近日，隨著由工信部信軟司指導、“中國信息物理系統發展論壇”編寫的《信息物理系統白皮書（2017）》（以下簡稱“白皮書”）的發布，以及由“走向智能研究院”等單位舉辦的“CPS信息物理系統專家宣講團萬人微信在線分享活動”的開展，將CPS再次推向了智能制造領域的浪尖。

白皮書對CPS的內涵、架構、實現等進行了系統的闡述，并對CPS進行了三個層次的劃分，即單元級、系統級、SOS級（系統之系統），分別以“網”、“平臺”為標準，從功能范圍上界定了CPS的分級，這對規范大家的認識，推動CPS發展具有非常重要的意義。

但筆者經過深入研究后認為，這種劃分只是從橫向上進行了一維的定義，在指導落地方面尚顯不足，還應該從其他維度進行定義與劃分，通過多維度定義、組合、演進，形成更多落地性強的解決方案，從而更好地指導、促進智能制造的發展。

　　在筆者共同編著的《三體智能革命》一書中，我們將人造系統的智能根據“狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行、學習提升”的5大特征（簡稱“20字箴言”）劃分了三個縱向的層級，分別是：

　　初級智能系統：具備狀態感知、自動決策、即刻執行，即有感知、自決策、善動作的系統。這類系統由工業裝置自身即可實現。

　　恒定智能系統：具備狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行的四個特征，在初級智能的基礎上強調了系統的分析與決策能力。

　　開放智能系統：具備智能的5個全部特征，狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行、學習提升。系統具有一定的認知能力，并具備了自我改善、學習提升的持續發展能力。

　　這三類智能可用下面的圖示表示。

　　通過橫向的三個智能層級與縱向的三個屬性層級，我們可衍生出9種CPS落地方案。下面，我們逐一進行簡述。

　　根據以上劃分，共有三組單元級的CPS，他們的特點是最小的CPS單元，具有不可分割性。

　　初級智能／單元級：如冰箱恒溫裝置。該裝置可感知溫度，在溫度超出一定范圍后，能自動決策，即刻啟停制冷開關。這是CPS一種最基本的初級智能、單元級的應用。

　　恒定智能／單元級：如機床自適應切削系統。機床可根據主軸負載變化，基于知識的決策，在較小載荷的情況下自動增大進給速率，在較大載荷的情況下減少進給速率，達到縮短加工周期、提高加工效率和提升加工質量的目的。系統具有實時分析、自主決策、精準執行的特點，并且具有不可再分割的特點，所以是一種恒定智能／單元級系統。

　　開放智能／單元級：典型的例子如阿爾法圍棋程序系統（AlphaGo）。AlphaGo除了具有實時分析、自主決策等功能以外，還具有學習認知的能力，并由于具有不可再分割性，因此，這是一種開放智能／單元級系統。

　　下面是三組系統級CPS的例子，特點是引入了“網絡”的概念。

　　初級智能／系統級：如賓館火災煙霧自動監控報警系統。每個房間的感煙探測器感應到煙霧后，將信號通過網絡傳遞到中央控制室，啟動報警設施，并自動啟動噴水滅火系統進行滅火。這是一種通過網絡、具有實時感知、自動決策、即刻執行特點的初級智能系統級CPS。

　　恒定智能／系統級：如智能車間／產線。在蘭光創新研發的蘭光智能車間系統中，通過設備物聯網子系統實現所有數控設備的網絡化通訊、遠程實時狀態采集、大數據分析與可視化展現，并通過MES系統對計劃、排產、派工、物料、質量進行智能化管理，設備、物料、質量等出現問題，系統會自動通知相關人員，甚至采取相應措施，實現了設備狀態、生產過程等的狀態感知、實時分析、自主決策（部分自主決策，有些需要相關人員根據決策數據進行人為決策）與精準執行，可以算是一種恒定智能的系統級CPS。

　　開放智能／系統級：這種系統具有自學習、自認知功能，如設備預測性維護系統。系統通過實時采集設備狀態，通過歷史數據，以及與其他類似設備的比較，能通過自學習的方式推理、判斷即將發生的故障，達到進行預測性維護的目的。

　SoS級具有“平臺”概念，并實現了多CPS系統之間的協同優化，是比較復雜、相對高級的CPS系統，以下是從智能層級方面對SoS的劃分。

　　初級智能／SoS級：如共享單車。單車通過GPS等定位單車位置，通過APP獲知客戶信息，通過云端發送過來的開鎖信息進行電控鎖的開關。具備了狀態感知、自動決策、即刻執行的特點，并且是基于云平臺的一種運營模式，是一種單個系統的初級智能、多系統之間的協同，可以算是一種最簡單的初級智能SoS級CPS。

　　恒定智能／SoS級：如導航軟件。具備位置、路況等的狀態感知，通過實時分析形成最優路線，并根據實時路況給出最優的路線，具有典型的狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行的四個特征，這些數據是基于云平臺上眾多汽車采集的信息并進行協同優化的，是一種中級智能（恒定智能）、平臺級的SoS級CPS。

　　開放智能／SoS級：系統既具有自認知、自學習等高級智能特點，還具有多系統協同優化的特點，典型的如海陸空天賽博五域作戰指揮協同系統等。這是相對復雜、相對高級的CPS系統。

　　這種從橫向屬性、縱向智能兩個維度進行定義CPS，并衍生出九種CPS落地方案的方法，筆者稱之為“二維九格”CPS定義法。

　　通過上述定義，我們就可以很清楚地界定、細化各CPS系統的屬性、智能程度、基本特點等，使CPS系統更容易落地，很好地支持企業創新的發展，甚至衍生出新的商業模式，比如：軟硬結合的初級智能單元級CPS以及共享單車這類個體初級智能的SoS級CPS，通過不同的元素組合，就可以形成不同的商業模式。企業把自己清晰地定位在某一格或某幾格，重點突破，形成自己的競爭優勢。

　　可以說，“二維九格”CPS定義法對當今“雙創”（大眾創業、萬眾創新）也是很有指導價值的。

　　現在，工業4.0已經成為影響全球智能制造的戰略，成為德國非常成功的一次國家級營銷。但假如說，德國對工業4．0的描述只是停留在一個核心—— CPS系統，三項集成（縱向集成、端對端集成、橫向集成）的水平上，大家也只能對工業4．0有個模糊概念而已，如果對工業4．0如何落地，如何衍生新的商業模式仍然是一頭霧水，就很難推動工業4．0的實現。但聰明的德國人從三個維度進行了設計，通過“工業4．0參考框架（RAMI4．0）”這個模型，工業4．0的各種落地方案、商業模式就呼之欲出了。

　　德國工業4．0參考框架

　　德國用一個三維模型清晰地表達了工業4．0的框架，美國GE則用一個二維的定義將工業互聯網進行闡述，機器——設備——組織——網絡，智能設備——智能系統——智能決策，從哪開始做，做成什么樣子，都清清楚楚地表達出來了。

　　可以說，CPS傳統一維的定義，只能比較清晰地界定了系統的屬性，不能明確地指導系統的落地，筆者認為，盡快完善CPS二維甚至多維的定義，將有助于CPS在我國的快速發展，在中國制造急需向中國智造轉型升級的關鍵時刻，這項任務顯得尤為重要與迫切。