖了CPS的设计、开发、实施和使用。
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（1）CPS发展的挑战
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CPS发展的5个技术主题：可靠、安全和牢靠的系统；网络化、协同、与人交互的系统；跨越数字-物理界限的工程；CPS的架构与平台；教育、劳动力、培训和技术转化。
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（2）CPS的战略研发机遇
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CPS战略研发机遇包括4个方面：科学和工程基础方面，面向系统、基础结构的牢靠、有效的设计和构建；系统性能、质量和接收（系统工程）方面，面向计算、物理系统的性能与质量保证提升；应用开发与部署方面，面向有效、可靠的系统集成与互用性；CPS持续创新的劳动力方面，面向动态、多学科教育与培训。
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（3）智能制造中的CPS应用挑战
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实施CPS的部分重大挑战包括经济可承受性、网络集成以及工程系统的互用性。绝大多数企业在进行企业和工厂层级的智能制造投资论证时都遇到过困难，改变制造结构、组织和文化的过程非常缓慢，这妨碍了CPS技术的集成。前数字化时代的控制系统很少被替换，因为它们还能用，用CPS革新这些现有的工厂是困难且昂贵的，在新工厂设计中加入CPS则是更可行的。此外，挑战还包括：生产管理缺乏标准工业手段而导致软件的定制化或人工手段的使用，而且对于非同类的控制和通信系统还需要一个统一的理论。
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智慧工厂：中国制造业探索实践 2.3.8 GE公司“工业互联网”项目
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作为世界上最大的多元化工业集团，GE公司提出了“工业互联网”构想，将工业革命与互联网革命统一为“第三波”创新与变革，有人将其与德国工业4.0相提并论，认为其代表了美国的智能制造变革。智能设备、智能系统、智能决策以及三者的集成是“工业互联网”三大数字元素，虽然一家公司不可能完全代表美国智能制造的发展方向，但其明确的“智能化”理念依然是新一轮变革中的鲜明主题。
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1.项目概述
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2011年，GE公司在硅谷建立了全球软件研发中心，启动“工业互联网”的开发，包括平台、应用以及数据分析。2012年11月，GE公司发布《工业互联网——冲破思维与机器的边界》报告，将“工业互联网”称为200年来的“第三波”创新与变革。2013年，GE公司宣布会在未来3年投入15亿美元以开发工业互联网，并于同年发布《工业互联网@工作》报告，对工业互联网项目要开展的工作进行了细化。2014年3月，GE公司与AT&T公司、思科公司、IBM公司和英特尔公司共同成立了工业互联网联盟。
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2.基本概念
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GE公司认为“工业互联网”是两大革命中先进技术、产品与平台的结合，即工业革命中的机器、设施与网络和互联网革命中的计算、信息、通信结合。“工业互联网”将通过智能机床、先进分析方法以及人的连接，使数字世界与机器世界深度融合，深刻改变全球工业。从创造价值的角度来看，GE公司认为“工业互联网”的价值可以从三方面体现：第一，提高能源的使用效率；第二，提高工业系统与设备的维修和修护效率；第三，优化并简化运营，提高运营效率。
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“智能”是“工业互联网”的关键词（见图2-11），GE公司正在飞机发动机上诠释“智能”的概念。飞机发动机上的各种传感器会收集发动机在空中飞行时的各种数据，将这些数据传输到地面，经过智能软件系统分析，可以精确地检测发动机的运行状况，甚至预测故障，进行预先维修提示等，以提升飞行安全性和发动机的使用寿命。
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图2-11 工业互联网的“智能”
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“工业互联网”具备3个核心元素：智能机器、先进分析方法、工作中的人。GE公司认为尽管对“工业互联网”的讨论聚焦在机器和数据上，但工作中的人也同等重要。事实上，只有改变人们的工作方式，“工业互联网”才能实现上述价值。由于互联网从根本上降低了人们接触信息以及与其他人交互的难度，所以“工业互联网”可转变我们在工作场所利用信息和进行协同的方式。
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1）智能机器：利用先进传感器、控制器和软件程序连接大量机器（机床）、设施、机队（车船）和网络。
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2）先进分析方法：在材料科学、电子工程以及其他关键学科中利用基于物理的分析方法、主动算法、自动化和深域技术，理解机床和大系统的运行原理。
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3）工作中的人：随时连接在工业设施、办公室、医院或移动中工作的人们，支持更加智能的设计、操作、维修以及更高质量的服务与安全性。
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对于工作中的人——劳动力来说，使其达到新的生产率和决策水平有一系列的使能技术，包括：云计算、移动性、智能机器、存在与位置感知、协同和社交软件、虚拟现实与数据可视化、可穿戴设备和机器人。这些技术在“工业互联网”中越来越多地组合使用。
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