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造奇新媒体导读

文 | 刘成军，造奇智能产业新媒体创始人兼主编，智能产业深度观察

新一代智能制造的技术：人-信息-物理系统（HCPS）

上一篇我们表达了为何推出“致敬智能制造年度人物”的想法，以及具体阐释了中国工程院周济院长的一些重要观点及解读。今天我们重点对周院长提出的“人-信息-物理系统（HCPS）”的来龙去脉，以及对智能制造的影响和推动进行剖析：

• （1）、传统制造系统包含人和物理系统两大部分，是通过人对机器的直接操作控制去完成各种工作任务。在这个阶段，物理系统可代替人类的大量体力劳动，制造的质量和效率不断提高。

  
  

• （2）、第二代智能制造系统发生的最本质变化，在人和物理系统之间增加了信息系统（Cyber system），人的部分感知、分析、决策功能向信息系统复制迁移，人进而可以通过信息系统来控制物理系统，以代替人类完成更多的体力劳动。

• （3）、周济院长认为：新一代智能制造系统最本质的特征是其信息系统增加了认知和学习的功能，也就是说，信息系统不仅具有强大的感知、计算分析与控制能力，更具有了学习提升、产生知识的能力。

由此，二元系统进化为三元系统，加入信息系统，也能看到“软件定义机器”、“软件定义世界”的影子。

大家可能对于这个原理本身的进化并没有太大的触动，看上去更加复杂，人与物理系统之间还横插一杠子——信息系统。但实际上底层可以延伸的东西那可就太多了。

“周院长提出的、体现东方哲学的“人-信息-物理”三元系统，更是非常重要的理论创新，以独有的东方哲学视角完美地揭示并解释了智能制造的演进路径及发展阶段。”在交换对周济院长HCPS理论的看法时，北京兰光创新董事长朱铎先给予了非常高的评价。

朱铎先说到：周院长从“人—物理”二元世界展开，然后在此基础上衍生出人类所独创的信息系统，信息系统被注入了人的智慧，逐渐形成三元（或三体），与“道生一（物理世界），一生二（物理世界、人），二生三（物理世界、赛博世界、人），三生万物（智能世界）的中国传统文化完全吻合”。

 

周院长通过多张幻灯的讲解，将二元世界如何演变为三元世界，（授人以鱼——>授人以渔(人类所独有的知识与学习能力，以信息系统为载体）），将智能制造的演进路径说得清清楚楚，将“三范式”的分界说得清清楚楚。将业界沸沸扬扬的人工智能是什么时候、什么阶段在智能制造中发挥作用说得清清楚楚。“三范式”是“术”，“三元理论”是道，道术结合，相互支撑，相得益彰，对智能制造进行了完美的解读。

[造奇智能]产业新媒体认为，周济院长对于“人-信息-物理系统”（HCPS）的提纲挈领，实际上回到工业4.0理念的轨道，真正把握新工业发展的核心，但同时又实现了某种超越，突出和强化了人的中心地位，并把新一代人工智能技术价值提高到前所未有的高度，催使“人-信息-物理系统”发生质的变化，形成新一代“人-信息-物理系统”。

CPS（Cyber PhysicsSystems）虽然是美国2006年首次提出来的，但2013年德国却将其作为工业4.0的核心技术，重点研究和推动。无论是弗劳恩霍夫协会还是其他德国公司来华演讲，其理论框架和实践，都离不开CPS和Digital Twin（数字双胞胎）的阐释和应用。

新一代“人-信息-物理系统”揭示了智能制造发展的基本原理，笔者相信，这种底层框架的进化必将带来制造范式的变迁。笔者梳理了最近两年国内外CPS领域进展：

• 美国国家标准技术研究所 NIST 的 CPS 公共工作团队（CPS PublicWorking Group）在 2016 年 5 月份发布了 CPS 框架 1.0 版本，对 CPS 的层次、框架、业务场景等进行了描述。 

• 2017 年 3 月 1 日，在工信部信软司和国家标准委工业二部的指导下，由中国电子技术标准化研究院牵头编写并发布了中国版的 《信息物理系统白皮书》，对 CPS 的内涵、实现层次、建设和应用、演进路径进行了详细说明。

• （详情：系列报告 | 电子标准院：《信息物理系统白皮书（2017）》解读；

• 抢先了解 | 《信息物理系统白皮书（2017）》核心内容）

在11月-12月，我们在梳理国内智能制造发展和各机构所倡导的观点来讲，2017年对CPS和Digital Twin着墨不够，关注的领域和和表达的观点随风向而变。

2018年，CPS和Digital Twin也将是[造奇智能]新媒体关注并持续报道的重要分支。（在此，也欢迎在此两个领域有重要洞见的机构与我们取得联系，共同推进）

新一代智能制造的系统集成

重新厘定智能产品、智能生产及智能服务的关系

周济院长认为：新一代智能制造是一个大系统，主要由智能产品、智能生产及智能服务三大功能系统，以及智能制造云和工业智联网两大支撑系统集合而成。

其中，智能产品是主体，智能生产是主线，以智能服务为中心的产业模式变革是主题。而智能制造云（工业云）和工业智联网（IIoT的升级版）是支撑智能制造的基础。

也许，很多词汇似曾相识，但又有所深化，这是重新厘定智能产品、智能生产及智能服务的关系、角色及其支撑体系。

智能产品的主体价值可以从智能手机、智能网联汽车和智能机器人的飞速发展可窥见一斑。仅仅能够联网和通信功能，而不具有计算、智能的产品终将成为过往烟云，智能产品将成为一个个智能移动终端。

“新一代智能制造技术，将为产品和装备的创新插上腾飞的翅膀、开辟更为广阔的天地。未来20年，各种产品和装备都将从‘数字一代’发展成‘智能一代’，升级为智能产品和装备”，周济院长如是说。

在[造奇智能]产业新媒体看来，“智能生产”的概念，实际上是与“智能化生产”或“制造智能化”所等同的，是狭义上的智能制造，是将场景局限在工厂与车间的维度，涉及了研发、计划、生产、物流与仓储等公司内部的各环节链条。

工信部智能制造专家咨询委员会主任、中国机械工业联合会专家委员会名誉主任朱森第老先生对“制造智能化”与“智能制造”的关系有过精彩的描述：“智能制造是我们最终达到的目标，制造智能化是一个过程”。

第一个关键问题是我们要了解智能制造的发过程，对于制造企业来说将来会发生重大的变化，企业如何适应这样变化？我们不能忘，智能制造最重要、最根本的就是要解决生产效率的问题，包括：资源消耗、产品品质，环境影响，降低成本等等一系列的问题，我们在推进智能化过程当中，要不断去追求解决这样一些问题。

 

其次一定要落脚到企业搞智能制造的最终追求是什么？那就是要追求降成本，降生产周期，降不良频率，快速响应市场，我们能够减少物理实验次数，在我们计算机虚拟空间里头加快我们次数，从而能够快速地响应市场。

所以，当下各类解决方案服务商所谈论的大多是基于自身装备、信息化软件及集成方案的制造数字化、制造智能化的工厂车间改造。周济院长判断：在今后想当长一段时间内，生产线、车间、工厂的智能升级，将成为推进智能制造的一个重要战场。

业界对于智能服务的理解及探讨还处于初期，由于内涵及边界不够清晰，很多方面的内容都可以“装到智能服务这个框”。目前来看，主要有两类：一是以用户为中心的个性化产品定制，二是从原来的从卖产品走向卖“产品+服务”，也就是服务型制造。

智能产品与智能服务是紧密相连的，相信国内对于智能服务的思考和阐释会越来越丰富的。

【专题链接】

之一：国家制造业创新中心怎么建？罗文副部长权威解答 #2017造奇回想#

之二：深度辨析 | 为何工业互联网势头一度盖过智能制造？两者有何关系？#2017造奇回想#

之三：2017智能制造年度人物 | 致敬中国工程院周济院长 #2017造奇回想#

独家 | 周济：推进智能制造的主基调——数字化、智能制造1.0、2.0

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