43、机床中网络物理系统（CPS）的应用与信息分布

机床中网络物理系统（CPS）的应用与信息分布

1. 网络物理系统（CPS）在制造业中的特性

网络物理系统（CPS）是未来制造业实现灵活性和生产力的关键推动因素之一。它由具备通信能力（最好通过互联网技术）的嵌入式系统组成。基于强大软件系统的这类特殊嵌入式系统，能够集成到数字网络中，创造全新的功能。由于其数字化表示，这些系统属于网络空间，它们不仅是一个接口，还能代表物理现实的相关知识，并具备自主计算能力来分析和解释数据。

CPS的一个显著特点是其能够与系统边界之外的其他CPS进行交互，从而连接各种子系统。然而，目前缺乏网络标准，限制了CPS的发展。CPS能为制造企业带来全新的系统功能和应用，如基于状态的维护和过程调节，还能实现系统的多功能化。CPS可以从实际应用中收集数据，通过复杂算法进行处理，并将结果传输到其他嵌入式系统和大型中央计算设施，从而实现高度的灵活性。

CPS的基本特性总结如下：
- 核心为电子系统 ：功能主要由软件而非硬件决定。
- 广泛的信息交换 ：与其他设备的信息交换不限于CPS，还应考虑与车间其他参与者或顶级系统（如可编程逻辑控制器（PLC）或ME系统）的通信。
- 无标准通信接口 ：出于市场渗透、IT安全和成本等原因，更倾向于采用开放软件标准。
- 环境交互多元化 ：与环境的交互不仅限于网络信息交换，常直接集成传感器和执行器，以实现对外部影响的分散控制和调节。
- 具备自我描述能力 ：了解自身状态、可能的参考功能和内部数据。